EDEM을 활용한 차세대 배터리제조 공정
Altair Employee배터리 산업이 발전하면서 배터리와 관련된 기술도 많이 발전하고 있습니다.
동시에 새로운 공정 방식을 시도하는 사례도 증가하고 있습니다.
기존 습식 배터리 생산 공정은 크게 활물질 제조 공정과 배터리 제조 공정으로 나뉩니다.
활물질은 grinding, mixing, calcin, 그리고 separation공정을 거쳐 제조됩니다.
활성 물질을 전도성 첨가제와 바인더와 혼합한 후 분리막에 코팅을 합니다. 이후 전해액을 가압, 건조, 주입하는 단계를 거쳐 최종적으로 패킹을 하여 전지를 만듭니다.
혼합 후에는 전극 필름에 활물질 혼합물을 도포해야 합니다. 적용하는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 액체를 포함하는 기존의 활물질을 적용하는 방법과는 다른 방법을 사용할 필요가 있습니다.
최근에는 ‘차세대배터리’를 많이 주목하고 있습니다.
이 기술은 탄소를 전혀 배출하지 않는 무용매 반죽 형태의 건식 화합물을 만들어 기존보다 에너지 밀도가 약 60% 높은 400Wh/kg 리튬이온 배터리를 구현할 수 있습니다.
실증 수준의 후막 전극 제조가 가능한 스마트 소재(도전재, 바인더, 음극재)와 연속장비(믹서, 코팅, 프레스)의 통합 솔루션 개발입니다.
보시는 위의 사진은 한국 정부 연구 센터 웹 페이지에서 가져온 것입니다.
한국에너지기술연구원(KIER)은 새로운 차세대배터리 솔루션을 제안했습니다. 특히 친환경적인 효과를 위해 습식 공정을 제거하는 것이 가장 중요합니다.
한국에너지기술연구원에는 크게 3가지 개발을 제안하였습니다.
- 건식 혼합기 및 혼합 공정 개발
- 드라이 코터 및 프레스 공정 개발
- 건식전극 평가 및 배터리 제조
그렇기 때문에 최근에는 솔벤트를 생략한 건식 혼합공정에 많이 연구를 진행하고 추진하고 있습니다.
Altair EDEM은 위에서 제안한 다양한 아이디어를 포함한 응용 방법의 구현을 지원합니다.
샌드 블라스팅처럼 스프레이 형태로 입자를 뿌리는 방법부터 약한 정전기력을 통한 도포, 원하는 형태로 입자를 압출하는 방법까지 구현할 수 있습니다.
기존에는 믹싱공정, 압출공정을 개별적으로 시뮬레이션 및 공정을 진행하였다면 차세대배터리 공정에서는 Twin screw를 이용하여 혼합과 동시에 압출을 진행하실 수 있습니다.
해당 시뮬레이션을 통해 입자 점성에 따른 거동 및 압축률을 확인하실 수 있으며, 그 외에도 입자의 믹싱인덱스, 공극률 그리고 입자의 stress등 다양한 입자의 정보들을 확인하실 수 있습니다. 그 외에도 screw의 토크, force, pressure등 다양하게 확인하실 수 있습니다.
EDEM을 활용한 각 공정의 활용 및 설명은 다음 아래 링크에서 보다 자세한 내용을 확인하실 수 있습니다.