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리튬 이온 밧데리 생산 공정을 위한 진공 기술 원문보기

진공 이야기 = Vacuum magazine, v.3 no.3, 2016년, pp.36 - 39  

주장헌 (에드워드 코리아주식회사)

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문제 정의

  • 여기서는 battery cell 조립 과정에서 전해액을 주입하는 공정에 진공 기술이 적용되는 것을 살펴 보도록 한다.
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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
리튬 이온 battery의 진공 기술을 최적 조건에 맞추지 않고 대량 생산하면 어떤 문제점이 발생하는가? 앞에서 설명하였듯이 리튬 이온 battery를 생산하는 과정에서 진공 기술(건조 공정, 전해액 주입공정 등)이 적용되고 있고 리튬 이온 battery를 비롯한 2차 전지에 대한 요구가 급증함에 따라 대량 생산 체제가 요구되고 있다. 이때 사용되는 진공 기술을 최적 조건에 맞추어 사용하지않고 단순히 대량 생산 관점에서 사용하게 되면, 진공 배기 과정 중에 발생하는 잔류 기체 성분들의 온도 저하와 이로 인한 수분 잔류, 그리고 cell 내부에서 충분히 배기되지 않은 기포와 기화되지 않고 남은 수분 등으로 인하여 battery의 수명과 성능이 저하될 수 있다.
가압 방식이란 무엇인가? 가압 방식은 대기압에서 – 80 kPa ~ - 90 kPa 사이의 압력까지 진공 배기한 후 액 5.6 bar(g)까지 가압하여 전극과 전극 사이, 전극과 분리막 사이에 전해액이 충분히 스며들 수 있도록 하게 되는데 이때 전해액을 구성하는 물질들의 증기압이 서로 다르기 때문에 증기압이 높은 물질이 먼저 기화되어 빠져 나가게 된다. 이로 인하여 전해액의 조성이 달라지게 되고 리튬 이온 battery의 성능이 달라질 수 있다.
리튬 이온 battery 생산 공정은 어떤 단계를 거치는가? 리튬 이온 battery 생산 공정은 electrode, cell 그리고 module/pack 등 다양한 부품을 만들고 이것들을 조립하는 공정 등 많은 제작 과정들을 거치게 된다. 상세히 설명하면 전극 제조 과정은 mixing, coating, compressing, drying 단계를 거치게 되고 battery cell 제조 과정은 slitter/puncher, assembly, Filling, Formation/aging, grading 그리고 packing 단계를 거치게 된다. 이러한 단계들을 거치는 동안 진공 기술이 적용되는데 대표적인 진공 기술 적용 공정은 drying 공정과 전해액 주입을 위한 filling 공정이다.
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