CATL, 최초 나트륨-리튬 배터리 공개 ··· 1회 충전 400km 주행

중국 배터리 기업 CATL이 이미 양산 차량에 적용되고 있는 리튬 이온 및 나트륨 화학을 모두 사용하는 하이브리드 배터리를 공개했다. 

이번에 공개한 CATL 프리보이 슈퍼 하이브리드 배터리(Freevoy Super Hybrid Battery)는 나트륨과 리튬을 모두 사용하는 최초의 배터리로, 1회 충전으로 400km 이상의 주행거리와 10분 만에 4C 고속 충전을 제공한다. 

CATL에 따르면, 프리보이(중국어로 샤오야오) 배터리는 리튬이온 양극재(cathode material)에 표면 개질 기술과 고전압 전해질 제형을 결합하여 나노 보호층을 생성한다. 이를 통해 활성층 내의 부반응(side reactions)을 효과적으로 최소화한다. CATL은 고활성, 여기 상태 입자를 양극재에 통합하면 재료 내에서 리튬 이온의 수송 효율이 크게 향상된다고 설명했다. 

또한, 배터리에는 배터리 팩을 가열할 필요 없이 -40℃의 저온에서 방전되고 -30℃에서 충전할 수 있는 CATL의 나트륨 이온 기술이 적용됐다. CATL은 2021년부터 나트륨 기술 개발을 시작했다. 

CATL은 프리보이의 저온 성능을 향상시키기 위해 나트륨 이온 배터리 기술을 중심으로 세 가지 기술 혁신을 실현했다.

먼저, CATL은 자사의 AB 배터리 시스템 통합 기술을 활용해 나트륨 이온 배터리와 리튬 이온 배터리를 정의된 비율과 배열로 혼합, 직렬 및 병렬 연결하여 저온 성능 범위를 5% 향상시켰다.

CATL은 나트륨 이온 배터리를 AB 배터리 시스템 모니터링을 위한 충전상태(SOC) 벤치마크로 채택해, 리튬 이온 배터리의 충전 수준을 보정하는 데 사용했다. 이를 통해 시스템 제어 정밀도가 30% 향상되어 순수 전기 주행거리를 10km 이상 늘렸다. 

CATL은 또한 저온에서 리튬 이온 배터리와 나트륨 이온 배터리의 고유한 성능 차이를 해결하기 위해 정확한 BMS 기술을 개발했다. 이 기술은 24시간 내내 서로 다른 화학 시스템에 대한 표적 영역 관리를 통해 가혹한 고온 및 저온 환경에서 부정확한 충전 예측이나 전력 성능 저하와 같은 문제를 효과적으로 완화한다.

또한, CATL이 개발한 SOC full-scene 고정밀 모델과 BMS 지능형 알고리즘 및 하드웨어 업그레이드의 지원을 통해 프리보이의 SOC 제어 정확도를 40%, 전체 순수 전기 이용률을 10% 이상 높였다. 이를 통해 400km 이상의 순수 전기 주행거리를 달성할 수 있었다. 

이와 함께 CATL은 배터리의 충전-방전 분극 특성에 대한 모델 데이터 분석을 통해 배터리의 미래 방전 용량을 정확하게 예측하여 배터리에 대한 다단계 전력 예측 및 제어 전략을 수립해 하이브리드 차량의 전력 성능을 20% 향상시켰다. 
 
CATL은 프리보이에 4C 고속 충전 기술을 적용해, 10분 만에 80% 충전을 달성했다. CATL은 프리보이 배터리가 주행거리 연장형 전기차(EREV)와 플러그인 하이브리드 전기차(PHEV)에 탑재되어 10분 충전으로 280km 이상의 주행거리를 제공한다고 밝혔다. 

이번에 공개한 배터리는 이미 리 오토(Li Auto), 아바타(AVATR), 디팔(DEEPAL), 창안 네보, 네타 등 중국 내 다양한 브랜드의 다수 모델에 탑재됐으며, 2025년까지 지리, 체리, GAC, 보야(VOYAH) 등 약 30개 브랜드의 하이브리드 차량 모델에 탑재될 예정이다.

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