배터리 공정에 대하여 (팩공정)

2024.07.16 - [배터리/지식] - 배터리 공정에 대하여 (활성화, 화성공정)

배터리 공정에 대하여 (활성화, 화성공정)

 

이전 글에서는 활성화(화성) 공정에 대해서 알아보았다.

 

이번 글에서는 배터리 후공정의 마지막인 팩 공정에 대해서 알아보고자 한다.

 

 

4. 팩 공정

 

Prismatic Module Pack Process

 

활성화 공정을 통해 만들어진 Battery는 Cell단위 납품하거나 Module or Pack 단위로 납품을 진행한다.

 

팩 공정의 가장 우선순위는 셀 개수 및 용량 선정이다.

 

OEM에서 요구하는 배터리 팩의 최종 스펙 도달하기 위해선 셀의 개수와 연결 방법에 대한 고민이 필요하다.

 

여기서 Cell들의 직렬(Serial) 및 병렬(Parallel) 연결 방식에 따라 작동 전압에 따른 Cell Capacity가 산출된다.

 

Serial vs Parallel

 

* 직렬(Serial): 최종 전압 = '작동 전압 x 셀 개수' / 용량은 고정

* 병렬(Parallel): 최종 용량 = '셀 당 용량 x 셀 개수' / 작동 전압은 고정

 

추가적으로 배터리 팩의 사이즈는 차량의 'Wheel base x Width'이다.

 

간단한 개념을 알고 팩 공정에서의 팩 완성 방식에 대해서 알아보자.

 

 

1) Cell to Pack (Cell to Chassis)

 

Cell to Pack Design

 

에너지 밀도의 장점을 살리는 팩 완성 방식이다.

 

최근 중국에서 에너지 용량 및 효율 증대를 위한 개발 로드맵이 배터리 업계에서 주목을 받고있다.

 

Cleaning이 완료된 Cell은 1회 용접 후 셀 상단에 Wiring Harness나 Bus bar를 연결시켜 상부 커버 Sealing 후 모듈을 완성한다.

 

추가적인 Module 작업 과정이 들어갈 필요가 없어 공정이 단순하며 모듈로 인한 내부 잉여 공간에 배터리를 더 채우는 방식이다.

 

당연히 배터리가 많이 탑재된 만큼 에너지 측면에서는 우수하나 그만큼 Thermal runaway의 위험성은 더 커지게 된다.

 

원통형의 경우 Dead Space에 배터리 화염 방지를 위해 냉각제나 충격 보조제를 탑재한다.

 

 

* Wiring Harness: 자동차,장비,설비 및 전자제품등의 각 부위에서 발생되는 전기적 신호 및 전류를 부품 상호간에 전달하여 각 시스템이 제 역할을 수행할 수 있도록 하는 배선의 총 집합체

 

* Bus bar:   전류를 전달하는데 사용되는 금속 전도체

 

 

2) Cell to Cell + Module to Module

 

 

Module to Pack

 

Cell to Pack에서 Cell 용접 이후 Module 용접까지 추가로 이루어진다.

 

에너지 밀도 측면에서는 떨어지지만 안전성에서는 상대적으로 우수하다.

 

완성된 Pack은 내부에 최종 입,출력 및 온도와 작동 관련된 모든 것을 통제하는 BMS를 탑재한다.

 

Pack에 탑재되는 Cell이 많아질수록 BMS의 개수가 증가하게 된다.

 

 

이번 글에서는 마지막 팩공정에 대해서 알아보았다.

 

필자는 기계공학도로서 공정을 공부하며 조립 공정과 팩 공정에 관심이 생겼다.

 

다음 글에서는 해당 공정들의 기술 동향들을 고찰하며 관련 논문 Review를 진행하여 Insight를 넓혀보고자 한다.

 

 

감사합니다 :)