배터리 셀 개발 가속화: 빠르고 효율적인 배터리 생산을 위한 전략_2

 

"신규 배터리 셀을 개발하고 생산하는 프로세스는 현재 너무 느리고, 비용도 지나치게 높습니다."

 -Prof. Achim Kampker), PEM (RWTH Aachen University)

 

2. 배터리 셀 엔지니어링의 도전 과제와 가능성

배터리 셀 개발 프로세스를 분석하기 위해서는 먼저 현재의 기술 수준을 살펴보고, 주요 도전 과제와 잠재적인 기회를 식별하는 것이 중요합니다.

현재 배터리 셀 개발 기간이나 이상적인 개발 로드맵을 명확하게 제시하는 출판물은 제한적입니다. 리튬이온 배터리의 개발 기간은 문헌 및 전문가 의견에 따르면 최대 10년이 소요되는 것으로 추정됩니다. 예를 들어, 연구 및 개발(R&D) 단계에서 5년 이상, Pre-A 샘플에서 1~3년, A-, B-, C/D 샘플 단계에서 각각 1~2년이 걸리는 것으로 분류됩니다. 이러한 단계들은 종종 중첩되기도 합니다.

한편, 저자들의 산업 경험에 따르면 셀 개발 프로세스는 4~6년 정도 소요될 수도 있습니다.

Figure 2는 기존 문헌에서 제시된 개발 일정과 PEM의 전문성을 바탕으로 표준적인 배터리 셀 개발 프로세스를 요약한 것입니다.

 

2.1 배터리 개발의 도전 과제

리튬이온 배터리 엔지니어링 과정에서는 다양한 도전 과제에 직면하게 됩니다.
배터리 제품 자체와 생산 공정의 높은 복잡성으로 인해 개발, 생산 계획, 양산 초기 단계(ramp-up phase)에서 긴 리드 타임(Lead Time)이 발생합니다.

또한, 공개된 데이터나 표준화된 절차가 부족하여 프로세스 체인의 투명성이 낮다는 문제가 있습니다.
이와 더불어, 개발, 생산, 기타 부서 간의 연계가 명확하지 않아 비효율적인 프로세스가 발생합니다.
각 부서가 서로의 요구 사항을 고려하지 않고 개별적으로 개발 및 계획을 진행하는 경우가 많아, 결과적으로 비효율성과 경쟁력 저하로 이어집니다.
특히, 배터리 산업과 같이 빠른 혁신이 핵심 경쟁력이 되는 시장에서는 이러한 문제들이 더욱 큰 도전 과제가 됩니다.

 

2.2 배터리 개발의 가능성

이러한 도전 과제에 대응할 수 있는 여러 가능성이 존재합니다.
예를 들어, 목표 지향적인 생산 계획을 통해 개발 기간과 비용을 절감할 수 있으며, 양산 초기 단계(ramp-up) 프로세스를 단축하거나 간소화하는 것도 효과적인 방법입니다.

또한, 개발과 생산 계획을 초기 단계부터 긴밀하게 연계하는 것이 중요합니다.
복잡성을 줄이고 표준 프로세스를 정립함으로써 개발 효율성을 높일 수 있습니다.
데이터의 투명성과 일관성을 확보하고, 개발 전체 주기에서 요구 사항을 체계적으로 관리하는 것도 중요한 개선 요소입니다.

이후, 이러한 가능성을 극대화하고 배터리 개발 프로세스의 효율성을 향상시키기 위한 접근 방식이 제시될 것입니다.
결론적으로, 본 연구에서 다루는 두 가지 핵심 목표는 다음과 같습니다.

• 시장 출시 기간 단축(Time-to-Market Reduction)
• 개발 프로세스의 투명성과 추적 가능성(Transparency and Traceability) 확보

 

 

출처: ACCELERATING BATTERY CELL DEVELOPMENT

https://www.pem.rwth-aachen.de/global/show_document.asp?id=aaaaaaaacksemjl