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특허로 세상보기

폭스바겐이 적용 중단하는 파우치형 배터리란?

by 블루_D 2021. 3. 15.

오늘 오후에 폭스바겐이 파우치형 배터리의 사용 중단 선언 관련 기사가 나왔습니다.

 

최근 K-배터리 시장에 악재로 평가될 수도 있겠군요.

 

 

 

https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=101&oid=008&aid=0004557307

 

[단독]폭스바겐 "파우치형 배터리 안 쓴다" 선언...LG·SK 직격탄

[머니투데이 우경희 기자, 김성은 기자, 박소연 기자] 글로벌 최대 완성차 브랜드 폭스바겐이 미래 전기차에 각형 배터리(2차전지)를 전면 적용한다. LG에너지솔루션(LG화학 배터리사업부)과 SK이

news.naver.com

 

 

폭스바겐이 사용중단을 선언한 파우치형 배터리가 무엇인지? 다른 종류의 배터리도 있는지 특허로 알아봤습니다.

 

 

 

배터리는 크게 3가지 종류로 구분됩니다. 

파우치형(pouched type), 각형(prismatic type) 그리고 원통형(cylinder type) 입니다.

 

 

'원통형 각형 파우치형'…전기차 배터리 대세는?, 머니투데이, 기성훈 기자, 2016.04.17

 

원통형은 파나소닉에서 만들고 테슬라에서 사용하는 배터리인데 쉽게 말해서 AA, AAA 건전지와 같다고 보시면 됩니다.

원통형 배터리는 사이즈에 따라 뒤의 숫자가 달라지는데

원통형 배터리 중 18650은 지름이 18mm, 길이가 650mm인 배터리를 뜻 합니다.

 

 

파우치형 배터리는 유연성이 있어서 형상이 비교적 자유로운 것이 장점입니다. 
각형은 단단한 케이스 안에 배터리를 구성하는 것인데 파우치와 달리 제조 시 젤리(jelly)를 와인딩한 형상과 같다하여 젤리 롤(jelly roll)이라고도 불리는데 파우치네 비해 에너지 밀도가 낮습니다. 아래 도면에서 빈 공간이 많이 보이죠? 하지만 지금은 스태킹 공정 적용으로 밀도를 높이고 있습니다.

 

 

<등록특허 10-1680755, 배터리셀, 에스케이이노베이션>

 

 

 

<공개특허 10-2020-0133455, 내부 단락을 방지하는 파우치형 리튬 이차전지, 현대자동차&기아자동차>

 

 

그럼 왜 폭스바겐은 파우치형 배터리 대신 각형 배터리를 사용할까요?

그 이유 역시 특허에서 찾을 수 있었습니다.

 

 

젤리 롤의 세퍼레이터는 얇은 막 형태로 이루어져서 파우치 케이스에 삽입 후 밀봉하는 공정에서 젤리 롤 모서리부에 위치한 세퍼레이터가 케이스 밀봉 부에 끼워진 상태로 밀봉될 수 있으며, 이 경우 파우치 케이스의 밀봉면과 전극탭 간의 절연저항이 저하되어 배터리 셀의 신뢰성이 저하된다. 또한 이러한 배터리 셀을 장기가 사용할 경우 부식을 유발하는 문제점도 발생한다...<등록특허 10-1680755, 배터리셀, 에스케이이노베이션>

 

파우치형 이차전지는 충방전 과정에서 전극조립체가 팽창 및 수축을 거듭하므로, 상단부 및 하단부, 특히 양측면의 열 융착 부위가 분리되기 쉽다. 장기간의 사용에 따른 열화 또는 비정상적인 작동 조건에서 전지의 내부에 고압이 발생하였을 때, 열 융착된 실링면이 벌어지면서 전지 내부의 가스, 전해액 등이 외부로 누출될 수 있다. 전해액은 가연성 물질로 이루어져 있으므로, 발화의 위험성이 높다...<공개특허 10-2016-0128835, 파우치형 이차전지 및 그 제조방법, 엘지화학>

 

파우치형 리튬금속 전지가 충방전하는 과정에서 음극 물질층의 표면으로 리튬이 석출되어 덴트라이트가 성장하는데, 이때 상기 덴드라이트가 분리막과 파우치 사이의 공간을 통해 성장하여 양극 물질층 또는 양극 집전체에 연결된 리드탭과 닿아서 단락이 발생한다...<공개특허 10-2020-0133455, 내부 단락을 방지하는 파우치형 리튬 이차전지, 현대자동차&기아자동차>

 

 

 

몇 가지 특허를 기초로 판단해 보면 최근 이슈가 된 코나와 같은 불안전성 때문인 것으로 판단됩니다.

https://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=101&oid=028&aid=0002535066

 

현대차-LG ‘코나 리콜비용 분담율’ 전격 합의…3 대 7

현대자동차와 엘지(LG)에너지솔루션이 ‘코나 리콜’ 비용을 3대 7로 분담한다. 화재 책임을 놓고 공방전을 거듭하던 두 기업이 극적인 합의에 이른 것이다. 다만 업계에서는 이번 발표가 최종적

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코나 사건이 폭스바겐의 결정을 이끌어 낸 원인일 수도 있다는 생각이 듭니다

 

 

일반적으로 각형 이차전지가 파우치형보다는 안전한 것으로 알려져 있습니다. 그래서 폭스바겐은 각형 배터리 사용으로 정책이 변화된 것으로 판단되네요

 

 

 

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