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- 1. 2차 전지 전극 공정 …
- 첫번째 : 혼합(Mixing) 공정 …
- 두번째 : 코팅 및 건조(Coating & Drying) 공정 …
- 세번째 : 압연(Pressing, Calendaring) 공정 …
- 네번째 : 절단 및 진공 건조 (Slitting & Vacuum Drying) 공정
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[2차 전지 제조 공정] 2차 전지 제조 공정 및 관련 장비 기업
2차 전지 공정은 크게 전극 공정(30%), 조립 공정(17%), 충방전(화성)공정(29%), 기타 공정(24%)으로 나뉩니다. 이번 포스팅에서는 각 제조 공정 및 공정 …
Source: seongyun-dev.tistory.com
Date Published: 9/15/2021
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2차 전지 제조 공정과 2차 전지 공정별 관련주
2차 전지의 3단계 제조 공정 전극공정 조립공정 활성화 공정 전극 공정은 양극과 음극을 만드는 과정이다. 두 번째인 조..
Source: wittbae0513.tistory.com
Date Published: 1/19/2021
View: 5892
전지전능한 전지 이야기 – 배터리 만들기 Step1. 전극 공정 편
전극 공정은 원재료를 혼합하는 ‘믹싱 공정’을 시작으로, 혼합된 슬러리를 포일에 도포하고 건조하는 ‘코팅 공정’, 전극의 두께를 낮추는 ‘롤 프레싱 공정 …
Source: inside.lgensol.com
Date Published: 2/3/2021
View: 562
배터리 제조 프로세스 2. 전극공정
1. 전극공정 · 1) 믹싱공정. 활물질을 슬러리로 만들기 위한 믹싱공정 입니다. · 2) 코팅공정(피엔티). 만들어진 양/음극재 슬러리를 코팅하는 공정입니다.
Source: greatluckim.tistory.com
Date Published: 1/20/2022
View: 7901
2차 전지 제조 시의 도포·도공 – Keyence
리튬 이온 2차 전지의 셀 외장은 최종 용도에 따라 원통형, 사각형, 라미네이트(파우치)형 등이 있고 제조 공정도 다양합니다. 금속 캔 타입에 비해 슬림 및 경량이며 성형 …
Source: www.keyence.co.kr
Date Published: 8/5/2022
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주제에 대한 기사 평가 이차 전지 제조 공정
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[2차 전지 제조 공정] 2차 전지 전극 공정 및 관련 장비 기업
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[2차 전지 제조 공정] 2차 전지 제조 공정 및 관련 기업2차 전지 제조 공정의 전체적인 개요 및 관련 장비 기업에 대해서는 위 글을 먼저 참고 부탁드립니다.
1. 2차 전지 전극 공정
전체 공정의 30%를 차지하는 전극 공정은 2차 전지의 전극인 양극재, 음극재의 활물질을 각 전극의 집전판인 알루미늄과 동박에 도포하는 공정입니다. 전극 공정은 또다시 Mixing, Coating, Pressing, Slitting, Drying 공정으로 세분화 됩니다.
코팅/건조 및 압연 공정은 롤투롤(Roll-to-Roll) 장비를 기반으로 구성되어 있습니다. 롤투롤 장비는 각 전극의 알류미늄박 및 동박을 회전롤에 감으면서 각각의 활물질을 도포하는 장비입니다.
양극재와 음극재는 서로 섞이면 안되기 때문에 제조 설비가 분리되어 있으며, 각 전극 별로 동일한 장비 2개가 한 세트로 필요합니다.
2차 전지 전극 공정 (출처 : Recycling of Lithium-Ion Batteries, Sergej Rothermel)
2. 첫번째 : 혼합(Mixing) 공정
혼합 공정은 전극 공정의 첫번째 단계로 양극/음극 각각의 가루형태 활물질에 바인더와 도전재, 용매를 섞어 슬러리 형태로 만드는 공정입니다. 바인더의 경우 Dry Mixing을 하고 도전재의 경우 Wet Mixing을 사용합니다.
혼합(Mixing) 공정의 공정도 (출처 : 티에스아이)
활물질은 양극/음극에서 배터리의 전극 반응을 활성화시켜주는 물질입니다. 2차전지인 리튬이온전지는 전압을 가해주는 양극에 주로 리튬 산화물이 활물질로 사용됩니다.
