배터리 패키징

셀투섀시(Cell to Chassis)

얼티엄 배터리

블레이드 배터리

배터리 패키징(Battery Packaging)은 배터리 제조 공정에서 배터리를 밀봉하는 후공정을 말한다. 일반적으로 배터리 패키징은 셀→모듈→팩 과정으로 이어진다. 학술지 네이처(Nature)에 실린 '전기차 배터리 생산기술의 현 상황과 도전 과제'(Current status and challenges for automotive production technologies)를 보면 리튬이온 배터리 패키징에 들어가는 장비의 비중이 무게 기준 51%라고 분석했다. 부피 면에서도 패키징이 절반 가량을 차지한다고 하니 이들 패키징을 최소화하고 그 대신 셀을 더 채워넣는다면 같은 크기 배터리 팩이라도 에너지 밀도가 높아질 수 있다.

중국의 전기차 기업 비야디의 배터리 혁신은 패키징에서 시작되었다. 배터리모듈 부분을 없애고 대신 배터리셀을 길쭉하게 칼날처럼 만든 블레이드 배터리로 화재 방지책을 내놨다. BMW는 직접 배터리 설계를 담당하고 셀 생산은 CATL에 맡긴 후 모듈 및 패키징 작업을 다시 BMW에서 진행하고 있다. 테슬라가 방점을 찍고 있는 분야 역시 '설계' 및 '패키징' 이라는 점이다.

방식

각형, 파우치형, 원통형 배터리 모두 리튬이온 배터리를 서로 다르게 패키징한 것이다.

각형 배터리는 사각형 틀을 이용해 패키징한 형태이다. 주로 삼성SDI와 중국의 CATL의 주력 품목이다. 각형은 알루미늄 캔으로 만들었기 때문에 내구성이 좋고 모양 덕택에 팩 조립에 유리하다. 대량 생산시 공정단계가 파우치형보다 간소해 비용이 절감된다. 하지만 금속 케이스 때문에 무게가 많이 나가고 열 방출이 어려워 따로 냉각장치를 달아야 한다. 그리고 결정적으로 파우치형보다 에너지 밀도가 낮다. 파우치형을 100으로 가정하면 각형은 90정도 된다. 각형이 와인딩 방식으로 만들기 때문이다. 양극재, 분리막, 음극재 등 배터리 소재를 엮어서 돌돌 마는 기법이 와인딩(winding) 기법이다. 돌돌 말린 소재 조합물을 '젤리롤'이라 부르는데, 이는 각형 내부 공간을 완전하게 활용하기 어렵다. 이는 결국 주행거리가 더 짧다는 결론으로 이어진다. 때문에 각형이 와인딩 방식이 아닌 스태킹(stacking) 방식도 도입하고 있다.

파우치형은 LG화학과 SK이노베이션이 주력으로 제작하는 방식이다. 배터리 소재를 층층히 쌓고 그대로 패키징 하기 때문에 내부 빈 공간이 없다. 각형과 원통형에 비해 설계 자유도가 높다. 긴 모양, 짧은 모양, L 모양 등 전기차 업체의 다양한 요구사항에 대응이 가능하다. 현대 코나와 아이오닉 일렉트릭, 재규어 i 페이스, 쉐보레 볼트 EV, 볼보 XC60 플러그인 하이브리드 등 많은 업체들이 사용한다. 또 알루미늄 파우치로 패키징 하기 때문에 무게가 가볍고 에너지 밀도도 비교적 높다. 때문에 에너지를 장기간 안정적으로 낼 수 있는 장점도 있다. 하지만 각형과 원통형에 비해 생산 단가가 비싼 것이 약점이다.

원통형은 흔히 주변에서 가장 많이 볼 수 있는 형태다. 각형, 파우치형과 달리 표준화 됐다는 특징이 있다. 전기차에 주로 사용 중인 원통형 배터리는 지름 18mm, 길이 65mm의 는 '18650' 규격이다. 본래 노트북 배터리 위주로 시장을 형성해 온 가장 전통적인 방식의 배터리이기 때문에 가장 싸고 수급 안정성이 돋보인다. 다만 각형과 마찬가지로 젤리롤 와인딩 방식이기 때문에 비교적 에너지 밀도가 낮다. 일본 파나소닉의 주력 품목이며 미국의 테슬라가 대표적인 원통형 배터리 탑재 브랜드다. 모델S 90D는 7000개가 넘는 18650 배터리셀을 사용한다. 최근에는 용량과 크기를 업그레이드 한' 21700' 모델이 주목 받고 있다. 테슬라 모델3가 21700 배터리셀 약 3000개를 탑재한다.

