테슬라는 전기차 대중화를 위한 가장 현명한 전략이 무엇인지 다시 한 번 보여주고 있다. 중국에서 Tesla는 Model 3에 대해 매우 다른 두 가지 배터리 화학 물질을 사용할 것입니다. 하나는 최저 비용/고가용성을 제공하고 다른 하나는 최상의 범위를 제공합니다.
이 기사에서는 Tesla의 새로운 배터리 전략이 다른 자동차 제조업체에서 채택될 가능성이 높은 이유를 살펴보겠습니다.
경고
제가 즐겨 쓰는 글인데 글이 길어지네요...
Tesla의 선택을 이해하기 위해 오늘날 가장 인기 있는 배터리 화학 물질을 차별화하는 것부터 시작하겠습니다.
양극
LTO 양극은 일반적으로 NCM 음극과 결합됩니다. 배터리를 크고 무겁고 비싸게 만드는 데 기여하기 때문에 ESS(에너지 저장 시스템)에 더 적합합니다. 그러나 매우 안전하고 내구성이 뛰어납니다.
리튬 티타늄 산화물 ( LTO )
음극
전기 자동차의 경우 음극을 개선하는 데 중점을 두었습니다. 일반적으로 흑연 양극과 쌍을 이루지만 최근에는 더 높은 에너지 밀도를 달성하기 위해 흑연과 실리콘의 혼합물이 사용되었습니다. 그러나 실리콘을 사용하면 양극의 팽창으로 인해 사이클 수명이 단축되는 비용이 발생합니다.
인산철 리튬 ( LFP )
리튬 페로 망간 인산염 ( LFMP )
리튬 니켈 코발트 망간(NCM 333 또는 111)
리튬 니켈 코발트 망간(NCM 523)
리튬 니켈 코발트 망간(NCM 622)
리튬 니켈 코발트 망간(NCM 712)
리튬 니켈 코발트 망간(NCM 811)
리튬 니켈 코발트 알루미늄 ( NCA )
이제 가장 널리 사용되는 배터리 화학 물질의 주요 장점과 단점을 알았으므로 Tesla가 다양한 용도로 선택한 배터리를 쉽게 추측할 수 있습니다...
Tesla Model 3 표준 범위
중국의 표준 모델 3의 경우 Tesla는 LFP 또는 LFMP를 사용합니다. CATL의 배터리 셀. 이러한 배터리 셀에는 코발트가 필요하지 않아 비용이 저렴하고 가용성이 높아집니다. 또한 매우 안전하기 때문에 복잡한 TMS(열 관리 시스템)도 필요하지 않습니다.
이제 무엇을 기대하는지 봅시다...
LFP 배터리 셀을 사용하면 Tesla는 EoL(수명 종료)에 도달하기 전에 4,000번의 완전한 충전/방전 주기를 처리하는 4,000유로의 50kWh 배터리를 Model 3에 넣을 수 있습니다. 배터리가 초기 용량의 80%만 유지되면 EoL에 도달합니다. 즉, 새로운 Tesla Model 3 표준 범위의 평균 범위가 300km인 경우 4,000회 주기와 1.080.000km[(300 + 240) / 2 x 4.000] 후 범위는 여전히 240km입니다.
가상 Tesla 모델 3 LFP 배터리
Tesla Model 3 장거리
중국의 장거리 모델 3의 경우 Tesla는 아마도 LG Chem의 니켈 함량이 높은 화학 물질(NCM 712, NCM 811 또는 NCA)을 사용할 것입니다. 이 배터리 셀은 더 높은 범위를 허용하는 최고의 에너지 밀도를 제공합니다. 그러나 여전히 약간의 코발트가 필요하므로 더 비싸고 가용성이 떨어집니다.
이제 무엇을 기대하는지 봅시다...
NCM 811 배터리 셀
예:
NCM 811 배터리 셀을 사용하면 Tesla는 EoL(수명 종료)에 도달하기 전에 1,000번의 완전한 충전/방전 주기를 처리하는 7,500유로에 Model 3에 75kWh 배터리를 넣을 수 있습니다. 배터리가 초기 용량의 80%만 유지되면 EoL에 도달합니다. 즉, 새 Tesla Model 3 장거리 주행의 평균 주행 거리가 450km인 경우 1,000번의 사이클과 405,000km[(450 + 360) / 2 x 1.000] 후 주행 거리가 여전히 360km가 됩니다.
