후공정 설비 면적 40% 줄일 수 있어
LG에너지솔루션이 새로운 전기차(EV)용 중대형 배터리 생산 공정을 적용한다. 배터리 내부의 불필요한 가스를 빼내는 디개싱(Degassing) 공정이 대상이다. 전해질 누출이 전혀 없는 '누수 제로' 기술이다. 제너럴모터스(GM)와의 합작사(얼티엄셀즈)에 적용될 계획이다.
그간 최종 패키징 이전에 진행하던 디개싱 공정에선 가스를 제거할 때 불가피하게 전해질이 일부 새어나왔다. 배터리 셀이 수평으로 뉘어져 있었기 때문이다. 신규 적용된 디개싱 기술은 배터리 셀을 수직으로 세운 상태에서 가스를 뺀다. 불량률을 대폭 낮출 수 있다. 장비 크기도 40% 가량 줄었다. 공장 효율화로 생산성 향상이 가능하다. 얼티엄셀즈뿐 아니라 폴란드, 중국 공장의 신규 생산 라인에 순차적으로 적용될 전망이다.
3일 업계에 따르면 LG에너지솔루션은 최근 미국 공장에 디개싱 신공정을 적용했다. 오하이오주 로즈타운에 건설 중인 얼티엄셀즈 1공장 양산 라인에 해당 기술을 접목한 장비를 사용했다. 얼티엄셀즈의 디개싱 공정 관련 내용이 외부로 알려진 것은 이번이 처음이다.
디개싱은 충·방전을 반복해 배터리를 활성화하는 포매이션(활성화)이 포함된 후공정의 일부다. 파우치형 배터리에만 있는 공정이다. 원통형‧각형 배터리는 따로 가스를 빼지 않는다. 내부에 가스가 자리를 잡을 수 있는 여유 공간이 있다. 파우치형 배터리는 이런 공간이 없다.
파우치형 배터리는 양‧음극 탭(Tab)을 만드는 노칭(Notching), 배터리 소재를 적층하는 스태킹(Stacking), 양‧음극 탭(Tab)을 이어 붙이는 탭 웰딩(Tab Welding) 이후 1차 밀봉을 하는 진공 실링(Vacuum Sealing) 공정을 거친다. 원통형이나 각형 배터리와 달리 딱딱한 금속(CAN)이 없기 때문에 전해질 주입과 불필요한 가스를 모아주기 위해 배터리 셀 옆에 따로 공기 포켓을 이어 붙였다. 디개싱 공정이 끝나면 이 공기 포켓을 자르고 절단면을 밀봉하기 위한 엣지 폴딩(Edge Folding), 최종 패키징을 위한 열압착(Heat Press)으로 이어진다.
그동안 디개싱 공정은 배터리 셀을 수평으로 챔버에 넣은 상태에서 이뤄졌다. 캐논 등 일본 장비 업체들의 방식을 그대로 썼다. 공기 포켓을 제거하는 과정에서 전해질 누수를 피할 수 없었다. LG에너지소루션은 배터리 셀을 수직으로 세운 상태에서 디개싱 공정이 이뤄지도록 했다. 기존 45미터 내외의 장비 길이를 20미터 중후반으로 설계했다. 배터리 공장 면적의 70% 가량을 후공정이 차지하고 있다는 점을 고려했을 때 생산 라인의 길이를 줄여 생산성을 높일 수 있다.
업계 관계자는 "LG에너지솔루션은 앞으로 건설한 모든 배터리 공장의 디개싱 공정에 누수 제로 기술을 사용할 계획"이라며 "일본산 장비 대체는 물론 원가절감을 통한 경쟁력 확보가 가능해졌다"고 설명했다.
LG에너지솔루션은 GM과의 합작공장 이외에도 2025년까지 5조원 이상을 단독 투자해 미국에만 독자적으로 70기가와트시(GWh) 이상의 배터리 생산능력을 추가 확보한다. 얼티엄셀즈 70GWh와 합쳐 미국내 총 145GWh의 생산능력을 확보하게 된다. 고성능 전기차 200만대 이상에 적용할 수 있는 배터리를 만들 계획이다.
