배터리 공정 간략 정리 : 파우치 배터리 기준

저는 전기자동차가 100%에 다다르진 못하더라도 점점 에너지를 전기로 이용하는 흐름에 맞춰 배터리 수요가 함께 늘어난다고 본다. 한국의 주요 공급사로는 삼성 SDI, LG 에너지솔루션, SK ON이 있으며 공정 기준은 기업마다 다르지만 핵심 흐름은 비슷하다. 먼저 전극 공정은 배터리 재료를 준비하는 단계로 이해한다. 빵 만들기에 비유하자면 밀가루와 계란 물을 섞는 반죽 과정에 해당하는 슬러리로 음극재와 양극재의 함량은 자동차 제조사의 요구나 배터리의 용량, 전압, 충전속도, 수명 등에 따라 달라진다. 이 슬러리를 얇게 펴 하나의 판때기로 만든 뒤 돌돌 말아 긴 두루마리 모양의 롤을 만든다. 가로를 가운데 한 번 자르는 방식이 있어 타사 공정과 차이가 나는 부분이다. 가운데를 자르면 릴이 되어 배터리에 맞게 네모난 판처럼 짜서 배치가 된다.

조립 공정은 배터리가 물성으로 확정되는 핵심 단계다. 전극에서 나온 배치를 음극재, 양극재, 세퍼레이터로 쌓아 올려 스택킹을 거친 뒤 둘둘 말아 원형으로 만들면 롤링이 된다. 나는 파우치 배터리에서 스택킹을 주로 맡아 일했고, 현장에서 실제로는 덩어리로 겹치지 않는다는 점을 기억한다.

화성 공정은 조립의 물성이 확정된 이후 화학적 성질을 부여하는 단계다. 첫 충전에서 SEI 막이 형성되며 이 막의 형성 정도가 배터리의 용량과 수명을 좌우한다. 충전과 방전을 다양한 온도에서 실험하며 사이사이에 있던 공기가 나오면서 배터리는 단단해지고 파우치 윗부분의 공기가 차는 현상이 생긴다. 이 윗부분을 잘라 공기를 빼는 디게싱 공정으로 마무리하고 내부 전해액이 새지 않도록 밀봉하여 파우치 배터리의 최종 형태를 만든다.

모듈 공정은 수명과 용량에 대한 테스트를 거친 양품의 파우치 배터리를 모아 하나의 큰 배터리 팩으로 조립하는 단계다. 모듈화 과정에서 배터리 모듈 형태로 구성하고 일부 제조사는 이때 BMS를 함께 삽입하기도 한다. 차량 부품으로 들어갈 때까지의 마지막 단계로, 내가 MES를 다루던 화성공정의 세부 공정은 앞으로 더 자세히 다룰 예정이다.