배터리 공정 간략 정리 : 파우치 배터리 기준

전기자동차가 아직은 100%로 가지는 못했지만
점점 에너지의 이용을 전기로 이용하는 추세라고 생각하기에 전기자동차,
그리고 맞춰서 배터리 수요의 증가는 흐름이라고 생각한다
 
한국에서의 크게 3사, 삼성 SDI, LG 에너지솔루션, SK ON 마다 세부적으로 공정을 나누는 기준은 다르지만 크게 만들어지는 과정은 비슷하다
 

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[전극 공정]

( 참고 이미지입니다. 실제 공장 내부 사진 아닙니다.)
 
: 내가 생각하는 전극 공정은 배터리 재료 준비 공정이다.
배터리를 만드는 공정을 나는 쉽게 빵 만들기에 비유한다.
빵 만들기로 따지면 밀가루와 계란, 물 등을 넣고 반죽하는 단계이다.
여기서 빵 반죽처럼 음극재 양극재에 대한 반죽을 슬러리(Slurry)라고 한다.
 
여기서 음극재 내용물에 어떤걸 더 많이 넣고 하는 건
고객사인 자동차 회사의 요구나, 배터리 용량, 전압(양극재)과 충전속도·수명(음극재) 등에 따라서 다르게 넣는다.
 
이 슬러리를 얇게 펴서 하나의 판때기로 만들어서 돌돌 감으면 긴 두루마리 휴지 같이 만들어진다.
실제로 롤(Roll)이라고 부른다
그걸 내가 있었던 회사 기준으로는 가로의 가운데로 한번 자른다.
타 회사는 이미 가로를 맞춰서 만들어서 가로의 가운데를 자르는 공정이 없는 걸로 알고 있다.
가운데 한번 자르면 릴(Reel),
그리고 그걸 배터리에 넣기 편하게 네모난 판처럼 짜르면 그걸 배치(Batch)라고 부른다.

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[조립 공정]

( 참고 이미지입니다. 실제 공장 내부 사진 아닙니다.)
 
: 전체 공정에서 배터리라는 형태가 만들어지는 물성이 잡히는 공정.
전극에서 온 배치(Batch)를 음극재(Anode), 양극재(Cathode), 세퍼레이터(separator) 이렇게 세 개를 쌓아서
만들면 스택킹 (Stacking) 공정이 되고,
둘둘 말아버려서 두루마리 휴지처럼 원형으로 하면 롤링(Rolling)이라고 하면서 원형 배터리가 된다.
일단 내가 있던 곳은 파우치 배터리라서 스택킹 공법으로 하고 있었다.
저 사진에서 너무 여러 장을 겹치는 모습으로 뽑아졌는데 실제로는 저렇게 덩어리로 겹치지 않는다.

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[화성 공정]

 
: 조립이 물성이 잡히는 공정이면, 화성은 화학적인 성질이 부여되는 이름 그대로 화성이 되는 공정이다.
첫 충전에서 SEI라는 얇은 막이 형성되는데 이게 얼마나 이쁘게 잘 형성되는지에 따라서 배터리의 용량과 수명이 달라진다.
아무래도 화학적인 막이다 보니 충전을 진행하고 온도를 다르게 해서 충방전을 진행해 본다.
그리고 그 과정에서 사이사이에 있던 공기가 나오면서 원래 조립에서는 말랑했던 배터리가 단단해지고
파우지 윗부분에 공기가 빵빵하게 찬다.
이 파우치 윗부분을 잘라서 공기를 빼는 공정이 디게싱(Degassing)이라는 공정이고 안에 전해액 등이 새지 않도록 잘 닫아 파우치 배터리가 최종적인 형태가 된다. 

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[모듈 공정]

(참고 이미지입니다. 실제 공장 내부 사진 아닙니다.)
 
: 배터리 수명과 용량 등 테스트를 거쳐서 양품을 받은 파우치 배터리를 모아서 하나의 거대한 배터리인 팩으로 만드는 공정이다.
사실상 조립과 비슷하게 배터리 모듈로 형태로 조립하는 단계이다.

배터리 제조사마다 이때 BMS를 넣는 곳도 있고 아닌 곳도 있지만, 결국 차량 부품으로 들어갈 때는 BMS까지 이식한 후에 들어간다.

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내가 MES로 일했던 파트는 화성공정이었어서
화성 내 공정을 세세하게 추후에 올릴 예정이다.