하이브리드 배터리 기술의 혁신: CATL의 Freevoy Super Hybrid Battery (1/3)

전기차 시장이 급속도로 성장하면서, 배터리 기술의 혁신도 빠르게 진행되고 있습니다. 그 중에서도 하이브리드 배터리 기술은 주목할 만한 발전을 보이고 있습니다. 오늘은 CATL이 2024년 10월 24일에 발표한 Freevoy Super Hybrid Battery에 대해 자세히 알아보겠습니다.

Freevoy Super Hybrid Battery의 혁신적 설계

CATL의 Freevoy Super Hybrid Battery는 두 가지 측면에서 '하이브리드'라고 할 수 있습니다.

첫째, 이 배터리는 플러그인 하이브리드 차량용으로 설계되어 순수 전기차 배터리보다 상대적으로 작습니다.

둘째, 이 배터리 팩은 서로 다른 두 가지 화학 조성의 셀을 혼합하여 사용합니다.

다양한 화학 조성의 혼합

이 개념은 완전히 새로운 것은 아닙니다. 2021년 CATL은 소듐이온 셀과 리튬이온 셀을 혼합한 AB 하이브리드 배터리 팩을 발표했고, NIO도 NMC/LFP 혼합 배터리 팩을 발표한 바 있습니다. Freevoy Super Hybrid Battery는 이러한 기술을 더욱 발전시킨 것으로 보입니다.

2021년의 NIO(NMC/LFP, 왼쪽)와 CATL(Na-ion/LFP, 오른쪽) 하이브리드 배터리 팩 컨셉.

왜 화학 조성을 혼합하는가?

화학 조성을 혼합하는 이유는 여러 가지가 있습니다. 가장 큰 이유는 배터리의 성능을 개선하고 단점을 보완하기 위해서입니다. 예를 들어, LFP 배터리는 충전 상태(SoC) 추정이 어렵지만, NMC 배터리와 혼합하면 이 문제를 해결할 수 있습니다.

SoC 정확도 향상

LFP 배터리는 OCV(Open Circuit Voltage) 곡선이 평탄하고 히스테리시스가 크기 때문에 SoC 추정이 어렵습니다. 반면 NMC 배터리는 선형적인 OCV 곡선을 가지고 있어 SoC 추정이 쉽습니다. 두 종류의 배터리를 직렬로 연결하면, 전체 OCV 곡선이 더 선형적이 되어 SoC 추정 정확도가 향상됩니다.CATL은 이를 활용하여 소듐이온 배터리를 SoC 기준점으로 사용하고, 이를 통해 리튬이온 배터리의 충전 레벨을 보정합니다. 이로 인해 시스템 제어 정밀도가 30% 향상되고, 순수 전기 주행 거리가 10km 이상 늘어났다고 합니다.

다양한 화학 물질의 OCV

셀의 혼합 직렬연결

저온 성능 개선

LFP 배터리는 저온에서 내부 저항이 높아지는 단점이 있습니다. CATL은 이를 해결하기 위해 LFP '슈퍼셀'을 과대(oversizing) 설계하여 각 셀에 흐르는 전류를 줄였습니다. 또한, 소듐이온 배터리와 LFP 배터리를 공간적으로 번갈아 배치하여 열 발산을 개선했습니다.

 

이러한 혁신적인 설계로 인해 Freevoy Super Hybrid Battery는 극한의 고온 및 저온 환경에서도 안정적인 성능을 발휘할 수 있게 되었습니다.하이브리드 배터리 기술은 아직 발전 중이지만, CATL의 Freevoy Super Hybrid Battery와 같은 혁신적인 제품들이 계속해서 등장하고 있습니다. 이러한 기술 발전은 전기차의 성능과 효율을 크게 향상시킬 것으로 기대됩니다. 다음 글에서는 Freevoy Super Hybrid Battery의 급속 충전 기술과 그 장단점에 대해 더 자세히 알아보겠습니다.