Dr.스디의 에너지 공감18. 리튬이온 배터리(전지)는 어떤 과정으로 만들어질까?
2013. 5. 8. 13:36
[Dr. 스디의 에너지 공감]
18. 리튬이온 배터리(전지)는 어떤 과정으로 만들어질까?
Dr.스디와 함께 알아 본 리튬이온 배터리(전지)를 구성하는 네가지 요소들(양극, 음극, 전해액, 분리막) 기억하고 계시죠?^^ 오늘은 지난 시간까지 배운 지식을 바탕으로 리튬이온 배터리(전지)가 만들어지는 과정을 공부할 예정이에요. 쏘,쿠와 함께 배우러 가볼까요~~
| 배터리 안에 양극, 음극, 전해액, 분리막이 있단 말이지..아하.. |
쏘~ 반가워요! 휴대폰 배터리 바꾸고 있어요?? | 
|
| 쿠 왔어요? 네. 배터리 바꾸려고 뺐는데 이 안에 양극, 음극, 전해액, 분리막이 어떻게 들어가 있을지 궁금해서요. 그냥 만지작만지작 거리고 있었어요. |
그러게요. 지난 시간까지 배운 4가지 요소들을 가지고 배터리(전지)를 어떻게 만들까요? Dr.스디한테 물어봐요! |
|
| 쏘, 쿠~ 안녕하세요! 허허. 오늘 그렇지 않아도 리튬이온 배터리(전지)는 어떤 과정을 통해 만들어지는지 알아보려고 했어요^^ 오늘 공부내용이 술술 머리에 들어오겠는걸요? |
히히~ 좋아요  Dr.스디! 배터리(전지)를 만드는 데 꼭 거쳐야 할 필수 단계 같은게 있나요? |
|
| 그럼요. 필수공정 세 단계가 있지요. 바로 극판공정, 조립공정, 화성공정이에요. |
앗. 새..새로 보는 단어들 등장이닷!!!! | 
|
| 하나씩 공부하다보면 쉬워요^^ 그럼 극판공정부터 알아볼게요~ |
| 배터리(전지)를 만들 때 가~장 기본이 되는 단계가 극판공정이에요. 배터리(전지)가 만들어지려면 양극, 음극이 배터리(전지)안에 들어가야 하겠지요? 극판공정에서 양극, 음극을 만들지요. 극판공정에서 맨 처음 단계는 믹싱(Mixing)단계로 말 그대로 섞는 과정이에요. 활물질에 도전제, 바인더를 넣고 잘 섞어 주는 거지요. 도전제, 바인더는 지난 번 양극 배우는 시간에 배워서 조금 익숙하지요? (리튬이온 배터리(전지)알기 - 양극) |
| 믹싱(Mixing)단계가 끝나면 코팅(Coating)단계로 넘어가요. 활물질, 도전제, 바인더가 고루 섞인 슬러리를 기재위에 좌아악 도포해주는 단계랍니다. |
아 지난번 양극시간에 배운 그림 내용이 극판공정에서 만들어지는 것이군요! |
|
| 맞아요^^ 코팅단계가 완료되면 프레스(Press)단계로 넘어가요. 기재와 활물질간에 꼬옥 붙어 있을 수 있도록 압축을 해주는 과정인데요. 2개의 롤(Roll)사이를 통과시켜 일정한 두께로 만들어 주지요. 그리고는 여기에 절연 테이프를 붙이는 라미네이팅(Laminating)단계로 넘어가요. 이 단계를 통해 혹시나 일어날 수 있는 고장발생 문제를 근본적으로 차단해 버린답니다. |
극판공정에서 하는 게 많네요! |
|
| 아직 안 끝났지요^^ 라미네이팅(Laminating)단계가 끝나면 사이즈에 맞게 자르는 슬리팅(Slitting)과정으로 넘어가요. 그리고 이렇게 만들어진 것들을 일정 시간 가열하여 수분 등을 제거하면 극판공정 완료! |
극판공정은 양극과 음극이 따로 진행되는 거지요? |
|
| 오~ 좋은 질문했어요! 맞아요. 모든 과정이 양극과 음극이 따로따로 이루어져요. 특이한 점은 라미네이팅(Laminating)단계는 양극에서만 이루어진다는 것이에요^^ |
이제 이렇게 만들어진 양극, 음극을 조립하는 과정이 조립공정인 건가요? |
|
| 그래요. 극판공정을 통해 만들어진 양극, 음극을 이제 조립해서 전지의 모양을 만들어야 겠지요? 조립공정에서 맨 처음 이루어지는 와인딩(Winding)단계에서 양극과 음극의 만남이 이루어져요. |
양극이랑 음극이랑 직접 만나면 위험한거 아닌가요?>.< |
|
| 그래서 지난 시간에 배운 분리막을 양극과 음극사이에 넣어 주지요~ 양극 - 분리막 - 음극 이렇게 겹쳐서 둘둘 말아주는 과정이 와인딩(Winding)(권취라고도 해요)이예요. 이렇게 말아 진 것을 '젤리롤'이라고 부르지요. 그 다음으로 이루어지는 과정은 원형, 각형, 폴리머 전지에 따라 각각 달라지므로 여기선 생략할게요^^ 그리고 여기에 전해액을 주입시키면 조립공정이 완료된답니다. |
| 극판공정, 조립공정까지 완료 된 배터리(전지)는 말이지요. 배터리(전지)의 역할을 못한답니다. 그래서 화성공정이 필요해요. |
