메르세데스-AMG, 실리콘 음극 배터리로 충전 혁신…전기차 한계 넘었다

메르세데스-AMG가 실리콘 음극 배터리를 적용한 전기 세단을 공개했다. [사진: 메르세데스-AMG]

[디지털투데이 AI리포터] 메르세데스-AM가 차세대 전기 세단 AMG GT 4도어 쿠페에 실리콘 함유 음극재 배터리를 적용해 10%에서 80%까지 약 11분 만에 충전할 수 있는 성능을 구현했다고 밝혔다.

26일(현지시간) 전기차 전문매체 인사이드EVs에 따르면, 해당 배터리는 실리콘 음극과 고강도 냉각 구조를 결합해 고출력 주행 성능과 초급속 충전을 동시에 목표로 설계됐다.

신형 AMG GT 4도어 쿠페는 기존 V8 엔진 대신 순수 전기 파워트레인을 탑재했다. 배터리 사용 가능 용량은 106kWh이며, 유럽 WLTP 기준 최대 700킬로미터(km) 주행거리를 제시했다. 미국 시장에는 올해 말 출시될 예정이다.

메르세데스-AMG는 해당 차량이 미국 출시 시점 기준으로 미국 내에서 가장 빠른 충전 성능을 갖춘 전기차(EV)가 될 것이라고 강조했다.

핵심 기술은 실리콘 함유 음극재다. 음극은 배터리의 에너지 저장 용량과 충전 속도를 결정하는 핵심 요소다. 기존에는 안정성과 에너지 밀도 측면에서 흑연 음극이 주류였으나, 최근 업계는 흑연 공급망 집중과 채굴 부담 문제로 인해 실리콘-흑연 혼합 음극을 단계적 대안으로 도입하고 있다. 궁극적으로는 흑연 비중을 줄이거나 100% 실리콘 음극, 또는 합성 대체 소재로 전환하는 것이 목표다.

다만 실리콘 음극은 아직 대량 양산 시장의 주류 기술로 자리 잡지는 못했다. 제너럴모터스(GM)와 그룹14, 실라(Sila) 등도 관련 기술을 개발 중이지만, 상용 공급 물량은 제한적이며 가격 경쟁력과 대규모 생산성 확보도 충분하지 않은 상태다. 이번 적용은 실리콘 음극 기술이 실제 양산 차량에서 어떤 성능을 구현할 수 있는지를 보여주는 사례로 평가된다.

AMG GT에 적용된 실리콘 함유 음극 셀의 에너지 밀도는 298Wh/kg이다. 양극은 니켈·코발트·망간·알루미늄 기반 NCMA 조성이 적용됐다.

메르세데스-AMG는 이 조합을 통해 최대 600킬로와트(kW) 충전 성능을 구현했다고 밝혔다. 10분 충전 시 미국 환경보호청(EPA) 기준 약 250마일(약 402km) 주행 가능 거리를 확보할 수 있다고 설명했다. 또한 1000마력 이상의 출력을 안정적으로 뒷받침할 수 있는 고방전 성능도 확보했다고 강조했다.

냉각 설계 역시 강화됐다. 메르세데스-AMG는 높이 4.1인치, 지름 1인치의 원통형 셀 2660개를 적용했다. 셀 외장은 레이저 용접된 알루미늄으로 구성해 냉각과 예열 효율을 높였다.

냉각수는 각 셀 주변을 균일하게 순환하도록 설계됐으며, 특정 구간의 온도가 상승할 경우 해당 영역만 정밀하게 냉각하는 온디맨드 방식도 적용됐다.

냉각 시스템은 냉각수 펌프 모듈, 오일-워터 열교환기, 중앙 냉각 허브로 구성돼 있으며 약 20kW의 열을 제거할 수 있다. 이는 일반적인 전기차 배터리 열관리 시스템(약 5~8kW)보다 높은 수준이다.