흔히 악마는 디테일에 있다고들 한다. 전기자동차 배터리 개발에 있어서 그것은 완전히 새로운 기술을 통한 큰 진보보다는, 계속 발전하는 방향을 의미하는 것일 가능성이 매우 높다. 한 예로 중국 EV 제조사 니오가 개발한 75kWh급 신형 배터리가 있다. 이 배터리는 추운 조건에서 리튬이온 배터리의 주행거리 손실을 줄이기 위해 고안되었다. 배터리 충전 상태(SoC, state of charge)를 보다 정확하게 추정하여, 이동 중 운전자에게 보다 현실적인 정보를 제공할 수 있는 새로운 소프트웨어가 포함되어 있다. 이 배터리는 서로 다른 두 가지 리튬이온 기술을 결합했다는 점에서 각각의 특성을 가장 잘 살린 하이브리드라고 할 수 있다.
그 두 가지 배터리 기술은 삼원 리튬(ternary lithium)과 리튬인산철(lithium iron phosphate)이다. 삼원(ternary)은 ‘세 부분으로 이루어진’의 뜻으로, 이 경우 리튬 배터리에 니켈, 코발트, 망간산염으로 만든 음극 물질이 있다는 것을 의미한다. 삼원 배터리의 장점은 높은 에너지 밀도(주행거리 확대)와 높은 출력이지만, 본질적인 안전성이 낮고 수명 주기가 짧다는 역사적 단점이 있다. 반면에, 리튬인산철(LFP)은 수명이 길고 안전하다고 알려져 있지만, 높은 출력을 전달하지 못한다. 그래서 이 두 가지를 혼합하면 두 세계의 장점을 모두 제공할 수 있다.
니오의 신형 배터리는 각 화학 성분과 일치하도록 이중 화학 소프트웨어 제어 알고리즘과 함께 제공되며, 효율을 향상시키기 위해 저온에서 삼원 리튬과 LFP의 이점을 충분히 활용한다. ‘방사성 열 보상 히터’라고 불리는 특별한 종류의 가열 시스템은 셀들의 열을 고르게 유지하여 작동 온도를 가장 효율적인 수준으로 유지한다. 직접 셀들을 가열하는 것이 아니라 배터리 팩의 차가운 바깥 통으로부터 셀들을 분리하는 방법을 사용한다.
저전도성 소재의 사용과 차세대 CTP 기술을 적용한 구조 설계를 통해 저온 성능 향상의 폭도 개선된다. CTP(Cell-to-Pack)는 간단히 말해 개별 셀이 팩 내부의 모듈에 배치되지 않고, 메인 팩에 직접 설치된다는 것을 의미한다. 예를 들어, 테슬라 모델 3의 배터리 팩은 4개의 별도 모듈로 배열되어 있지만, 테슬라 또한 CTP로 이동하는 것에 관심이 있다. 이것은 배터리 기술이 일반적으로 지향하는 방식인 것으로 보인다. 폭스바겐은 CTP 형식으로 전환한 다음, 궁극적으로 배터리가 차의 구조에 통합되는 셀 투 카(cell-to-car)로 나아갈 계획이다.
니오의 경우 이를 통해 제조 및 조립이 10% 단순화 되고(원가에 영향을 미칠 것으로 예상됨), 용적 사용이 5% 향상되며, 에너지 밀도는 kg당 142Wh로 14% 향상되는 이득을 얻는다.
자체 개발한 새 SoC 계산 시스템은 추정 오류를 3% 미만으로 줄일 수 있다고 한다. 이 시스템에는 소프트웨어 알고리즘이 포함되며 배터리 안에 고출력 DC-to-DC 컨버터를 포함시켜 차량 내 기존 시스템의 전압을 낮춘다. 이 제품은 일반적인 경우처럼 배터리팩 외부에 있지 않고 내장되어 있어, 균형 잡힌 SoC 추정치를 실시간으로 빠르게 제공한다.
확실히 니오의 새로운 트윈 배터리 기술은 '쿨'(cool)하다. 하지만 완전히 '쿨'하다고 말하기는 어렵다.