도전재는 양극의 활물질의 전도성을 높여주는 역할을 하며, 바인더는 양극/음극의 집전판인 알루미늄박과 동박에 활물질 및 도전재가 잘 흡착될 수 있도록 도와주는 역할을 합니다.
첨가재의 경우 에너지의 밀도 향상, 충전 속도 단축, 전지의 안정화 등을 위한 보완재로 사용됩니다.
각 혼합 재료에 사용 되는 소재는 다음과 같습니다.
2차 전지 혼합 공정 사용 소재 (출처 메리츠증권 리서치센터)
혼합공정의 경우 여러 혼합물 들이 정량의 배합으로 균일하게 섞일 수 있도록 하고 이물질이 들어가지 않도록 하는 품질 관리 기술이 중요합니다. 또한 생산성 향상을 위해 대용량, 생산 속도 향상이 혼합 공정 장비의 주요 경쟁력 입니다.
혼합 공정 관련 기업은 국내의 티에스아이와 일본의 Primix, 중국의 선도지능장비(리드차이나)가 대표적입니다.
3. 두번째 : 코팅 및 건조(Coating & Drying) 공정
코팅 및 건조 공정은 양극/음극의 집전판인 알류미늄박과 동박에 혼합 공정에서 만들어진 슬러리를 일정한 패턴 및 두께로 도포한 후 히팅 오븐에서 이용해 독성이 있는 용매를 날리는 공정입니다.
코팅 공정은 um 단위의 매우 얇은 각 극판(알류미늄박, 동박)이 손상되지 않도록 롤투롤(roll-to-roll) 장비의 제어 기술과 일정하게 코팅할 수 있는 기술이 중요합니다.
코팅 공정(양면) 시스템 (출처 : 도레이엔지니어링)
전체 공정의 약 18%를 차지하며 전지 설계의 대부분의 변수를 결정하는 중요한 공정입니다. 주요 변수로는 전극의 에너지 밀도를 결정하는 전극 면적 및 두께, 활물질 사용량, 전극 간격, 전지 타입을 결정하는 코팅 패턴 설계 등이 있습니다.
코팅 공정에 사용되는 코팅 패턴 종류 (출처 : 도레이엔지니어링)
건조 공정에 사용되는 히팅 오븐의 경우 내부에 네가지 챔버로 구분되어지며, 각 챔버의 역할은 다음과 같습니다.
Chamber 1, 2 : 바인더의 위치 결정
Chamber 3 : 바인더 고정
Chamer 4 : 전극 안정
기존 건조 공정에는 열풍(Dry Air)을 활용해 건조를 하였으나 최근에는 대류, 복사에너지를 활용한 과열증기, 음압노즐 등의 복합 건조 방식을 사용합니다.
건조(Drying) 공정 시스템 (출처 : RWTH)
코팅&건조 공정 관련 주요 장비 기업으로는 국내의 씨아이에스, 피엔티가 있으며, 일본의 도레이, 히라노 테크시드, 캐논, 중국의 선도지능장비(리드차이나), 잉허과기 등이 있습니다.
롤투롤 장비를 사용하는 공정들이 까다로워 기존에는 일본 기업들이 주도하고 있었으나 국내의 피엔티가 2009년 국산화에 성공한 후 기술 격차를 꾸준히 좁혀왔고 현재 국내 기업의 시장 점유율도 50% 이상으로 확대되었습니다.
그러나 최근 테슬라가 인수한 기업 Maxwell 社의 건식 전극 코팅 기술이 상용화 되면 용매를 사용하지 않고 섬유화된 PTFE를 사용한 필름을 바로 코팅하기 때문에 용매를 제거하는 건조 공정을 생략할 수 있어 공정 간소화에 따른 비용 절감 및 생산성 향상이 기대되고 있습니다.
Maxwell 社의 건식코팅공정 공정도 (출처 : 하이투자증권)
4. 세번째 : 압연(Pressing, Calendaring) 공정
코팅 공정에서 완료된 전극을 롤을 활용해 압력을 가해 전극의 두께를 줄이고 에너지 밀도를 높이는 공정입니다.
압연(Pressing, Calendaring) 공정 공정도 (출처 : RWTH)
압력을 통해 전극의 두께를 줄여 밀도를 높이면 전극의 활물질과 각 극판의 결착력이 증대되고, 조직화되어 이온의 이동성이 증가하게 되어 에너지 밀도가 증가됩니다.