배터리(전지)의 역할을 하지 않는다고요? |
|
| 네, 이들은 전기를 띠지를 않아요. 전지의 역할을 할 수 있도록 만들어 주는 단계가 바로 화성공정이에요. 화성공정을 한 마디로 표현하면 '전지를 활성/안정화 시키는 단계'라고 말할 수 있어요. |
그럼 화성공정에서는 어떠한 방법으로 배터리(전지)가 살아나게 해요? |
|
| 에이징(Aging)이라는 과정을 거치는 데요. 에이징(Aging)이란 정해진 온도, 습도에서 일정 시간 동안 보관하는 것을 말해요. 에이징(Aging)단계를 통해 전지 내부에 전해액을 충분히 분산시켜서 이온의 이동이 최적화 될 수 있도록 도와준답니다. 에이징(Aging)과정 말고도 임의로 전지를 충/방전 시켜줌으로써 배터리(전지)가 활성화될 수 있도록 해요. |
이렇게 많은 단계를 거쳐서 나온 것이 지금 제가 들고있는 각형배터리라는 말씀이시죠? |
|
| 맞아요. 이 조그만 배터리 하나가 수많은 공정을 거쳐 쏘의 휴대폰 안으로 들어온 것이에요^^ |
극판공정 - 조립공정 - 화성공정! 잘 기억할게요^^ 감사합니다. Dr.스디! |
|
Dr.스디와 함께하는 에너지 공감. 리튬이온 배터리(전지)에 대해 하나씩 알아볼 수 있는 유용한 시간이 되고 있나요?^^ 다음 시간에는 어떤 주제로 공부할 지 기대해주셔요~ 그럼 다음 시간에 만나요!
22. 리튬이온 배터리(전지) 종류 ③ 폴리머
폴리머는 요즘 들어 더욱 각광받고 있는 리튬이온 배터리(전지)라고 하던걸요. |
|
| 폴리머가 원형, 각형보다 장점이 많은가 보지요? |
우선 사이즈나 용량을 사용하는 용도에 따라서 자유롭게 만들 수 있다고는 알고 있어요. 더 자세히는 Dr.스디에게 물어 보도록 해요  |
|
요즘은 주위에서 리튬이온 배터리(전지)를 쉽게 발견할 수 있는데요. (휴대폰만 해도 각형배터리가 들어있지요!) 원형, 각형, 폴리머 세 종류로 나눌 수 있는 리튬이온 배터리(전지)는 소형 IT기기부터 전동공구, 전기자동차에 이르기까지 사용할 수 있는 분야가 굉장히 다양하답니다. 오늘은 세 종류 중 폴리머 배터리(전지)에 대해 자세히 알아보기로 해요. 폴리머 배터리(전지)는 어떤 특징이 있을까요? 
| 안녕하세요, 친구들~ 폴리머 전지 배우는 시간이지요? |
네! Dr.스디! 폴리머 전지에 대해 배우고 싶어요~~~>.< |
|
| 폴리머 전지는 우선 원형이나 각형과는 전혀 다른 특징이 하나 있어요. 전지를 둘러싸고 있는 외관이 얇다는 것인데요. 원형이나 각형은 금속으로 외관을 둘러싸기 때문에 폴리머에 비해 두께가 두꺼워 질 수 밖에 없어요. 하지만 폴리머는 연성(늘어지게 하는 성질)이 있는 파우치로 만들어서 얇고 넓은 배터리(전지)를 만들 수 있답니다. |
모양이 고정되어 있지 않은 건가요? |
|
| 용도에 따라서 사이즈나 용량을 바꿀 수 있어요. 다양한 종류의 폴리머 전지가 나올 수 있겠지요?^^ |
요즘 스마트폰이나 노트북이 점점 얇아지고 있는 추세잖아요. 여기에 딱 폴리머 전지가 어울리네요! |
|
| 그래서 실제 IT기기에 폴리머 전지가 다양하게 들어가고 있어요. 얇고 가벼운 것을 원하는 고객들의 요구에 폴리머 전지가 들어가면 제격이지요. |
앞으로 점점 IT기기가 발전해서 디스플레이가 휘어지는 플렉시블 기기같은 것들에 폴리머가 들어가면 딱이겠어요! |
|
| 모양을 자유자재로 만들 수 있다는 것말고도 폴리머 전지는 고 에너지 밀도의 특징을 가져요. 안전성도 꽤 높답니다. |
폴리머 전지가 좋은 특징을 모두 가지고 있네요! *_* |
|
| 하나 더, 원형이나 각형의 다른 전지들에 비해 제조공정이 간단해요. 그래서 폴리머 전지는 대량생산이 가능하다는 장점이 있어요. |
대량생산까지! 폴리머 전지의 앞으로의 성장 가능성이 기대되는걸요? |
|
| 그렇지요. 지금은 소형 IT기기 등에 사용되고 있는데요. 앞으로는 우리가 사용하게 될 무수히 많은 기기들에서 폴리머 전지를 발견할 수 있을 거예요!  |
폴리머 전지는 또 어느 곳에서 활용이 가능할까요? |
|
| 정답은 여러분들이 상상하는 만큼이라고 하면 될까요!? 지금까지 보면 과학의 발전은 우리가 상상한대로 실현되어 왔잖아요^^ 배터리의 발전도 마찬가지! 여러분의 톡톡 튀는 아이디어가 필요해요~ 혹시 몰라요, 여러분이 상상한 배터리가 정말 만들어져서 나올지도! |