2차 전지 밸류체인 중 가공 및 제조에 대하여

2차 전지 밸류체인 중 가공 및 제조 부문에 대하여 자세히 알아보겠습니다.

 

가공 및 제조는 2차 전지 밸류체인에서 중요한 단계로, 원재료가 배터리 부품으로 변환되어 완제품 배터리로 조립되는 과정을 말합니다. 각 단계를 자세히 살펴보겠습니다.

원자재 가공

가공 단계에서는 리튬, 코발트, 니켈, 망간 및 기타 첨가제와 같은 원료를 배터리 생산에 통합할 수 있는 사용 가능한 형태로 변환하는 작업이 포함됩니다. 이 단계에는 일반적으로 다음과 같은 프로세스가 포함됩니다.
- 정제: 원재료는 불순물을 제거하고 원하는 화학 성분을 얻기 위해 정제 공정을 거칠 수 있습니다. 여기에는 배터리 제조에 필요한 고순도 수준을 달성하기 위해 침전, 용매 추출, 전기 분해와 같은 기술이 포함될 수 있습니다.
- 혼합 및 블렌딩: 정제된 재료를 혼합 및 블렌딩하여 원하는 배터리 화학 성분을 만듭니다. 이 프로세스는 활성 재료와 첨가제의 균일한 분포를 보장하여 배터리 성능과 안정성을 최적화합니다.
- 제형 및 코팅: 리튬 인산철(LiFePO4) 또는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)과 같은 활성 물질을 전극 슬러리로 배합합니다. 그런 다음 이 슬러리를 일반적으로 구리 또는 알루미늄 호일로 만들어진 전극 기판에 코팅하여 음극과 양극을 만듭니다.

배터리 셀 제조

배터리 셀 제조에는 가공된 재료를 기능성 배터리 셀로 조립하는 작업이 포함됩니다. 이 단계는 몇 가지 중요한 단계로 구성됩니다.
- 전극 제조: 코팅된 전극 포일은 기계적 및 전기화학적 특성을 개선하기 위해 건조 및 캘린더링 공정을 거칩니다. 그런 다음 전극을 특정 모양과 크기로 절단합니다.
- 셀 조립: 전극은 음극과 양극 사이의 절연층 역할을 하는 분리막과 함께 조립됩니다. 어셈블리는 셀 설계에 따라 여러 층으로 쌓은 다음 감거나 쌓아 올리는 경우가 많습니다.
- 전해액 충전: 배터리 셀은 음극과 양극 사이의 이온 수송을 위한 매체 역할을 하는 전해질로 채워져 있습니다. 전해질은 일반적으로 용매와 다양한 염으로 구성되며, 최적의 배터리 성능과 안전을 위해 특별히 제조됩니다.
- 밀봉 및 캡슐화: 충전된 셀은 누출을 방지하고 외부 요인으로부터 보호하기 위해 밀봉됩니다. 밀봉 방법에는 셀 유형에 따라 열 밀봉, 레이저 용접 또는 크림핑이 포함됩니다.
- 테스트 및 품질 관리: 각 배터리 셀은 엄격한 테스트 및 품질 관리 절차를 거쳐 성능, 용량 및 안전성이 요구되는 표준을 충족하는지 확인합니다.

배터리 팩 조립

배터리 팩 조립에는 여러 개의 배터리 셀을 제어 전자장치, 열 관리 시스템 및 안전 기능과 함께 완전한 배터리 팩으로 통합하는 작업이 포함됩니다. 배터리 팩 조립에는 다음 단계가 포함될 수 있습니다:
- 모듈 조립: 배터리 셀은 모듈로 그룹화되며, 모듈에는 직렬 또는 병렬 구성으로 상호 연결된 여러 셀이 포함될 수 있습니다. 모듈에는 냉각 메커니즘과 모니터링 센서가 통합되는 경우가 많습니다.
- 팩 통합: 그런 다음 모듈을 결합하고 상호 연결하여 최종 배터리 팩을 형성합니다. 팩 어셈블리에는 안전과 효율적인 작동을 보장하기 위한 전기 연결, 절연 및 패키징이 포함됩니다.
- 테스트 및 검증: 배터리 팩은 성능, 신뢰성, 안전성을 검증하기 위해 포괄적인 테스트와 검증을 거칩니다. 여기에는 기능 테스트, 성능 특성화, 열 폭주 방지 조치와 같은 안전 테스트가 포함됩니다.

