[염블리와 함께배우기] 2차전지 Part10 : 2차전지 장비2-조립 활성화 공정

이 영상은 2차 전지, 특히 배터리 조립 및 활성화 공정에 대한 이해를 돕습니다. 배터리 제조 과정에서 파우치, 각형, 원통형 배터리의 특징과 조립 방법, 그리고 각 제조사(LG, SK, 삼성SDI)의 차이점을 설명합니다. 또한, 스태킹, 라미네이션, 포메이션 공정과 같은 핵심 공정을 소개하며, 관련 장비 기업 정보도 제공합니다. 배터리팩의 구성과 BMS의 역할, 물류 자동화 기업 정보까지 다루어 배터리 산업 전반에 대한 시야를 넓힐 수 있도록 돕습니다. 궁극적으로 이 영상은 배터리제조 과정을 이해하고, 관련 기업에 대한 투자 판단에 도움을 주는 것을 목표로 합니다.

[함께배우기] 44일차, 2차전지 Part10. 배터리 장비-조립, 활성화 공정(배터리 조립은 어떻게 하고 완성될까?)

1. 🔋 배터리 조립 및 활성화 공정

조립 공정은 원통형, 각형, 파우치형 배터리에 따라 다르게 진행되며, 스태킹은 극판을 쌓는 방법인 반면, 와인딩은 극판을 말아 넣는 방법이다.

파우치 배터리는 공간 효율이 높고 자유로운 모양 변형이 가능하지만, 단가가 높고 안정성이 떨어질 수 있다.

라미네이션 방식에서는 양극판과 음극판을 분리막 사이에 쌓아 배터리를 조립하고, "전해액"을 주입하여 활성화한다.

Z스태킹 방식은 분리막이 연결된 상태에서 테두리로 양극과 음극을 완벽히 차단하여 화재 위험성을 줄인다.

관련 장비 기업으로는 엠플러스, 유일에너테크, 필옵틱스, 디에이테크, 하나기술이 있으며, 디게싱 공정을 통해 공기 포켓의 가스를 제거하여 배터리를 완성한다.

1-1. 배터리 조립과 활성화 공정 설명

조립 공정과 활성화 공정에 대해 설명한다. 이 두 과정은 배터리제조의 핵심 단계 중 하나이다.

배터리 제조를 위해 정극, 양극, 음극을 조립해야 하며, 이를 통해 원통형, 각형, 파우치형 배터리가 완성된다.

조립 이후에는 충방전이 가능한 상태로 활성화 과정을 진행하며, 이어서 검사가 이루어진다.

활성화 공정 후에 배터리의 성능과 안전성을 확인하기 위한 검사 과정도 필수적이다.

조립 및 활성화 과정과 관련된 장비에 대한 추가 정보는 다음 시간에 다루어질 예정이다.

1-2. 배터리 조립 공정 설명

배터리 조립은 극판을 쌓는 과정으로 구성된다.

조립 방식에는 스태킹과 와인딩이 있으며, 스태킹은 양극을 적층하는 방식이다.

와인딩은 원형 모양 혹은 각형 형태로 돌돌 말아 만드는 기술로, 휴지 같은 방식으로 진행된다.

조립 후에는 전해액을 주입하여 양극과 음극이 활성화되는 과정을 거친다.

두 가지 방식 모두 기술력이 요구되며, 고밀도의 셀 제작이 가능하다.

1-3. 파우치형 배터리 조립 공정

파우치 배터리는 밀도가 높고 주행거리가 긴 특징이 있으며, 형태를 자유자재로 변경할 수 있다.

조립 공정은 간단하며, 먼저 7개 층으로 된 파우치 필름을 만들어야 한다.

파우치에는 양극과 음극을 주머니처럼 넣고, 그 사이에 분리막이 필요하다.

배터리조립 과정에서 라미네이션이라는 방식으로 양극, 음극, 분리막을 층층이 쌓아 진행한다.

LG 방식의 조립 공정은 내부 공간을 효율적으로 극대화하는 구조를 가지고 있다.

