전기차 배터리 생산을 개선하는 5가지 스마트한 방법

정밀 전기차 배터리 생산을 위한 유체 디스펜싱 솔루션

배터리와 배터리 관리 시스템은 오늘날 전기 자동차의 핵심입니다. 이러한 구성 요소는 현재 도로에서 운행 중인 1,650만ⁱ대 이상의 전기 자동차의 성능, 안전성 및 주행 거리를 결정합니다.

전기 자동차 및 배터리 제조업체들이 생산 공정의 효율성과 속도를 높일 수 있는 방법을 지속적으로 모색함에 따라, 많은 제조업체들이 정밀 유체 디스펜싱 솔루션을 위해 노드슨 EFD를 찾고 있습니다. EFD 제트 밸브, 디스펜스 밸브 및 자동 디스펜싱 시스템은 제조업체가 엄격한 침전물 크기 및 위치 허용 오차 내에서 정확한 양의 유체를 도포하여 더 빠른 생산 속도로 결함 없는 고성능 배터리를 생산할 수 있도록 지원합니다.

운송 시장이 전기 구동 운송 패러다임으로 전환함에 따라 스마트 제조업체들은 전기차 생산 공정의 품질과 처리량을 개선하는 데 주력하고 있습니다. 야심찬 생산 목표를 달성하기 위해서는 효율적인 제조 기술을 도입해야만 성공할 수 있습니다.

배터리 셀 제조 및 EV 배터리 조립을 위한 자동화된 유체 디스펜싱을 마스터하는 것은 제조 효율성을 확보하고 고품질 배터리 팩을 제작하는 입증된 방법입니다. 그러나 숙련된 유체 디스펜싱이 제조 이점을 제공한다는 사실을 이해하고 EV 배터리 제조에 집중해야 할 부분을 결정하는 것은 어려울 수 있습니다. 스마트한 제조업체는 이 다섯 가지 제조 영역에 집중하여 EV 배터리 생산 공정에 영향을 미칩니다:

1. 셀 제조의 경우, 주요 구성 요소를 정밀하게 정렬하여 배터리의 전반적인 성능과 수명을 개선합니다.
   
   
2. 셀 제조의 경우, 셀의 전반적인 성능과 안정성을 위해 전해질을 정확하게 충전해야 합니다.
   
   
3. 모듈 및 팩 조립 시에는 제어되고 자동화된 열 인터페이스 재료(TIM) 디스펜싱 방법을 사용하여 전체 배터리 팩 안전에 중요한 열 폭주를 방지합니다.
   
   
4. 모듈 및 팩 조립의 경우 사이클 시간을 줄이고 배터리 셀을 배터리 트레이에 접착하는 작업의 반복성과 정확성을 높여 생산 수율을 높이고 귀중한 생산 시간을 절약할 수 있습니다.
   
   
5. 모든 제조 영역에서 새로운 배터리 화학 및 기술에 적응하여 생산 방식을 유연하게 유지함으로써 미래를 대비합니다.
   
   
1. 셀 제조의 경우, 주요 구성 요소를 정밀하게 정렬하여 배터리의 전반적인 성능과 수명을 개선합니다.

 



배터리 제조 공정에서 접착제의 정확한 위치와 양은 배터리의 기능, 품질, 수명 기간에 큰 영향을 미칩니다.

 

 

배터리 기술이 의도한 대로 작동하려면 음극, 양극, 분리막 사이의 정밀한 정렬을 유지해야 합니다. 노드슨EFD의 유체 디스펜싱 전문 지식은 셀 내에서 배터리 층을 정확하게 정렬할 수 있도록 정확하고 반복 가능한 접착제 도포를 위한 올바른 솔루션을 추천하는 데 필수적입니다. 제조업체는 정확한 접착제 디스펜싱 단계에 집중함으로써 안전 목표(배터리 단락 방지)를 효율적으로 달성하는 동시에 배터리 제작 품질을 높이고 폐기물을 절감할 수 있습니다.

 

이 작업을 위해 PICO Pµlse XP 분사 시스템은 제조업체가 유체를 정확하고 반복적으로 정밀하게 분사할 수 있도록 지원하므로 배터리 제조에 많은 이점을 제공합니다. 이 솔루션은 미크론(µm) 수준의 스트로크 조정(사람의 머리카락은 약 70미크론)을 제공하여 환경 요인에 관계없이 장시간에 걸쳐 유체를 반복적으로 디스펜싱할 수 있습니다. 또한 이 시스템은 최대 1000Hz(초당 침착 횟수)의 속도로 0.5 nL의 미세 침착을 연속적으로 적용할 수 있습니다.

