조립 공정을 통해 외형적으로 배터리의 모양을 갖췄다면, 이제 배터리의 역할을 할 수 있도록 전기적 특성을 부여해 줘야겠죠? 배터리 만들기의 세 번째 공정, 활성화 공정에 대해 알아보겠습니다.
활성화 공정이란?
조립 공정이 마무리되면 전기 에너지로 배터리를 활성화시키고 안전성을 확인할 수 있는 단계에 돌입합니다. 이를 활성화 공정이라고 하죠. 활성화 공정의 모든 공정은 대규모의 자동화로 이뤄지는데요. 이 과정은 에이징과 충·방전을 반복하면서 진행하게 됩니다.
*활성화 공정의 진행 순서는 제조사마다 차이가 있을 수 있습니다.
에이징(Aging)
먼저, 조립 공정에서 주입된 전해질이 배터리의 양극과 음극에 잘 스며들 수 있도록 해야 하는데요. 이를 위해 배터리를 약 1.5일에서 3일가량을 보관해 줍니다. 이렇게 일정 온도와 습도에서 배터리를 보관하는 과정을 ‘에이징(Aging)’이라고 합니다. 전해액이 배터리 내부에 고르게 분산되어 배터리의 양극과 음극 간에 이온의 이동이 원활할 수 있도록 하기 위한 과정입니다.
SEI Layer
이어서 에이징 과정을 통해 전해질이 충분히 스며든 배터리를 일부 충전해 주는데요. 이때 리튬 이온이 음극으로 모두 이동하고 전해질이 분해되면서 음극 표면에 ‘SEI’라는 얇은 막이 형성됩니다. ‘SEI’는 전자의 이동은 막고 리튬 이온만 통과할 수 있게 해주는데, 이는 배터리 내부의 안전성을 높이고 배터리 성능과 수명에 영향을 끼치는 중요한 요소입니다.
디개싱(Degassing)
충전한 배터리는 60~70℃의 고온에서 2차 에이징을 거칩니다. 이를 통해 SEI가 보다 안정화되고 균일한 두께로 자리 잡을 수 있도록 도와주죠. 에이징과 충전을 진행하다 보면 배터리 내부에 가스가 생길 수 있는데요. 파우치 배터리의 경우, 앞서 조립공정에서도 진행했던 ‘디개싱(Degassing)’을 통해 1차 충전 중 전해액 부반응으로 발생한 가스를 제거해 줍니다.
테스트 및 불량 선별
디개싱 이후에는 에이징과 충전을 두 차례 더 반복합니다. 이후 충전 용량을 테스트하고 불량 배터리를 선별하는 과정을 거치게 되는데요. 에이징과 충·방전 과정을 반복하여 배터리의 성능(용량, 저항)을 체크하고, 일정 기간 보관 후 OCV(Open-Circuit Voltage) 측정을 통해 저전압을 선별합니다. 그리고 EOL(End of Line) 공정에서 성능 확인 및 외관 검사를 합니다. 마지막으로 배터리 출하 직전에 0.1~1C(Crate)로 방전시키면 배터리 만들기 3번째 단계인 활성화 공정이 모두 마무리됩니다.
활성화 공정까지 마쳤다면 배터리 제조 공정의 최종 단계만을 남겨 놓게 되는데요. 다음 글에서는 배터리 만들기의 마지막을 장식할 팩 공정을 소개해 드리겠습니다.