2차전지 장비 (22.04.04 작성)

2차전지 장비는

전극공정, 조립공정, 활성화(화성)공정, 기타공정, 자동화공정, 검사 공정으로 나뉨.

전극공정:

- 전체 공정의 30% 차지. (투자액 기준)

- 2차전지의 전극인 양극재, 음극재의 활물질을 전극의 집전판인 알루미늄과 동박에 도포하는 공정

전극 공정은 Mixing, Coating, Pressing (Calendering), Slitting 공정으로 나뉨.

1. Mixing 공정 :

내용

양극의 활물질, 바인더, 도전재, 용매를 섞어 슬러리를 만드는 과정

바인더의 경우 Dry mixing, 도전재의 경우 Wet Mixing 사용

쉽게 이해하면

전극 구성 물질을 혼합 후 슬러리 생산이라고 이해하면 됨.

참고

활물질: 양극/음극에서 배터리 전극을 활성화 시키는 물질

도전재: 양극의 활물질의 전도성을 높여주는 물질

바인더: 양극/ 음극의 집전판인 알루미늄박과 동박에 활물질 및 도전재가 잘 흡착될 수 있도록 도와주는 물질

첨가제: 에너지의 밀도 향상, 충전속도 단축, 전지의 안정화 등의 역할을 해주는 물질

여러 물질이 정량의 배합으로 균일하게 섞을 수 있고, 이물질이 들어가지 않는게 중요.

관련기업

티에스아이: LG에너지솔루션, 삼성SDI

제일기공(비상장): SK온

윤성에프엔씨(IPO 준비중): LG엔솔, 삼성SDI

2. Coating 공정 (전체 공정의 18% 차지)

내용

믹싱공정에서 만들어진 슬러리를 집전체에 일정한 패턴 및 두께로 도포하여 건조하는 과정

쉽게 이해하면 슬러리를 극판에 코팅하여 양극재, 음극재 제조 하는 거로 이해

코팅공정은 Um 단위의 매우 얇은 각 극판 (알루미늄박, 동박) 이 손상되지 않도록 롤투롤 (roll-to-roll) 장비의 제어

기술과 일정하게 코팅할 수 있는 기술이 중요

전지 설계의 대부분의 변수를 결정하는 중요한 공정. 전극의 에너지 밀도를 결정하는 전극 면적 및 두께, 활물질 사용량

전극 간격, 전지 타입을 결정하는 코팅 패턴 설계 등이 주요 변수

관련기업

탑엔지니어링: LG엔솔

지아이텍: LG엔솔

씨아이에스: LG엔솔, 삼성SDI

피엔티: 3사 모두 납품. LG엔솔, 삼성SDI, SK 온

3. Pressing 공정 (Calendering) (압연공정)

내용

코팅된 슬러리를 압착시켜 에너지 밀도, 결착력 등을 상승

관련기업

씨아이에스: LG 엔솔, 삼성SDI

피엔티: 3사 모두. LG엔솔, 삼성SDI, SK온

4. SLitting 공정: (절단공정)

내용

전극의 폭을 제품 기준에 맞게 절단

관련기업

피엔티: 3사모두, LG엔솔, 삼성SDI, SK온

씨아이에스: LG엔솔, 삼성SDI

조립공정 (2차전지 장비 투자중 17% 차지) (22~25년 11조 시장 신규 형성 전망)

조립공정은 Notching/ Winding/ Stacking/ Tab, Welding Packaging/ Degassing 로 나뉨

극판을 잘라 양극, 음극 탭을 제조하는 노칭공정

이후

전지의 밀도를 상승시키는 와인딩 혹은 스태킹 공정

이후

완성된 젤리롤을 케이스에 넣고 양극, 음극 탭을 접착시키는 웰딩공정, 필링공정을 통해 케이스에 전해액 주입

마지막

진공건조 등의 과정을 거치면 배터리 셀 완성

조립공정은 원통형, 각형, 파우치형에 따라 공정 다르며, 각 회사마다도 차이 있음.

1. Notching 공정

내용

배터리 모양 따라 극판을 잘라 양극, 음극 탭을 제조하는 공정

관련기업

디이엔티: LG엔솔

피엔티: 삼성SDI

유일에너테크: SK온

엠플러스: SK온

2. Winding 공정

내용

완성된 젤리롤을 제품에 맞게 권취하여 전자의 밀도 상승

관련기업

디에이테크놀로지: LG엔솔

3. Stacking 공정

내용

음극/양극/분리막을 적층하여 셀의 밀도를 상승

관련기업

디에이테크놀로지: LG엔솔

엠플러스: SK온

4. Tab, Welding Packaging

내용

젤리롤을 케이스에 넣고 양극, 음극 탭을 접착

팩킹: 전지 형태를 만든 후 밀봉

관련기업

디에이테크놀로지: LG엔솔

엠플러스: SK온

하나기술: 3사모두 , LG엔솔, 삼성SDI, SK온

5. Degassing (디게싱)

내용

조립공정에서 발생한 셀 내부 가스를 제거

관련기업

엔에스, 엠플러스, 하나기술

활성화(화성) 공정

(장비 CAPA 투자의 30% 차지, 22~25년 20조원 신규 시장 형성 기대)

활성화공정은 Aging공정, Formation 공정과 Cycler 공정으로 나뉨

조립공정을 통해 완성된 셀을 일정한 온도 및 습도 하에 보관하는 Aging 공정

을 거치면 가장 핵심인 Formation 공정을 지나게 됨.

이 공정에서는 셀에 전기적 특성을 부여하기 위해 충방전 반복.

이후 파우치형은 셀 내부 가스를 제거하는 Degassing 공정, Folding 공정을 거치면서

최종적으로 셀 완성

1. Formation (전체 2차전지 장비 capa 기준 22.3% 차지, 화성 공정 중 80% 차지)

내용

셀에 전기적 특성을 부여하기 위해 충방전 반복

관련기업

에이프로: LG엔솔

하나기술: 삼성SDI, SK온

원익피앤이: 삼성SDI, SK온

갑진(비상장): 삼성SDI, SK온

2. Cycler

에이프로: LG엔솔

3. Aging

완성된 셀을 일정한 온도 및 습도 하 보관

기타

1. 탈철공정

대보마그네틱: 3사모두 LG엔솔, 삼성SDI, SK온

2. 자동화 (2차전지 전체 캐파 중 11% 차지)

내용

- 원재료, 재공품, 제품의 로딩, 언로딩 등을 수행하는 물류 자동화 시스템

- 전공정, 후공정 설비로 나뉨.

- 규격화된 제품 물류시스템인 후공정 설비보다, 정형화된 제품이 아닌 롤 형태의 알루미늄, 구리 등의 물류시스템인 전공정 설비의 기술적 난이도가 훨씬 높음.

관련기업

코윈테크: LG엔솔, 삼성SDI

에스에프에이: LG에너지솔루션

3. 검사

내용

- X-ray 를 통한 내부 결함검사

- 외관 검사

- 셀의 절연이나 전압을 검사하는 IR/OCV 등이 있음.

27년 기준 6.5억달러 규모 시장.

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