작지만 희소한 배터리 부품 : 이차전지용 절연테이프 (엔지니어TV)

이차전지용 절연테이프 관련 요약정리 (엔지니어TV)

 

✔ 양극과 음극이 만나면 스파크나 화재가 발생할 수 있어 이를 방지하기 위해 분리막 뿐만 아니라 각 요소 부분에도 절연 테이프를 사용합니다. 

✔ 4680 셀은 젤리롤로 감싸져 있으며, 이를 통해 적절한 위치에서 배터리 내부와 외부를 연결시킵니다. 

✔ 절연과 부착 기능을 활용하기 위해 이차전지용 절연테이프가 다양한 위치에서 사용됩니다. 

✔ 다양한 용도와 온도 조건에 따라 다양한 종류의 재질을 사용하는 절연테이프는 내열성이 높을수록 가격이 상승합니다. 

✔ 테이프 부착은 자동 장비를 사용하여 부착하고, 테이프는 이형지에서 쉽게 떨어져하며, 배터리 테이프에도 효과적으로 잘 붙어야 합니다. 또한, 하루에 여러 번 행해지는 작업으로 인해 일정한 접착성을 유지하는 것은 중요한 기술입니다. 

✔ 과거에는 테이프 산업이 사양산업에 가깝고 규모도 작아서 시장에 진입하는 기업이 적었습니다. 그러나 이차전지 산업은 기술력과 안정성을 모두 요구하여 기술력과 레퍼런스를 가진 기업이 거의 없습니다. 국내외 배터리 기업들은 대부분 동일한 절연테이프를 사용할 가능성이 높습니다.

 

 

이차전지 절연테이프 관련기업 "테이팩스" 내용정리 보기

 

 

 

 

 

 

작지만 희소한 배터리에 꼭 들어가는 부품?

 

엔지니어 TV입니다. 배터리의 주요 부품은 양극재, 음극재, 분리막, 그리고 전해액입니다. 이 중에서도 양극재가 원가 측면에서 가장 큰 부분을 차지하고 있어 그 가치를 많이 높였습니다. 이번에는 원가는 작지만 많은 부분에 들어가는 꼭 필요한 부품을 소개하고자 합니다.

 

 

배터리 내부는 극판으로 구성되어 있으며, 양극과 음극으로 나뉘어져 있습니다. 양극재 분말에는 솔벤트를 섞어 슬러리를 만든 후, 이를 알루미늄 호일에 양면으로 85 마이크로미터의 코팅을 합니다. 음극은 흑연에 순수한 형태로 넣고 슬러리를 만든 후, 동박에 121 마이크로미터의 코팅을 합니다.

 

 

양극판과 음극판 사이에 분리막을 두고 돌돌 말면 배터리 내부를 간단히 조립할 수 있습니다. 그러나 분리막은 양극판과 음극판이 서로 접촉하지 않도록 방지하는 역할을 합니다. 그렇기 때문에 배터리를 외부로 연결할 때는 양극과 음극판이 노출되는데, 이를 방지하기 위해 특별한 부품이 필요합니다.

 

 

그럼 한 번 파우치 배터리 내부를 살펴볼까요? 파우치 배터리를 여러 개 연결한 배터리팩에서 파우치 배터리를 개별적으로 분리하는 경우, 완전히 방전시키고 작업을 진행해야 합니다. 이 작업 중에 양극과 음극이 부딪히게 되면 스파크나 화재가 발생할 수 있으므로 매우 위험한 작업입니다.

 

 

 

 

 

파우치를 열어보면 극판은 즉시 노출되지 않고, 대신 테이프나 비닐과 같은 물질이 나타납니다. 초록색 테이프를 제거하면 은색 알박과 구리색 동박이 드러납니다. 음극과 양극이 만나면 안 되기 때문에 각 부분에는 절연 테이프가 부착되어 있어 서로 접촉하지 않도록 합니다.

 

 

4680 원형 배터리 내부 구조도를 살펴보면, 극판을 감싼 젤리롤을 보호하기 위해 절연 테이프가 사용되고 있습니다. 이 테이프는 배터리 내부를 외부와 연결시키는 적절한 위치에서 사용됩니다. 따라서 절연 테이프는 다양한 용도로 활용되며, 테이프의 재질은 온도 변화에 따라 여러 가지 종류로 나뉘게 됩니다. 내열성이 높을수록 테이프의 가격도 올라갑니다.

 

 

그림은 초기 버전의 각형 배터리를 보여주고 있는데, 테이프의 사용은 현재와 거의 유사합니다. 배터리 우측 외부에는 검은색 테이프가 사용되어 있습니다. 이는 각 셀 간의 절연을 유지하기 위해 외부에 부착됩니다. 내부에는 네 개의 극판이 있으며, 각각을 흰색 테이프로 분리하고 다시 네 개를 남색 테이프로 결합하여 조립되었습니다.

 

참고로 이러한 테이프 부착 작업은 자동 장비를 사용하여 붙입니다. 테이프는 이형지에서 쉽게 분리되어야 하고, 배터리 테이프에도 잘 부착되어야 합니다. 또한, 이 작업은 하루에 여러 번 반복되므로 테이프의 접착력을 일정하게 유지하는 것이 매우 중요한 기술입니다.

 

 

그런데 테이프 산업은 사양 산업에 가깝기 때문에 추가 진입 기업이 적을 뿐만 아니라 사업 규모가 크지 않아 대기업 등의 진출 가능성도 매우 낮습니다. 반면에 이차전지 산업은 기술력과 안정성을 모두 갖추어야 하므로 진입 기업이 제한적이어서 기술력과 레퍼런스를 가진 기업이 점차 부족해지고 있습니다. 최근 대부분의 유명 배터리 기업들은 대체로 동일한 절연 테이프를 사용할 가능성이 높습니다.

 

 

 

 

 

하지만 테이프 기술은 때로 매우 중요한 역할을 합니다. 접착력의 일정함은 기본적인 요소이지만, 때로는 배터리 구조에 따라 특이한 절연성이 필요한 경우도 있습니다. 이런 경우 테이프의 재질, 접착제 함량, 이물질 관리 등이 영향을 미칠 수 있습니다. 특히 고전압의 경우 누전이 발생할 수 있으며, 최신 이차 전지 기술인 전고체 기술과 같은 경우 특수한 테이프가 필요할 수 있습니다. 또한, 테이프는 이차전지에만 사용되는 것이 아니라 디스플레이, 반도체, 스마트폰 등 다양한 분야에서 다양한 요소에 사용됩니다.