리튬 배터리 기술은 1970년대로 거슬러 올라가며, 당시 초기 기술적 돌파구가 재충전식 배터리의 기반을 마련했다1 . 최초의 상용 리튬이온 배터리(LiB)는 1991년이 되어서야 소니가 휴대용 전자기기에 도입하면서 등장했습니다2 . 산업 규모의 성장은 훨씬 뒤인 2000년대 중후반 전기차(EV)와 에너지 저장 장치 시장이 본격화되면서 가속화되었습니다. 이때부터 리튬이온 배터리 물류도 보다 산업화된 방식으로 확장되기 시작했습니다.
네팝 글로벌 LiB 부문 디렉터인 아마우리 프루쇼는"2010년대 중반 당시 주요 포장 과제는 유엔 위험물(UNDG) 규정을 준수하고 복잡한 국제 운송 경로를 통해 화물이 안전하게 이동할 수 있도록 보장하는 것이었습니다"라고 말했다. "당시 포장 솔루션은 견고함을 최우선으로 설계되었으며, 비용 효율성, 자동화 준비도 또는 지속가능성보다 안전성과 규정 준수를 우선시했습니다."
현재 리튬 이온 배터리 패키징 결정에 영향을 미치는 요인은 무엇인가
리튬 이온 배터리(LiB)용 포장을 구매하는 오늘날의 상황은 불과 5년 또는 10년 전과는 완전히 다른 환경에서 운영되고 있음을 의미합니다.
배터리 수요가 급증하고 있으며, 이는 전기차(EV)와 에너지 저장 장치의 기하급수적 성장에 힘입은 것이다3 . 동시에 생산은 점점 더 자동화되고 있으며, 지속가능성 요구사항은 더욱 엄격해지고 있습니다.
조달 및 공급망 팀의 경우, 초점이 기본적인 보호에서 정밀성, 내구성 및 수명 주기 효율성으로 전환되었습니다.
포장 결정에 영향을 미치는 몇 가지 뚜렷한 추세가 나타나고 있습니다:
- 자동화는 기본이 되어가고 있다
더 많은 배터리 공장이 자동화 처리로 전환하고 있다4 . 이는 포장이 일관되어야 함을 의미합니다. 트레이가 변형되거나 규정된 치수 공차에서 벗어나거나 적층이 원활하지 않으면 생산 라인이 중단되거나 자재 흐름이 지연될 수 있습니다. - 지속가능성과 순환성
전 세계적으로 지속가능성 요구사항이 더욱 엄격해지고 있습니다. 포장재 선택은 재활용 가능성, 재사용 가능성 및 전반적인 환경 영향 측면에서 점점 더 평가받고 있습니다.5 .
배터리 생산량은 종종 예상보다 빠르게 증가합니다. 초기 단계에서 선택한 패키징 방식은 이러한 성장을 지원하거나, 이후에 비용이 많이 드는 재설계를 강요할 수 있습니다.
리튬 이온 배터리 생산은 점점 더 자동화되고 있다.
초기 솔루션: 폼 트레이
초기에는 배터리 모듈 및 셀 출하에 확장 폴리에틸렌(EPE) 폼 트레이가 주로 사용되었습니다. 이 트레이는 성형 비용이 저렴하고 가벼우며 민감한 배터리 부품에 효과적인 보호 기능을 제공했습니다.
그러나 배터리 생산이 증가함에 따라 폼의 단점은 무시하기 어려워졌다. 시간이 지나면서 많은 기업들이 문제를 겪게 되었다:
- 트레이가 변형되어 눌렸다
- 그것들은 항상 잘 견디지 못하며 여러 번 재사용하는 과정에서 열화되는 경향이 있습니다.
- 크기 변동이 커서 자동화 처리가 더 어려워졌다
- 재활용은 어려웠고, 일관성이 없었으며, 지역 폐기물 관리 시스템에 의존적이었다.
낮은 규모에서는 잘 작동하던 것이 규모가 커지면 종종 제약 요인이 되었다.
네팝자동화 트레이는 고품질 소재로 제작되어 내구성이 뛰어나며, 반복 사용에도 변형 없이 견고함을 유지합니다.
