폭스바겐 그룹의 자회사이자 니더작센 주 잘츠기터에 본사를 둔 파워코 SE(PowerCo SE)가 유럽과 북미의 배터리 셀 생산 공장에 완전히 새로운 제조 공정을 도입할 계획이다. 파워코는 새로운 제조 기술이 대량 배터리 셀 생산의 효율성과 지속 가능성을 크게 향상시킬 것이라고 밝혔다.
파워코는 이른바 건식 코팅 공정을 산업화하는 것을 목표로 하고 있다. 이 기술을 통해 에너지 소비를 약 30% 줄일 수 있다. 파워코는 독일의 인쇄기 전문업체인 코닉앤바우어(Koenig & Bauer AG)와 건식 코팅 공정을 추가 개발하여 산업화할 예정이다.
폭스바겐 AG의 기술 담당 그룹 이사회 멤버이자 파워코 SE 감독 이사회 의장인 토마스 슈말(Thomas Schmall)은 "건식 코팅 공정과 같은 기술은 파워코의 기술 역량을 보여준다. 우리는 셀 생산을 새로운 차원으로 끌어올리고 고객에게 상당한 비용 우위를 제공하는 데 필요한 노하우와 적절한 전문가를 보유하고 있다. 우리의 목표는 지속 가능하고 저렴한 배터리의 산업 생산을 확립하는 것”이라고 말했다.
파워코와 코닉앤바우어는 목표 달성을 위해 공동 개발 협약을 체결했다. 양사는 대규모 산업 규모의 분말 코팅 전극용 롤러 프레스를 공동 개발할 예정이다. 건식 코팅 공정을 이용하면, 전극을 습식 코팅한 후 높은 비용의 건조 과정을 거치지 않고도 제조할 수 있다. 또한, 셀 제조에서 가장 에너지 집약적인 부분과 화학 용매를 더는 사용할 필요가 없다. 파워코는 이미 독일 북부에 있는 연구소 중 한 곳의 파일럿 라인에서 이 기술을 테스트하고 최적화하고 있다. 코닉앤바우어는 산업용 분말 코팅용 기계를 개발할 예정이다.
파워코는 새로운 기술을 통해 에너지의 약 30%를 절약하고 필요한 바닥 면적의 15%를 절약할 수 있어 매년 수억 유로를 절약할 수 있을 것으로 추정했다.
파워코 SE의 프랭크 블롬(Frank Blome) CEO(최고경영자)는 "건식 코팅은 배터리 셀 생산에 있어서 진정한 게임체인저이다. 이것이 성공적으로 확장되면 시장에서 독보적인 위치와 확실한 경쟁 우위를 확보하게 될 것”이라고 말했다.
슬러리 대신 분말: 건식 코팅 공정의 특성
전극(음극과 양극)은 에너지 밀도와 배터리 성능을 결정하는 배터리 셀의 '핵심'이다. 최신 산업용 전극 생산에서는 배터리 재료를 첨가제 및 액체 용매와 혼합하여 슬러리를 만든다. 그런 다음 구리 또는 알루미늄 호일에 코팅한 후 건조하고 캘린더링(Calendering) 한다.
파워코의 건식 코팅 공정은 인쇄 공정과 유사하게 분말 형태의 기본 재료를 호일에 직접 캘린더링할 수 있다. 결과적으로 전극 제조의 4가지 공정 단계 중 두 단계가 불필요해진다. 분말 코팅은 매우 미세하고 균일하게 호일 위에 도포할 수 있으며, 그 결과 층은 머리카락만큼 얇다. 이를 통해 뛰어난 공간 에너지 밀도와 긴 수명 주기를 보장하는 동시에 배터리의 급속 충전 능력을 향상시킬 수 있다.
친환경 배터리를 위한 혁신
파워코의 발표에 따르면, 새로운 기술은 필요한 바닥 면적을 최대 15% 줄여준다. 생산 능력이 20 GWh인 일반 기가팩토리의 빌딩 블록당 4개의 병렬 코팅 및 건조 라인을 절약할 수 있으며, 이는 7,000평방미터의 면적에 해당한다. 그 결과 공장의 외부 길이를 약 100 m 줄일 수 있다. 또한, 에너지 집약적인 건조로와 흡입 시스템을 가동하지 않아도 되므로 4만 가구의 연간 에너지 소비량에 해당하는 에너지를 절약할 수 있다. 공장 외부의 사일로와 같은 타워에서 높은 에너지 비용을 들여 힘들게 재활용해야 하는 화학 용매를 더는 사용할 필요도 없다.
세계에서 가장 오래된 인쇄기 제조업체인 코닉앤바우어는 업계에서 가장 광범위한 제품 포트폴리오를 제공한다. 이 회사의 핵심 역량은 기술적으로 혁신적이고 비용 효율적인 인쇄 시스템을 제조하는 것이다. 새로운 공정 기술은 2024년 말 개발 단계를 종료한다. 이후에는 독점적 권리를 갖기로 합의했다. 예상 생산 개시 시기는 2026/2027년이다.
파워코의 세바스찬 울프(Sebastian Wolf) COO(최고 운영 책임자)는 “우리 공장은 빠르고 쉽게 개조할 수 있도록 설계됐다. 우리는 제품 및 생산에서 전체적으로 약 30가지의 예측 가능한 혁신을 예상했기 때문에, 시장에 출시되는 즉시 공장을 모든 관련 새로운 공정에 맞게 조정할 수 있다.”라고 말했다.
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