리튬이온전지는 크게 분류하자면 전극공정 > 조립공정 > 활성화공정 > 패키징공정순으로 만들어집니다. 세분화해서 볼건데, 오늘 이 글에서는 전극공정을 살펴볼게요.
전극공정이란?
전극공정은 말그대로 전극인 양극과 음극을 만드는 공정을 의미합니다.
전극공정에서도 공정단계가 나뉘어져요. 믹싱공정 - 코팅공정 - 롤 프레싱공정 - 슬리팅&노칭공정입니다. 각 공정의 목표를 간단하게 설명하자면요.
전극공정 정리
· 믹싱공정 : 가루상태인 양극, 음극 활물질들을 바인더, 도전재 같은 첨가제를 넣어 슬러리(고체+액체섞인 상태) 형태로 만들기.
· 코팅공정 : 혼합된 슬러리로 전극판인 양극의 알루미늄, 음극의 동박에 도포하고 건조.
· 롤 프레싱공정 : 코팅된 전극을 최대한 눌러줘 에너지밀도를 높이기.
· 슬리팅 : 전극을 잘라줌.
· 노칭 : 전극에 탭을 달아줌.
1. 믹싱(Mixing)공정 : 슬러리(Slurry)를 만들자
양극, 음극의 활물질(양극 : 니켈, 코발트, 망간, 알루미늄 / 음극 : 천연흑연, 인조흑연, 실리콘)은 처음 가루상태인데요. 이것을 잘섞어서 슬러리를 만들어줘야해요. 슬러리란 고체와 액체가 섞인 상태라고 생각하면되요. 왜 우리가 어릴 적 먹던 슬러쉬 있잖아요. 이때 중요한 것은 활물질들이 잘섞이게 끈끈한 접작체가 필요하고 서로 전자의 이동이 원할하도록 첨가제도 필요하죠. 이차전지공정에서 접착제를 바인더, 전자촉매역할을 하는 것을 도전재라고 합니다.
2. 코팅(Coating)공정 : 전극판(+극 : 알루미늄 / -극 : 구리)에 슬러리를 도포하자
믹싱공정에서 슬러리를 얻었다면, 이를 코팅기계로 전극판에 도포해줍니다. 양극에는 알루미늄이 기다리고있고 음극에는 구리(동박)이 기다리고있죠. 그리고, 슬러리는 반액체인 상태이기 때문에 건조시켜서 흘러새지않게 해줍니다.
3. 롤 프레싱(Roll Pressing)공정 : 최대한 전극을 납작하게 눌러서 에너지밀도를 높이자
슬러리로 도포된 전극판이 건조까지 마치고난 상태이면 아직은 뚱뚱한 상태에요. 이 뚱뚱한 녀석을 이제 압연(Rolling)으로 압축해줍니다. 이때, 사방파방 넓은 집에서 놀고 있던 전자들이 좁은 집으로 이동하게되면서 서로서로 낀상태가 되겠죠. 즉, 에너지밀도가 높아집니다. 그래서, 롤프레싱을 할 때는 전극을 최대한 쌔게눌러서 에너지밀도를 높이는 것이 핵심이에요.
4. 슬리팅(Slitting)과 노칭공정(Notching)공정 : 고객사가 원하는 규격에 맞게 잘라주자
슬리팅(Slitting)이란 영어 그대로 가느다라게 쪼개는 것을 의미해요. 롤 프레시공정을 통해 납작해진 전극을 세로방향으로 쪼개는 것이죠. 노칭(Notching)은 눈금을 재다라는 뜻입니다. 슬리팅을 통해 전극이 세로로 잘린 상태라면, 이제 고객사가 주문한 것에 맞게 가로로 재단을 합니다. 여기서 노칭은 고객사가 원하는 규격이 되겠죠. 고객사의 눈에 맞게 눈금을 재야하니깐요. 그리고, 마지막으로 V자홈을 파고 여긴 +극, 여긴 -극 하면서 꼬리표를 달아준 부분 제외하고 절단하면 끝납니다.
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