배터리 제조의 세 번째 단계인 ‘활성화 공정’에서는 배터리에 기능을 부여합니다. 배터리가 실질적으로 가동되려면 전기 에너지의 특성이 있어야 하기 때문이죠. 배터리가 제 기능을 하도록 능력을 배양하는 배터리 활성화 공정에 대해 알아보겠습니다.
충전과 방전
배터리 제조 과정에서 전기 에너지의 특성을 부여하려면 배터리를 충전하고, 방전하는 단계를 거쳐야 합니다.
처음 충전할 때에는 음극과 전해질(액) 사이에 ‘SEI(Solid Electrolyte Interphase)’란 얇은 막이 생깁니다. 리튬이온이 전해질을 통해 음극으로 이동하고, 전해질(액) 속 물질이 전기 분해되면서 음극 표면에 얇은 고체막이 형성되는 것인데요.
SEI는 전해질(액)의 추가 분해 반응을 방지하는 데 일조합니다. 전자의 이동을 막고 리튬이온만 통과하는, 또 하나의 분리막 역할도 하기 때문에 배터리 수명과 성능에 영향을 미치는 중요한 요소라 할 수 있습니다.
에이징 공정
충방전된 배터리가 안정되려면 어느 정도 숙성이 필요합니다. 이 단계에서는 전해질이 양극과 음극 모두 고르게, 잘 스며들도록 하는 게 핵심인데요.
배터리를 30분 내지 3시간가량 상온에 두어 전해질(액)을 배터리 내부에 고르게 분산시키고, 리튬이온이 양극과 음극을 원활하게 이동할 수 있도록 합니다.
디개싱 공정 * 파우치 배터리에만 해당
충·방전과 에이징 공정을 거치면 조립 공정에서처럼 가스가 배터리 내부에 발생할 수 있습니다. 이때도 가스를 없애기 위해 ‘디개싱(Degassing)’ 공정을 가동합니다.
LG에너지솔루션은 자체 개발한 ‘세워서 하는’ 디개싱 기술로 가스 제거 시 전해질이 흘러나오는 것을 최소화하고, 작업 장비의 길이를 축소시키며 공정을 효율적으로 운영하고 있습니다.
품질 검사
반복 작업을 거친 배터리는 최종적으로 용량을 테스트하고, 불량을 선별하는 품질 검사가 이뤄집니다. 배터리 출하 직전 0.1~1C(Crate)로 방전하면, 활성화 공정이 마무리됩니다.
활성화 공정은 제조사에 따라 진행 순서가 다를 수 있습니다. 다음 시간에는 배터리 만들기의 마지막 순서, ‘팩 공정’을 알아보겠습니다.