 



Nordson EFD PICO Pµlse XP 분사 시스템은 EV 배터리 제조업체에 향상된 정확도, 반복성, 유체 분사 정밀도 등 많은 이점을 제공합니다.

 

 

2. 셀 제조의 경우, 셀의 전반적인 성능과 안정성을 위해 전해질을 정확하게 충전해야 합니다.
   
   

배터리 제조업체는 부품을 적시기에 충분한 전해질을 사용해야 최적의 셀 성능을 얻을 수 있으므로 정밀한 전해질 충전이 중요합니다. 전해질은 공격적인 유체로 알려져 있으므로 만족스러운 결과를 얻으려면 재료를 신중하게 취급해야 합니다. 스마트한 제조업체는 밸브를 자주 교체하지 않고도 전해질의 공격적인 특성을 견딜 수 있어야 하므로 이 공정에 사용되는 밸브 선택에 특히 주의를 기울입니다.

 



효율적인 제조 방식을 사용하는 것은 생산 목표를 달성하고 생산 수율을 높이는 데 중요하며, 특히 전기 자동차 배터리용 리튬 이온 셀 제조에 있어서는 더욱 그렇습니다.

 

 

이 응용 분야의 경우, 노드슨은 제조업체가 702 시리즈 미니 다이어프램 밸브를 사용할 것을 권장합니다. 이 밸브는 드립 프리 디스펜싱을 제공하기 때문에 전해질 챔버를 채우는 데 특히 적합합니다. 미니 다이어프램 밸브는 갇힌 기포를 제거하고 빠르고 깨끗한 차단을 제공하는 독특한 디자인이 특징입니다. 702 미니 다이어프램 밸브는 변조 방지 스트로크 조정, 일관된 샷 투 샷 성능, 빠른 처리량을 제공합니다. 또한 702 시리즈 밸브를 사용하면 픽스처 플레이트당 더 많은 밸브를 장착하고 더 좁은 공간에서 유체를 디스펜싱할 수 있어 처리량과 생산성을 높일 수 있습니다.

 



702 시리즈 미니 다이어프램 밸브는 밸브를 자주 교체할 필요 없이 전해질의 공격적인 특성을 견딜 수 있기 때문에 전해질 충전에 이상적입니다.

 

 

3. 모듈 및 팩 조립 시에는 제어되고 자동화된 열 인터페이스 재료(TIM) 디스펜싱 방법을 사용하여 전체 배터리 팩 안전에 중요한 열 폭주를 방지합니다.
   
   

열 폭주는 배터리 셀 내에서 배터리 온도가 급격히 상승하는 연쇄 반응입니다. 배터리 내부 온도가 배터리 내부에서 화학 반응을 일으키는 지점에 도달할 때 발생합니다. 이 화학 반응은 더 많은 열을 발생시켜 온도를 더 높이고 더 많은 열을 발생시키는 추가 화학 반응을 일으킵니다.

 



열 폭주는 배터리 팩의 안전과 운행 중인 전기 자동차에 심각한 위협이 됩니다. 열 폭주를 방지하는 한 가지 방법은 과열된 배터리에서 발생하는 열을 흡수하는 열 인터페이스 재료(TIM)를 사용하는 것입니다.

 

 

열 폭주의 원인은 다음과 같습니다:

• 배터리의 물리적 손상 또는 배터리 관리 불량으로 인한 내부 단락입니다.
• 배터리를 안전 최대 전압을 초과하여 과충전하면(예: 전기차 주행 거리를 늘리기 위해) 배터리가 영구적으로 손상되고 열 폭주로 이어질 수 있습니다.
• 급속 충전은 과전류가 발생할 수 있으므로 주의하세요.
• 마지막으로, 낮은 쪽 또는 높은 쪽의 온도가 안전 영역을 벗어나면 배터리 성능이 저하됩니다. 이로 인해 배터리에 돌이킬 수 없는 손상이 발생하고 반응이 촉발될 수 있습니다.

