EV 배터리 어셈블리를 위한 산업용 디스펜싱 솔루션

셀 스택 및 사이드월 접합은 전기차 배터리 생산에서 핵심적인 공정입니다. 이 과정은 전기 절연은 유지하면서도 충전 및 방전 중 발생하는 셀 팽창을 수용할 수 있도록 셀을 견고하게 결합해야 합니다. 이를 위해 정밀도, 속도, 유연성이 요구되며, 이러한 요소를 충족해야만 고품질 배터리를 생산할 수 있습니다. 이러한 전기차 배터리는 자동차 산업의 엄격한 안전 및 성능 표준을 충족하도록 설계됩니다.

셀 및 사이드월 접합의 과제:
각형 셀이 포함된 배터리의 경우, 셀을 스택에 견고하게 부착하는 것이 주요 과제입니다. 이 과정에서 열이나 힘을 가할 수 없으며, 접합부는 애플리케이션 품질, 강성, 충돌 성능 측면에서 가장 까다로운 요구 사항을 충족해야 합니다. 셀 스택 주변의 사이드월을 본딩할 때도 비슷한 문제가 발생합니다. 이 때문에 제조업체는 이 공정에 2성분(2C) 재료를 사용하는 경우가 많습니다. 2C 재료는 경화를 위해 열이 필요하지 않습니다. 2C 재료를 사용할 때 안전한 본딩을 보장하려면, 애플리케이션과 공정 품질이 초기 단계부터 정확히 이루어져야 합니다.

셀 및 사이드월 접합을 위한 아트라스콥코의 솔루션:
아트라스콥코의 SCA 제품 라인은 뛰어난 정밀도의 디스펜싱 솔루션을 제공하여 에어 포켓을 방지하고 높은 공정 안정성을 보장합니다. 고객의 요구에 따라 1C와 2C 애플리케이션을 모두 제공하며, 특히 2C 애플리케이션은 셀 간 본딩에 주로 사용됩니다. 2C 애플리케이션은 외부 열 없이 경화가 가능하며, 아트라스콥코 시스템의 우수한 미터링 정확도와 혼합 품질 때문에 고급 2C 애플리케이션도 빠른 속도와 일정한 품질로 처리할 수 있습니다.

전기차 배터리는 습기에 민감하며, 어떤 형태의 습기도 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 배터리 설계에 따라 트레이의 내부 가장자리로 습기가 침투할 가능성도 존재합니다. 이를 방지하기 위해 제조업체는 배터리 내부 윤곽과 트림 가장자리에 MS 폴리머와 같은 재료를 적용하여 습기 유입과 가스 누출을 효과적으로 차단하는 실링 공정을 적용할 수 있습니다.

배터리 트레이 실링의 과제:
복잡한 부품 형상과 생산 과정에서의 위치 편차는 접근성과 정밀도를 확보하는 데 어렵게 만들 수 있으며, 많은 프로그래밍 작업이 요구될 수 있습니다. 부품 윤곽에 따라 100% 기밀성을 달성하려면 다양한 심 형상을 적용해야 할 수 있습니다. 

배터리 트레이 실링을 위한 아트라스콥코의 솔루션: 
배터리 트레이의 기하학적 구조에 따라 E-Swirl 2AdX 애플리케이터는 비드 애플리케이션과 스월 애플리케이션 간에 유연하게 전환하며 도포할 수 있습니다. 스월 패턴은 재료 분포를 더욱 균일하게 만들어 실링 작업에 유용합니다. E-Swirl은 유연한 도포 거리와 간편한 프로그래밍으로 고객 만족도를 높이며, 애플리케이터는 접근이 어려운 환경에서도 안정적인 공정과 고품질을 보장합니다. 또한 ISRA VISION의 로봇 가이드 솔루션 SHAPEMATCH3D와 결합하면 배터리 트레이의 위치 편차를 정확히 보정한 후 공정을 시작할 수 있어 애플리케이션이 올바른 위치에서 정밀하게 수행됩니다.

배터리 셀은 충전 및 방전 중에 열을 발생시키며, 이를 안전하게 제어하고 분산시키는 것은 매우 중요합니다. 이러한 열 관리 과정을 통해 배터리 용량을 장기간 안정적으로 유지할 수 있습니다. 배터리 트레이와 셀 모듈 사이에 열 인터페이스 재료(TIM 또는 갭 필러)를 도포하면 과열을 효과적으로 방지할 수 있으며, 대형 배터리 팩의 열을 능동적으로 관리할 수 있습니다. 발생된 열은 적절한 냉각 구조를 통해 효율적으로 방출됩니다.

열 인터페이스 재료 도포의 과제:

온도 관리는 배터리 제조에서 필수적인 작업입니다. 셀의 성능을 유지하고 과열을 방지하려면 배터리를 특정 온도 범위 내에서 안정적으로 작동해야 합니다. 이를 위해 열 전도성 페이스트를 도포하며, 완전한 열 전도성을 보장하기 위해서는 기포가 없는 도포 결과를 얻는 것이 매우 중요합니다. 그러나 액상 갭 필러 재료는 대량으로 도포되기 때문에 이를 실현하는 데 어려움이 따릅니다. 또한 재료가 마모성이 강해 장비를 빠르게 손상시킬 수 있는 추가적인 과제를 안고 있습니다. 