가공 및 제조 단계에서는 신뢰할 수 있는 고성능 배터리를 생산하기 위해 정밀도, 엄격한 품질 관리, 안전 표준 준수가 필요합니다. 이러한 단계에는 성장하는 2차 전지 시장의 수요를 충족하기 위한 첨단 제조 기술, 자동화 및 품질 보증 프로세스가 포함됩니다.

 

다음은 2차 전지 밸류체인의 가공 및 제조 단계에서의 대표적인 기업을 예로 들어 설명하겠습니다.

파나소닉 코퍼레이션

파나소닉 코퍼레이션은 리튬 이온 배터리로 잘 알려진 2차 전지 산업의 선도 기업입니다. 이 회사는 다음과 같은 다양한 가공 및 제조 단계에 관여하고 있습니다.
- 전극 제조: 파나소닉은 리튬 이온 배터리용 고품질 전극을 생산합니다. 첨단 코팅 기술을 적용하여 전극 기판에 활성 물질을 균일하게 코팅하여 최적의 성능과 에너지 밀도를 보장합니다.
- 셀 조립: 파나소닉은 여러 층의 전극과 분리막을 쌓고 감아 적절한 케이스로 감싸는 배터리 셀 조립에 탁월한 역량을 발휘합니다. 파나소닉의 셀 조립 기술은 배터리의 높은 에너지 밀도, 안전성 및 신뢰성에 기여합니다.
- 배터리 팩 조립: 파나소닉은 배터리 셀을 제어 전자 장치, 열 관리 시스템, 안전 기능을 통합하여 완전한 배터리 팩으로 통합합니다. 전기 자동차 및 에너지 저장 시스템을 비롯한 다양한 애플리케이션을 위한 배터리 팩을 설계하고 조립하는 데 전문성을 보유하고 있습니다.

LG 에너지 솔루션

LG 에너지 솔루션은 리튬 이온 배터리를 전문으로 하는 2차 전지 시장의 선도적인 기업입니다. 이 회사는 다음과 같이 가공 및 제조 활동을 하고 있습니다.
- 원재료 조달: LG에너지솔루션은 리튬, 코발트, 니켈, 망간 등 원재료의 안정적인 공급을 위해 광산업체 및 원재료 공급업체와 파트너십 및 장기계약을 체결하여 원재료를 확보하고 있습니다.
- 가공 및 블렌딩: LG에너지솔루션은 고객 맞춤형 전극 배합을 위해 활물질의 가공 및 블렌딩을 수행합니다. 첨단 혼합 기술을 활용해 균일한 분포를 보장하고 배터리 성능을 최적화합니다.
- 셀 제조: LG에너지솔루션은 배터리 셀 제조에 탁월한 역량을 보유하고 있습니다. 최첨단 자동화 생산 라인과 첨단 품질 관리 프로세스를 통해 일관된 품질의 고성능 셀을 생산합니다.
- 배터리 시스템 통합: LG 에너지 솔루션은 또한 셀을 배터리 팩에 통합하여 완벽한 배터리 시스템을 제공합니다. 전기 자동차 및 에너지 저장 솔루션을 포함한 다양한 애플리케이션을 위한 안전성, 에너지 효율성 및 시스템 수준 최적화에 중점을 두고 배터리 팩을 설계 및 조립합니다.

삼성SDI

삼성SDI는 첨단 리튬 이온 배터리 생산 분야의 글로벌 리더로서 가공 및 제조 단계에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다.
- 전극 제조: 삼성SDI는 고품질 전극 생산에 전문성을 보유하고 있습니다. 롤투롤 코팅, 슬롯 다이 코팅 등 첨단 코팅 기술을 활용하여 전극을 정밀하고 균일하게 코팅함으로써 배터리 성능을 향상시킵니다.
- 셀 조립 및 제조: 삼성SDI는 배터리 셀의 조립 및 제조에 관여합니다. 레이저 용접, 초음파 용접 등 최첨단 자동화 공정을 통해 정밀하고 효율적인 셀 조립을 수행합니다. 또한 생산 효율과 수율을 최적화하는 데 주력하고 있습니다.
- 배터리 팩 통합: 삼성SDI는 배터리 셀을 완전한 배터리 팩으로 통합합니다. 첨단 안전 기능, 열 관리 시스템, 지능형 배터리 관리 시스템(BMS)을 갖춘 배터리 팩을 설계하고 조립하여 안정적인 성능을 보장하고 배터리 수명을 연장합니다.

이러한 대표적인 기업들은 2차 전지 밸류체인에서 공정 및 제조 전문 지식의 중요성을 보여줍니다. 이들은 첨단 기술과 품질에 대한 헌신을 통해 다양한 애플리케이션을 위한 고성능 배터리 개발에 기여하고 있습니다.