전지 제조 공정 : 이야기 쉽게 풀어보기

🔋 전지 제조는 크게 네 단계로 나눠져 있어요. 첫 번째는 전극 제조 공정이에요. 여기서 양극과 음극을 원재료로 만들어 필요한 크기로 잘라내요. 두 번째는 조립 공정인데, 만든 전극과 분리막을 조립해서 전지 조립체를 만들어요. 세 번째는 활성화 공정으로, 조립된 전지에 전해액을 넣고 충전하여 완성품으로 만들어내요. 마지막으로, 슬리팅 & 노칭 공정을 통해 배터리 크기에 맞춰 전극을 절단해요.

조립 공정 이전의 단계는 보통 전공정, 활성화 공정과 슬리팅 & 노칭은 후공정이라고 불러요.

전극 제조 공정, 어떻게 진행될까요?

1. 혼합 (Mixing): ⚡ 활성 물질, ⚡ 도전재, 🖇️ 바인더, 그리고 💧 용매(NMP)를 섞어서 슬러리를 만들어요. 이 슬러리가 균일하게 섞이고 점도가 잘 맞아야 전극의 성능이 좋아져요. 🧪 연구에 따르면, 혼합 품질이 전지 성능에 큰 영향을 미친다고 해요.

2. 코팅 (Coating): 혼합된 슬러리를 양극에서는 알루미늄 포일에, 음극에서는 구리 포일에 도포해요. 이때 중요한 건 균일한 도포 두께로, 이는 전극의 ⚡ 전기화학적 성능에 큰 영향을 미쳐요.

3. 건조 (Drying): 슬러리를 도포한 뒤에는 💧 용매(NMP)를 제거하기 위해 건조 과정을 거쳐요. 🌡️ 온도와 습도를 잘 조절해야 전극의 균일성을 유지하고 내부 결함을 방지할 수 있어요.

4. 압연 (Rolling): 건조된 전극을 압축해서 전극 밀도를 높이고 균일한 두께를 만들어 줘요. 🔄 압축을 통해 전극의 ⚡ 전기적 성능과 🛡️ 안정성을 보장할 수 있답니다.

5. 슬리팅 & 노칭 (Slitting & Notching): 압연 후 얇게 펴진 전극은 슬리팅 공정을 통해 배터리 설계 규격에 맞게 세로 방향으로 잘리고, 그다음 노칭 공정에서 가로 방향으로 잘라서 V홈과 탭을 만들어요. 이 과정에서 양극과 음극의 탭(Tab) 부분이 잘 접지될 수 있도록 ‘무지부’를 남겨두고, 필요한 부분만 절단해요.

전극 재료와 구조적 특성

양극은 활물질(예: 리튬 화합물), ⚡ 도전재, 🖇️ 바인더, 그리고 💧 NMP로 만든 슬러리를 알루미늄 포일에 양면 도포해서 만들어져요. 음극은 주로 흑연 같은 음극 활물질을 사용하는데, 구리 포일에 도포되죠. 필요에 따라 ⚡ 도전재가 추가되며, 포일 두께는 알루미늄이 약 20μm, 구리가 약 10μm예요. 전극에 도포되는 두께는 약 100μm, 전극의 총 두께는 230μm 정도예요.

이렇게 얇은 전극을 사용하는 이유는 유기 전해질의 낮은 이온 전도도를 극복하기 위해서죠. 얇게 만들어야 전극 면적이 확장되고 전압 강하를 최소화할 수 있거든요.