리튬의 과제

Jun 22, 2023

Rahul Bollini는 리튬 이온 셀 제조 공장을 설립하는 동안 직면하는 문제를 설명하는 일련의 기사를 작성하고 있으며, 이는 이 분야에 진출하는 모든 회사와 관련이 있어야 합니다. 이 기사(시리즈의 6부)에서는 리튬 이온 셀 제조 회사가 확장 및 다양화를 계획하는 동안 직면한 과제에 대해 설명합니다.

동일한 유형의 셀 제조에 대한 확장은 일반적으로 모듈 방식으로 수행됩니다. 즉, 공장이 이미 완전히 자동화된 경우 동일한 유형의 장비로 구성된 여러 라인이 추가된다는 의미입니다. 공장이 완전히 자동화되지 않은 경우 기존 장비의 생산량을 높이기 위해 자동화가 배치됩니다.

자동화가 덜하면 원하는 출력에 더 많은 유연성이 허용되지만 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 예를 들어, 33140 원통형 폼 팩터 스캔에서 15Ah(고주기 수명 모델) 및 16Ah 용량의 LFP가 동일한 장비로 생산됩니다. 32700 원통형 폼 팩터의 LFP 6Ah와 같이 높이가 더 낮고 직경이 유사한 셀도 동일한 장비에서 생산할 수 있습니다(일부 사소한 변경 및 조정 필요). 또한 내부 셀 설계를 수정하여 더 높거나 낮은 중량 에너지 밀도(Wh) 셀을 생산할 수 있습니다. LFP 셀은 단순히 더 얇은 집전체를 사용하고 양극 및 양극 슬러리 구성에 더 많은 활성 물질을 활용함으로써 200Wh/Kg에 매우 가깝게 도달할 수 있습니다. 그러나 이는 사이클 수명, 내부 저항, 충전 속도에 영향을 미치며 작동 중 온도 상승으로 이어집니다.

이미 완벽하게 자동화된 공장은 전체 용량을 활용하여 운영되고 있지만 생산 용량을 늘릴 여지가 많지 않습니다. 따라서 생산 능력을 늘리기 위해 비슷한 크기의 라인을 더 많이 추가합니다. 반자동과 완전 자동 플랜트의 장비 차이점이 무엇인지 궁금해하실 수도 있습니다. 우선, 다양한 제형과 다양한 혼합 속도를 통해 다양한 유형의 셀을 생산할 수 있도록 믹서 용량은 더 작아지고 반자동 플랜트에서는 그 양이 더 많아집니다. 반면, 완전 자동 공장은 생산의 더 높은 균질성을 보장하기 위해 더 큰 용량을 사용하고 더 적은 수의 셀 모델을 만드는 데 중점을 둡니다.

플랜트 확장을 위한 시스템 통합업체가 이전 시스템 통합업체와 다른 경우, 특히 자동화 수준이 증가하는 동안 플랜트를 원하는 출력에 따라 작동시키는 데 어려움을 겪을 수 있습니다. 특정 지연이 발생하고 원자재 및 생산 생산량이 더 많이 낭비될 수 있습니다. 자동화 스타일이 변화함에 따라 생산 스타일에도 변화가 생기고 인력은 이러한 변화를 처리하기 위해 추가 교육이 필요합니다.

셀 제조 회사의 경우 광범위한 응용 분야의 요구 사항을 충족하려면 다양한 범위의 셀을 생산하는 것이 중요합니다. 더 높은 에너지 밀도(중량 및 체적), 전압, 전력 및 수명 주기로 인해 리튬 이온 배터리의 인기가 점점 높아지고 있습니다. 결과적으로 현재 많은 애플리케이션이 이러한 배터리로 전환되고 있습니다. 그러나 이러한 응용 분야에는 다양한 유형의 리튬 이온 셀이 필요합니다. 휴대폰에 사용되는 리튬 이온 전지와 전기 버스에 사용되는 전지를 생각해 보십시오. 이 두 가지 애플리케이션에는 서로 다른 폼 팩터, 용량 및 화학 물질이 필요합니다. 셀 제조업체가 두 가지 모두를 생산하는 것은 어려울 수 있지만 리튬 이온 셀에 대해 유사한 매개변수를 사용하는 애플리케이션을 선택하는 것이 더 간단한 작업입니다.

동일한 폼 팩터, 다양한 용량/전력 등급 – EV 셀과 ESS 셀에 대해 들어보신 적이 있나요? LFP 프리즘 셀의 예를 들어 보겠습니다. 제조업체는 더 높은 전력(C 비율)을 제공하고 에너지 밀도(중량 및 체적)는 더 높지만 사이클 수명은 더 짧은 EV 셀을 생산할 수 있습니다. 동일한 LFP 프리즘 유형의 ESS 셀과 비교해 보세요. 이 셀은 전력과 에너지 밀도가 낮지만 사이클 수명은 더 높습니다. 변경 사항은 셀 디자인과 사용된 재료 유형(비슷하지만 사양이 다름)에서 발생합니다.