배터리 실험실 Q&A VOL.003: 왜 소프트 팩 배터리는 2차 포장 공정이 필요하고 다른 배터리는 필요하지 않은가요?
출시 날짜：2025-09-08
왜 소프트 팩 배터리인가요?
왜 2차 포장이 필요한가요,
다른 것은 필요하지 않은가요?
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소프트 팩 배터리는 반드시 2차 포장을 해야 합니다. 이는 배터리 장비 업체가 배터리 기업과 연구개발 엔지니어를 곤란하게 하는 것이 아니라, 본질적으로는 '재료 특성에 따른 공정 타협' 때문입니다.
2차 포장의 핵심은 예비화 단계에서 발생하는 가스를 추출하고, 1차 포장의 잠재적 틈새를 보완하며, 전지 내부의 진공도를 높여 극판과 분리막이 더 밀착되도록 하는 것입니다. 반면 원통형과 각형 배터리는 강성 외피가 있어 이 작업이 필요 없습니다.
소프트 팩 배터리의 '외피'인 알루미늄 플라스틱 필름의 내부 CPP 열봉합층은 두께가 20~30μm로, 머리카락 굵기와 비슷합니다.
상단 봉합과 측면 봉합의 1차 포장은 주입 전의 '임시 밀봉'으로, 약 180℃의 고온에서 CPP를 용융시켜 붙이지만, 이때 전지는 아직 형성 과정을 거치지 않았습니다—— 형성 시 전해액 분해로 미량의 CO₂, H₂가 발생해 알루미늄 플라스틱 필름에 '숨을 불어넣는' 것과 같아, 원래 단단했던 열봉합 가장자리가 나노 단위의 틈새가 생길 수 있습니다; 더 문제는 주입 후 남은 전해액이 CPP층을 서서히 부식시켜 밀봉 강도를 저하시킵니다.
2차 포장은 '불필요한 행위'가 아니라 '생명을 구하는 보완책'입니다.
가스 배출 후 더 높은 압력(0.3~0.5MPa)과 더 정밀한 온도(±2℃ 제어)로 다시 봉합해 CPP층을 재용융시켜 틈새를 막습니다; 일부 공정은 가장자리를 접어 압착해 알루미늄 플라스틱 필름의 알루미늄 호일 차단층에 '이중 보험'을 더합니다.
실험실 측정 결과, 동일한 소프트 팩 전지에서 2차 포장 후 수증기 투과율이 10⁻⁴ g/(m²・day)까지 낮아져 1차 포장보다 두 단계나 낮습니다.
이는 장비 업체가 포장기를 더 팔고 싶어서가 아니라, 전지가 300회 순환하면 부풀어 오르거나 누액이 발생할 수 있기 때문입니다.
원통형과 각형 배터리의 '자신감'은 외피 재질에서 나옵니다.
원통형 배터리의 강철 외피 두께는 0.2mm 이상이며, 롤 스탬핑과 레이저 용접으로 상단 캡과 외피를 고정해 용접부의 기밀 성능이 10⁻⁸ Pa・m³/s에 달해 소프트 팩 1차 포장보다 100배 높습니다;
각형 하드 케이스는 알루미늄 외피를 사용하며, 상단 캡과 외피를 직접 레이저 용융 용접해 용접 깊이가 외피 두께의 80%에 달해 금속 분자를 다시 '한 가족으로 용접'한 것과 같아 미량 가스 발생은 물론 내부 압력이 일시적으로 상승해도 외피가 변형되거나 누액되지 않습니다.
이전에 한 기업의 소프트 팩 시험 라인을 조정할 때, 고객이 2차 포장에 시간이 걸린다며 이 단계를 생략했는데, 용량 분리 시 3%의 전지에서 가장자리 누액이 발생했고, 분해해 보니 모두 1차 포장 가장자리가 전해액에 의해 부드러워진 상태였습니다.
즉시 진공 2차 포장기를 추가해 온도 정밀도를 ±1.5℃로 제어하자 불량률이 0.1% 이하로 떨어졌습니다.
사실 장비 업체가 하는 일은 '재료의 약점을 보완'하고, 기업이 연구개발 성과를 공정 결함으로부터 지키는 것입니다.
진공 2차 포장기
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초전과학의 진공 2차 포장기는 소프트 팩 리튬 배터리와 폴리머 배터리 후단 포장 공정 연구개발을 위해 설계된 핵심 장비로, 자동 천공 배기와 2차 진공 포장 기능을 통합해 소프트 팩 배터리 포장 과정에서 남은 기포, 봉합 불량, 두께 불균일 등의 문제를 해결하며, 배터리 안전성과 장기 순환 안정성을 보장하는 동력 배터리 및 소비자 배터리 생산 라인의 핵심 장비입니다.
연구개발 시 동일한 알루미늄 플라스틱 필름을 일반 포장기로 2차 포장할 때 가장자리 밀봉 강도 편차가 ±5N에 달했으나, 고정밀 장비로 교체 후 편차가 ±1.5N으로 줄었습니다.
2차 포장 후에도 누액이 발생한다면, 대개는 열봉합 매개변수가 알루미늄 플라스틱 필름의 CPP층 융점과 맞지 않거나 장비 압력이 균일하지 않기 때문이며, 더 많은 배터리 연구개발 공정 문제는 초전 엔지니어와 상담할 수 있습니다~
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