양극재의 경우 주로 열간 가압을, 음극재는 상온 가압을 진행합니다.
압연 공정에 따른 전극 내부 결정 및 이온 간격 변화 도식도 (출처 : 메리츠증권 리서치센터)
전극 공정 중 가장 높은 기술력이 필요한 공정으로 롤투롤 장비의 적절하고 균일한 압력 유지가 필수적입니다.
만약 압력이 너무 강하면 얇은 극판 손상으로 인해 불량이 발생하거나, 활물질 결정이 부서져 배터리의 수명이 저하될 수 있고 전지 팽창, 폭발 등의 원인이 될 수 있습니다. 또한 과도한 압력으로 결정 내부 공간이 감소되어 전해액 주입 함량이 줄어들고, 전해액 침투가 어려워져 배터리의 수명 저하를 야기합니다.
관련 주요 장비 기업으로는 국내의 씨아이에스, 피엔티가 있으며, 일본의 도레이, 히라노 테크시드, 캐논, 중국의 선도지능장비(리드차이나), 잉허과기 등이 있습니다.
5. 네번째 : 절단 및 진공 건조 (Slitting & Vacuum Drying) 공정
절단 공정은 전극의 폭 사이즈를 규격에 맞게 자르는 공정으로 사이즈 변경에 따라 칼날이 교체되고, 이때 불량률을 줄이는 것이 중요합니다.
진공 건조 공정은 절단된 전극을 건조시켜 남아있는 수분을 제거하는 공정입니다.
절단 공정 및 진공 건조 공정 (출처 : RWTH)
관련 장비 기업으로 국내의 피엔티와 씨아이에스가 있습니다.
[2차 전지 제조 공정] 씨아이에스 기업 분석 (전극 공정 관련 기업)관련 포스팅
[2차 전지 제조 공정] 2차 전지 제조 공정 및 관련 장비 기업 [2차 전지 제조 공정] 2차 전지 조립 공정 및 관련 장비 기업 [2차 전지 제조 공정] 2차 전지 화성 공정 (충방전 공정) 및 관련 장비 기업 [2차 전지 소재] 동박, 전지박 산업 분석 및 관련 기업 (일진머티리얼즈, SKC, 솔루스첨단소재)반응형
[2차 전지 제조 공정] 2차 전지 제조 공정 및 관련 장비 기업
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1. CAPA 증설 전쟁
유럽환경 규제와 미국 바이든 행정부의 전기차 50% 플랜, 그린에너지 주도권을 가져오기 위한 중국의 에너지 정책 등 세계 각국의 에너지 패러다임이 급격하게 바뀌면서 전기차 보급 또한 폭발적으로 증가하고 있습니다.
이에 글로벌 2차 전지 제조 기업들은 공격적인 CAPA 확장을 통해 원가경쟁력 강화와 고객 수요 확보에 힘쓰고 있습니다. 글로벌 전기차용 2차 전지의 CAPA는 25년까지 약 1TWh 규모로 증가할 것으로 예상됩니다.
글로벌 전기차 배터리 시장 전망 및 주요 2차전지 제조 업체의 라인 증설 계획 (출처 : 삼성증권(좌), 메리츠종금(우))
증설 시 투자 비용 규모는 연간 증설 라인 수 60~70개로 고려했을 때 연간 7~9조원 대(라인 당 투자비 1천억원 추정)에 이를 것으로 추정되고, 이 중 제조 공정에 사용되는 장비 투자 비율은 라인 당 약 600억~700억원 정도로 전체 투자 비용의 60~70%에 해당합니다.
글로벌 2차 전지 장비 시장 전망 및 제조 공정 별 장비 투자 비중 (출처 : 메리츠종금(좌), 삼성증권(우))
또한 전기차 용 2차전지 뿐만 아니라 에너지저장장치(ESS) 시장 또한 2030년 371GWh 수준으로 지속 증가할 예정으로 2차 전지 제조 업체들의 CAPA 증설 전쟁은 한동안 지속될 것으로 예상됩니다.
CAPA 증설 뿐만 아니라 2차 전지 안정성, 안전성 향상을 위한 공정 고도화와 생산성 향상이 점차 중요해지면서 각 제조 공정에 들어가는 공정 장비 시장의 성장도 점차 부각 될 것으로 보입니다.