아트라스콥코의 솔루션: 
아트라스콥코의 산업용 디스펜싱 솔루션은 정밀한 미터링 기술과 고성능 시스템 구성 요소를 통해 대량의 마모성 재료를 효과적으로 처리하도록 설계되었습니다. 아트라스콥코의 디스펜싱 솔루션은 재료를 매우 정밀하게 도포하며, 최적화된 패턴을 통해 기포 발생을 방지합니다. 배터리 트레이의 3D 스캐닝을 통해 필요한 재료의 정확한 양을 산출할 수 있습니다. 이를 통해 값비싼 재료를 절약하고, 사이클 시간을 추가하지 않고도 폭, 위치, 비드 연속성에서 발생할 수 있는 디스펜싱 오류를 실시간으로 감지할 수 있습니다.

드물지만 전기차 배터리 셀이 발화하게 되면 배터리 커버를 통해 불이 번질 위험이 있습니다. 예를 들어, 중국의 최신 안전 규정에서는 화재 발생 시 승객이 차량에서 안전하게 탈출할 수 있도록 최소 5분 이상의 시간을 확보해야 한다고 명시하고 있습니다. 이를 위한 한 가지 방법은 배터리 커버를 내화성 재료로 코팅하는 것입니다. 이러한 재료는 액체 형태로 도포되며, 주로 2성분(2C) 재료입니다.

화재 예방 과제:
배터리 커버의 전체 표면에 재료 레이어가 일정한 두께로 도포되어야 하며, 간격과 겹침이 엄격한 허용 오차 범위 내에 있어야 다운스트림 생산 공정에서의 문제를 방지할 수 있습니다. 에폭시와 같은 재료를 스프레이 방식으로 적용하는 경우 몇 가지 단점이 있습니다. 공기 중에 떠다니는 재료 입자는 건강에 해롭습니다. 이를 대체할 방법으로 플랫 스트림 방식이 있지만, 지금까지는 플랫 스트림으로 2C 재료를 적용하는 데 기술적인 어려움이 있었습니다.

화재 방지 애플리케이션을 위한 아트라스콥코의 솔루션: 
아트라스콥코는 2C 재료를 날카로운 모서리의 플랫 스트림 방식으로 정확히 도포하는 솔루션을 개발했습니다. SCA FlexS.Seal 애플리케이터는 두 가지 재료를 매우 정교하게 혼합하며, 노즐의 추가 니들 밸브가 혼합된 재료를 적절한 압력으로 안정적으로 디스펜싱 되도록 보장합니다. 또한 밸브를 최적화하여 품질에 영향을 미칠 수 있는 재료 잔류물을 방지했습니다. 이를 통해 애플리케이션의 시작과 끝이 깔끔하고, 넓은 표면에 재료를 빠르고 정밀하며 균일하게 도포할 수 있습니다. 오버스프레이 문제 없이 건강 위험, 재료 낭비 및 마스킹 문제를 효과적으로 해결합니다.

유해 가스 증발과 습기 유입은 전기차 배터리의 안전성과 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 배터리 제조업체는 조립 과정에서 여러 단계의 실링 공정을 수행해야 합니다. 또한, 부품 편차와 까다로운 명암비 조건에서도 품질을 보장하는 것이 중요합니다.

배터리 커버 실링의 과제:
 커버 실링에서는 끊김 없는 비드, 정확한 비드의 시작과 끝, 균일한 비드 높이가 필수적입니다. 이와 동시에 수리가 가능하도록 실링부 재작업이 가능해야 합니다. 핫 부틸은 영구적으로 탄성을 유지하는 특성 덕분에 이러한 요구 사항에 적합한 재료입니다. 최적의 가공을 위해 재료를 160°C로 가열해야 하며, 검은색 코팅 표면에 검은색 재료를 사용하면 비전 검사가 어려울 수 있습니다.

배터리 커버 실링을 위한 아트라스콥코의 솔루션: 
아트라스콥코의 핫 미터는 고온 재료를 최적으로 템퍼링하여 비드의 시작과 끝이 깔끔한 완벽한 커버 실링 결과를 제공합니다. 인라인 3D 비전 검사 솔루션인 RTVision.3d는 폭과 높이를 검사하며, 도포 과정에서 비드의 연속성과 도포된 양을 제어합니다. 또한 비드 중심에서 부품 가장자리까지의 거리를 모니터링하여 정확한 위치를 확인하며, 실시간으로 모든 편차를 감지할 수 있습니다. 레이저 기술 덕분에 까다로운 색상 조합(예: 검은색 바탕에 검은색)에서도 비드를 쉽게 검사할 수 있습니다.