Bi-Cell(라미네이션&스테킹, Z폴딩)

안녕하세요 이번 시간은 배터리 조립 공정중 ‘스태킹 방식’의 기본이 되는 ‘Bi-Cell’ 에 대하여 알아보겠습니다.

1. Bi-Cell(바이셀)이란?

Bi-Cell(바이셀)은 전극,분리막이 여러 개가 적층되어 쌓인 배터리의 기본단위 셀입니다.

‘양극or음극/분리막/음극or양극/분리막/양극or음극’ 이런식으로 가장 바깥쪽 자리의 전극은 서로 같은 극을 가진 구조를 가지고 있습니다.

바이셀 구조
[출처:배터리 인사이드]

앞서 조립 공정에서 소개 드렸던 ‘스태킹’방식의 재료가 바로 바이셀(Bi-Cell)입니다. 스태킹 방식의 근본적인 개념은 바이셀(Bi-Cell)을 한장 한장 쌓아 올리는 방식 입니다.

하지만 공정의 정밀도를 높이고 시간을 앞당기기 위해 ‘LG에너지솔루션’과 ‘SK이노베이션(SK온)’ 두 회사에 각각 대표적인 두 가지 방법이 있습니다.

바로 ‘라미네이션&스태킹 방식’과 ‘Z폴딩 기법’ 입니다.


2. 라미네이션&스태킹 방식

LG에너지 솔루션이 적용하고 있는 방식으로 조금 더 효율적인 배터리 생산이 가능합니다. 그렇지만 적층 시 약간의 오차로 인해 결함이 생길 확률이 소폭 높아지게 됩니다.

라미네이션&스태킹
[출처:배터리 인사이드]
원통형 또는 각형에 비해 파우치 케이스 안 공간 효율이 극대화 돼, 에너지 밀도가 높고 생산 속도가 스태킹 방식임에도 빠르다는 장점이 있습니다.

바이셀(Bi-Cell)에 분리막과 음극으로만 구성된 하프셀(Half-Cell)을 붙이는 작업인 라미네이션을 통해 정렬한 뒤, 분리막을 기준으로 음극,양극을 쌓는 스태킹 작업을 반복하면 극판과 분리막이 차례로 쌓인 배터리 소재를 만들어 이를 묶어 하나의 셀로 만드는 방식입니다. ‘LG에너지솔루션’은 이 공법을 사용해 2mm 미만의 초슬림 배터리부터 롱 셀까지 다양한 파우치형 배터리가 생산 가능합니다.


3. Z폴딩 기법

SK이노베이션(SK온)이 적용하고 있는 스태킹 기술로 분리막을 두고 지그재그로 극판을 쌓아 올리는 방식 입니다.

Z폴딩 기법
[출처:SK이노베이션]
역시 파우치 케이스 안 공간 효율이 높아 에너지 밀도가 높아지지만 앞선 방식과 비교하면 생산성이 낮은 방식입니다. 하지만 전극 간 접촉할 가능성이 최대한 줄었기 때문에 비교적 폭발 위험이 낮아 안전성이 더 우수하고 극판 밀림현상에 있어서 더 안전하다는 이야기가 있습니다. 분리막 여러 장을 Z형태로 층층이 접어, 각 틈새에 바이셀(Bi-cell)을 순서대로 끼워 넣어 셀을 만드는 방식 입니다.

이렇게 바이셀(Bi-cell)과 추가로 스태킹 방식의 대표적인 방법 두 가지에 대하여 말씀드려 보았습니다. 더 궁금하신 점이나 의문점 있으시면 답변 드리도록 하겠습니다.

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