제품이 만들어지는 과정을 이해하자
주요 공정 단계
1. 전극 공정 – 배터리의 양극과 음극 만들기
전극 공정은 배터리의 기본 성능을 좌우하는 핵심 단계로, 전극(양극/음극)을 준비합니다.
① 믹싱 공정:
양극·음극 활물질, 도전재, 바인더, 용매를 혼합하여 슬러리를 만듭니다.
주요 특징: 활물질 입자의 균일성과 접착력 향상.
② 코팅 공정:
슬러리를 금속 포일(양극: 알루미늄, 음극: 구리)에 얇게 코팅하여 건조합니다.
주요 특징: LG에너지솔루션의 더블 레이어 코팅(DLD) 기술로 성능과 수명 향상.
③ 롤 프레싱 공정:
전극을 압연기로 눌러 두께와 밀도를 균일하게 만듭니다.
주요 특징: 활물질의 결합력 증가 및 리튬 이온 이동 효율성 향상.
④ 슬리팅과 노칭 공정:
전극을 배터리 규격에 맞게 절단하고 V자 홈 및 탭(Tab)을 형성합니다.
2. 조립 공정 – 배터리 형태 만들기
조립 공정에서는 배터리가 우리가 아는 형태로 조립됩니다.
파우치형 배터리:
- 전극을 라미네이션 및 스태킹 공법으로 조립.
- 파우치 필름 제작 후 스택셀 삽입 및 밀봉.
- 전극 포켓에 전해액을 주입하고 완전 밀봉.
원통형 배터리:
- 양극·음극·분리막을 와인딩(권취) 방식으로 말아 젤리롤 생성.
- 젤리롤을 캔에 삽입 후 전해액 주입 및 절연 튜브 장착.
3. 활성화 공정 – 전기 에너지 활성화 및 안정화
활성화 공정은 배터리 성능을 극대화하고 안정성을 확인하는 단계입니다.
에이징(Aging):
- 전해질이 양극과 음극에 스며들도록 상온에서 보관.
- 효과: 이온 이동을 원활히 만들어 충·방전 성능을 최적화.
디개싱(Degassing):
- 충전 중 발생한 가스를 제거하여 내부 환경 안정화.
OCV 측정:
- OCV(Open-Circuit Voltage)검사를 통해 저전압 셀을 선별.
- 최종 불량 검출: EOL(End of Line) 공정에서 최종 검사 후 불량 배터리 제거.
4. 팩 공정 – 배터리를 사용 모델에 맞게 모듈화
팩 공정에서는 여러 셀을 모듈화하고 팩으로 조립합니다.
- 모듈화:
- 셀 여러 개를 모아 모듈 케이스에 고정하고 연결.
- 팩 완성:
- 모듈을 배터리 팩에 넣고 전기차 모델에 맞게 최적화.
→ 이차전지 제조는 전극 공정으로 성능의 기반을 만들고, 조립 공정에서 형태를 완성하며, 활성화 공정으로 성능과 안전성을 확보한 후, 팩 공정으로 최종 제품을 만들며 각 단계에서 품질 관리와 데이터 분석이 필수적임
공정에서 발생하는 데이터 유형
1. 전극 공정
1) 믹싱 공정
입자 크기: 활물질 평균 입자 크기
점도: 슬러리의 점성 데이터
혼합 속도: 믹서의 회전 속도
2) 코팅 공정
코팅 두께: 슬러리 도포 후의 두께
건조 온도: 건조기에서 설정된 온도
도포 속도: 슬러리를 집전체에 코팅하는 속도
3) 롤 프레싱 공정
압력: 롤러가 가하는 힘
2. 조립 공정
1) 전해액 충전
주입량: 셀당 전해액 충전량
충전 시간: 전해액이 포화 상태가 될 때까지의 시간
충전 압력: 전해액 주입 시 내부 압력
2) 밀봉 공정
밀봉 온도: 열 밀봉 장비의 온도
기밀성: 셀 밀봉 후 누출 테스트 결과
3. 활성화 공정
1) 화성 (Formation)
전압: 충·방전 과정 중의 전압 곡선
전류: 충·방전 시 전류 데이터
충·방전 속도 (C-rate): 충전과 방전의 상대 속도
2) 에이징
저항: 내부 저항 값
가스 발생량: 디개싱 중 배출된 가스 양
3) EOL 검사 (End of Line)
셀 용량: 충·방전 후의 셀 용량
저전압 셀 비율: 검사 중 발견된 저전압 셀의 비율
4. 팩 공정
1) 팩 조립
셀 간 전압 차이: 각 셀의 전압 균일성
BMS 데이터: 온도, 전류, SOC(State of Charge) 상태 데이터.
온도 분포: 팩 내부의 열 분포
2) 최종 검사
출력 전력: 팩의 출력 테스트 결과
불량률: 검사 중 발견된 결함 비율