PHS(Powder Handling system)
PHS(Powder Handling system)란?
PHS(Powder Handling system)는 정확성을 저하시키지 않으면서 분말
재료를 신속, 정확하게 이송하는, 혼합 작업에 없어서는 안될 분체공급장치 입니다. 2차전지 산업이 대량양산체제로 전환되면서 모든 장비가 양산체제에 맞게 개발되었고, 기존에 비해 단시간에 많은 양을 이송하기 위해 개발된 장치입니다.
기존에는 분말 재료를 소용량 단위로 HOPPER와 이송 배관 내의 진공을 제어하여 정량 이송하였으나, 빠른 시간에 대용량의 분체를 이송할 수 없는 단점이 있었습니다. 하지만 PHS를 통해 신속하게 대량의 분체를 이송할 수 있게 된 것입니다. 본 시스템은 건축 레이아웃, 현장 설비 배치의 효율을 높이기 위해 자체기술력으로 개발한 분체 이송 및 계량시스템으로 공간 설계 기술을 토대로 시스템을 개발하였습니다.
기존에는 분말 재료를 소용량 단위로 HOPPER와 이송 배관 내의 진공을 제어하여 정량 이송하였으나, 빠른 시간에 대용량의 분체를 이송할 수 없는 단점이 있었습니다. 하지만 PHS를 통해 신속하게 대량의 분체를 이송할 수 있게 된 것입니다. 본 시스템은 건축 레이아웃, 현장 설비 배치의 효율을 높이기 위해 자체기술력으로 개발한 분체 이송 및 계량시스템으로 공간 설계 기술을 토대로 시스템을 개발하였습니다.
2차전지 배터리 제작공정
일반적으로 2차전지 배터리는 다양한 공정단계를 거쳐 제작됩니다. 크게 전극공정, 조립공정, 활성화공정, 팩공정 등 총 4가지 단계를 거치게 되는데 이 중 양극과 음극을 만드는 핵심 과정이 전극 공정입니다. 전극공정의 첫 단계가 바로 믹싱공정 (Mixing)입니다. 믹싱공정은 용어 그대로 양극과 음극을 만드는데 필요한 각종 원자재를 계량하여 혼합하는 과정을 말합니다. 다시 믹싱공정은 다음의 작업과정으로 나뉘게 됩니다.
분체(Powder) 공급
각 계량호퍼에 바인더, 도전재, 활물질을
공급해줍니다.
선분산(Pre Mixing)
단계별 믹서와 분산용매를 통해 믹싱과정을
거치게 됩니다.
메인믹싱(Mixing)
각 재료의 혼합믹싱을 통해 슬러리형태로
만들게 됩니다.
슬러리 저장 및 이송
만들어진 슬러리를 저장탱크에 저장하고 이후
단계인 코팅공정에서 사용될 수 있게 이송됩니다.
믹싱공정은 가루 형태의 활물질을 PHS(Powder Handling System)라는, 자체기술력으로 개발한 분체 이송 및 계량시스템을 이용하여 바인더, 도전재, 용매를 섞고, 특화된 믹서로 슬러리(Slurry)형태로 만들어주는 공정입니다. 믹싱 공정은 크게 다음과 같이 두 단계로 나뉩니다.
① 바인더 믹서를 이용하여 바인더 분체를 용매에 녹여서 바인더 용액을 제조합니다.
② 메인 믹서에 해당 제조된 바인더 용액과 도전재 분체 및 활물질 분체를 정량으로 계량하여 투입 한후 Mixing하여 슬러리를 제조합니다.
② 메인 믹서에 해당 제조된 바인더 용액과 도전재 분체 및 활물질 분체를 정량으로 계량하여 투입 한후 Mixing하여 슬러리를 제조합니다.
믹싱공정에서는 정량의 다양한 혼합물 재료 배합과 균일한 슬러리 조성 및 이물관리가 중요한데 믹싱장비의 기술 개발 중점은 시간당 Mixing용량 향상을 꾀해야 합니다. 해당 단계인 분체(Powder) 공급단계에서 PHS(Powder Handling system)가 특별한 역할을 하게 됩니다.
PHS(Powder Handling system) 작동원리
PHS(Powder Handling system)은 다음과 같은 원리에 의해 작동됩니다.
PHS 이송
PHS에 설정된 양의 powder를 진공상태로
90% 가량 이송 후, 밸브로 소용량 이송하여
정량을 맞춥니다.
기기 전달 이송
정량 계량 후, out 밸브를 열어 진공을 깬 후,
PHS 호퍼를 통해 Discharge 호퍼로 이송합니다.
PHS 호퍼를 통해 Discharge 호퍼로 이송합니다.
저장 및 계량
분말은 저장소에 보관된 후 계량 시스템을
통해 정확한 양을 측정합니다.
통해 정확한 양을 측정합니다.
혼합
계량된 분말은 혼합 시스템으로 이동하여
균일한 비율로 혼합됩니다.
균일한 비율로 혼합됩니다.
PHS의 장점
PHS(Powder Handling system)는 여러가지 장점을 제공합니다.
구체적인 장점은 다음과 같습니다.
구체적인 장점은 다음과 같습니다.
PHS(Powder Handling system)는 빠르고 정확한 분체 이송을 통해
생산성을 향상시킵니다.
진공 이송을 통해 보다 정확한 정량을 유지합니다.
단시간에 많은 양을 이송하기에 용이합니다. 일례로 양극 소재의 경우 1000kg/4.5H ~ 200kg/1min, 음극 소재의 경우 1000kg/4.5H ~ 100kg/1min 수준의 처리가 가능합니다.
진공으로 분체를 이송하기 때문에 이물 발생이 현저하게 적습니다.
내부압력을 측정하여 Filter의 막힘을 감지하여 이상압력에 대해 미리 확인할
수 있도록 설정되어 있습니다.
양극 및 음극 활물질 이송에 사용됩니다.
PHS 기술은 효율성과 안전성을 지속적으로 개선하고 있습니다. 예를 들어, 건식 공정(Dry Electrode Process) 진행 중 용매를 사용하지 않는데 이로 인해 친환경적이면서 동시에 생산 효율을 높일 수 있습니다. 이 공정은 전극의 건조 과정을 생략할 수 있는 특징으로 인해 습식 공정에 비해 높은 로딩의 후막 전극을 쉽게 형성할 수 있습니다.
본 PHS(Powder Handling system) 시스템은 2차전지 전극공정의 믹싱과정 중 다양한 원재료의 혼합을 위해 설정된 양의 Powder를 정량혼합 및 이송하는 메인장비로 교반 중에 이물이 유입되지 않도록 하는 것이 핵심기술입니다. 보다 나은 기술개발로 한단계 더 진일보한 PHS 시스템 구축이 기대되고 있습니다.
본 PHS(Powder Handling system) 시스템은 2차전지 전극공정의 믹싱과정 중 다양한 원재료의 혼합을 위해 설정된 양의 Powder를 정량혼합 및 이송하는 메인장비로 교반 중에 이물이 유입되지 않도록 하는 것이 핵심기술입니다. 보다 나은 기술개발로 한단계 더 진일보한 PHS 시스템 구축이 기대되고 있습니다.
