리튬 이온 배터리 스태킹 기술

리튬 이온 배터리 적층 기술은 셀 제조에 있어 중요한 공정으로, 성능, 안전성, 그리고 생산 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. TOB NEW ENERGY는 이러한 첨단 공정을 최적화하는 데 특화된 턴키 방식의 배터리 생산 라인 솔루션과 최첨단 장비를 제공하는 데 특화되어 있습니다. 현재 업계에는 Z-Folding, Cut & Stack Integration, Thermal Lamination Stacking, 그리고 Stack & Folding(LG의 독자적인 방식)의 네 가지 주요 적층 기술이 있습니다. Z-Folding과 Cut & Stack Integration(본질적으로 Z형을 개량한 방식)은 중국에서 널리 사용되고 있지만, Thermal Lamination은 더 높은 복잡성에도 불구하고 뛰어난 속도와 품질을 제공합니다. LG Energy Solution은 국제적으로 고효율의 특허 보호된 Stack & Folding 방식을 사용합니다.

표: 주요 스태킹 기술 비교 (스택 및 폴딩은 LG 특허)

리튬이온 배터리 적층 기술 상세 분석

Z-폴딩 기술

• 가장 일반적인 방법은 이동식 테이블을 사용하여 분리막을 플랫폼 사이에서 앞뒤로(Z자 모양) 당기면서 양극판과 음극판을 번갈아 쌓는 방식입니다. 이 방식은 이미 확립되어 있지만, 다음과 같은 고유한 문제점에 직면합니다.
• 분리기 변형: 진동 운동은 비대칭적 장력을 생성하여 일관되지 않은 늘어남, 변형, 기공률, 기공 크기 및 표면적의 변화를 초래하여 궁극적으로 셀 품질을 저하시킵니다. 맞춤형 배터리 장비 솔루션을 살펴보세요 이러한 프로세스상의 과제를 완화하도록 설계되었습니다.
• 효율성 제한: 전극 배치 시 분리막을 회전시켜야 하므로 속도가 제한됩니다. 일반적인 속도는 스테이션당 0.5초입니다. 30층 셀의 경우, 이는 셀당 15초, 즉 분당 4개의 셀(4 PPM)을 처리해야 함을 의미합니다. 이러한 병목 현상은 대량 생산을 저해합니다.

컷앤스택 통합 기술

• Z-폴딩의 진화형으로, 다이커팅/레이저커팅, Z-폴딩, 탭 용접/프레싱을 단일 기계로 통합하여 수율과 속도가 향상되어 주요 산업 동향이 되었습니다.
• 수율 향상: 여러 공정을 결합하여 전극 취급 및 스테이션 간 이동을 최소화하여 카세트에서 픽앤플레이스하는 동안 손상, 버, 탭 휨, 오공급 등의 위험을 크게 줄입니다. 통합 배터리 파일럿 라인 솔루션 이 효율적인 기술을 활용합니다.
• 속도 향상: 전극과 분리막이 동시에 공급되고 접힙니다. 설정된 횟수에 도달하면 분리막을 절단하고 탭을 용접한 후 스택을 압착합니다. Hangke(허페이)와 같은 선두 업체는 최대 800 PPM(개당 0.075초)을 달성하는 반면, Hymson은 개당 0.15초(3스테이션)를 달성했습니다.

열적층 적층 기술

• 이 첨단 공정은 양극 롤, 음극 롤, 그리고 접착제가 코팅된 분리막을 동시에 공급합니다. 전극은 인라인 방식으로 절단됩니다. 결합된 스트립은 가열 시스템에 들어가 열 라미네이션 및 캘린더링 과정을 거쳐 개별 단위("바이셀")로 절단되고 기계적으로 적층됩니다. 마지막으로 적층된 스트립은 열간 압착됩니다.
• 주요 장점: 연속적인 단방향 공급은 안정적인 장력과 속도를 보장하여 Z-폴딩에서 발생하는 분리막 변형 문제를 해결합니다. 이를 통해 우수한 스택 평탄도, 일관된 분리막 특성(기계적 강도, 다공성), 그리고 최적의 전극-분리막 계면을 제공하여 특히 대형 포맷, 고에너지 밀도 응용 분야에서 더 높은 품질의 셀을 생산할 수 있습니다. 기술적으로 복잡하지만(적층, 정밀 절단, 이후 전해질 충진 문제 포함), 성형, 적층, 프레스를 결합한 통합 방식은 공간 효율적이고 생산성이 높습니다. 다음과 같은 최첨단 응용 분야에 적합합니다. 고체 배터리 또는 건식 전극 기술 견고한 스태킹 솔루션이 필수적입니다.