엔지니어링 플라스틱 포장재로의 전환
배터리 공장에서 생산량이 증가하고 자동화가 보편화되면서, 포장재는 단순한 운송 중 부품 보호 이상의 역할을 수행해야 했습니다. 초점은 형태를 유지하고 재사용 주기에서 더 오래 지속되며, 반복적인 사용에도 안정적으로 성능을 유지할 수 있는 솔루션으로 전환되었습니다.
그래서 더 많은 기업들이 경질 플라스틱 포장, 특히 열성형 및 사출 성형 솔루션으로 전환하기 시작했습니다.
열성형 플라스틱 트레이: 과도기적 단계
열성형은 플라스틱 시트를 가열하여 트레이와 같은 형태로 성형하는 공정입니다. 기업에게 매력적인 옵션인 이유는 다음과 같습니다:
- 폼보다 내구성이 뛰어나 재사용이 가능
- 일반적으로 더 복잡한 공구에 비해 납품 기간이 짧습니다.
- 재활용 소재와 재활용성을 통해 재료 사용량을 줄입니다. 종종 재료는 수명 종료 시 재분쇄되어 새로운 트레이를 생산할 수 있습니다 (“회수 시스템” 내에서). 6 )
그렇지만 열성형 트레이 역시 장단점이 공존합니다. 사출 성형 설계에 비해 일반적으로 정밀도가 낮고 디자인 옵션도 제한적입니다. 설정에 따라 열성형 공정은 수작업 비중이 더 높을 수 있으며, 고속 성형 공정보다 생산량이 낮을 수 있습니다.
따라서 열성형은 중간 규모의 생산 프로그램에 적합하거나, 생산량 증대 과정에서의 과도기적 해결책으로 자주 활용됩니다.
열성형(진공 성형이라고도 함)은 플라스틱 시트를 가열하는 공정을 의미합니다. 플라스틱 시트를 부드러워질 때까지 가열한 후, 흡입력을 이용해 금형 위에 올려 형태를 잡습니다. 식힌 후에는 남은 플라스틱을 잘라내어 최종 부품을 완성합니다.
사출 성형 포장: 대규모 생산과 자동화를 위해 설계됨
대규모 리튬 이온 배터리 생산을 위해 사출 성형 플라스틱 포장이 주류 옵션으로 자리 잡았다.
사출 성형은 높은 정밀도와 내구성을 지닌 트레이를 생산하며, 이는 변형 없이 일관된 성능을 유지합니다. 이는 자동화 및 대량 생산 공정에서 핵심 요건으로, 사소한 변동조차도 작업 속도를 저하시킬 수 있습니다.
제조업체의 관점에서 볼 때 장점은 분명합니다:
- 자동화된 취급을 지원하는 엄격한 치수 공차
- 여러 재사용 주기에 걸쳐 높은 내구성
- 더욱 유연한 설계, 복잡한 형상과 특징 포함
- 손쉬운 세척으로 폐쇄형 물류에 적합7
가장 큰 단점은 초기 비용이 높다는 점입니다. 그러나 총소유비용(TCO) 관점에서 평가할 때 사출 성형 솔루션은 손상, 가동 중단 시간 및 운영 변동성을 줄여 대량 생산 환경에서 종종 높은 수익성을 제공합니다.
그 시점에서는 결정이 단위 비용보다는 장기적인 신뢰성과 효율성에 더 초점을 맞추게 된다.
포장 선택이 전략적 결정이 되는 이유
“모든 리튬이온 배터리 운송에 적용할 수 있는 단일한 ‘최상의’ 포장 솔루션은 존재하지 않습니다. 효과적인 방법은 현재 생산 단계와 확장 속도에 따라 달라집니다.”라고 아마우리가 말했다. “초기 단계 프로그램은 유연성과 낮은 초기 투자 비용을 우선시하는 반면, 대규모 운영은 내구성, 자동화를 위한 반복성, 물류 효율성에 더 중점을 두는 경향이 있습니다.”
좋은 포장 전략은 초기 위험을 줄이고, 일상적인 운영을 원활하게 지원하며, 향후 비용이 많이 드는 재설계를 방지합니다.
더 나은 미래를 위해 공급망의 자원을 절약합니다.
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