 

열 폭주는 배터리 팩의 안전과 운행 중인 전기 자동차에 심각한 위협이 됩니다. 열 폭주를 방지하는 한 가지 방법은 과열된 배터리의 열을 흡수하는 열 인터페이스 재료(TIM)를 사용하는 것입니다. 이를 위해 설계 엔지니어는 배터리 모듈과 배터리 팩의 정확한 위치에 선택한 TIM 화학 물질의 양을 계산하여 정밀하게 적용해야 합니다. 이 작업은 선도적인 유체 디스펜싱 기술을 사용하여 열 폭주를 방지할 수 있습니다.

 



797PCP-2K 프로그레시브 캐비티 펌프를 사용하여 TIM 디스펜싱을 자동화하면 정밀하고 반복 가능한 공정으로 제조업체에 도움이 됩니다.

 

 

노드슨 EFD 기술은 797PCP-2K 프로그레시브 캐비티 펌프의 유체 디스펜싱 기능을 사용하여 TIM 디스펜싱을 자동화하는 데 도움을 줍니다. 이 제조 기술이 제공하는 품질 보증은 반복 가능한 방식으로 적절한 양의 유체를 정확하게 디스펜싱하는 것이며, 이는 TIM 디스펜싱에서 특히 중요합니다.

 

4. 모듈 및 팩 조립의 경우 사이클 시간을 줄이고 배터리 셀을 배터리 트레이에 접착하는 작업의 반복성과 정확성을 높여 생산 수율을 높이고 귀중한 생산 시간을 절약할 수 있습니다.
   
   

생산 목표를 달성하고 생산 수율을 높이려면 효율적인 제조 방식을 사용하는 것이 중요합니다. 배터리 셀을 배터리 트레이에 접착하는 방식은 측정 가능한 생산 효율성을 제공할 수 있습니다. 셀/트레이 본딩의 경우 제조업체는 비접촉식 디스펜싱이 제공하는 속도와 정확성, 즉 폐기물 감소, 불량률 감소, 처리량 개선 등의 이점을 활용할 수 있습니다.

 



셀/트레이 본딩의 경우 제조업체는 폐기물 감소, 불량률 감소, 처리량 개선 등 비접촉식 디스펜싱이 제공하는 속도와 정확성을 활용할 수 있습니다.

 

 

Nordson EFD의 PICO Pµlse 제트 밸브와 같은 비접촉 디스펜싱 솔루션은 배터리 셀과 배터리 트레이 접착을 반복적으로 수행할 수 있는지, 답답한 생산 오류로 고생하고 있는지 결정짓는 중요한 요소입니다. 제조업체는 PICO Pµlse 솔루션의 교체 가능한 모듈식 제트 밸브 기술을 사용하여 최대 1500Hz의 버스트와 함께 1000Hz에서 정밀하고 반복 가능한 미세 증착을 연속적으로 적용할 수 있습니다.

 

PICO Pµlse로 접착제를 반복적으로 디스펜싱하면 오버플로 없이 트레이에 접착할 수 있는 적정량의 유체를 사용할 수 있기 때문에 전기차 배터리 생산업체에 가치를 제공합니다. 또한 정밀한 유체 디스펜싱으로 작업에 적합한 양의 접착제를 사용하기 때문에 재료 비용을 절감할 수 있습니다.

 

조직은 배터리 트레이에 대한 배터리 셀 본딩을 최적화할 수 있을 뿐만 아니라 사이클 시간도 단축할 수 있습니다. 많은 배터리 모듈에서 볼 수 있는 복잡한 벌집 구조와 같이 접근하기 어려운 디스펜싱 영역은 본딩 및 디스펜싱에 어려움을 줄 수 있지만, 제트 밸브와 올바른 자동 디스펜싱 시스템을 함께 사용하면 거의 모든 배터리 트레이 형상에 유체와 접착제를 유연하게 도포할 수 있습니다.

 

5. 모든 제조 영역에서 새로운 배터리 화학 및 기술에 적응하여 생산 방식을 유연하게 유지함으로써 미래를 대비합니다.
   
   

현재 리튬 이온 배터리는 전기 자동차에 널리 사용되는 전력 기술입니다. 하지만 역동적인 시장과 파괴적인 기술의 특성으로 인해 현명한 배터리 제조업체들은 새로운 배터리 화학 기술을 주시하고 있습니다. 여기에는 솔리드 스테이트 배터리와 연료 전지 설계가 포함됩니다.

