이차 전지 배터리 형태에 따른 특징 비교 - 원통형, 각형, 파우치형 장단점

 

 

 

 

 

 이차 전지는 일반적으로 원통형, 각형 그리고 파우치형 이렇게 세 가지 형태를 가지고 있으며, 소재 뿐만 아니라 이 형태에 따라서도 배터리의 성능과 특징이 달라집니다. 주로 안정성, 설계 유연성, 에너지 밀도, 무게 등 주로 외관과 연관된 특징들이죠.

 

 

 

 

 

원통형, 각형, 파우치형 순으로 장단점을 아래와 같이 정리해보았습니다.

 

 

 

 

 

 

 

원통형 배터리

 

 

 

 

 원통형 배터리는 원기둥 형태로 내부에 전극이 젤리 롤처럼 감겨져 있고, 강철 또는 알루미늄과 같은 단단한 금속 캔(Can)이 외부를 감싸고 있습니다. 전기차가 대중화되기 전부터 노트북, 전자제품, 전동 공구 등 꾸준히 사용 되었으며, 직경 18mm, 높이 65mm(18650)에서 직경 21mm, 높이 70mm(21700)까지 크기 또한 다양합니다.

 

 

 

 

 

 

 

장점:
- 높은 생산성: 상대적으로 제조 공정이 단순하며, 양산을 시작한 역사가 오래되어 생산 수율 또한 높음
- 높은 에너지 밀도: 전극이 을 단단히 감아 높은 체적 에너지 밀도를 제공합니다.
- 내구성: 금속 케이스에 쌓여있는 구조로 외부 충격 및 팽창 등 물리적인 손상과 충격에 강함
- 표준화: 제조 공정이 표준화 되어 있어 대량 생산 및 비용 절감에 유리함
- 열 관리: 셀 크기가 작아 열이 잘 분산되어 관리가 용이함

단점:
- 무게 및 크기: 금속 케이스로 인해 상대적으로 무게와 부피가 증가함
- 설계 유연성: 배터리 팩 설계 관점에서 원통형 형태는 팩 내부에 사용하지 않는 공간을 만들어 패키지 설계 효율이 떨어짐

 

 

 

 

 

 

 

각형 배터리

 

 

 

 

 

 

 각형 배터리는 직사각형 형태의 배터리로 내부에는 전극이 겹쳐져 있고 외부 케이스는 강철 또는 알루미늄 등의 금속을 사용합니다. 크기가 커서 대용량 에너지 저장이 가능하며 내구성도 뛰어나죠. 승용차 뿐만 아니라 전기 버스, 트럭 등의 상용차에서도 많이 쓰이며 최근 주목받는 에너지 저장 시스템(ESS)에서도 활용되고 있습니다.

 

 

 

 

장점:
- 공간 효율성: 직사각형 형태로 팩 내 공간을 더욱 효율적으로 사용 할 수 있음
- 대용량: 큰 용량의 셀로 전기차와 ESS등 대규모 에너지 저장 장치에 적합함

단점:
- 열 관리: 셀이 커서 열 방출이 어렵기 때문에 열 관리를 위한 추가 장치가 필요함
- 부피 팽창: 장기간 사용 시 셀 내부에서 발생하는 가스가 축적되어 팽창을 일으킬 수 있음
- 복잡한 조립성: 케이싱이 단단하여 제조 시 복잡하고 비용이 증가 할 수 있음

 

 

 

 

 

 

 

 

파우치형 배터리

 

 

 

 

 

 파우치형 배터리는 주머니와 비슷한 형태로 유연한 알루미늄 폴리머 필름이 전극을 감싸고 있습니다. 전극은 파우치 안에서 층층이 쌓여져 있으며, 원통형처럼 Winding 형태의 젤리롤을 사용하지 않아 내부 공간을 빈틈없이 꽉 채울 수 있습니다. 외관 또한 단단하지 않아 굽히고 접을 수 있어 다양한 모양의 배터리를 만들 수 있죠. EV는 물론이며 가볍고 유연한 형태로 스마트폰, 태블릿, 노트북과 같은 전자/가전 제품에서도 많이 사용하고 있습니다.

 

 

 

 

 

장점:
- 경량성: 금속 케이스 대신 폴리머 필름을 사용하여 무게가 상대적으로 가벼움
- 공간 효율성: 셀 모양을 자유롭게 조절 할 수 있어 배터리 팩 내부 공간을 최대한 활용할 수 있음
- 높은 출력: 작은 크기에서도 고출력과 빠른 충방전이 가능함

단점:
- 부피 팽창: 장기간 사용 시 셀 내부에서 발생하는 가스가 축적되어 팽창을 일으킬 수 있음
- 열 관리: 각형 배터리와 마찬가지로 열 관리가 까다로우며 별도의 냉각 시스템이 필요함
- 기계적 취약성: 외부 충격에 약함
- 비용: 상대적으로 제조 단가가 비싸고 생산 난이도가 높음

 

 

 

---