1-4. 배터리 조립 방식의 차이점

LG는 라미네이션 스태킹 방식으로 배터리를 조립하며, 분리막이 끊어진 형태로 층을 쌓는다. 이로 인해 양극과 음극이 만날 위험이 존재한다.

반면, SK의 조립 방식인 Z스태킹은 분리막이 끊어지지 않고 연결되어 있어 양극과 음극이 만나지 않도록 설계되어 있다.

SK의 Z스태킹 방식은 양극과 음극의 중간에 종이 판을 끼워 넣음으로써 완벽하게 차단해준다.

이러한 설계 덕분에 SK 배터리는 화재 발생이 거의 없었으며, 그에 따라 사고가 발생한 이력이 적었다.

즉, 조립 과정에서 양극과 음극이 만날 위험이 크게 줄어들었고, 이는 전반적인 안전성을 높인다.

1-5. 배터리 스태킹 및 디게싱 공정

스태킹은 주로 장비에 의해 진행되며, 이를 전문으로 하는 여러 회사가 존재한다. 예를 들어, 엠플러스, 유일에너테크, 필옵틱스, 디에이테크, 하나기술 등이 있다.

스태킹 후에는 양극과 음극이 장착되고, 공기 포켓은 가스를 포함하게 되며, 이 가스를 제거하는 과정이 필요하다.

이 가스를 제거하는 공정을 디게싱 공정이라고 하며, 배터리 효율성을 높이는 데 필수적이다.

스태킹과 디게싱 공정은 파우치 배터리를 제작하는 핵심 과정으로, Z스태킹과 라미네이션 방식이 주요 방법으로 언급된다.

이 과정들은 이해하기 어렵기 때문에 많은 학습과 시간이 필요하다고 하였다.

2. 🔧 배터리 조립 및 활성화 공정 요약

파우치 제작은 공기를 제거한 후 원통형 배터리는 와인더 장비를 통해 회전하여 조립된다.

젤리롤은 양극과 음극 분리막이 합쳐진 상태에서 휴지심에 감아 절단된다.

원통형 배터리 캔은 니켈 도금강판으로 제작되며, 양극과 음극 탭이 다르게 붙여진다.

전기 절연을 위해 테이프와 밀러 필름으로 캔과 전기를 절연하고, 젤리롤을 고정하는 공정이 필요하다.

레이저 용접 및 밀봉 후 최종적으로 배터리가 조립되며, 이를 위한 기업들이 다양한 역할을 담당하고 있다.

3. 🔋 배터리 제조 과정의 핵심 단계

배터리는 원통형, 파우치형, 각형으로 제조될 수 있으며, 이 과정에서 조립 공정과 패키징이 포함된다.

배터리 제조 후에는 반드시 포메이션(활성화) 공정이 실시되어 에이징, 충전, 가스 제거, 용량 테스트 등이 이루어진다.

포메이션 과정에서는 리튬 이온이 음극으로 이동하여 표면에 'sei'막이 형성되며, 이 막은 전자 이동을 방지하고 내부 안정성을 높인다.

에이징 과정에서 온도에 따라 또 다른 막이 형성되고, 이는 배터리의 안정성과 효율성을 증대시키는 역할을 한다.

배터리의 최종 단계로 셀, 모듈, 팩이 조립되고, 여기에는 배터리 관리 시스템(BMS)이 설치되어 성능을 모니터링하고 조정하는 기능이 포함된다.

4. 🔍 2차전지 장비와 공정 마무리

2차전지 관련 공정이 거의 마무리 단계에 있으며, 기업 분석은 다음 시간에 진행될 예정인 것이다.

현재까지 다룬 내용 중에서 추가로 필요한 분야나 폐 배터리도 다루어져야 하는 것으로 보인다.

활성화 공정과 셀 모듈 팩 조립 과정이 어떻게 진행되는지에 대한 설명이 제공되었다.

함께 배우기의 목표는 다양한 정보를 배우고 중요성을 이해하는 것이며, 이를 통해 아이디어를 얻고 필요한 지식을 쌓아야 한다.

시청자들에게 교육과 투자의 중요성을 강조하며, 다음 시간에 다시 만나자는 메시지를 전하였다.