테슬라가 2020년 배터리 데이에서 공개한 4680 셀은 “탭리스(tabless)” 구조라는 이름으로 알려졌다. 그런데 정작 미국 특허청에 등록된 테슬라 특허(US11588184, 2023년 등록)를 뜯어보면, 이 셀은 완전히 탭이 없는 구조가 아니라 전극 끝단을 여러 갈래로 가공한 ‘멀티탭’에 가깝다. 이름과 실제 구조 사이의 이 간극이 왜 생겼는지, 그리고 이게 왜 중요한지 짚어본다.
1. 무엇이 화제인가
LG에너지솔루션은 오창에서 4680 파일럿 양산을 시작했고 애리조나 신공장에서도 파일럿 생산 중이며, 삼성SDI는 46파이(Φ) 셀을 마이크로 모빌리티용으로 우선 공급하고 향후 BMW 등 유럽 완성차에 대형 원통형 배터리를 확대 적용할 계획이다. 업계는 2025~2026년을 4680 양산 안정화의 분수령으로 보고 있다. 완성차 쪽에서는 BMW·GM·스텔란티스·볼보 등이 4680 채택을 확정하거나 검토 중이다.
2. 기본 원리 — 탭이 왜 병목이 되는가
기존 원통형 셀(2170 등)은 전극을 둥글게 마는 ‘젤리롤’ 구조 끝에, 리드 탭 하나를 용접해 전류를 밖으로 뽑아낸다. 문제는 전류가 이 좁은 탭 하나로 몰리면서 저항이 커지고, 그만큼 열도 한 곳에 집중된다는 점이다. 4680 셀은 부피가 2170 대비 5.5배 커지면서 이 문제가 더 심해질 수밖에 없었다. 테슬라의 해법은 전극 끝단(가장자리)을 아예 여러 개의 조각(flag)으로 잘라, 이 조각들이 캔 뚜껑과 여러 지점에서 접촉하도록 만드는 것이었다. 전류가 하나의 탭이 아니라 원둘레 전체로 분산되니, 저항과 발열이 함께 줄어드는 구조다.
3. 2170 vs 4680 비교
| 항목 | 2170 | 4680 |
| 셀 부피(상대) | 1배 | 5.5배 |
| 팩당 셀 개수(예시) | 약 4,400개 | 약 830개 |
| 셀당 용접 횟수 | 4회 | 2회 |
| 전극 구조 | 단일 리드 탭 | 멀티탭(탭리스로 통칭) |
4. 특허 관점 — “탭리스”의 실제 청구 범위
테슬라의 US11588184(“Cell with a tabless electrode”, 2019년 11월 출원, 2023년 2월 등록, 발명자 Kunio Tsuruta 외 2인)의 청구 범위를 보면, 핵심은 전극 폭 방향의 한쪽 끝에 전도성 코팅이 없는 영역을 남겨두고, 이 영역이 캔의 뚜껑·바닥과 직접 맞닿도록 젤리롤을 감는 구조다. 명세서는 뚜껑 쪽에 돌기(bump)나 리지(ridge) 형태의 요철을 둬서 전극과의 접촉을 늘리는 방법도 함께 청구하고 있다. 즉 “탭이 없다(tabless)”는 이름과 달리, 실제로는 폭 전체가 넓은 하나의 접촉면 또는 여러 갈래로 나뉜 접촉 구조에 가깝다 — 업계에서 이를 두고 “완전 무지라기보다는 멀티탭”이라는 평가가 나오는 이유다. 이 특허가 2019년 출원, 2023년 등록까지 3년 넘게 걸렸다는 점도, 청구항 범위를 두고 심사 과정에서 상당한 조정이 있었음을 시사한다.
5. 한계와 전망
탭리스 구조가 저항과 발열을 줄여주는 것은 맞지만, 만능은 아니다. 표면적 대비 부피가 작은 대형 원통형 셀은 여전히 냉각이 어렵고, 실측 데이터에서는 2C 급속충전 시 표면 온도가 70°C까지 오르는 사례도 보고된다. 또한 레이저 노칭 등 정밀 가공 장비가 필요해 생산 난이도 자체가 낮아진 것은 아니다. 결국 4680은 “쉬운 배터리”가 아니라 “다른 방식으로 어려운 배터리”이며, 2025~2026년의 양산 안정화 여부가 실제 확산 속도를 가를 것으로 보인다.
| 핵심 구조 | 4680 원통형, 탭리스(실제로는 멀티탭) 전극 |
| 핵심 특허 | US11588184 (Tesla, 2023 등록) |
| 현재 상용화 수준 | 파일럿·초기 양산 단계, 2025~2026년이 분수령 |
※ 본 글은 공개된 특허공보·보도자료를 바탕으로 정리한 것으로, 구체적 양산 일정과 물성 수치는 기업 발표 시점과 실제 제품에 따라 달라질 수 있습니다.
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