전기차 이차전지 생산 과정, 배터리 제조 공정 알아보기

 

 

 

 

전기차(EV)의 핵심 부품인 배터리는 차량의 성능과 주행거리를 결정하는 중요한 요소입니다. 배터리 제조는 복잡하고 정밀한 과정을 거치며, 품질과 안전성을 확보하기 위해 다양한 단계에서 철저한 관리가 이루어집니다. 이번 포스팅에서는 전기차 배터리의 제조 공정을 단계별로 상세히 살펴보겠습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

EV 배터리 제조 공정 순서 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) 재료 준비
배터리 제조의 첫 단계는 양극, 음극, 전해질 및 분리막 등의 주요 소재를 준비하는 것입니다. 어떤 소재를 사용하는지에 따라 배터리의 성능과 특성이 달라지며, 양산 시에는 재료의 순도 및 혼합 균일성을 확보하는 것이 중요합니다.

- 양극재: NCM(니켈-코발트-망간), NCA(니켈-코발트-알루미늄), LFP(리튬인산철) 등의 합성 및 분쇄
- 음극재: 천연/인공 흑연, 실리콘 복합체 등의 가공 및 배합
- 바인더 및 전해질: 바인더(폴리비닐리덴 플루오라이드, PVDF)와 전해질(LiPF6 등)을 혼합

 

 

 

 

2) 전극 공정
배터리의 양극과 음극을 제조하기 위한 공정으로, 다음과 같은 단계를 거칩니다.
극판 이송 시에는 롤투롤 방식 및 자동 절단기를 사용하며, 공정 관리 주요 포인트로는 코팅 균일성, 수분 함량 제어, 전극 밀도 조정 등이 있습니다.

- 코팅(Coating): 전극 슬러리를 알루미늄(양극) 및 구리(음극) 집전체 위에 균일하게 도포
- 건조(Drying): 용매를 증발시켜 활물질을 전극에 안정적으로 부착
- 캘린더링(Calendering): 롤러를 이용해 전극을 원하는 두께로 압연하여 밀도를 조정
- 절단(Cutting): 필요한 크기로 전극을 자르고 가장자리 정리

 

 

 

3) 조립 공정
각 전극을 셀 형태로 조립하는 과정입니다.

- 셀 스태킹(Stacking): 양극-분리막-음극 순으로 적층
- 분리막 삽입(Separator Insertion): 전극 간의 단락을 방지하기 위해 삽입
- 전해질 주입(Electrolyte Filling): 리튬이온 이동을 위한 전해질 주입
- 밀봉(Sealing): 셀 내부 가스를 제거하고 외부 밀폐

 

 

 

4) 포메이션 및 품질 검사
배터리를 활성화하고 품질을 평가하는 단계입니다.

- 포메이션(Formation): 초기 충·방전 공정으로 전기화학적 활성화 및 SEI(고체전해질 계면) 형성
- 수명 및 성능 테스트: 용량, 출력, 내부저항, 충·방전 효율 측정
- 안전성 검사: 열폭주 테스트, 충격 테스트, 단락 시험

 

 

 

 

 

5) 팩 조립 및 시스템 통합
생산된 셀을 모듈 및 팩 단위로 조립하여 차량에 적합한 형태로 구성합니다.

- 셀-모듈 조립: 개별 셀을 직렬 또는 병렬로 연결하여 모듈 제작
- 팩 조립(Pack Assembly): 모듈을 팩 케이스에 배치하고 BMS(배터리 관리 시스템) 적용
- 최종 검사: 팩 단위 성능 및 안전성 점검

 

 

 

 

 

 

 

 

 간략하게 요약했지만 전기차 배터리 제조 공정은 정밀하고 복잡한 과정을 거쳐야 하며, 각 단계에서 엄격한 품질 관리를 수행해야 합니다. 고품질 배터리를 생산하기 위해 재료 선택부터 최종 팩 조립까지 최적의 기술과 장비가 적용되며, 자동화 및 데이터 기반 모니터링이 중요한 역할을 합니다.

 

 

 

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이차전지 양극재 제조 공정, 전구체에서 배터리 양극재를 만드는 과정