개인 공부 차원에서 작성된 자료 입니다.
양극재란?
방전시 양극에 해당하는 얇은 알루미늄 기재에 발리는 소재로 대부분 금속과 리튬 성분 조합으로 이루어진다.
사진에 보이는 것처럼 블랙 파우더 이다.
하이니켈 양극재
양극재를 구성하는 금속 성분이 니켈, 코발트, 알루미늄 같은 물질에서 니켈 비중이 높은 양극재로 에너지 밀도가 높은 것이 특징이다. 대신 안정성이 상대적으로 낮아진다는 측면에서 에너지 밀도를 높임과 동시에 안정성을 유지하는 방향으로 양극재 기술 개발이 요구되고 있다.
제조공정 및 핵심설비
제조공정과 설비에 대한 정보를 얻는데 가장 큰 도움이 된 영상이다. (중국어인게 함정)
제조공정기술의 경우 산업보안 측면에서 보호 받고 있기에 공개된 자료가 많지 않다. 그래서 현재 공개되어있는 자료들을 수집하는데 많은 어려움이 있었다.
추가적으로 핵심설비에 대한 공부는 Hosokawa Micron 라는 회사의 정보가 아주 큰 도움이 되었다.
중국어 말고 한국기업이 만든 시뮬레이션 영상
제조공정은 크게 분류하면 배합 -> 소성 -> 분쇄/분급/탈철/포장 으로 볼 수 있다. 물론 중간중간 필요한 공정들을 적절하게 더 배치할 수 있겠지만 단순하게 보면 잘 굽는게 공정의 핵심이다. 결국 소성 공정에 들어가는 소성로 설비가 핵심설비라고도 할 수 있다.
배합
Mixing 공정은 단순하다. 일정한 비율로 원료 배합을 잘 해줄 설비이면 될 것 같다. 물론 일정한 비율로 투입할 수 있어야 할 것이고 원료 배합 과정에서 수분이 함유되지 않게 습도관리가 잘 되어야 할 것이다.
계량 설비 예시
배합 (Mixing) 설비 예시
소성
Calcination 공정에선 RHK(Roller Hearth Kiln) 이란 설비가 핵심설비이다. 아래 영상이 가장 큰 도움이 될 것이다. 소성 공정에선 일정한(적절한) 온도로 굽는 것이 핵심이라 할 수 있겠다. 사실상 여기서 대부분의 품질이 결정 지어지는 것이 아닐까 싶다. 그렇다면 해당 설비의 완성도가 곧 소재의 품질을 결정 짓는다고도 할 수 있다. 물론 해당 설비를 어떻게 운전하는지에 따라서도 품질의 영향이 클 것이다.
RHK 소성로 (Calcination) 설비 예시
수세 및 건조(Optional)
수세 공정은 양극 활물질에 남아있는 잔류 리튬을 제거하기 위한 공정이다. 잔류 리튬이 있으면 화재의 원인이 되므로 안정성을 높이기 위한 공정이라 볼 수 있다. 다만 수세 공정을 진행하게 되면 수분을 제거하기 위한 탈수 및 건조 공정이 필수적으로 따라오기에 생산단가가 상승하는 측면이 있다.
탈수 설비 예시
건조 설비 예시
표면 코팅
성능 유지를 위한 공정으로 양극 활물질이 전해액과 직접 접촉 하지 못하게 방지하기 위해 전도성 소재 및 고속 이온 도체를 표면에 코팅하는 공정이다. 잘 구워진 반제품에 코팅제를 적절하게 섞어주고 다시 열을 가해준다. 이후에 분쇄/분급/탈철/포장에 이르는 마지막 공정은 자동적으로 따라오게 된다.
분쇄(조분쇄) 설비 예시
분쇄(미분쇄) 설비 예시
분급 설비 예시
탈철 설비 예시
공정별 설비명칭 및 장비회사
Metering: 삼보계량시스템(주)
Mixing: 윤성에프앤씨, 글로벌텍, 강원에너지, (주)제일엠앤에스, 한국분체시스템
Calcination: 원준
Ball Milling: 대성기계공업, 강원에너지
Classification: 분급기
Remove Iron: 대보마그네틱
양극재 경쟁이 갈수록 치열하다는 뉴스가 많은데 결국 제대로 된 양산 능력을 갖추기 위한 핵심 기술은 이 설비기술도 엄청 중요한 것으로 보인다. 핵심 설비를 생산하는 장비회사의 경우 슈퍼을이 될 수도 있지 않을까 하는 바램과 많은 국내회사들의 활약을 기대해보면서 이 글을 마친다.