2023년 기준 글로벌 중대형 2차 전지 장비 시장 규모는 11.9조원에 달할 것으로 전망하고 있습니다.
세부 공정 별 공정 장비 시장 전망 (출처 : 메리츠종금)
2. 2차 전지 제조 공정 및 관련 장비 기업
2차 전지 공정은 크게 전극 공정(30%), 조립 공정(17%), 충방전(화성)공정(29%), 기타 공정(24%)으로 나뉩니다.
이번 포스팅에서는 각 제조 공정 및 공정별 장비 기업을 소개하고, 추후 공정 별 자세한 내용에 대해 별도로 포스팅 할 예정입니다.
전극 공정
전체 공정의 30%를 차지하는 전극 공정은 2차 전지의 전극인 양극재, 음극재의 활물질을 각 전극의 집전판인 알루미늄과 동박에 도포하는 공정 입니다. 전극 공정은 또다시 Mixing, Coating, Pressing, Slitting, Drying 공정으로 세분화 됩니다.
코팅/건조 및 압연 공정은 롤투롤(Roll-to-Roll) 장비를 기반으로 구성되어 있습니다. 롤투롤 장비는 각 전극의 알류미늄박 및 동박을 회전롤에 감으면서 각각의 활물질을 도포하는 장비입니다.
양극재와 음극재는 서로 섞이면 안되기 때문에 제조 설비가 분리되어 있으며, 각 전극 별로 동일한 장비 2개가 한 세트로 필요합니다.
전극 공정 (출처 : 티에스아이)
관련 장비 기업으로는 국내의 씨아이에스 와 피엔티 , 티에스아이 가 있으며, 중국의 선도지능장비(리드차이나)와 잉허과기, 일본의 도레이, 캐논, 히라노 등이 있습니다.
[2차 전지 제조 공정] 씨아이에스 기업 분석 (전극 공정 관련 기업)전극 공정의 자세한 설명은 아래 포스팅을 참고 부탁드립니다.
[2차 전지 제조 공정] 2차 전지 전극 공정 및 관련 기업조립 공정
전체 공정의 17%를 차지하는 조립 공정은 제조된 양극판과 음극판을 분리막과 함께 셀 형태로 조립 해 전지 형태로 만들어주는 공정입니다. 배터리 셀의 형태나 제조 업체의 기술에 따라 공정이 달라집니다.
세부적으로는 Notching, Widing/Stacking, Welding, 전해액 Filling, Packaging, Degassing 등으로 나뉩니다.
조립 공정, 원통형 (출처 : Recycling of Lithium-Ion Batteries, Sergej Rothermel)
조립 공정, 각형 (출처 : Recycling of Lithium-Ion Batteries, Sergej Rothermel)
조립 공정, 파우치형 (출처 : Recycling of Lithium-Ion Batteries, Sergej Rothermel)
관련 장비 기업으로는 국내의 엔에스 , 엠플러스 , 필옵틱스 , 디에이테크놀러지 , 디이엔티 와 중국의 선도지능장비(리드차이나)와 잉허과기, 일본의 캐논 등이 있습니다.
조립 공정의 자세한 설명은 아래 포스팅 참고 부탁드립니다.
[2차 전지 제조 공정] 2차 전지 조립 공정 및 관련 장비 기업충방전(화성) 공정
전체 공정의 29%를 차지하는 화성 공정은 충방전 공정 혹은 활성화 공정이라고도 하며 배터리 셀에 전기적 특성을 부여해 활성화시키고 전지의 안정화 작업 후 결함 검사 및 배터리 등급을 부여하는 공정 입니다.
세부적으로 Formation, Aging, IR/OCV, Graiding/Selecting 공정으로 나눠집니다.
화성 공정 조감도 (출처 : 메리츠증권)
공정의 거의 대부분이 자동화 되어있고 빠른 충전 속도와 안정화 기술이 중요한 공정입니다.
주요 기업으로는 국내의 원익피앤이 (전 피앤이솔루션), 에이프로 , 엠플러스 , 엔에스 가 있으며 중국의 한커 등이 있습니다.
화성 공정의 자세한 설명은 아래 포스팅 참고 부탁드립니다.
