18650, 21700 비교, 어떤 배터리를 선택해야 할까요?

관리자

2022-07-22

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리튬 이온 배터리셀 18650? 21700? 뭐가 다른가요?

안녕하세요 . 배터리 뉴스레터 BaTTer_LIFE 입니다:)

오늘은 전화나 온라인으로 가장 많이 들어오는 질문 중 하나! 리튬이온 배터리 형태에 대해서 설명드리려고 합니다. 배터리에 대한 기본 지식이 많은 분들은 망설임 없이 제품을 선택하지만 그렇지 않을 경우 무엇을 택해야 하는지 헷갈리시기 때문에 '이 많은 배터리중 우리는 무엇을 선택해야 하는가'에 대한 질문이 가장 많은것 같아 정리해보았습니다.

리튬이온 배터리의 형태
- 원통형

- 파우치형

- 각형

원통형과 파우치 형이 가장 많이 사용되는데 이는 편의점 에서 쉽게 구할 수 있는 건전지와 형태가 비슷합니다. 테슬라를 시작으로 많은 전기차가 이 원통형 리튬이온 배터리를 탑재하고 있습니다.

파우치형은 리튬 이온 폴리머란 이름으로 불리며 휴대폰이나 소형 가전기기 같은 공간이 협소한 물건에 많이 쓰이고 있습니다. 각형의 경우는 형태가 사각형이기 때문에 적층에 용이하지만 무게가 많이 나가 사용할 수 있는 제품에 한계가 있습니다.

오늘은 이 세가지 형태의 리튬이온 배터리 중 원통형에 대해 이야기를 나눠보고자 합니다. 가장 흔히 사용하는 파워뱅크가 이 원통형 리튬이온 배터리를 에너지원으로 사용하고 있스빈다. 원통형 리튬이온 배터리에도 종류가 한가지만 있는 것은 아닙니다. 흔히 알고 있는 18650, 21700 등이 포함됩니다.

1.종류

18650, 21700, 26650, 32700 등 다양한 사이즈를 가지고 있으나 이 중 시장에서 가장 많이 쓰이는 것은 18650과 21700 두 가지 입니다

21700과 18650은 용량에 따라 숫자를 매겨놓은 것이라 생각하실 수 있는데 크기에 따라 숫자로 구분을 해놓은 것입니다. 예를 들어 18650의 앞의 숫자 18은 배터리 원통의 지름이 18mm라는 것을 나타낸 것이고 65는 길이가 65mm라는 것을 나타냅니다. 마지막에 있는 0은 이 배터리가 원통형이라는 것을 나타내고 있죠.

그렇다면 21700은 지름이 21mm, 길이가 70mm인 원통형 배터리를 뜻한다고 보면 되는 것이구요. 여기서 주의할 점은 이 크기가 배터리에 보호회로가 장착되지 않은 순수한 셀 형태일 때를 기준으로 한다는 점입니다. 과충전 및 과방전을 막아 배터리의 수명을 높혀주는 보호회로가 장착된 배터리의 경우는 이것에서 1~2mm 정도 크기가 크다고 보시면 됩니다.

2. 18650과 21700 의 차이점은?

원통형 리튬이온 배터리의 대표주자 18650과 21700. 크기 외에 무엇이 다를까 비교해보도록 하겠습니다.

기본적으로 21700은 18650보다 용량은 커지고 에너지 밀도를 높인 배터리 입니다.

테슬라가 자체 개발한 전기 자동차에 18650배터리를 탑재했다가 조금 더 효율이 높은 배터리의 개발을 위해 21700을 만들어냈는데요. 셀의 부피를 키우고, 양극재의 소재를 변경해 용량을 50% 이상 증가시킬 수 있었습니다. 따라서 21700은 18650보다 적은 수로 원하는 용량의 배터리팩을 구성하는 것이 가능합니다.

특히 21700 배터리는 기존의 18650의 생산라인을 그대로 사용해 별도의 시설투자 없이 제작할 수 있다는 점이 또 하나의 장점입니다. 이러한 장점 때문에 전기차를 비롯해 원통형 배터리를 전력원으로 쓰는 많은 제품이 18650이 아닌 21700을 배터리로 채택해 탑재하고 있습니다.

그렇다고 21700이 장점만 있느냐, 그것은 아닙니다. 용량을 증가시키며 배터리 내부의 에너지 밀도를 20% 이상 증가시켰기 때문에 18650에 비해 내부 온도 역시 20% 이상 높으며 수명주기도 20% 정도 감소합니다. 제품의 특성에 기반한 이와같은 불안정성이 존재하고 있기 때문에 사용시 주의해야 할 것입니다.

미래에도 18650과 21700 배터리가 계속 쓰일게 될까요?

최근에 테슬라에서는 기존에 자사의 자동차에 탑재하던 21700 배터리를 대체할 46800 배터리를 개발했습니다. 부피를 키우면서 5배 더 많은 에너지와 16% 더 긴 주행거리 그리고 6배 더 큰 출력을 보유한 배터리인데 공정의 최적화를 통해 배터리 원가 절감까지 이뤄낼 ‘게임 체인저’로 불리우고 있습니다.
LG엔솔과 파나소닉이 선두주자로써 먼저 양산에 성공했는데, 2023년부터 출시될 테슬라 전기자동차에 도입될 것으로 전망됩니다. 아직은 이 새로운 형태의 배터리를 테슬라에서만 사용할 것으로 보입니다만 고효율, 고성능의 배터리인만큼 앞으로 많은 제품들이 이 46800 배터리를 전력원으로 도입하지 않을까 예상해봅니다.

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