[출처] 전기차 배터리 구성, 셀? 모듈? 팩? 바로 알자!
https://www.samsungsdi.co.kr/column/all/detail/54229.html
전기차 시장이 점차 확대되면서 전기차의 동력원인 리튬이온 배터리에 대해서도 관심이 많아지고 있습니다.
하지만 리튬 이온 베터리를 지칭하는 용어가 조금씩 다른데요.
전기차에 탑재되기 위한 전기차 배터리의 '셀, 모듈, 팩'의 의미를 알아 보겠습니다.
전기차 배터리 '셀 → 모듈 → 팩'으로 구성
우선 전기차 배터리 '셀 → 모듈 → 팩'으로 구성됩니다.
이를 일반적으로 전기차 배터리는 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack)으로 구성합니다.
이게 무슨 말인고 하면 전기차 가동을 위해서는 스마트폰의 수천 배에 달하는 엄청난 양의 전력이 필요합니다.
조그만한 크기의 베터리를 "셀" 이라고 하고 이 "셀"을 묶어서 "모듈" 형태로 만든 다음 다시 이를 묶어서 "팩" 형태로 만드는 것입니다.
즉 수 많은 "배터리 셀"을 안전하고 효율적으로 관리하기 위해 모듈과 팩이라는 형태로 만들어서 전기차에 탑재하게 됩니다.
정리하자면 셀, 모듈, 팩은 쉽게 배터리를 모아 놓은 단위 정도로 이해하면 됩니다.
배터리 셀을 여러 개 묶어서 모듈을 만들고 → "모듈"을 여러 개 묶어서 → "팩"을 만드는 것입니다.
그리고 이 "팩"이 전기차에는 최종적으로 배터리로 탑재되는 것입니다.
예를 들어 순수 전기차(EV) BMW i3의 배터리 96개의 셀 탑재
대표적으로 순수 전기차 BMW i3에는 배터리 셀이 총 96개 탑재됩니다.
셀 12개를 하나의 모듈로 묶고, 8개의 모듈을 묶어 하나의 팩 형태로 들어 간다고 하네요.
배터리의 기본이 되는 셀(Cell)
양극, 음극, 분리막, 전해액 이 든 알루미늄 케이스
배터리의 기본이 되는 셀은 전기 에너지를 충전, 방전해 사용할 수 있는 리튬이온 배터리의 기본 단위입니다.
양극, 음극, 분리막, 전해액을 사각형의 알루미늄 케이스에 넣어서 만든다고 합니다.
자동차 내 제한된 공간에서 최대한의 성능을 발현할 수 있도록 단위 부피당 높은 용량을 지녀야 하고, 일반 모바일 기기용 배터리에 비해 훨씬 긴 수명이 필요합니다.
또한, 주행 중에 전달되는 충격을 견디고, 저온/고온에서도 끄덕 없을 만큼 높은 신뢰성과 안정성을 지녀야 한다고 합니다.
배터리 모듈 (Module)
배터리 셀을 더 보호하기 위해 묶어 놓은 프레임
배터리 셀(Cell)을 외부충격과 열, 진동 등으로부터 보호하기 위해 일정한 개수로 묶어 프레임에 넣어둔 배터리 조립체(Assembly)입니다.
배터리 팩 (Pack)
모듈들의 온도, 전압 관리 위한 배터리관리시스템과 냉각장치
전기차에 장착되는 배터리 시스템의 최종형태 입니다.
배터리 모듈에 배터리 관리시스템(BMS, Battery Management System), 냉각시스템 등 각종 제어 및 보호 시스템을 장착하여 완성됩니다.
전기차 배터리 시장, 이제는 '모듈-팩' 경쟁
같은 부피에 더 많은 에너지, 고 에너지 밀도 배터리 셀 개발
전기차 구매를 고려할 때 가장 큰 고려 요인을 '주행가능 거리'라 할 수 있습니다.
한번 충전에 얼마나 오랫동안 갈 수 있는지 여부가 중요한 선택 사항이 되고 있습니다.
이를 위해 배터리 기업들은 같은 부피에 더 많은 에너지를 넣을 수 있도록 '고 에너지 밀도' 배터리 셀을 개발하고 있습니다.
업계에서는 보편적으로 셀 개발 방향이 에너지 밀도를 더욱 높이면서 안전성도 확보하는 쪽으로 가고 있다고 합니다.
그렇다 보니 배터리 셀 개발에 대한 방향성이 어느 정도 잡히면서 최근에는 모듈과 팩 기술에 대한 관심이 높아지고 있다고 합니다.
그 동안에는 배터리 셀 성능에 대해 집중했다면, 이제는 모듈과 팩을 얼마나 더 효율적으로 설계하고 구성하느냐 하는 고민을 맞이하고 있는 상황이 되었다고 하네요.
이는 전기차에 최종적으로 탑재되는 형태는 팩 형태이기 때문에, 팩의 스펙이 전기차의 전반적인 디자인과 긴밀한 관계를 갖고 있기 때문에 전기차에 탑재되는 배터리 팩이 얼마나 슬림하냐에 따라 전기차의 디자인이 더 멋있게 바뀔 수 있다고 합니다.
결국 배터리 셀의 에너지 밀도를 높이는 것은 기본이고, 이제 모듈과 팩 디자인 경쟁이 치열해지고 있습니다.