[2차 전지 제조 공정] 2차 전지 화성 공정 (충방전 공정) 및 관련 장비 기업기타 공정
주요 공정인 전극, 조립, 화성 공정 이외에 검사, 탈철, 자동화, 테스트 공정 등이 있습니다.
검사 공정으로는 전지 내부의 결함 검사, 외관 검사, 전압 검사 등이 있고, 테스트 공정으로는 전지의 활성화 및 특성 테스트 공정이 있습니다.
탈철 공정은 전지 내부에 남아있는 철 성분을 제거하는 공정이며, 자동화 공정은 제품의 이송, 로딩/언로딩 등 물류의 자동화 시스템 등을 말합니다.
검사 공정 관련 기업으로는 이노메트리 , 피앤이솔루션 , 브이원텍 이 있고 탈철 공정 관련 기업은 대보마그네틱 , 자동화 공정 관련 기업으로는 에스에프에이 가 대표적입니다.
2차 전지 공정 별 국내 주요 장비 기업 (출처 : 메리츠증권 리서치센터)
현재 2차 전지 제조 공정 관련 장비 기업의 시가총액은 1000억~5000억대로 2차 전지 소재 관련 기업 대비 매우 낮은 편입니다. 장비 산업의 특성 상 수주 후 설비의 제작이 들어가며 이를 재고 자산으로 잡기 때문에 PBR Value로 비교를 합니다. 글로벌 주요 2차 전지 공정 장비 기업의 평균 PBR은 2020년 기준 3.6배 수준 입니다.
글로벌 주요 2차 전지 장비 기업의 PBR 및 ROE 비교 (출처 : 삼성증권)
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2차 전지 제조 공정과 2차 전지 공정별 관련주
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2차 전지는 보통 전극 공정, 조립 공정, 활성화 공정의 3단계 공정을 통해서 완성된다.
1. 2차 전지의 3단계 제조 공정
2차전지 제조 공정
전극공정
조립공정
활성화 공정
전극 공정은 양극과 음극을 만드는 과정이다. 두 번째인 조립 공정은 1차 단계에서 만들어진 양극과 음극을 연결하고 전해액을 넣어서 전지의 형상, 완성품을 만들게 된다. 세 번째인 활성화 공정은 조립이 끝난 전지에 충전과 방전을 하여 전기적 특성을 부여하는 과정이다.
2. 2차 전지 공정의 구체적 단계
2차 전지 제조 공정 _ 티에스아이
1> 전극 공정
Mixing
Coating
Pressing
slitting
Drying
혼합 공정(mixing) : 슬러리를 만드는 과정. 바인더, 도전재 활물질을 믹서에서 혼합해서 슬러리를 만든다.
믹싱 공정 _ 티에스아이
코팅(Coating) : 양극과 음극 슬러리를 양극은 알루미늄 기재에 음극은 구리에 각각 도포하고 건조하는 과정
프레싱(Pressing) : 전극을 롤로 압착하는 과정. 일정한 두께로 만드는 기술이 필요하다.
슬리팅(Slitting) : 슬리터로 필요 크기에 맞게 자르는 과정.
2> 조립 공정
전극 공정은 2차 전지 타입마다 큰 차이가 없으나 조립공정은 타입에 따라 조금 차이가 있다. LG와 삼성 같은 배터리 기업은 타입이 다르니 각각 필요한 공정과 장비가 다르다. 전통적으로 삼성은 와인딩 방법, LG는 스태킹 방법을 사용했다.
와인딩은 휴지처럼 둘둘 말아서 각이나 원통에 넣는 방법이다. 스태킹은 차곡차곡 쌓아서 완성한 후 포장지로 싸는 방식이다. 삼성은 차세대 배터리부터 스태킹 방식을 도입한다고 밝혔다. 스태킹 방식은 잔여 공간을 최소화해 고용량 배터리를 만들 수 있다.
와인딩과 스태킹
LG엔솔의 방법을 라미네이션 & 스태킹 혹은 스택 & 폴딩 방법이라고 부른다. 그와는 달리 sk이노베이션과 삼성sdi는 z 스태킹(지그재그) 방식을 채택하고 있다.
z스태킹 공법
2차전지 타입별 세부 공정 _ 메리츠 증권 리서치센터
파우치형 2차 전지 공정
1. 노칭
2. 스태킹
3. 탭 웰딩
4. 패키징
5. 디가스팅
파우치형 이차전지 조립공정 _ 엠플러스
조립공정 단계별 특징 _ 엠플러스
3> 활성화 공정(Formation process, 화성공정)
활성화 공정은 조립이 완료된 배터리에 충방전을 하여 전기적 특성을 부여합니다. 배터리를 품질, 선별, 포장하는 공정입니다.
