리튬이온배터리 셀 제조 공정.주요장비

 

 

 

리튬이온배터리 셀 제조 공정.장비

 

 

리튬이온 배터리 셀 제조 공정은 크게 전극 공정, 조립 공정, 활성화 공정, 팩 공정의 4단계로 이루어져 있습니다.

 

전극 공정은 양극과 음극 전극을 제조하는 과정입니다.

양극 전극은 주로 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(LiNiCoAlO2), 리튬 철 인산염(LiFePO4) 등이 사용되며,

음극 전극은 주로 흑연이 사용됩니다.

 

양극 전극 제조 공정은 다음과 같습니다.

1. 원료 혼합 공정: 양극 활물질, 바인더, 도전재 등을 혼합하여 전극 조성물을 만듭니다.
2. 코팅 공정: 전극 조성물을 전극 기판에 코팅합니다.
3. 건조 공정: 전극 기판에 코팅된 전극 조성물을 건조합니다.
4. 슬리팅 공정: 건조된 전극을 원하는 크기로 자릅니다.
5. 노칭 공정: 전극에 단자를 연결하기 위한 홈을 만듭니다.

음극 전극 제조 공정은 다음과 같습니다.

1. 원료 혼합 공정: 음극 활물질, 바인더, 도전재 등을 혼합하여 전극 조성물을 만듭니다.
2. 코팅 공정: 전극 조성물을 전극 기판에 코팅합니다.
3. 건조 공정: 전극 기판에 코팅된 전극 조성물을 건조합니다.
4. 슬리팅 공정: 건조된 전극을 원하는 크기로 자릅니다.

조립 공정은 양극과 음극 전극을 분리막과 함께 조립하는 과정입니다.

분리막은 양극과 음극 전극이 서로 접촉하지 않도록 하는 역할을 합니다.

 

조립 공정은 다음과 같습니다.

1. 슬리팅 공정: 양극과 음극 전극을 원하는 크기로 자릅니다.
2. 노칭 공정: 양극과 음극 전극에 단자를 연결하기 위한 홈을 만듭니다.
3. 롤투롤 공정: 양극과 음극 전극을 분리막과 함께 롤 형태로 감습니다.
4. 폴딩 공정: 롤투롤 공정으로 제조된 전극을 원하는 형태로 접습니다.

활성화 공정은 조립된 배터리 셀에 전해질을 주입하여 활성시키는 과정입니다.

전해질은 양극과 음극 전극 사이에서 이온을 전달하여 전류를 흐르게 하는 역할을 합니다.

 

활성화 공정은 다음과 같습니다.

1. 충전 공정: 배터리 셀에 전해질을 주입합니다.
2. 방전 공정: 배터리 셀을 방전합니다.
3. 열처리 공정: 배터리 셀을 일정 온도로 가열하여 활성을 촉진합니다.

팩 공정은 활성화된 배터리 셀을 모듈화하여 팩에 넣는 과정입니다.

배터리 셀은 전기차, 스마트폰, 노트북 등 다양한 전기 기기에 사용되며, 용도에 따라 다양한 모듈 형태로 제작됩니다.

 

팩 공정은 다음과 같습니다.

1. 배터리 셀의 배열: 전기 기기의 용도와 배터리 용량에 따라 결정됩니다.
2. 단자 연결: 배터리 셀을 전기 기기에 연결하기 위한 역할을 합니다.
3. 보호 장치 장착: 배터리 셀의 안전성을 확보하기 위한 역할을 합니다.

리튬이온 배터리 셀 제조 공정은 고도의 기술과 정밀한 설비가 요구되는 복잡한 공정입니다.

배터리 셀의 품질을 높이기 위해서는 각 공정의 공정 관리와 품질 검사가 철저히 이루어져야 합니다.

 

 

리튬이온 배터리 셀 제조 공정의 주요 장비는 다음과 같습니다.

• 롤투롤 조립기: 전극 공정에서 양극과 음극 전극을 분리막과 함께 롤 형태로 감는 장비입니다. 전극 공정의 생산성을 크게 향상시킨 기술로, 리튬이온 배터리 셀 제조의 표준으로 자리 잡고 있습니다.
• 전해질 주입기: 활성화 공정에서 배터리 셀에 전해질을 주입하는 장비입니다. 전해질 주입의 정확성과 효율성이 배터리 셀의 품질에 중요한 영향을 미치므로, 정밀한 제어 기술이 요구됩니다.
• 충전기, 방전기, 열처리기: 활성화 공정에서 배터리 셀의 활성을 촉진하기 위해 사용하는 장비입니다. 배터리 셀의 특성에 따라 최적의 공정 조건을 설정하는 것이 중요합니다.

 

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배터리 셀은 크게 형태에 따라 원통형, 파우치형, 각형으로 나눌 수 있습니다.

 

• 원통형 배터리 셀은 휴대폰, 노트북, 디지털 카메라, 전기 자전거 등에 주로 사용됩니다. 양극과 음극 전극이 서로 마주 보도록 배치되어 있으며, 내부에 액체 전해질이 들어 있습니다.
• 파우치형 배터리 셀은 전기 자동차, 전기 스쿠터 등에 주로 사용됩니다. 양극과 음극 전극이 서로 마주 보도록 배치되어 있으며, 내부에 액체 또는 고체 전해질이 들어 있습니다.
• 각형 배터리 셀은 전기 자동차, 전기 버스 등에 주로 사용됩니다. 양극과 음극 전극이 서로 마주 보도록 배치되어 있으며, 내부에 액체 또는 고체 전해질이 들어 있습니다.

또한, 배터리 셀은 전극 활물질에 따라 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(LiNiCoAlO2), 리튬 철 인산염(LiFePO4) 등으로 나눌 수 있습니다.

• **리튬 코발트 산화물(LiCoO2)**은 에너지 밀도가 높지만, 가격이 비싸고 발열이 심하다는 단점이 있습니다.
• **리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물(LiNiCoAlO2)**은 에너지 밀도가 높고, 가격이 상대적으로 저렴하며, 발열이 적다는 장점이 있습니다.
• **리튬 철 인산염(LiFePO4)**은 에너지 밀도는 낮지만, 가격이 저렴하고, 안전성이 높다는 장점이 있습니다.

 

이외에도, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질, 고체 전해질 등으로 구분할 수 있습니다.

• 액체 전해질은 제조 공정이 간단하고, 에너지 밀도가 높습니다. 하지만, 누출의 위험이 있습니다.
• 고체 전해질은 누출의 위험이 없고, 안전성이 뛰어납니다. 하지만, 제조 공정이 복잡하고, 에너지 밀도가 낮은 단점이 있습니다.

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=9wqHig8Q_uw&pp=ygUU67Cw7YSw66asIOyFgCDsoJzsobA%3D

 

 

https://news.bizwatch.co.kr/article/industry/2022/05/27/0030

전기차 배터리, 이 정도는 알아야 써먹는다

 

https://www.etnews.com/20210625000169

[대한민국 희망 프로젝트]〈714〉전기차 배터리 '셀·모듈·팩'

 

 

http://wiki.hash.kr/index.php/%EB%B0%B0%ED%84%B0%EB%A6%AC%EC%85%80

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