CATL 의 배터리 기술

중국의 NO1 배터리회사 CATL은 배터리 엔지니어 출신 쩡위쥔 회장이 2011년 배터리 회사 ATL에서 전기차용 배터리 사업을 따로 떼어 독립한 회사다.

ATL은 2005년 일본 TDK 자회사로 편입됐다. 결국 일본 회사에서 습득한 배터리 기술이 창업의 밑천이 된 셈이다.

몇년 전만 해도 CATL의 기술력은 업계의 관심 밖이었다. 그러나 해마다 매출의 7~8%를 연구⋅개발에 쏟아붓고, 중국 정부가 ‘전기차 배터리 보조금'을 중국 업체에 밀어주면서 무서운 속도로 성장했다.

최근엔 국내 업계도 시도하지 못한 기술 개발에 성공했다.

그중 하나가 ‘셀투팩 기술'이다. 현대차도 이 기술에 큰 관심을 보인 것으로 전해졌다.

전기차 배터리는 셀이 모인 모듈, 모듈이 모인 팩으로 구성된다. 예를 들어 전기차에는 100여 개의 셀이 들어가는데, 10여 개의 셀을 하나의 모듈로 묶는다. 이렇게 만들어진 여러 개의 모듈을 하나의 팩으로 조립한 뒤 전기차에 넣는다. ‘셀투팩’(cell to pack) 방식은 셀에서 바로 팩으로 이어지는 설계 기술이다.

이렇게 모듈을 없애면 공간을 더 확보해 에너지 밀도는 높아지고, 부품 수도 줄어들어 비용 절감 효과도 커진다.

업계에 따르면, 셀투팩 방식으로 배터리 제조 시 사용되는 부품 수는 40% 줄고, 공간 활용률은 15~20% 향상된다.

만드는 방식도 간단해져 시간당 생산량도 대폭 오른다. 모듈 과정이 생략된 만큼 팩 강도를 강하게 해야 하고, 배터리 관리 시스템(BMS) 등을 무선으로 연결하는 고난도 기술이 필요하다. CATL은 미국 테슬라 모델3, 폴크스바겐 ID.3 등의 모델에 이 같은 셀투팩 배터리를 납품하고 있다.

업계에선 CATL 제품 가격이 한국 배터리 업체 대비 10~20% 저렴하다고 보고 있다. CATL은 원료 채굴용 광산, 양극재 물질 제조 등에서 자회사를 통한 수직 계열화를 달성, 원가 경쟁력을 높였다. 업계 관계자는 “해마다 수천억원 이익을 내고 있어 막대한 증설로 규모의 경제를 이루고 있다”고 말했다.

CATL의 또 다른 경쟁력은 다양한 제품군이다. CATL은 국내 업체들이 주력하는 고급형 NCM 배터리뿐 아니라 보급형인 LFP(리튬인산철) 배터리 양산이 가능하다.

또 CATL은 각형과 파우치형 배터리를 모두 만든다. 양극재·음극재·전해질·분리막 등 배터리 소재를 알루미늄 사각캔에 담으면 ‘각형’, 필름으로 된 팩에 담으면 ‘파우치형’이다. 부피나 출력, 성형 가능성 등에서 각각 장단점이 있다.

서로 제조 공법이 다르기 때문에 교차 생산이 안 된다. 보통 업체들은 전략적으로 하나의 형태를 택해, 집중하는 방식을 쓴다. 전자 업계 한 관계자는 “고객사가 원하는 대로 맞춰줄 수 있다는 건 의사결정 체계가 빠르다는 것”이라며 “과거 삼성전자 반도체도 이런 스피디한 납품을 앞세워 인텔을 제치고 애플의 주문을 따냈다”고 말했다.

최근 BYD는 블레이드배터리, CATL은 CTP(Cell to Pack), LG는 Ultium배터리 라는 이름으로 플랫폼들을 내놓고 있다

이건 모두 동일한 기술인데 본인들 각자의 이름을 붙인 것입니다.

근본적으로는 CATL이 사용하는 명칭이 해당 기술을 가장 직관적으로 표현하고 있습니다.

CTP는 말그대로 Cell로 바로 Pack을 만들어 버리는것을 의미합니다.

기존의 배터리시스템을 만들때는 셀 -> 모듈 -> 팩의 형태로 중간에 모듈 단계를 거쳤습니다.

이유는 안정성 향상과 제어의 용이성인데요,

안정도 문제와 제어의 complexity(복잡성)문제를 해결함으로써, 모듈 단계를 없애고 셀을 바로 팩으로 만들어버린다는 것입니다.

배터리시스템은 이 전글인, 무선 BMS에서도 다루었지만, 배터리 팩은 내부의 공간확보가 아주 중요합니다.

무선BMS로 와이어하네스 공간을 줄이고 Cell to Pack으로 모듈이 들어가야할 패키징 부분을 줄인다면 남는 공간에

배터리 셀을 더넣어서 주행거리를 늘릴수있기 때문입니다.

현재 배터리팩 내부에서, 셀이 아닌 전장품들이 차지하는 비중은 약 60%(평균)로 배보다 배꼽이 더 큰 상황입니다.

Cell to Pack 기술을 통해, CATL은 약 18%까지, BYD는 40%까지 이 비중을 줄일 수 있다고 발표하고 있습니다.