전고체 배터리는 셀→모듈→팩으로 이어지는 배터리 패키징 과정에서 안전성 관련 단계를 생략할 수 있다. 배터리 열을 식히는 냉각 시스템이 대표적이다. 셀 내부적으로도 구성이 달라진다. 고체 전해질이 양극과 음극 사이를 물리적으로 막고 있기에 양·음극을 갈라 놨던 분리막도 필요 없기 때문이다. 이 자리에 더 많은 양·음극 활물질(배터리 내 전기를 일으키는 반응을 담당하는 물질)을 채워 넣음으로써 에너지 밀도를 높일 수 있다.

전기자동차 수요가 늘어나면서 전기차 배터리셀을 패키징하는 배터리 패키지시장도 한층 치열해지고 있다. 현재 전기버스나 전기 건설방비, 특장차 등에 장착되는 배터리 패키지는 배터리 패키징업체들이 SK이노베이션이나 삼성SDI, LG화학 등으로부터 배터리셀을 공급받아 수작업을 통해 패키징 작업이 이뤄지고 있다.

현재 현대자동차는 자회사인 HL그린파워, 에디슨모터스는 에디슨테크를 통해 배터리셀 패키징 작업을 진행하고 있고, 나머지 국내 업체들은 배터리 패키징업체를 통해 공급받고 있다.

배터리 조립공정

조립 공정은 전극과 원재료를 가공 및 조립해서 완성품을 만드는 공정이다 .

• 노칭(Notching, 단판 극판 제조), 스태킹(Stacking, 일정한 두께로 쌓음), 탭 웰딩(Tab Welding, 전류를 한 곳에 모음), 패키징(Packaging, 전지 밀봉), 디개싱(Degassing, 가스 불순물 분출) 등의 공정을 거쳐 최종 형상이 완성된다.
• 조립 공정에는 Notching, Stacking, Tab Welding, Packaging 등의 조립 장비가 사용되며 제조 업체로는 엠플러스 , 디에이테크놀로지, 엔에스 등이 있다 . 조립 장비 업체들은 최근 공정 전체를 한번에 공급하는 Turn-Key기반 수주를 확대하고 있다.

참고자료

• 경계영 기자, 〈미래기술25①안전성 물론 에너지 밀도까지…전고체 '꿈의 배터리'〉, 《이데일리》, 2020-10-26
• 이필상, 〈이필상의 아시아 기업 전성시대 <1> 미운 오리 ‘BYD’ 백조로 날게 한 ‘축적의 힘’ 분업 대신 종합적 접근이 이룬 배터리 혁신〉, 《이코노미조선》, 2021-02-22
• 이상원 기자, 〈상용전기차 배터리 팩시장 장악나선 파워로직스, 제안. 설계에 자동화 생산라인 구축〉, 《M오토데일리》, 2020-02-04
• 김상혁 기자, 〈(또다른 세계전쟁, 배터리) ④ 기술진화 끝이 없다...원료 공급도 OK〉, 《오피니언뉴스》, 2020-03-10

같이 보기

• 배터리
• 패키징
• 블레이드 배터리
• 셀투팩
• 셀투섀시
• 모듈투바디

이 배터리 패키징 문서는 배터리에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.

