배터리(2차전지) 공정 (극판/조립/화성 공정)

 

- 배터리 공정

- 극판공정

- 조립공정

- 화성공정

 

공정

 

전극공정 (양극과 음극의 극판을 만들어)

조립공정 (전극과 원재료를 가공/조립)

활성화공정 (완성된 전지를 충전 방전을 하여 전기적 특성을 부여)

디게싱공정 (전극공정~활성화공정 동안 발생한 전기 내에 축적된 가스를 배출)

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극판공정

 

<극판공정>

• +(Al), -(Cu)극을 어떻게 만들것인가
• 그 위에 활물질을 어떻게 형상할 것인지 (활물질의 밀도, 두께, 균일도 등이 중요 관리 포인트 -> 2차전지 특성에 영향)
• 활물질(무기물) + 용액 -> 활물질 침전 발생 -> Binder사용하여 극판에 잘 붙게끔 & 도전제를 넣어주어 용액, 슬러리 상태에서 코팅을 해

믹싱: 슬러리를 만드는 공정

• 활물질에 도전제(전도성을 높이기 위해), 바인더(활물질과 도전제가 잘 붙도록)를 넣고 섞어주는 과정 (활물질은 전극반응에 관여하는 물질로, 가장 많이 들어간다.)
• 화학적 반응으로 전기를 생성할 수 있도록 리튬을 넣어준다.
• 리튬은 원소 상태로 들어가게 되면 반응이 불안정하기 때문에 리튬과 산소가 만난 리튬산화물을 양극에 사용하게 된다.

 

코팅/건조: Die-Head 방식의 슬러리 코팅방식 + 건조해서 용액 제거

• 믹싱된 슬러리를 기재 위에 도포해주는 단계
• 양극판은 알루미늄 집전체로 된 기재, 음극판은 구리 집전체로 된 기재를 사용

 

Pressing/Slitting/Drying: 활물질 공극을 최소화 (밀도 높이기 위해+흡착력 강화)

• 프레스 = 기재와 활물질이 잘 붙어 있도록 압축하는 단계
• 슬리팅(sliting) = 배터리 조립에 사용되는 사이즈에 맞게 자르는 단계
• 일정시간 가열해 수분 등을 제거 -> 극판공정 완료

 

 

 

조립공정

 

조립공정: 양극판과 음극판 조립

• 극판을 설계에 맞게 슬리팅(노칭이라는 공정, 사이즈에 맞게 자르는 과정)과정을 거쳐
• 와인딩(winding) = 양극, 분리막, 음극을 겹쳐서 돌돌 말아주는 과정 ~ 말린 것 = 젤리롤
• 젤리롤제작: 와인딩(필요한 만큼, 길이 잘라 말아) 스택(잘라서 스택킹)
• 조립 = 젤리롤을 캔에 삽입하고 용접
• 전해액 주입

Tap-Welding: 하나의 단자로 묶어주는 과정 (극들을 묶어, welding)

 

 

화성공정

 

화성공정: 조립공정까지 완료된 배터리는 아직 전기를 띠지 않기 때문에 화성공정에서 배터리를 활성화시킨다.

조립이 완료된 전지를

• Precharging: 음극 표면에 SEI 막(초기 충/방전이 잘 이뤄지기 위해)을 만들기 위해 전해액의 분해가 일어나며 이때 가스 발생
• Degassing: 가스 배출 (파우칭에서 주로 발생)
• Folding/Pressing: (파우치 타입)
• Charging/Discharging
• 에이징(aging) = 정해진 온도, 습도에서 일정시간 동안 보관하는 단계 ~ 배터리 내부에 전해액이 충분히 분산되고 이를 통해 이온의 이동이 최적화될 수 있도록 돕는다.
• 확인 = 배터리가 활성화된 후에는 일정 조건에서 방치하며 전압, 내부저항, 용량 등을 측정해 불량품을 선별하는 작업 진행