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1. 메커니컬을 이용한 슬리팅
- 메커니컬 (칼날) 슬리팅은 슬리팅 공정 중에서 가장 많이 적용되는 방법으로, 베터리 셀의 크기에 따라 칼날이 변경되며, 슬리팅 공정이 끝나면 진공 건조기를 통해 전극 수분 제거
- 메커니컬을 이용한 슬리팅 방법에는 블레이드 슬리팅, 크러쉬 컷 슬리팅, 쉬어 슬리팅 등이 있음
- 하지만, 이런 슬리팅 장비는 칼날을 이용해 완성된 극판을 자르기 때문에 전지의 크기에 따라 칼날이 변경되며 슬리팅 과정 중에서 전극에서 이물질이 발생하는데 이러한 불량률을 줄이는 게 중요함
2. 메커니컬 슬리팅 - 블레이드 슬리팅
- 회전하는 블레이드를 사용하여 원재료를 자르는 방법으로, 각 블레이드는 원하는 폭 간격 배치
- 장점: 가장 많이 사용된 방법, 비교적 단순하고 빠른 공정
- 단점: 블레이드의 마모로 인한 정기적인 교체가 필요, 블레이드에 의한 재료 손상 가능성
3. 메커니컬 슬리팅 - 크러쉬 슬리팅
- 원재료를 하드 롤러와 같이 칼날 사이로 압착하여 자르는 방법으로, 원료가 롤러 위로 이동하면서 칼날에 의해 잘림
- 장점: 블레이드 슬리팅과 같이 단순하고 빠른 공정
- 단점: 자르는 경계면의 정밀도가 블레이드 슬리팅에 비해 떨어질 수 있으며, 두께가 다른 여러 종류의 재료에 적합하지 않을 수 있음
4. 메커니컬 슬리팅 - 쉬어 슬리팅
- 두 개의 회전하는 칼날을 사용하여 서로 대각선 방향으로 움직이며, 원료를 자름
- 장점: 높은 정밀도로 깔끔하게 자를 수 있고, 다양한 두께와 재료에 적용 가능
- 단점: 칼날의 정기적인 유지 보수와 교체 및 높은 설비 비용 필요
5. 레이저를 이용한 슬리팅
- 레이저 슬리팅이란 높은 에너지의 레이저 광선을 사용하여 정밀하게 재료를 절단하는 기술로, 전극 슬리팅에서 특히 배터리 전극과 같은 정밀한 재료의 절단에 레이저 슬리팅이 점점 널리 사용
- 장점: 매우 높은 정밀도와 함께 다른 슬리팅 공정에 비해 빠른 작동 속도를 가짐
- 단점: 높은 초기 투자 비용과 더불어 다른 공정과 비교하여 비접촉식 절단이지만, 레이저의 열에 의한 재료 변형이 일어날 수 있음
6. 레이저를 이용한 슬리팅의 문제점
- 메커니컬 슬리팅에 비해 레이저 슬리팅은 수율 개선, 비용 효율, 생산성 향상 등의 장점이 있지만 개선해야하는 문제점 존재.
- 양면 코팅의 경우, 레이저 절단한 가장자리의 양/음극의 면적 차이가 발생해, 배터리 용량 측면에서 불리
- 가장자리의 품질 외에도 레이저 절단으로 인한 전극 표면의 금속 스피터링은 불균일한 전류 밀도의 잠재적 우려로 리튬 덴드라이트의 성장으로 이어질 수 있음
- 또한, 너무 높은 레이저 전류는 내부 단락을 유발하는 금속 스퍼터 (spatter) 생성하게 됨
7. 초음파를 이용한 슬리팅
- 초음파 슬리팅이란 고주파 진동을 이용하여 원료를 자르는 방법으로, 주로 연성 재료, 섬유나 얇은 필름 같은 원료를 자르거나 정밀한 공정이 필요한 경우 사용
- 장점: 깔끔하고 정밀한 절단이 가능하며, 레이저 기술에 비해 낮은 온도에서 작동하므로 열에 민감한 재료에 적합하며 빠른 작동 속도를 가지고 있음. 상대적으로 칼날의 마모가 적어 더 오래 사용할 수 있음
- 단점: 상대적으로 높은 초기 장비 투자 비용
8. 워터젯을 이용한 슬리팅
- 워터젯 슬리팅이란 고압의 물 스트림을 그대로 사용하거나 미세한 연마재를 첨가하여 재료를 정밀하게 자르는 방법
- 장점: 매우 정밀하게 작동이 가능하기 때문에, 원하는 크기로 자를 수 있어서 높은 정밀도를 가지며 레이저 공정과 달리 열에 의한 재료의 변형이 일어나지 않음
- 단점: 워터젯 장비는 상대적으로 다른 장비에 슬리팅 속도가 늦어 낮은 생산력과 더불어 비용적인 측면에서도 높은 운영 비용이 필요함
9. 국내 슬리팅 장비 업체
- CIS는 LG 에너지 솔루션과 삼성 SDI로부터 708억원, 100억원 투자를 받고 있으며, 압연된 전극 표면의 불량 등을 감지해 식별할 수 있는 장치와 불량 부위에 자동으로 라벨을 마킹하는 장치가 있음
- PNT는 SK on으로부터 300억원 투자 받고 있으며, 정밀한 슬리팅 폭 편차를 확보하기 위해 블록 나이프 카트리지 유닛을 적용
- 이외에도 DE&T는 LG 에너지솔루션에 레이저 슬리터 장비 도입 예정 중
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