스택 & 폴딩 기술(LG 특허)

• LG 에너지 솔루션(MANZ 장비)에서 개발한 이 독점 기술은 전극을 절단하여 회전 테이블/진공 척을 통해 분리막에 놓은 후, 조립체를 접거나 말아 전극을 서로 끼워 맞추는 방식입니다. LG는 자체 개발한 SRS(안전 강화 분리막)를 사용합니다. SRS는 세라믹 코팅 및 열처리 분리막으로, 내부 단락을 방지하여 기계적 강도와 안전성을 향상시킵니다. 이 기술은 고효율이지만, LG 특허로 보호받고 있으며 다른 제조업체에서는 상용화할 수 없습니다. 필요 첨단 배터리 소재 특수 분리막을 좋아하시나요? TOB NEW ENERGY는 포괄적인 배터리 소재 지원 .

리튬이온 배터리 적층 기술의 미래 동향

스태킹 기술은 계속해서 빠르게 발전하고 있습니다.

• 컷 앤 스택 통합의 부상: 국내에서 주로 사용되는 Z-폴딩 방식이 수율과 속도 한계에 직면함에 따라, 컷 앤 스택 통합 방식이 중국에서 선호되는 선택으로 떠오르고 있습니다. 컷 앤 스택 통합 설계는 수율과 효율성을 크게 향상시킵니다.
• 속도에 대한 끊임없는 집중: 와인딩 방식과의 역사적 효율성 격차를 극복하는 것이 매우 중요합니다. 중국의 주요 장비 제조업체들은 더 많은 분야에서 스태킹의 대량 생산 경쟁력을 확보하기 위해 스태킹 속도(PPM) 향상에 집중하고 있습니다. 이를 달성하는 것이 와인딩 방식 대비 스태킹 기술 도입 확대의 핵심입니다.

TOB NEW ENERGY로 스태킹 프로세스를 최적화하세요

배터리의 성능, 안전성, 생산 목표에 맞는 올바른 공정을 선택하려면 스태킹 기술의 미묘한 차이를 이해하는 것이 중요합니다. TOB NEW E 에너지 비교할 수 없는 전문성과 솔루션을 제공합니다.

• 맞춤형 스태킹 장비: 우리는 제공합니다 맞춤형 배터리 스태킹 머신 (Z형, 절단 및 적재, 열적층) 고객의 특정 R&D, 파일럿 또는 대량 생산 요구 사항에 맞게 설계되었습니다.
• 종단간 생산 라인: 실험실 규모부터 GWh 규모 공장까지, 우리는 귀하의 애플리케이션에 맞는 최적의 스태킹 기술을 통합한 완벽한 턴키 방식의 배터리 생산 라인을 제공합니다.
• 첨단 소재 공급: 포괄적인 배터리 소재 포트폴리오를 통해 첨단 스태킹 공정에 필수적인 고성능 분리막 필름, 전극 소재, 접착제를 공급받으세요.
• 최첨단 기술 지원: 차세대 배터리 기술(고체 배터리, 나트륨 이온 배터리, Li-S 배터리)에 대한 당사의 심층적인 전문 지식을 활용하여 스태킹 공정과 전반적인 셀 설계를 최적화합니다.

연락하다 TOB 뉴 에너지 오늘은 당사의 통합 배터리 솔루션이 어떻게 스태킹 공정의 효율성, 수율 및 최종 셀 품질을 향상시킬 수 있는지 논의해 보겠습니다.