2차전지의 제조 프로세스_(2) 조립 공정

조립 공정(Assembly Process)

조립 공정은 전극 공정을 통해 완성된 극판을 각각의 배터리 타입(원통형/각형/파우치형)에 맞게 조립하는 과정이다.

이때, 배터리 타입에 따라 케이스의 형태가 다르기 때문에 조립 공정 또한 약간씩 상이한 모습을 가지고 있다. 

 

원통형 배터리

원통형 배터리 제조 공정 (출처: 메리츠 증권)

우선, 양면으로 코팅된 양극, 음극과 2개의 분리막을 와인딩 하여 젤리 롤 형태로 제조한다. 그 이후 양극과 음극 Tab을 코팅 처리가 안된 무지부에 용접하여 고정시킨다. 

 

고정된 젤리 롤을 캔에 삽입한 후 음극 Tab은 캔 내부 중앙 바닥에, 양극 Tab은 위쪽에 용접하고 정량의 전해액을 캔에 주입한다. 끝으로 Beading과 Crimping 방식(통조림 밀봉 방식)을 통해 원통을 밀봉한다.

 

각형 배터리

각형 배터리 구조 (출처: 메리츠 증권)

각형 배터리는 원통형 배터리와 제조 방식이 유사하다. 우선, 양면 코팅된 양극과 음극, 그리고 2개의 분리막을 와인딩 하여 젤리 롤 형태로 제조하고, 각 극의 Tab을 무지부에 용접하여 이를 고정한다.

 

이후 젤리롤을 캔에 삽입한 후 캔 내부에 용접하여 조립하고 전해액을 주입하고 주입구를 밀봉하는 식으로 이루어진다.

 

와인딩 vs 스태킹

하지만 최근에는 각형 배터리의 에너지 밀도를 높이기 위해서 캔에 삽입되는 극판을 와인딩 방식이 아닌 스태킹 방식을 적용하고 있다. 때문에 극판을 배터리 형상에 맞춰 잘라내는 노칭(Notching) 공정을 거친 후 양극과 음극 사이에 분리막으로 절연되도록 층층이 번갈아가면서 쌓아 올린 후(Stacking) 이를 접합하는(Taping) 공정을 거친다.

 

파우치형 배터리

파우칭형 배터리 제조 공정 (출처: 메리츠 증권)
Stacking (출처: Toray)

파우치형 배터리는 극판을 겹겹이 적층 하는 방식을 통해 제조된다.

 

우선, 노칭 과정을 통해 극판을 셀의 형태에 맞게 자른 후, 양극과 음극 Tab을 무지부에 용접하여 이를 고정시킨다. 이후, Stack -> Floding -> Taping의 순서를 반복하여 극판을 층층이 적층 한다. 

 

그리고 적층된 셀을 포켓에 넣고 진공상태로 만든 후 전해액을 주입한 뒤 밀봉 처리한다.