자동차 : 자동차 분류, 자동차 회사, 한국 자동차, 독일 자동차, 유럽 자동차, 미국 자동차, 중국 자동차, 일본 자동차, 전기자동차, 자동차 제조, 자동차 부품, 자동차 색상, 자동차 외장, 자동차 내장, 자동차 전장, 자동차 부품 회사, 배터리 □■⊕, 배터리 회사, 충전, 자동차 판매, 자동차 판매 회사, 자동차 관리, 자동차 역사, 자동차 인물 배터리 종류 1차전지 • 2차전지 • 3차전지 • AA 전지 • AAA 전지 • HFC • LCO • LFP • LMO • LTO • NCA • NCM • NCMA • 각형 배터리 • 건전지 • 고전압 배터리 • 고체전지 • 공기전지 • 과산화은전지 • 구반반 배터리 • 그래핀 배터리 • 금속 공기 배터리 • 나노셀룰로스 종이 배터리 • 나트륨이온 배터리 • 나트륨 황 배터리 • 납축전지 • 니켈 수소 배터리 • 니켈 카드뮴 배터리 • 다이아몬드 배터리 • 단추형 전지 • 대용량 배터리 • 대형배터리 • 동위원소 배터리 • 리튬공기전지 • 리튬 망간 배터리 • 리튬메탈 배터리 • 리튬 이산화탄소 배터리 • 리튬이온 배터리 • 리튬 인산철 배터리 • 리튬전지 • 리튬 코발트 배터리 • 리튬 티타네이트 배터리 • 리튬 폴리머 배터리 • 리튬 하이니켈 배터리 • 리튬 황 배터리 • 마그네슘 배터리 • 망가니즈전지 • 모래 배터리 • 무음극배터리 • 물리전지 • 미생물 연료전지 • 바나듐 배터리 • 바나듐 레독스 흐름 배터리 • 바나듐이온 배터리 • 바빌로니아 전지 • 박막배터리 • 박테리아 배터리 • 박테리아 종이 배터리 • 반고체 배터리 • 배터리 • 베타 배터리 • 보조배터리 • 볼타전지 • 불소이온 배터리 • 블레이드 배터리 • 비축전지 • 사원계 배터리 • 산화물 전고체 배터리 • 산화은전지 • 삼원계 배터리 • 설탕 배터리 • 세라믹 축전기 • 소금 배터리 • 소형배터리 • 수소연료전지 • 수은전지 • 슈퍼커패시터 • 습전지 • 아연공기전지 • 아연 탄소 전지(르클랑셰 전지) • 아폴로 • 알루미늄 공기전지 • 알루미늄 공기 흐름 전지 • 알칼리전지 • 얼티엄 배터리 • 에너지저장장치(ESS) • 에이터너스 • 연료전지 • 열전지 • 용융염 배터리 • 원자력전지 • 원통형 배터리 • 육둘둘 배터리 • 인섀시 배터리 • 전고체 배터리 • 전지 • 종이 배터리 • 중형배터리 • 차세대 배터리 • 초소형배터리 • 축전기(콘덴서) • 축전지 • 칼륨 배터리 • 칼슘 배터리 • 커패시터 • 코인셀 배터리 • 태양전지 • 파우치형 배터리 • 파워월 • 팔일일 배터리 • 폐배터리 • 폴리머 배터리 • 폴리머 전고체 배터리 • 프리폼 배터리 • 플렉서블 배터리 • 하이니켈 배터리 • 하이브리드 리튬메탈 배터리 • 해수전지 • 핵 배터리 • 화학전지 • 황화물 전고체 배터리 • 흐름전지(레독스 플로우 배터리) 배터리 기술 ALD • CCS • CSG • CTB • CTV • K-배터리 • MPI • MTB • NCMX • PCM • SRS • 건식분리막 • 계면 • 계면저항 • 계면활성제 • 고용량 • 고체전해질 • 고출력 • 공랭식 • 굴곡도 • 기공 • 기억효과(메모리 효과) • 냉각시스템 • 다공성 • 대용량 • 덴드라이트 • 드라이룸 • 모듈투바디(MTB) • 무기 고체 전해질 • 바인더 • 박막 • 박막화 • 방열판 • 방열핀 • 배터리관리시스템(BMS) • 배터리데이 • 배터리모듈 • 배터리 보호회로모듈 • 배터리셀 • 배터리 케이스 • 배터리 패키징 • 배터리팩 • 배터리하우징 • 배터리 히팅 시스템 • 복합전해질 • 분리막 • 블랙파우더 • 비전해질 • 사물배터리 • 산화물 • 산화물계 전해질 • 세라믹 코팅 • 세라믹 코팅 분리막 • 셀밸런싱 • 셀투바디(CTB) • 셀투비클(CTV) • 셀투섀시(CTC) • 셀투카(CTC) • 셀투팩(CTP) • 소용량 • 수랭식 • 스태킹 • 습식분리막 • 실리콘 음극재 • 실버코팅 • 안전성 강화 분리막(SRS) • 액체전해질 • 양극박 • 양극소재 • 양극재 • 양극판 • 양극활물질 • 여과 • 열폭주 • 열화현상 • 와인딩 • 용량 • 유기 고체 전해질 • 유랭식 • 음극소재 • 음극재 • 음극판 • 음극활물질 • 이온전달막 • 이온전도도 • 이온화 • 저용량 • 저출력 • 전고체 • 전구체 • 전지박 • 전해액 • 전해질 • 전해질막 • 점프 • 점프케이블 • 정격용량 • 정격전압 • 제로모듈 • 젤리롤 • 집전체 • 출력 • 침출 • 콤퍼레이터 • 티본 레이아웃 • 파우치 • 패스웨이 • 폐양극재 • 활물질 • 황화물 • 황화물계 전해질 • 히트싱크 • 히트파이프 • 히트펌프 배터리 제품 1865 배터리 • 2170 배터리 • 4680 배터리 • 기린 배터리 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반

