배터리를 만들기 위한 첫 단계인 전극 공정을 통해 양극판과 음극판이 완성되면 분리막, 전해질까지 2차 전지의 4대 요소들을 한데 모아 조립하게 되는데요. 전극 공정의 다음 단계인 이 단계를 ‘조립 공정’이라고 합니다.
조립 공정의 순서
전극 공정이 모두 마무리되고, 양극과 음극에 남아있는 미세한 수분을 제거하면서 조립 공정이 시작되는데요. 전극 공정은 원통형, 파우치형, 각형 배터리 모두 동일한 공정을 거치는 반면, 조립 공정은 배터리의 형태에 따라 극판을 쌓는 방법과 전해질을 주입하고 밀봉하는 순서가 모두 다르게 진행됩니다. 또한, 제조사마다 적용하는 기술에도 차이가 있죠.
배터리 형태에 따라 달라지는 조립 공정 방식
먼저 극판을 쌓는 방법에는 두 가지가 있습니다. 롤 휴지 형태로 극판을 구부리는 ‘와인딩’ 방식과 뽑아 쓰는 티슈처럼 극판을 평평하게 놓고 겹쳐 쌓는 ‘스태킹’ 방식으로 구분되는데요. 원통형과 각형 배터리의 조립 공정에서는 와인딩 방식을, 파우치 배터리에는 스태킹 방식을 사용하죠.
와인딩 방식은 롤 휴지를 만드는 방법과 비슷합니다. 휴지심을 중심으로 휴지를 빠르게 감을 수 있는 것처럼 공정 속도가 빠르다는 장점이 있죠. 반면, 스태킹 방식은 배터리 셀을 하나씩 적층하는 방식으로 와인딩 방식보다 높은 기술력을 필요로 하지만 셀 사이의 뒤틀림이 적고, 배터리 셀 내에 빈 공간 없이 에너지의 밀도를 높일 수 있다는 장점이 있습니다.
배터리 형태에 맞는 방식으로 극판을 쌓은 다음에는, 전극과 분리막을 결합하여 1차 반제품인 바이-셀(bi-cell)*을 만듭니다. 그리고 전해액을 투입하면 마침내 우리가 알고 있는 전지의 모양을 갖추게 되죠. 이 단계에서 원통형 배터리는 전해액을 먼저 주입하고 밀봉하며, 파우치형 배터리 역시 전해액을 주입한 이후 밀봉하는 순서로 진행합니다.
*바이 셀(bi-cell): 양극(음극)-분리막-음극(양극)-분리막-양극(음극)의 구조
이렇듯 조립 공정은 배터리의 형태에 따라 그 순서와 방법이 다르게 진행되는데요. 다음 시간에는 파우치 배터리, 원통형 배터리 등 모양이 다른 각 배터리의 조립 순서와 방법에 대해 자세히 살펴보겠습니다.