가상 Tesla 모델 3 NCM 811 배터리
보시다시피 두 가지 다른 배터리 화학 물질을 사용하여 Tesla는 고객에게 최상의 범위와 최상의 비용 사이에서 선택을 제공할 수 있습니다. 게다가, 다른 공급업체와 원자재를 사용함으로써 Tesla는 배터리 생산 능력 문제를 덜 겪을 수 있습니다. 이 전략은 모든 자동차 제조업체에서 채택해야 합니다. 제한된 공급업체 및/또는 원자재에 묶이는 것은 그다지 현명하지 않습니다.
닛산
현재 Nissan LEAF는 두 가지 다른 배터리 팩과 함께 주문할 수 있지만 둘 다 정확히 동일한 Envision AESC 셀을 사용합니다. 40kWh 배터리 팩은 192(96s2p) NCM 523 배터리 셀로 만들어지고 62kWh 배터리 팩은 288셀(96s3p)로 만들어집니다. 올해 말 Nissan은 NCM 811 배터리 셀로 업그레이드할 예정입니다.
폭스바겐
Volkswagen ID.3은 세 가지 다른 배터리 용량으로 제공되며, 중급 버전은 NCM 622 배터리 셀을 사용하고 장거리 버전은 NCM 811 유형을 사용합니다. 표준 범위 버전이 LFP 셀을 사용할 가능성이 있지만 지금까지는 확인되지 않은 가능성일 뿐입니다... 풍부한 원자재로 만들어진 코발트가 없는 셀로 제작된 배터리 팩 옵션이 하나 이상 있으면 좋을 것입니다. 생산을 늘리기 위해 저렴하고 가용성이 높습니다.
ID.3의 보급형 버전은 내년에 출시될 예정이며 가격은 30,000유로 미만입니다. 48kWh(45kWh 사용 가능) 배터리로 WLTP 범위는 330km입니다. Volkswagen이 CATL의 LFP 배터리를 넣으면 수익성이 높고 생산 능력이 매우 높을 것으로 예상합니다(Tesla Model 3을 능가할 수 있음).
Volkswagen의 배터리 비용 로드맵
그럼에도 불구하고 이미 올해에 배터리 셀에 약간의 코발트가 필요함에도 불구하고 Volkswagen은 kWh 비용을 100유로 미만(팩 수준)으로 달성할 것으로 기대하고 있습니다. 이는 매우 훌륭하고 Tesla에 이어 두 번째일 것입니다.
요약하자면, 우리가 궁극적인 배터리(풍부한 원료로 만든 높은 에너지 밀도)를 가질 때까지 모든 전기 자동차에는 두 가지 다른 배터리 팩이 제공되어야 합니다. 하나는 풍부하고 저렴한 원자재로 만들어 최고의 비용과 가용성을 제공하고 다른 하나는 에너지 밀도가 더 높은 배터리 팩으로 더 높은 비용과 제한된 생산으로 최고의 범위를 제공합니다.
예를 들어, 이 전략을 사용하면 내가 가장 좋아하는 전기 슈퍼미니인 Renault ZOE에 40kWh LFP 배터리와 60kWh NCM 811 배터리를 사용할 수 있습니다. 40kWh LFP 배터리를 사용하는 ZOE는 Renault의 가스 대응 부품(Clio)보다 생산 비용이 낮을 뿐만 아니라 원자재가 풍부하기 때문에 동일한 생산 수준에 도달할 수 있습니다.
가상 Renault ZOE LFP 배터리
우수한 사이클 수명 덕분에 이 배터리 옵션은 V2G(Vehicle-to-Grid) 기술과 함께 사용하기에 완벽합니다. 실제로 V2G를 구현하는 것이 합리적이게 만드는 유일한 배터리 화학 작용일 수 있습니다.
가상 르노 ZOE NCM 811 배터리
에너지 밀도가 높은 배터리는 프리미엄 옵션으로 간주되어 더 높은 이윤으로 판매되어야 합니다.
유럽이나 북미에서 코발트가 없는 배터리 팩 옵션을 탑재한 전기차를 최초로 선보일 자동차 제조사가 어디일지 기대가 됩니다. 내 추측으로는 이미 CATL과 관계가 있는 것이므로 Tesla, Volkswagen 또는 PSA일 것입니다. 어떻게 생각하세요?
