전기차 배터리 종류(파우치형, 원통형, 각형)와 특징

전기차 배터리는 크게 파우치형, 원통형, 각형으로 나뉩니다. 각 배터리 타입은 구조적 특성과 성능, 제조 비용, 내구성 등에 따라 장점과 단점이 존재하며, 자동차 제조사마다 최적의 배터리 타입을 선택하여 사용합니다. 본 글에서는 각 배터리 형태의 특징을 살펴보고, 이를 사용하는 주요 자동차 브랜드를 함께 알아보겠습니다.

1. 파우치형 배터리 – 유연성과 경량화의 강점

파우치형 배터리란?

전기차에서 사용되는 파우치형 배터리는 리튬 이온 배터리 셀을 금속 케이스 대신 유연한 금속 파우치로 감싸는 형태로 구성됩니다. 이 형태는 원통형이나 각형 배터리와 비교하여 몇 가지 장점과 특징을 제공합니다.

특징

• 고에너지 밀도 –파우치형 배터리는 금속 케이스가 없기 때문에 같은 부피에서 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 더 긴 주행 거리와 더 높은 성능을 제공합니다.
• 유연한 디자인 가능 – 파우치형 배터리는 유연한 구조로, 배터리 셀 간의 공간 배치에서 더 많은 자유도를 제공합니다. 이는 차량 설계에서 배터리 팩의 최적화와 공간 효율성을 높이는 데 유리합니다.
• 경량화 가능 – 파우치형 배터리는 금속 케이스 대신 유연한 파우치를 사용하여 더 가벼운 무게를 자랑합니다. 이로 인해 배터리 팩을 더 가볍고 공간 효율 적으로 설계할 수 있어 전기차의 전체 중량을  줄이는 데 도움이 됩니다.
• 내구성 약함 – 외부 충격에 취약하며, 팽창이나 변형이 발생할 가능성이 있음
• 열 관리 필요 – 파우치형 배터리는 열 관리에 있어 중요한 역할을 합니다. 배터리 셀 간의 열 분포가 균일하게 이루어져야 하기 때문에 냉각 시스템이 필요합니다. 이는 고온에서의 성능 저하를 방지하고 효율성을 유지하는데 도움을 줍니다.
• 안정성 _파우치형 배터리는 금속 케이스를 사용하지 않지만, 외부 충격에 의해 팽창하거나 손상될 위험이 있기 때문에 보호용 외부 케이스와 관리 시스템이 필수적입니다. 그러나 최신 기술에서는 안전성을 높이기 위한 다양한 개선이 이루어지고 있습니다.

2. 원통형 배터리 – 안정성과 효율성의 조화

원통형 배터리란?

전기차에서 사용되는 원통형 배터리는 주로 리튬 이온 배터리로, 크기가 작은 원통형 셀들을 여러 개 연결하여 큰 배터리 팩을 형성하는 방식으로 구성됩니다. 가장 유명한 원통형 배터리 셀은 18650 셀과 21700, 46800 셀입니다. 18650 셀은 지름 18mm, 높이 65mm의 크기를 가진 배터리 셀로, 과거 Tesla의 모델 S와 X에 사용되었으며, 다른 많은 전기차에서도 사용됩니다, 21700셀은 지금 21mm, 높이 70mm로, 18650보다 조금 더 큰 사이즈를 가지고 있으며, Tesla의  모델 3와 모델 Y에 사용되는 주요 배터리 셀입니다, 이 셀은 더 높은 에너지 밀도와 더 긴 주행 거리, 더 나은 효율성을 제공하고 있습니다. 46800셀은 기존보다 5배 높은 에너지 용량을 가지며, 6배 높은 출력을 가지고 있습니다. 원통형 배터리는 파우치형 및 각형 배터리에 비해 생산 효율이 높고 열 관리가 용이하다는 장점이 있습니다.

 

특징

• 높은 내구성 – 견고한 금속 케이스로 보호되어 외부 충격에 강함
• 일관된 성능 – 제조 공정이 표준화되어 있어 품질이 균일하며, 대량 생산이 용이함
• 발열 관리 용이 – 개별 셀 간 공간이 있어 냉각 효율이 상대적으로 높음
• 높은 생산성 – 기존 전자기기 및 산업용 배터리와 같은 구조를 공유하여 공급망이 안정적임
• 부피 효율이 낮음 – 직사각형이 아닌 원통형 구조로 인해 배터리 팩 구성 시 공간 활용성이 낮음

3. 각형 배터리 – 강력한 내구성과 높은 안정성

각형 배터리란?

각형 배터리는 금속 캔(알루미늄 또는 강철)으로 보호된 사각형 형태의 배터리로, 가장 높은 구조적 안정성을 갖춘 배터리 형태입니다. 최근 중국 및 유럽 전기차 제조사들이 선호하는 방식으로, 대형 전기차 및 상용차에 주로 사용되며 전기 버스, ESS(에너지 저장 시스템) 등에서 널리 사용됩니다. 전기차 배터리는 단일 셀(Cell) 단위로 제작된 후, 여러 개의 셀을 묶어 모듈(Module)과 팩(Pack) 형태로 조립됩니다. 원통형 배터리는 작은 셀을 여러 개 조립해야 하지만, 각형 배터리는 하나의 셀이 상대적으로 크기 떼문에 셀 개수를 줄일 수 있어 배터리 팩 설계가 간단해지는 장점이 있습니다. 이러한 구조적 특징 덕분에 각형 배터리는 전기차 제조사들이 선호하는 배터리 형태 중 하나로 자리 잡고 있으며, 최근 BMW, 폭스바겐, 포드, BYD, 테슬라(중국 모델) 등 주요 자동차 제조사들이 적극적으로 채택하고 있습니다.

특징

• 높은 안전성 – 강한 금속 외장으로 보호되어 외부 충격 및 파손에 강하며, 원통형보다 발열 관리가 용이합니다.
• 수명 길이 – 셀 간 공간이 적어 내부 저항이 낮고, 열 관리가 용이하여 비교적 긴 수명을 보장합니다.
• 높은 공간 효율성 – 셀을 배터리 팩 내에 조밀하게 배열할 수 있어 부피 대비 높은 에너지 저장이 가능합니다.
• 무게가 무거움 – 금속 외장으로 인해 다른 형태의 배터리보다 무거울 수 있습니다.
• 생산 비용이 높음 – 내부 구조가 복잡하여 제조 비용이 상대적으로 높은 편입니다.

결론 – 어떤 배터리가 가장 좋을까?

전기차 배터리는 각 형태마다 장점과 단점이 뚜렷하며, 자동차 제조사들은 주행거리, 충전 속도, 내구성 등의 요소를 고려하여 최적의 배터리를 선택하여 사용합니다. 어떤 배터리가 가장 좋을지는 자동차 브랜드의 전략과 모델별 특성에 따라 다릅니다. 전기차를 구매할 때는 배터리 종류도 고려하여, 주행거리, 충전 속도, 내구성 등을 비교해보는 것이 중요합니다.