[인더스트리뉴스 이건오 기자] CATL이 16일, 신제품 발표회를 열고 세계 최초 4C 초고속 충전 LFP 배터리 ‘Shenxing(션싱, 神行)’을 공개했다.
회사 관계자는 “이 배터리는 10분 충전으로 400km를 주행하고, 1회 완충 시에는 700km 이상 주행할 수 있어 전기차 사용자들이 느끼는 급속 충전에 대한 불안감을 상당 부분 해소하고 초고속 전기차 충전 시대를 열어줄 것으로 기대된다”고 전했다.
배터리 기술이 발전하고 전기차 배터리의 전반적인 성능이 크게 향상됨에 따라 업계는 전기차 주행 거리를 크게 늘릴 수 있었다. 하지만 고속 충전에 대한 불안감은 현재 소비자들이 전기차로 교체하는 데 가장 큰 장애물로 간주되고 있다.
회사에 따르면, CATL은 전기화학의 기본에 충실하면서 소재와 전기화학 및 시스템 구조에 대한 전방위적 혁신을 지속하고 창의적인 방식으로 초고속 충전, 고에너지 밀도, 높은 수준의 안전성을 동시에 달성하고 있다. Shenxing은 LFP의 화학적 성능의 한계를 뛰어넘어 배터리 업계의 혁신을 주도하고 있다.
충전 불안감 감소 위해 LFP 배터리 재정의
Shenxing은 슈퍼 전자 네트워크 음극 기술과 100% 나노 결정화한 LFP 음극 소재를 활용해 리튬이온 추출과 충전 신호에 대한 빠른 응답을 촉진하는 슈퍼 전자 네트워크를 창조한다.
아울러 흑연 혁신을 위해 CATL의 최신 2세대 고속 이온 링(Ion Ring) 기술을 활용해 흑연 표면의 특성을 수정해서 인터칼레이션 채널을 늘리고, 리튬이온의 인터칼레이션 거리를 단축함으로써 전류 전도에 필요한 고속도로를 만들었다. 또한, 고속 충전과 장거리 주행 사이의 완벽한 균형을 맞추기 위해 ‘다중 그래디언트(Multi-gradient)’ 층으로 된 전극 설계를 개발했다.
CATL은 새로운 초전도 전해질 공식을 개발함으로써 전해질 점도를 효과적으로 낮춰 전도성도 향상시켰다. 리튬이온 이동 시 저항을 줄이기 위해 초박형 SEI 필름을 개선했다. 더불어 분리막과 관련해 높은 투과성으로 리튬이온의 투과 저항을 낮추고 평균 투과 거리를 단축했다.
충전 속도, 주행 거리, 안전성 등 전반적인 성능 향상
Shenxing은 4C 초고속 충전 외에도 구조 혁신과 지능형 알고리즘 활용을 통해 긴 주행 거리, 광범위한 온도 범위에서의 고속 충전, 높은 수준의 안전성을 달성했다.
CATL은 CTP 3.0 기술로 구현한 ‘내부 크로스빔(Internal Crossbeam)’과 ‘엔드 플레이트(End Plate)’ 통합을 기반으로 선구적인 올인원(All-in-One) 그루핑 기술을 개발해 고집적도와 높은 그루핑 효율성을 이뤄냈다. 이를 통해 Shenxing은 700km 이상의 주행거리를 달성함으로써 LFP 화학 성능의 한계를 뛰어넘을 수 있었다.
Shenxing은 실온에서 10분 만에 80% SOC(State of Charge)까지 충전할 수 있다. 한편, 시스템 플랫폼에서 셀 온도 제어 기술을 활용해 셀이 최적의 작동 온도 범위까지 빠르게 가열되도록 만든다. 이를 통해 영하 10°C의 낮은 온도에서도 30분 만에 0~80%의 충전이 가능하며, 저온에서도 0~100km/h의 가속 성능을 유지한다.
또한, 업그레이드된 전해질과 안전성이 높은 코팅이 적용된 분리막을 사용해 Shenxing 배터리를 이중으로 보호해준다. CATL은 또 지능형 알고리즘을 통해 셀 내부의 전체 온도 필드를 조절함으로써 고속 재충전으로 인한 문제를 해결할 수 있는 실시간 결함 테스트 시스템을 구축해 높은 수준의 Shenxing 배터리 안전성을 구현해냈다.
2023년 말까지 대량 생산 달성… 초고속 충전 시대 개막
CATL의 수석 과학자인 우 카이(Wu Kai) 박사는 출시행사 연설에서 “전기차 배터리 기술의 미래는 경제적 혜택뿐만 아니라 글로벌 기술 개척에 확고한 기반을 둬야 한다”며, “전기차가 대중화되고 소비자가 늘어남에 따라 모든 사람이 첨단 기술을 이용하고 혁신의 결실을 누릴 수 있게 해야 한다”고 강조했다.
CATL은 극한 제조 분야의 강점을 바탕으로 연구실에서 고안한 기술을 시장에 빠르게 적용할 수 있는 능력을 확보해 Shenxing 배터리의 빠른 양산을 이뤄낼 수 있었다. 가오 환(Gao Huan) CATL 중국 전기차 사업부 최고기술책임자(CTO)는 올해 말까지 Shenxing 양산 준비를 마치고, 내년 1분기에는 Shenxing을 탑재한 전기차를 시장에 출시할 예정이라고 밝혔다.
CATL 관계자는 “Shenxing의 출시는 전기차 배터리 기술 개발에서 또 다른 이정표가 되면서 전 세계적으로 전방위적 전기차 전환을 가속화할 것”이라며, “앞으로도 CATL은 모든 사람이 기술을 이용할 수 있게 만들자는 철학을 고수하면서 첨단 기술의 광범위한 보급을 지속적으로 촉진해 글로벌 에너지 전환에 크게 기여할 예정”이라고 전했다.