Formation ➜ Aging ➜ IR/ocv ➜ Graiding, selecting
충방전 공정은 활성화 공정의 80%의 비용을 차지한다고 한다. 활성화 공정 중에서 가장 중요한 공정이다. 전지를 활성화하고 방전 용량을 검사하는 과정이다. 에이징은 배터리를 정해진 온도나 습도에서 일정 시간 보관하는 과정이다. 에이징 된 2차 전지의 내부 저항(Internal Resistance)분석과 개방회로 전압 측정(Open Circuit Voltage)
등으로 배터리의 품질을 평가한다. 그레이딩과 셀렉팅을 통해 품질별로 등급을 결정한다.
2차전지 활성화 공정 장비 _ 에이프로
3. 2차전지 공정별 관련주
국내 2차전지 장비 업체 _ 메리츠 증권
1> 전극 공정
믹싱은 티에스아이, 코팅 프레싱 슬리팅 기업으로는 피엔티 씨아이에스가 있다.
2> 조립 공정
엠플러스 / 엔에스, 디에이테크놀로지, 에스엔에프(비상장)
3> 활성화 공정
에이프로, 원익피앤이, 삼지전자
4> 기타 공정
대보마그네틱, 코윈테크, 이노메트리
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전지전능한 전지 이야기 – 배터리 만들기 Step1. 전극 공정 편 – 배터리인사이드
전극 공정은 원재료를 혼합하는 ‘믹싱 공정’을 시작으로, 혼합된 슬러리를 포일에 도포하고 건조하는 ‘코팅 공정’, 전극의 두께를 낮추는 ‘롤 프레싱 공정’, 전극을 잘라주는 ‘슬리팅 공정’, 마지막으로 전극에 탭을 만들어 주는 ‘노칭 공정’ 순으로 진행됩니다.
배터리 제조 프로세스 2. 전극공정
배터리는 대표적으로 전극공정, 조립공정, 활성화 공정을 거쳐서 완성됩니다. 전극공정은 배터리에 기본 성분을 배터리의 양극, 음극을 만드는 과정입니다. 조립공정은 전극공정에서 만들어진 배터리를 쌓고 조립하는 과정입니다. 활성화 공정은 충·방전으로 전지의 역할을 할 수 있도록 만들어 주는 단계입니다.
배터리 공정은 기업마다 다른 점이 있습니다. 또, 배터리 타입에 따라 달라집니다. 이러한 차이를 잘 이해하고 접근해야 합니다. 본인이 궁금한 기업의 배터리 타입에 맞는 배터리 공정을 찾으시면 좋을 것 같습니다
그림은 LG화학의 배터리 공정입니다. LG화학은 파우치 타입 스택 방식의 대표적인 기업입니다. LG화학의 배터리 제조 공정은 일반적으로 1. 전극(믹싱-코팅-롤프레스-슬리팅-건조) 2. 조립(노칭-라미네이션-스태킹&폴딩-포장) 3. 활성화(1차충방-디가스-2차충방-EOL)의 과정을 거칩니다.
출처 – Toray
Toray에서 보여주는 배터리 제조 프로세스 입니다. 파우치형 제조 방식입니다. 이 그림을 보시면 전극 공정에서 코터, 활성화 공정이 가장 큰 부피를 차지하는 것을 볼 수 있습니다.
1. 전극공정
공정 업체 기타 전극공정 믹싱공정 윤성F&C, 티에스아이 코팅공정 피엔티, 씨아이에스 프레스공정 피엔티, 씨아이에스 슬리팅공정 피엔티, 씨아이에스
1) 믹싱공정
활물질을 슬러리로 만들기 위한 믹싱공정 입니다. 왼쪽과 같은 장비에 활물질이 들어가면 프로펠러가 회전하면서 첨가제를 투입해 슬러리로 만듭니다.
