배터리 전극 공정에서 양극 활물질과 음극 활물질을 섞는 믹싱 공정이 끝나고 나면 ‘코팅(Coating) 공정’에 돌입합니다. 코팅 공정에서는 믹싱 공정에서 만든 중간재인 양극과 음극 슬러리를 코터기(코팅 기계)를 이용해 알루미늄 포일과 구리 포일에 각각 얇게 코팅합니다.
코팅 공정이란?
코팅 공정은 중간재에 포함된 바인더를 전극에 골고루 배치하여, 배터리의 균일한 성능과 수명을 향상시키기 위한 과정입니다. 배터리를 만드는 전체 공정에서 약 18%의 비율을 차지하는 코팅 공정은 전지 설계 대부분의 변수를 결정하는 중요한 공정이라고도 할 수 있죠. 이때, 알루미늄과 구리 집전체가 손상되지 않도록 롤투롤(Roll-to-Roll) 장비 제어 기술과 함께 일정하고 균일하게 코팅할 수 있는 기술이 필요합니다.
슬롯 다이(Slot Die)
특히, 리튬이온배터리 제조에서는 빠른 속도로 코팅이 가능한 ‘슬롯 다이(Slot Die)’ 방식을 주로 사용하고 있는데요. 이는 금형(틀) 역할을 하는 코팅기 헤드인 슬롯 다이에 중간재인 슬러리를 통과시켜 일정한 패턴과 두께로 코팅하는 방식입니다. 일반적으로 슬롯 다이 공정에서는 전극이 수평으로 이동하기 때문에 양면을 동시에 코팅할 수 없고, 그래서 한쪽 면의 코팅이 완료되면 100℃ 이상의 오븐에서 건조한 후 다시 코팅기 헤드에서 반대쪽 면의 코팅 공정을 시작하게 됩니다.
더블 레이어 코팅(Double Layer Slot Die Coating, DLD)
한편 LG에너지솔루션은 전극 슬러리를 집전체에 동시에 코팅할 수 있는 ‘더블 레이어 코팅(Double Layer Slot Die Coating, DLD)’ 기술을 업계 최초로 도입했습니다. DLD는 기존 싱글 레이어 기술과 비교했을 때 바인더를 전극 내 더욱 균일하게 분포시킬 수 있고, 바인더의 효율성을 높여 배터리 충전 속도를 비롯해 전반적인 배터리 성능과 생산성을 함께 향상시킬 수 있는 플랫폼 기술입니다. 이미 자동차 전지와 소형 전지 등에 DLD 기술이 적용되어 안정적으로 생산되고 있죠.
이렇게 코팅 공정까지 마무리되면, 코팅이 완료된 슬러리를 원하는 두께로 압축하는 공정에 들어가는데요. 다음 시간에는 전극 공정의 세 번째 단계, ‘롤 프레싱 공정’에 대해서 알아보겠습니다.