중국, 폴란드 공장부터 적용
'제2의 전기차 배터리 리콜은 없다'
LG에너지솔루션이 새로운 배터리 생산 공정을 적용한다. 에너지 밀도를 높이면서도 안정성 한층 강화했다.
28일 업계에 따르면 LG에너지솔루션은 중국 난징, 폴란드 브로츠와프 공장에 '어드밴스드 라미네이션&스태킹(ALS:Advanced Lamination&Stacking)' 생산 공정을 도입하기로 했다. 내부에서는 흔히 '알스'로 부른다. 현재 일부 생산라인에 적용 중이다. 전기차, 에너지저장장치(ESS) 등에 쓰이는 파우치형 배터리가 대상이다.
기존에는 라미네이션&스태킹(L&S) 방식을 주로 활용했다. 양‧음극 사이에 분리막을 먼저 붙인 개별 셀(Bi Cell)을 여러 개 쌓아올리는 방식이다. 양‧음극과 분리막을 붙일 때 합착(라미네이션) 공정용 장비를 따로 쓴다. 개별 셀은 별도의 분리막에 돌돌 말아 만든다. 정해진 공간에 많은 양의 셀을 집적할 수 있고 스태킹(적층) 공정 속도가 빨라 생산성이 높다.
반면 개별 셀을 만들 때 분리막과 양‧음극을 정확하게 합착시켜야 한다. 오차 없이 각 소재를 붙이는 것은 고난도 기술이다. 종잇장처럼 얇은 분리막은 쉽게 펄럭이고 양‧음극에서 탈락하는 경우가 있다. 센서로 오류 여부를 찾기가 쉽지 않다. 적층 과정에서 분리막을 다시 사용하지만 개별 셀의 분리막이 제대로 붙어 있는지 확인이 어렵다. 길이가 600mm 이상인 장폭 셀은 이런 현상이 잦다.
ALS는 별도의 검사장비로 양‧음극이 제대로 맞닿는지 확인한 후에 라미네이션 공정을 진행한다. 기존에는 개별 셀을 만든 이후에 검사가 이뤄졌지만, 신공법은 해당 공정 앞‧뒤에 검사를 실시하도록 했다.
특히 분리막을 확실히 붙이기 위해 위‧아래에 별도의 라미네이션용 롤러를 달아 공정 완성도를 높였다. 골고루 에너지를 전달해 장폭 셀용 양‧음극과 분리막이 잘 붙어있도록 하는 것이 핵심이다. 이 모든 과정은 인-라인(In-Line)으로 이뤄진다.
경쟁사인 삼성SDI와 SK이노베이션(SK온)이 사용하는 Z-스태킹은 양극·음극을 낱장으로 재단 후 '매거진(Magazine)'이라 부르는 적재함에 쌓아 분리막과 번갈아 적층한다. 안정성이 높지만, 스태킹 공정의 속도가 느리다. 생산성만 따지면 L&S, ALS에 미치지 못한다.
ALS로 파우치형 배터리를 만들려면 별도의 라미네이션‧검사장비가 필요하다. 현재 이 장비를 제대로 만들 수 있는 협력사는 나인테크, 신진엠텍 정도다. LG에너지솔루션이 각별히 공을 들이고 있는 신공법이라 향후 개조투자를 비롯한 신규투자에 이르기까지 후방산업계에 상당한 낙수효과가 예상된다.
LG에너지솔루션은 지난 27일 1분기 실적발표후 진행된 컨퍼런스콜에서 올해 예상한 시설투자액을 6조3000억원에서 7조원 이상으로 늘렸다고 밝힌 바 있다.