자동차 : 자동차 분류, 자동차 회사, 한국 자동차, 독일 자동차, 유럽 자동차, 미국 자동차, 중국 자동차, 일본 자동차, 전기자동차, 자동차 제조 □■⊕, 자동차 부품, 자동차 색상, 자동차 외장, 자동차 내장, 자동차 전장, 자동차 부품 회사, 배터리, 배터리 회사, 충전, 자동차 판매, 자동차 판매 회사, 자동차 관리, 자동차 역사, 자동차 인물 자동차 제조 기술 • 기술력 • 단종 • 마이너체인지 • 모델체인지 • 배지 엔지니어링(리뱃징) • 아이코닉 모델 • 연식변경 • 자동차 • 자동차 제조 • 제조 • 페이스리프트 • 풀체인지 • 플래그십 설계 CMF • VR모델 • 공기역학 • 기능 • 기능디자인 • 기능성 • 드로잉 • 디자이너 • 디자인 • 라인업 • 러기드 • 럭셔리 • 렌더링 • 리뷰 • 마닐라지 • 모델 • 모형 • 목업 • 미니멀리즘 • 비스포크 • 산업 디자이너 • 산업디자인 • 샘플 • 샤시디자인 • 설계 • 스케치 • 스타일 • 스타일리시 • 스포티 • 시각디자인 • 시제품 • 실내디자인 • 실루엣 • 실물 • 실외디자인 • 심미성 • 에어로 다이내믹 • 오퍼짓 유나이티드 • 인디오더 • 인사이드 아웃 • 자동차 디자인 • 자동차 디자이너 • 자동차 설계 • 제품디자인 • 제품 디자이너 • 클레이 • 클레이모형 • 테이프 • 테이프 드로잉 • 트라이아웃카 • 트렌디 • 패밀리룩 • 흐름도 프레스 가스절단 • 강 • 강도 • 강철 • 강판 • 고장력 • 고장력강 • 관재 • 구멍 • 굽힘 • 균열 • 금속 • 금속판 • 금형 • 금형기 • 납땜(납접) • 네킹 • 노칭 • 단조 • 드로잉 • 리스트라이킹 • 마킹 • 모양 • 모재 • 버링 • 벌징 • 벤딩 • 변형 • 보론강(붕소강) • 봉재 • 부재 • 블랭킹 • 비딩 • 사출 • 사출금형 • 사출금형기 • 사출기 • 성형 • 세퍼레이팅 • 셰이빙 • 소성 • 소성가공 • 소성변형 • 쇠 • 쇳물 • 스웨이징 • 슬로팅 • 슬리팅 • 시밍 • 아이어닝 • 아크절단 • 알루미늄 • 압연 • 압인 • 압접 • 압착 • 압축 • 압축가공 • 압축력 • 압출 • 업세팅 • 엠보싱 • 용가재 • 용접 • 용접봉 • 융접 • 익스팬딩 • 인발 • 인장력 • 장력 • 재드로잉 • 재료 • 전단 • 전단기 • 전단력 • 전단면 • 절단 • 정밀 블랭킹 • 제련 • 제련소 • 제진강판 • 제철 • 제철소 • 주름 • 철 • 철강 • 철강업 • 철판 • 초고장력 • 초고장력강 • 충격압출 • 컬링 • 컷오프 • 클래딩 • 탄성 • 탄성변형 • 트리밍 • 틀 • 판 • 판금 • 판재 • 패널 • 퍼포레이팅 • 펀치 • 펀칭 • 프레스 • 프레스가공 • 플래팅(스트레이트닝) • 플랜징 • 피어싱 • 합금 • 헤딩 • 형상 • 형재 • 형체 • 형태 • 형틀 도장 CMYK • RGB • 건조 • 고온도장 • 광선 • 광원 • 광택 • 광택제 • 구도막 • 구도막 제거 • 굽기 • 그림자 • 기포 • 농담 • 도금 • 도료 • 도료컵 • 도막 • 도막두께 • 도막두께 측정기 • 도색 • 도장 • 도장막 • 도장면 • 도장부위 • 도장장비 • 도포 • 독성 • 두께 • 롤러 • 마스킹 • 마스킹 테이프 • 명도 • 명암 • 무광 • 무광크롬 • 무늬 • 물감 • 미술 • 박리 • 반광 • 반사 • 반투명 • 발색 • 방청 • 배색 • 배합 • 백화현상 • 변색 • 보수도막 • 부식 • 분말 • 분무기 • 분사 • 분사장치 • 분진 • 분체도장(파우더코팅) • 불투명 • 불투명도 • 붓 • 붓펜 • 블렌딩 • 블렌딩 도장 • 빛 • 상도 • 상도도장 • 상수 • 상수도 • 색 • 색깔 • 색배합표(조색표) • 색상 • 색소 • 색조 • 색채 • 서페이서 • 소부 • 소부도장 • 스월마크 • 스크래치 • 스프레이 • 스프레이건 • 시너 • 실러 • 실러공정 • 아노다이징 • 안료 • 액체도장 • 액체소부도장 • 양감 • 언더코팅 • 에어브러시 • 열처리 • 염료 • 염색 • 오수 • 오폐수 • 오픈포어 • 용매(솔벤트) • 용액 • 용제 • 외관 • 요철 • 워터스팟 • 원색 • 유광 • 은폐력 • 음영 • 자연건조 • 재도장 • 저온도장 • 전색제 • 전착 • 전착도료 • 전착도장 • 전처리공정 • 점도 • 접착 • 접착력 • 조색 • 조색제 • 중도 • 중도도장 • 질감 • 착색 • 착색제 • 채도 • 채색 • 칠 • 침적 • 코팅 • 코팅막 • 크롬도금 • 클리어코트 • 탈색 • 투명 • 투명코팅막 • 트리거 • 틴팅(썬팅) • 팔레트 • 퍼티 • 페인트 • 페인팅 • 펜 • 폐수 • 표면 • 표면경화 • 표면처리 • 프라이머 • 피도물 • 피막 • 하도 • 하도도장 • 하수 • 하수도 • 하이그로시 • 화성처리 • 환풍기 • 희석 부품제작 3D 프린터 • 3D 프린팅 • 금속가공 • 기가캐스팅 • 기계가공 • 드릴링 • 리밍 • 메가캐스팅 • 모듈 • 모듈화 • 부품제작 • 소결 • 스폿페이싱 • 엔진조립 • 연마 • 옵션 • 절삭 • 절삭가공 • 절삭공구 • 주물(다이캐스팅) • 주조(캐스팅) • 주형 • 치수 • 카운터보어 • 카운터싱크 • 탭핑(탭가공) • 하이퍼캐스팅 의장조립 CKD • JIS • JIT • SKD • 골격 • 밀봉 • 반조립 • 배관 • 배선 • 부품조립 • 의장 • 의장라인 • 의장모듈 • 의장부품 • 의장조립 • 이동조립 • 장착 • 재조립 • 접합 • 조립 • 조립공장 • 조립라인 • 조립품 • 차체 • 차체조립 • 컨베이어 벨트 • 탑재 • 토요타 생산 시스템(TPS) • 패키징 • 포드시스템 • 프레임 • 회선 시험 강설시험 • 강우시험 • 계측 • 계측기 • 고온시험 • 더미 • 먼지터널시험 • 벨지언로 주행시험 • 사막주행시험 • 사이드 폴 테스트 • 성능 • 성능시험 • 수밀 • 시험 • 실험 • 오류 • 오작동 • 오차 • 작동 • 재시험 • 재실험 • 저마찰로 주행시험 • 저온시험 • 주행시험 • 진동시험 • 충돌시험 • 측정 • 측정기 • 타이어시험 • 테스트 • 평가 • 풍동시험 • 휠 밸런스 • 휠 얼라인먼트 검수 PDI • PDI센터 • 검사 • 검수 • 검증 • 검토 • 규격 • 기능검사 • 납기 • 납품 • 리콜 • 반품 • 발견 • 불량 • 불합격 • 비정상 • 사양 • 상세사양 • 수밀검사 • 수정 • 양호 • 완성 • 이상 • 자동차 안전도 평가 • 재검사 • 점검 • 정상 • 타각 • 품질 • 품질관리 • 품질보장 • 품질보증 • 하자 • 합격 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반