2) 코팅공정(피엔티)
만들어진 양/음극재 슬러리를 코팅하는 공정입니다. 길이, 높이, 폭이 꽤 큰 2층구조 설비입니다. 2층구조는 양면 코팅을 위해 설계됐습니다. 아랫면 코팅 후 나오면서 윗면을 코팅하는 구조입니다.
2-1) 장비 설명
전지 Coater는 Slot Die Coating Head을 사용하여 정밀한 Coating 두께 조절과, Horizontal Air floating & Roll Supporting Type의 Dry Chamber를 이용하여, 짧은 건조존(열량의 극대화)으로 코팅 스피드를 안정적이고 빠른 코팅이 가능한 설비 입니다. 밀도계의 자동 Feed Back을 받아 Slot Die의 Lip을 자동 조절하는 기능도 개발 하였습니다.
2-2) 장비 모형
출처-Toray
3) 프레스공정(피엔티)
코팅된 전극을 눌러주는 작업입니다. 코팅 후 프레스로 열을 가해 눌러줘 밀도를 높이는 과정입니다.
3-1) 장비 설명
PNT’s Roll Press Machine은 전극 합제가 Coating 된 Metal Foil (Al / Cu)을 Roll Press를 이용하여 Foil의 두께 감소 & 밀도 증가시키고, Foil의 폭과 길이에 대한 편차를 일정한 Spec 또는 그 이하로 제작하는 장비입니다. 또한 Pre-Heating Roll 및 Press Roll의 온도는 상온에서 Max. 150℃(±1.5℃)까지 설정이 가능합니다. Pressing시 발생하는 주름 방지의 Know-How를 가지고 있습니다.
3-2) 장비 모형
출처 – Toray
피엔티 장비와는 조금 다른 구조입니다. 장비 업체별 기술력 차이로 나타나는 현상입니다.
4) 슬리팅공정(피엔티)
프레싱을 하고 난 후 극판을 배터리 크기에 맞게 슬리팅 하는 공정입니다. 칼날을 이용해 크기에 맞게끔 슬리팅을 합니다.
4-1) 장비 설명
피엔티의 전지 슬리터는 전극 합제가 Coating 된 Metal Foil(AL or Cu)을 슬리팅에 적합하도록 최적화 설계가 되어 있어, 최대 100m/min의 속도에서도 2~8Kgf이하의 장력으로 사용하실 수 있으며 고속에서도 진동이 거의 없어, 안정적인 슬리팅이 가능합니다. 슬리터와 함께 Vision &고속Label System(Speed : 60m/min/±25mm)을 구축하고 있습니다. 슬리팅시 Burr은 10micron이내로 되며, 코팅이 안된 무지부 슬리팅에도 적합한 노하우 를 가지고 있음.
5) 드라이공정
배터리는 민감합니다. 이물질 투입을 방지하기 위해 건조작업이 필수입니다.
5-1) 장비 설명
Roll to Roll 건조 설비는 Coating & Pressing 이후에 전지 극판에 남아 있는 수분을 열풍 건조를 통하여, 극판의 수분을 최소화 하는 설비입니다. 피엔티만의 기술을 통해 건조 전후의 극 격한 온도 편차 및 극판을 축적할 때, 발생하는 주름 현상을 주름을 최소화 할 수 있습니다.
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감사합니다.
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2차 전지 제조 시의 도포·도공
일본에서 발명된 리튬 이온(LiB) 2차 전지는 전자 기기의 소형화·모바일화와 더불어 전세계로 보급되었습니다. 현재도 스마트폰·태블릿, 노트북 등 소형·슬림형 모바일 기기나 EV(전기 자동차)·HEV(하이브리드 자동차)의 차량 탑재용 배터리, 주택용 태양광 발전·연료 전지의 축전 시스템 등 용도의 확대를 배경으로, 2차 전지의 더욱 진화된 소형화나 대용량화, 안전성 향상을 위해 연구·개발이 진행되고 있습니다.
또한, 전해액과 세퍼레이터를 고체 전해질로 치환하는 「전고체 전지(전고체 리튬 이온 전지)」가 미래의 실용화와 보급을 위해 널리 연구되고 있습니다. 전고체형은 에너지 밀도를 향상시킬 수 있고 전해액이 없어 발화가 잘 되지 않으며 설계 자유도가 높기 때문에 차세대의 전지로 기대받고 있습니다. 이 분야에서도 도포를 많이 이용한 높은 양산성이 동시에 연구되고 있습니다.
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