삼성SDI, 전기차 배터리 생산공정 고도화
삼성SDI, 전기차 배터리 생산공정 고도화
  • 이수환 기자
  • 승인 2019.11.14 21:46
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멀티 젤리롤, 소재 압축 기술 적용
전기차에 쓰이는 삼성SDI 중대형 각형 배터리
전기차에 쓰이는 삼성SDI 중대형 각형 배터리

삼성SDI가 전기차(EV) 배터리 생산 공정 고도화를 진행하고 있다. 멀티 젤리롤(Jelly roll) 공법에 배터리 소재를 압축해 에너지 밀도를 높인 것으로 14일 확인됐다. 젤리롤은 양극재, 분리막, 음극재 등 배터리 소재가 돌돌 말린 조합물이다. 에너지 밀도가 높으면 전기차 1회 충전 주행거리를 늘릴 수 있다.

현재 60암페어아워(Ah) 이상 제품에는 젤리롤이 2개 이상씩 적용된 상태다. 가장 최근에 선보인 고용량 120Ah 배터리는 소재 압축 기술도 함께 적용됐다. 더 많은 양극재와 음극재를 적층해 에너지 밀도를 높였다. 600와트시리터(Wh/L) 수준까지 높인 것으로 추정된다. 니켈·코발트·망간(NCM)에 니켈·코발트·알루미늄(NCA)을 더한 양극재와 흑연/실리콘 음극재가 쓰였다.

멀티 젤리롤과 소재 압축 기술은 각형 배터리 한계를 극복하기 위한 방법 가운데 하나다. 사각형 금속 캔(CAN)을 사용하는 각형 배터리는 LG화학, SK이노베이션 등이 활용하는 파우치형 배터리와 비교해 에너지 밀도가 낮다고 인식됐다. 젤리롤이 타원형 모양이야 각형 배터리 귀퉁이에 조금씩 남는 공간이 생겨서다. 충방전을 반복하면 소재가 변형되는 스웰링(Swelling) 현상도 상대적으로 더 많다고 알려졌다.

그러나 삼성SDI는 멀티 젤리롤, 소재 압축 기술로 각형 배터리 단점을 상당부분 극복한 것으로 전해졌다. 생산 공정에 더 많은 시간이 필요해지면서 낮아질 수 있는 수율·가동률 문제는 레이저 노칭(Notching) 등으로 해결했다.

노칭 장비는 배터리 양극과 음극 소재를 자르는 역할을 한다. 금속 칼날 대신 레이저를 사용해 효율을 높였다. 2년 전부터 해당 기술을 사용하고 있다. 울산 공장을 중심으로 중국 시안과 헝가리 괴드 공장에도 일부 적용됐다. 해당 장비는 필옵틱스가 공급했다.

지난 6월 삼성SDI는 제주도에서 열린 세계전기차협의회(GEAN) 총회에서 670Wh/L 에너지 밀도의 배터리도 소개했다. SUV(스포츠 유틸리티 차량)에 적용되고 1회 충전 주행거리는 620㎞에 달한다. 9월 '2019 독일 프랑크푸르트 모터쇼(IAA 2019)'에서는 1회 충전으로 600~700㎞ 주행이 가능한 고용량·고출력 배터리 셀/모듈/팩을 선보였다. 1월 600㎞ 주행거리를 제공하는 배터리를 선보인지 불과 8개월 만에 이뤄낸 성과다.


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