전기차 6분 완충, 1500km 주행… 中CATL, 신제품 대거 공개

베이징모터쇼 앞두고 테크데이 가 보니
발열저감·新냉각기술로 6분 충전 실현
경량화 성공해 주행거리↑ 사고위험↓
나트륨 이온 배터리도 4분기 양산 시작

진정한 초고속 충전은 배터리 수명 전반에 걸쳐 빠르면서도 안정적이어야 한다. 배터리 수명이나 에너지 밀도를 희생하면서 충전 속도를 끌어올리는 방식은 선택하지 않는다.

전기차 배터리 1위 기업 CATL(닝더스다이·宁德时代)이 오는 24일 베이징 모터쇼 개막을 앞두고 초고속 충전과 초장거리 주행을 동시에 구현한 차세대 전기차 배터리 기술을 대거 공개했다. 극한의 저온 환경에서도 10분 안에 완전 충전이 가능한 신형 리튬인산철(LFP) 배터리부터 최장 1500km 주행이 가능한 고에너지 삼원계(NCM) 배터리까지 다양한 신제품이 쏟아졌다.

◇ 배터리 발열 잡고 냉각 강화… 6분만에 초고속 충전

지난 21일 오후 7시 베이징에서 열린 CATL 테크데이에서 가오환 수석기술관이 3세대 '선싱(神行)' 배터리 성능을 소개하고 있다. /베이징=이은영 특파원

CATL은 지난 21일 오후 7시(현지시각) 베이징 국가회의센터에서 슈퍼 테크데이를 열었다. 현장 반응이 가장 뜨거웠던 건 3세대 ‘선싱(神行)’ 배터리였다. 신형 선싱은 LFP 기반의 초고속 충전 배터리로, 10%에서 98%까지 충전하는 데 단 6분27초 소요된다. 이는 지난달 비야디(BYD)가 발표한 ‘9분 완충’을 뛰어넘는 속도다.

10%에서 35%까지 충전하는 데 1분, 80%까지 충전하는 데는 3분44초 걸린다. 영하 30도에서 20%에서 98%까지 충전하는 데 10분이 채 걸리지 않는다는 발표가 나오자 현장에서는 박수와 환호가 터져나오기도 했다. 이 초고속 충전 기능은 이날 발표된 주요 신형 배터리에 기본 적용된다.

가오환(高焕) CATL 수석기술관은 “초고속 충전의 난제는 속도가 아닌 발열”라고 강조했다. 배터리 온도가 10도 오르면 배터리 내부 화학 반응은 약 2배 증가해 배터리 수명이 급격히 감소하는데, 그는 ▲발열 감소 ▲냉각 강화 ▲온도 정밀 제어로 이를 해결했다고 설명했다.

우선 CATL은 발열을 최소화하기 위해 배터리 내부 저항을 업계 최저인 0.25mΩ까지 줄였다. 이는 업계 평균보다 50% 낮은 수준이다. 냉각은 기존 배터리 하부만 냉각하는 방식에 더해 냉각 면적을 4배 확대했다. 여기에 배터리 셀 단위로 정밀 냉각하는 신기술도 적용해 냉각 효율을 20% 향상했다. 또 배터리 온도 측정 정확도를 오차범위 1도 수준으로 높여 배터리 상태를 더 정밀하게 제어하게 했다. 이로써 1000회 초고속 충전 후에도 배터리 성능을 90% 이상 유지할 수 있다는 것이 회사 측 설명이다.

지난 21일 오후 베이징 국가회의센터에 CATL의 3세대 기린 배터리가 전시돼 있다. /베이징=이은영 특파원

◇ 한 번 충전으로 ‘인천~베이징’ 거리 주행

이날 행사에선 또다른 신제품인 3세대 ‘기린(麒麟)’ 배터리도 공개됐다. 기린은 에너지 밀도가 높은 삼원계(NCM) 배터리로 긴 주행 거리가 특징이다. 한 번의 충전으로 세단은 1500km, 스포츠유틸리티차(SUV)는 1000km 이상 주행 가능하다. 인천에서 베이징까지 비행 거리가 1000km 미만인 점에 빗대면 상당한 거리다. 일반적인 전기차 주행거리는 400~600km 수준이다.

신형 기린은 특히 배터리 무게가 625kg으로, 동일 성능의 LFP 배터리 대비 255kg 가볍다. 그 덕에 성능과 내구성, 배터리 효율이 눈에 띄게 개선됐다. 제로백이 0.6초 단축됐고 긴급 회피 능력이 최대 25% 향상됐으며 시속 100km에서의 제동거리는 1.44m 단축돼 사고 발생 위험이 8~10% 감소했다.

부품 수명과 타이어 수명은 각각 40%, 30% 증가했고, 에너지 소비는 6% 줄었다. 동시에 출력 성능은 1.33MW에서 3MW로 2배 이상 향상됐다. 또 배터리 부피가 112L 줄면서 실내 공간이 확대됐다. 20인치 캐리어 3개를 더 넣을 수 있는 부피다. 헤드룸은 18mm 증가했다.

지난 21일 오후 베이징 국가회의센터에 CATL의 2세대 샤오야오 배터리가 전시돼 있다. /베이징=이은영 특파원

◇ 하이브리드·나트륨까지… 배터리 라인업 확장

CATL은 이날 하이브리드용 배터리 ‘샤오야오(逍遥)’와 차세대 배터리인 나트륨 이온 배터리도 함께 공개했다. 하이브리드 차는 차량 하부에 배터리와 엔진, 연료탱크를 넣어야 하기 때문에 배터리 용량을 충분히 싣지 못해 순수 전기 주행거리가 길지 않은 것이 한계였다. 2세대 샤오야오 배터리는 LFP와 삼원계를 통합해 순수 전기 주행거리를 최대 600km까지 늘렸다. 가오 수석은 “이 경우 하이브리드 차의 엔진 개입률은 1% 미만이 될 것”이라고 말했다.

나트륨 이온 배터리는 리튬 대신 나트륨 이온을 사용해 비용을 낮추고 공급 안정성을 높인 배터리다. 주로 저가형 전기차와 소형차, 에너지저장장치(ESS) 등에 쓰인다. 에너지 밀도가 낮아 주행거리가 상대적으로 짧은 것은 단점이나, CATL은 나트륨 이온 배터리 에너지 밀도를 50% 높여 상용화 가능한 수준의 제품을 개발했다. 최근엔 생산 과정에서 발생하는 수분·기포·전극 접착 문제를 해결해 양산 기술을 확보했다. 본격적인 양산은 올해 4분기부터 시작한다.

쩡위췬 CATL 최고경영자가 지난 21일 밤 베이징에서 열린 슈퍼 테크데이에서 비전을 발표하고 있다. /AFP연합뉴스

한편 이날 행사에선 그간의 성과도 발표됐다. 올해 2월 기준 CATL 배터리를 탑재한 전기차는 2584만대를 돌파했다. 1분기 기준 중국 시장 점유율은 47.7%에 달한다. 또한 CATL은 3월 기준 150개 이상 국가·지역에 진출해 176개 브랜드, 529개 모델에 배터리를 공급하고 있다. 쩡위췬(曾毓群)최고경영자(CEO)는 “연구개발 투자는 비용이 아니라, 산업 사이클을 돌파하는 능력”이라며 “앞으로도 기술 혁신을 통해 배터리 성능과 안전성을 지속적으로 끌어올릴 것”이라고 말했다.

- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -