2차 전지 제조장비 완벽 분석

최근 미래 신성장 동력으로 선정된 산업인 2차 전지 산업에서 필요한 제조장비와 측정장비에 대한 분석을 해보겠습니다. 이 산업은 높은 기술력을 기반으로 하고 있습니다. 제조 공정별로 분류를 하게 되면 전극, 조립, 활성화 공정으로 분류합니다. 그리고 파우더 배합, 슬러리 도포, 양극재 및 음극재의 슬리팅 기술, 충전 방전 제어 기술 등 세부 기술에 따른 제조장비가 다양해는 것이 특징입니다.

 

2차 전지 제조장비 제조공정 완벽 분석 : 출처 한화투자증권

 

제조 장비 정의 및 시설 확대 필요성

제조 공정에 필요한 장비 장치로서 전극, 조립, 활성화, 검사 공정 등에 필요한 장비를 의미합니다. 제조장비의 경우 생산 공정에 따라 구분이 됩니다. 크게 전극, 조립, 활성화 공정 등으로 나누어져 있습니다. 전극 공정이란 전지의 극에 해당하는 양극 극판과 음극 극판 그리고 분리막을 만드는 공정입니다. 롤투롤 장비를 사용하여 전국 공정이 진행됩니다. 조립 공정이란 전극과 재료들을 가공하고 조립하여 완성품을 만드는 공정입니다. 조립 공정은 전지의 형태에 따라 분류되고 있습니다. 노칭, 스태킹, 텀웰딩, 패키징, 가스 불순물 분출 등의 공정이 진행됩니다. 활성화 공정의 경우 조립된 전지를 충방전 하여 전기적 특징을 부여하는 단계입니다. 아래표와 같이 이차전지 제조공정으로 구성되어 있습니다. 2차 전지 산업에 투자를 하기 위해서는 각 단계별 공정의 특징에 대하여 이해를 하고 접근이 필요합니다. 관련된 장비 설비는 2019년도부터 전기자동차용 라미네이션, 스택킹 장비의 매출이 본격적으로 발생했습니다. 이후 중대형 이차전지의 시장수요가 증가하여 지속적인 성장세에 있습니다. 안전성과 관련해서는 보다 높은 수준의 공정기술이 필요하겠으며 패키징 이후 단계에서의 엑스레이 검사가 가능한 검사장비 관련 시장 또한 시장이 형성되고 있습니다. 특히 패키징 단계 이후에는 검사를 하기 위해서는 엑스레이 검사로만 검사가 가능하기 때문에 이차전지의 안전성 제고를 위해서 관련 장비의 개발이 필수적입니다.

 

 

 

 

제조장비의 범위와 분류

제조장비와 측정장비의 분야는 전방산업인 리튬이온전지, 차세대전지에서부터 후방산업까지 다양하게 분포되어 있습니다. 로봇분야에서 전기자동차에 이르기까지 광범위한 분야에서 수요가 있기 때문에 관련된 기술개발이 활발하게 이루어지고 있습니다. 최근 2차 전지 관련된 화재사고가 이슈가 되고 있어서 검사장비의 필요성이 더욱 부각되고 있습니다. 전지 기술별로 분류를 정리해 보겠습니다. 우선 전극공정에 대해서 정의하겠습니다. 전지의 양극, 음극 극판을 만드는 공정을 의미합니다. 양극 활물질, 음극 활물질의 소재를 배합하여 전극에 도포하는 단계입니다. 상세한 과정으로는 금속박의 양면에 전극 합제를 도포하는 공정입니다. 해당 도포기술력에 따라 전지의 성능이 좌우되므로 매우 중요한 기술입니다. 다음으로 활물질에 유기용매 등을 섞어 슬러리 상태로 만들어 각각의 활물질을 알루미늄 포일, 구리 포일에 코팅하여 양/음극재를 생산하는 단계입니다. 전극 공정의 제조장비로는 코터, 드라이어, 롤프레스, 슬리터 등이 있습니다. 다음으로는 전극과 원재료를 가공 조립하여 완전품을 만드는 조립공정입니다. 양극과 음극 그리고 분리막을 말아주는 와인딩 단계가 있습니다. 다음으로 전극 조립체를 캔에 삽입 후 용접을 하는 조립 단계입니다. 마지막으로 전해액을 주입하고 밀봉하는 전해액 주입 단계가 있습니다. 조립공정에 따른 장비를 분류해 보겠습니다. 첫째 노칭장비를 알아보겠습니다. 금형 프레스를 사용하여 롤 형태로 된 극판을 단판 형태의 극판으로 만드는 공정입니다.  둘째 스태킹 장비는 노칭장비를 통하여 노칭 된 극판을 용량에 맞게 수량을 맞추어 균등한 두께로 쌓는 장비입니다. 다음으로 앞서 적층 된 여러 단판 극판에서 흘러나오는 전류를 모아서 택을 용접하는 탭 용접 단계가 있습니다.

 

2차전지 제조장비 범위와 분류, 삼성SDI