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Nikkei X-TECH_2020.3.23

테슬라, 파나소닉의 배터리 채용
Ni 리튬 정극과 실리콘 부극 채용

테슬라의 전기자동차(EV)에는 파나소닉의 원통형 셀이 채용되었다. 최신 차종 ‘모델3’보다 이전에 발매된 ‘Roadster’나 ‘모델S’, ‘모델X’에는 노트북 등에 사용되고 있던 직경 18mmⅹ길이 65mm의 ‘18650’이라는 셀이 탑재되어 있다. 또한 모델3는 직경 21mmⅹ길이 70mm의 ‘2170’이라는 전기자동차용 셀을 채용하기 시작했다.

특집 ‘테슬라의 최신 EV ‘모델3’ 철저 분해’에서 보고했듯이, 닛케이BP에서는 모델3와 모델S를 입수, 이를 분해해 내부를 조사했다. 배터리 셀은 2차 전지를 연구 개발하는 ATTACCATO의 협력을 얻어 분해했다.

모델3는 19년에 제조된 4륜 구동의 ‘Long Range’(미국 사양 차량)를 조사했다. 한편 모델S는 15년에 제조된 중고차(5만km 주행)의 셀과, 19년에 구입한 신차의 셀을 입수해 비교 조사했다.

당초에는 모델S의 신차와 중고차는 외형이 같기 때문에 같은 셀을 채용했을 것이라고 예상했다. 그러나 셀 분해를 통해 전극의 길이나 두께가 다른 것을 보고 사양이 다르다는 사실을 알게 됐다. 모델S(신차)는 전극의 길이는 가장 짧지만 두께는 가장 컸다.

구체적으로 정극과 부극의 길이는 모델3는 정극 866mm, 부극 965mm, 모델S(신차)는 정극 598mm, 부극 667mm, 모델S(중고차)는 정극 667mm, 부극 737mm다.

-- 정극은 파나소닉의 자랑 NCA계 --
또한 재료계도 세대와 함께 변경되고 있다는 것을 알았다. 정극은 파나소닉이 자랑하는 NCA(니켈-코발트-알루미늄)계를 모든 셀에서 채용하고 있다. 특징은 세대와 함께 Ni의 비율이 높아지고 있다는 것이다.

오사카산업기술연구소의 협력을 얻어 엑스레이 형광분석(XRF:X-Ray Fluorescence)을 채용해 조사한 결과, Ni 비율은 모델S(중고차)의 셀에서도 80% 이상, 모델3(신차)에서는 90% 이상을 차지했다.

NCA계는 고용량이지만 안전성에 대해서는 불안해하는 목소리가 있다. 많은 배터리업체는 니켈-망간-코발트(NMC), 이른바 3원계를 채용하고 있는 곳이 많다. 테슬라와 파나소닉은 배터리 모듈을 수냉화해 온도 관리를 철저히 하고 있고, 개당 용량이 작은 원통형 셀을 다수 이용함으로써 안전성에 대해 담보할 수 있다고 판단한 것으로 보인다. 테슬라의 채용 상황을 보면, 앞으로 정극의 Ni 리치화를 따라가는 자동차업체가 늘어날 것으로 보인다.

부극은 모델S(중고차)에서는 흑연이었지만 모델S(신차)와 모델3(신차)에서는 실리콘(Si)계 부극 재료를 채용하고 있다는 것을 확인했다. 또한 분석 결과, 산화규소(SiO) 첨가의 가능성이 높다는 것을 알았다. 파나소닉은 SiO를 포함한 원통형 셀을 실용화했다고 밝혔으며, 테슬라가 채용하고 있다는 것이 거의 확실해졌다.

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