세계 에너지 전환이 심화되면서 전고체 배터리는 압도적인 안전성, 높은 에너지 밀도, 긴 수명 잠재력으로 ‘차세대 에너지 저장 기술의 정점’으로 평가받고 있다. 그러나 실험실에서 대규모 양산으로 이행하는 과정에는 여러 공정적 난제가 남아 있으며, 그 중에서도 적층 공정은 전지 셀의 성능과 균일성을 결정하는 핵심 병목 현상 중 하나이다.
이러한 흐름 속에서 LEAD는 고급 장비 제조 분야에서 축적해 온 기술력을 바탕으로, 고체-고체(Solid–Solid) 계면 특성에 최적화된 ‘절단·적층 일체형 장비’를 선보였다. 이는 전고체 배터리의 산업화 난제를 풀고 차세대 전지 제조의 새로운 기준을 마련하기 위한 솔루션이다.
전고체 배터리의 기술적 난제와 적층 공정의 핵심성
전고체 배터리의 기술적 핵심은 기존 리튬이온 배터리의 액체 전해질과 분리막을 고체 전해질로 대체하는 것에 있다. 현재는 산화물·황화물·할로겐화물 등 다양한 기술 경로가 나와 있으며, 각 방식의 성능은 다르지만 공통된 난제는 안정적이고 저항이 낮은 고체-고체 계면을 어떻게 구현할 것인가에 있다.
기존 배터리의 ‘고체-액체’ 계면과 달리, 전고체 배터리는 전해질과 전극이 모두 고체여서 계면 밀착도가 극도로 높아야 리튬 이온이 원활하게 이동할 수 있다. 산화물 전해질은 단단한 세라믹 판 형태가 많고, 황화물과 할로겐화물은 유연성이 일부 존재하지만 계면 접촉 문제는 여전히 심각하다.
이러한 전제 하에서, 적층 공정은 각 층의 정렬도를 정밀하게 제어하고 균일한 예압을 가하며 취성 재료에 높은 호환성을 보이는 특성 덕분에, 현재 고성능 고체 전지 셀을 구축하는 데 있어 최적의 호환성과 최고의 신뢰성을 제공하는 솔루션으로 자리 매김했다.
따라서, 고체전지 제조 과정에서 적층 정밀도는 '고체-고체' 계면의 유효 접촉 면적과 이온 전달 균일성을 직접 결정하여 전지 셀의 내부 저항, 출력 특성 및 수명에 영향을 미친다. 또한, 적층 효율은 제조 원가와 대규모 생산의 실현 가능성에 직결되어, 제조사의 핵심 경쟁력을 평가하는 주요 지표가 된다.
전고체 배터리 적층 공정의 핵심 난제
전고체 배터리의 적층 단계는 기존 리튬이온 배터리 장비에서는 경험하기 어려운 새로운 난제를 마주하고 있다. 이는 주로 재료의 특수한 화학적 성질과 공정 환경에 대한 극단적 요구조건에서 비롯된다.
혹독한 분위기 환경 제어
황화물·할로겐화물 전해질은 수분과 공기에 극도로 민감해, 쉽게 반응을 일으키며 황화수소(H₂S) 등 유해 가스를 생성하고 재료 성능을 급격히 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 적층 장비는초저노점(ultra-low dew point) 유지, 불활성 가스 보호 분위기, 완전 밀폐 구조 등 고난도 조건에서 안정적으로 작동해야 한다.
취약한 소재의 무손상 처리
얇게 제조된 산화물 세라믹 전해질이나 압착된 황화물 복합 전해질 시트는 높은 취성, 파손 위험, 분말 탈락(Fine shedding) 등의 특성을 가진다. 이 때문에 고속 픽업·이송·적층 과정 전반에서 0% 손상, 0% 오염에 가까운 정교한 소재 제어가 필수다.
극한 수준의 계면 압력·정렬 정밀도
후속 공정(열압·등압 공정)에서 내부 단락 위험을 배제하려면, 적층 공정 단계에서 이미 레이어 간 정렬 정밀도를 극대화하고 균일하고 정밀하게 제어된 예압을 가해야 한다. 이를 통해 계면의 미세한 빈틈을 제거하고 고품질 고체-고체 접촉의 기반을 다질 수 있다. 그러나 기존 장비의 위치 정밀도와 압력 제어 시스템으로는 이러한 요구 조건을 충족하기 어렵다.