 



노드슨 계열사는 전기차 배터리 제조의 각 단계에 맞는 솔루션을 제공합니다: 노드슨의 EFD 유체 디스펜싱 기술은 각 유형의 셀 형상을 제조하는 데 사용되기 때문에 새로운 배터리 화학이 발전함에 따라 제조업체가 미래를 대비할 수 있도록 지원합니다.

 

 

노드슨의 디스펜싱 솔루션은 다양한 유형의 셀 형상을 제조하는 데 사용되기 때문에 노드슨 EFD 유체 디스펜싱 기술을 사용하는 제조업체는 현재 배터리 기술이 이러한 구성으로 발전함에 따라 유리한 입지를 점하고 있습니다. 또한 노드슨 EFD와 노드슨 계열사들은 다양한 셀 화학 및 기술 등 차세대 배터리 혁신 연구에 적극적으로 참여하고 있습니다.

배터리 기술은 발전할 수 있지만, 다양한 셀 화학, 형상 및 기술을 구축할 수 있는 유연성이 있기 때문에 유체 디스펜싱 기술 투자는 제조 공정의 변화에 따라 움직일 준비가 되어 있습니다.

결론

전 세계가 미래의 동력원으로 전기차 배터리를 채택함에 따라 스마트한 제조업체는 미래의 운송 수요에 맞는 배터리를 제작하는 데 사용하고 있는 시스템을 분석하는 것이 현명합니다. 스마트한 제조업체는 이 다섯 가지 과제에 집중하면 급변하는 제조 환경에서 높은 투자 수익을 얻을 수 있다는 사실을 잘 알고 있습니다:

1. 셀 제조의 경우, 주요 구성 요소를 정밀하게 정렬하여 배터리의 전반적인 성능과 수명을 개선합니다.
   
   
2. 셀 제조의 경우, 셀의 전반적인 성능과 안정성을 위해 전해질을 정확하게 충전해야 합니다.
   
   
3. 모듈 및 팩 조립 시에는 제어되고 자동화된 열 인터페이스 재료(TIM) 디스펜싱 방법을 사용하여 전체 배터리 팩 안전에 중요한 열 폭주를 방지합니다.
   
   
4. 모듈 및 팩 조립의 경우 사이클 시간을 줄이고 배터리 셀을 배터리 트레이에 접착하는 작업의 반복성과 정확성을 높여 생산 수율을 높이고 귀중한 생산 시간을 절약할 수 있습니다.
   
   
5. 모든 제조 영역에서 새로운 배터리 화학 및 기술에 적응하여 생산 방식을 유연하게 유지함으로써 미래를 대비합니다.
   
   

생산 공정의 이러한 영역에 집중함으로써 귀사는 생산 수율을 극대화하는 동시에 수명이 긴 고성능 배터리를 제조할 수 있습니다. 또한 귀사는 전기 동력 혁명이 전개됨에 따라 변화를 주도할 수 있는 유연성과 기술 역량을 갖추게 될 것입니다.

언제나 그렇듯이 숙련된 유체 디스펜싱 응용 분야 전문가가 전기차 배터리 응용 분야에 가장 적합한 디스펜싱 솔루션을 찾을 수 있도록 도와드립니다. 자세한 내용은 [email protected]로 이메일을 보내주시기 바랍니다.

리소스

전기 자동차(EV) 산업을 위한 애플리케이션

노드슨 배터리 셀 제조 역량

배터리 쇼 유럽 2023년 5월 23-25일 슈투트가르트, 독일

ⁱPaoli, Leonardo. Electric Vehicles – Analysis - IEA. International Energy Agency (IEA). IEA Electric Vehicles, Technology Deep Dive. Tracking Report – September 2022.

무게 데니즈 마이러

무게 데니즈 메이러는 노드슨EFD의 글로벌 시장 개발 매니저입니다. 그녀는 전기차 및 생명 과학 산업, 특히 전기차 배터리 및 의료 진단 시장에서 EFD의 관련 기회를 공고히 하고 성장시키는 데 집중하고 있습니다. 무게는 13년 이상의 제품 및 시장 관리 경력을 보유하고 있습니다. 2018년 노드슨EFD에 합류했습니다.