원통형, 각형, 파우치형 배터리의 장점과 단점

지난 글에서 2차전지 배터리를 만들 때 삼성SDI의 와인딩(WINDING) 방식과 LG화학의 스태킹(STACKING) 방식의 차이에 대해 알아보았다.(해당 글로 이동하기) 이번에는 각 배터리 형태의 장점과 단점에 대해 알아보려고 한다.

배터리 형태로는 파나소닉의 원통형, 삼성SDI의 각형, LG화학의 파우치 형이 있다. 물론 다른 회사들도 다른 형태의 배터리를 만들겠지만 대표적인 것들로 알아보겠다.

위의 것들중 원통형과 각형은 와인딩 방식으로 만들어지고, 파우치형의 배터리는 스태킹 방식으로 만들어진다. 그래서 원통형과 각형의 장단점은 비슷하다. 그래서 각형 위주로 비교를 하고 원통형은 거기에 약간의 설명을 더하겠다.

앞서 와인딩과 스태킹 방식을 설명하면서 와인딩은 동그란 형태로 양극재, 분리막, 음극재가 뭉쳐져 원통형이나 각형에 들어간다고 했다. 그러다보니 버려지는 공간이 생긴다. 그것은 곧 효율성의 문제와 맞닿아있다.

파우치형에 비해 부피가 더 커지는데 상대적으로 에너지 밀도가 낮다. 게다가 동그랗게 말려 있다보니 스웰링 현상이 일어난다. 이것은 부피가 팽창되는 현상이다. 충전과 방전시에 사방으로 수축과 팽창을 하다보니 자연스럽게 뒤틀리는 현상이다. 하지만 스태킹 방식으로 만든 파우치형은 스웰링 현상이 훨씬 적고, 에너지 밀도도 높다. 네모 형태의 소재가 네모형태로 포장되기 때문이다.

파우치형의 또 다른 장점은 여러 형태로 만들 수 있다는 점이다. 파우치의 포장재는 우리가 사용하는 택배 포장지와 비슷하다. 당연히 훨씬 질기고 좋은 소재다. 아무튼 그런 소재기 때문에 자유자재로 포장이 가능하다는 점이 좋다. 그러면 고객사가 원하는 형태로 긴 모양이든 L자모양이든 E모양이든 다양하게 만들 수 있게 된다.

물론 각형이나 원통형도 그렇게 만들 수 있긴하다. 하지만 다르게 만들려면 파우치형보다는 쉽지 않다. 왜냐하면 알루미늄 원통이나 각형을 새롭게 만들어서 생산해야하는데 그런 통을 새로 만든다는것 자체가 부담이고, 원가가 높아지게 된다. 원통형과 각형의 메리트가 원가가 낮다는 점인데 다양한 형태로 만들면 그 장점이 사라지게 된다.

원통형과 각형이 가지는 장점도 있다. 예전부터 만든 방식이기 때문에 생산원가가 적다. 그리고 만들 수 있는 곳이 파우치형보다는 많아 수급이 쉽다는 점이 있다.

내구성면에서도 좋다. 알루미늄 캔을 사용하니 포장재를 사용하는 파우치형보다는 당연히 내구성이 좋다. 하지만 그만큼 무게가 무겁다는 단점도 있다.