LEAD의 전방위 최적화 솔루션
전고체 배터리 제조의 핵심 난제를 해결하기 위해, LEAD는 차세대 전고체 배터리용 절단·적층 일체형 장비를 독자 개발했다. 장비는 세 가지 기술 축에서 혁신을 이루며, 전고체 배터리 산업화에 강력한 동력을 제공한다.
디테일이 성능을 결정한다 ，
초정밀 계면 가공 기술
○ 극한 정렬 정밀도 달성
고프레임레이트 비전 기반 픽업 시스템과 동적 플랫폼 보정 기술을 결합해, ±0.15mm 수준의 업계 최고 레이어 정렬 정확도를 구현했다. 동시에 다공성·취성 소재에서 발생하기 쉬운 분말 탈락 문제도 효과적으로 해결했다.
○ 동적 압흔(Indentation) 제거 기술
압력·변위 이중 폐루프 제어를 적용해 각 층의 밀착성과 압력 균일성을 확보한다. 이를 통해 극판과 전해질 시트에 발생하는 압흔·미세 균열을 크게 줄여 전지 성능과 신뢰성을 강화했다.
○ 무손상 소재 이송 시스템
생체공학 기반의 유연 흡착 패드와 정밀 기류 완충 제어를 통해, 고취성 전해질 시트를 100% 무손상으로 고속 이송한다.
양산 효율의 도약 ，
산업화 속도를 끌어올리는 엔진
○ 절단·적층 일체형 플랫폼
업계 최초로 “필름 프레임(갤프레임) 온라인 제조–라미네이션–전극 절단–적층”을 하나의 연속 공정으로 통합했다. 공정 전환 시간이 사실상 ‘0’에 수렴하며, 단일 스테이션 기준 0.35초/pcs의 높은 적층 속도를 달성해 대규모 양산을 위한 생산성을 대폭 끌어올렸다.
○ 전 기술 노선 대응 가능한 공정 호환성
모듈형 구조를 적용해길이 100–700mm，폭 80–150mm，두께 1–30mm범위의 다양한 소재를 신속 전환할 수 있다. 이는 현재 주류 전고체 배터리 기술 경로의 검증·양산 요구를 모두 충족한다.
고도 지능화·사용자 중심의 생산 제어 ，
제조 전반의 진화
○ 미세 환경 능동 제어
장비 내에 나노급 분진 포집, 유해가스·노점 실시간 모니터링 시스템을 통합해, 마이크로초 단위의 오염 감지 및 대응이 가능하다. 전고체 배터리 제조가 요구하는 초청정·초건조 환경을 안정적으로 유지한다.
○ 전 공정 지능형 폐루프 제어
생산 전 과정에 걸친 센서 네트워크와 고정밀 비전 검사 기술을 연동해 결함을 실시간 피드백하고 즉각 보정한다. 여기에 PHM 기반 예지 보전 시스템을 결합해 완전 자동화·지능화된 생산라인을 구현했다.
○ 인간-기계 협업 효율 증대 설계
장비 구조가 콤팩트하며, 핵심 작업 위치는 인체공학적 설계를 채택하여 유지 보수가 용이합니다. 이를 통해 장비 종합효율(OEE)을 효과적으로 향상시키고 장기 운영 비용을 절감했다.
LEAD는 절단·라미네이션·모듈러 모형·고속 적층까지 아우르는 전 공정 통합 솔루션을 구축했다. 특히 독자적인 고정밀·고속 프레임 제조 기술과 고체-고체 계면에 대한 깊은 기술 이해를 바탕으로, 전지 적층의 정밀도와 효율에서 획기적 도약을 이뤄냈다.
LEAD의 전고체 배터리 적층 솔루션은 정밀 가공 시스템과 지능화된 생산 구조를 기반으로, 업계 차세대 제조 표준을 정의하는 핵심 장비로 자리 잡고 있다. 이는 전지 완제품의 높은 일관성과 우수한 성능을 보장할 뿐만 아니라, 전고체 배터리 양산의 속도·품질·비용 경쟁력을 동시에 확보하게 해준다.
LEAD는 이러한 기술적 성취를 통해, 차세대 글로벌 에너지 혁신을 이끌 산업화 기반을 견고하게 구축해 나가고 있다.
