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title: "전기차 레이저 용접 응용: 파워 배터리"
url: https://www.intouchray.com/ko/laser-welding-application-in-electric-vehicles-power-batteries/
date: 2026-10-10
modified: 2026-10-22
lang: ko
author: "Sales11@taiyilaser.com"
description: "전기차(EV) 시장의 급속한 확장은 제조업체에게 신뢰성과 내구성을 갖춘 파워 배터리 를 공급해야 하는 압박을 가중시키고 있으며, 이는 기존 용접 공정의 불일치로 인해 종종 어려움을 겪는 과제입니다. Intouchray의 정밀 레이저 용접..."
categories:
  - "Laser Welding Machine"
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  - "Battery Manufacturing"
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# 전기차 레이저 용접 응용: 파워 배터리

[Home](https://www.intouchray.com) - [Laser Welding Machine](https://www.intouchray.com/ko/category/laser-welding-machine/) - 전기차 레이저 용접 응용: 파워 배터리

전기차(EV) 시장의 급속한 확장은 제조업체에게 신뢰성과 내구성을 갖춘 파워 배터리 [](https://www.intouchray.com/exhibitions-in-poland/)를 공급해야 하는 압박을 가중시키고 있으며, 이는 기존 용접 공정의 불일치로 인해 종종 어려움을 겪는 과제입니다.

Intouchray의 정밀 레이저 용접 기술은 이러한 문제를 직접적으로 해결하여, 수십억 [](https://www.intouchray.com/fiber-laser-cuts-1mm-stainless-at-25mmin-pressure-vessel-iso-standards/)개의 핵심 용접 지점에서 탁월한 구조적 완전성을 보장함으로써 배터리 성능을 향상시키고 전 세계 전기차 제조업체의 잠재적 고장률을 크게 줄입니다.

**오늘은 전기차 파워 배터리에 적용되는 레이저 용접 기술을 소개하고자 합니다. 주로 배터리 전극 탭-버스바 용접, 배터리 케이스 용접 등을 포함하며, Al-Fe, Al-Cu, Cu-Fe 등 이종 소재 용접을 다룹니다.******

**01******

**적용 배경******

## 레이저 용접의 주요 고려 사항
지구 온난화와 온실가스 배출 저감이라는 흐름 속에서 신에너지 차량, 특히 전기차가 빠르게 부상하고 있습니다. 전기차의 핵심 부품인 배터리 시스템의 제조에는 엄격한 용접 기술이 요구되는데, 이는 배터리 시스템이 다양한 소재와 복잡한 연결 구조를 포함하고 있기 때문입니다. 초음파 용접, 저항 점 용접과 같은 기존 용접 방식은 배터리 전극 소재(알루미늄, 구리, 강철 등)의 접합 처리에 한계를 보입니다. 예를 들어, 초음파 용접은 전기차의 일반적인 배터리 구조에는 적합하지 않으며, 저항 점 용접은 알루미늄과 구리의 높은 전도성으로 인해 용접이 어렵습니다.

레이저 용접 기술은 비접촉 방식, 높은 에너지 밀도, 정밀한 열 입력 제어 및 자동화 용이성 덕분에 이상적인 선택입니다. 배터리 전극과 버스바 간의 알루미늄-강철, 구리-알루미늄, 구리-강철 용접, 그리고 알루미늄/강철 배터리 케이스 용접 등 배터리 시스템의 다양한 소재 용접 수요를 충족할 수 있으며, 접속 신뢰성 확보와 배터리 성능 및 안전성 향상에 핵심적인 역할을 합니다.

**02******

## 기술 분석: 레이저 용접
**파워 배터리 유형******

**파워 배터리 유형**

① 소형 원통형 배터리(예: 18650 모델) — 규격화된 크기, 안전성, 상대적으로 저렴한 비용

## 응용 분야 및 산업 파급 효과
② 대형 각형 배터리 — 에너지 밀도와 안정성 측면에서 우수한 성능

③ 파우치형 폴리머 배터리 — 충전 시 형상 변화가 발생하기 쉬움

* 배터리 유형

## 성능 지표 및 벤치마크
![Fiber laser welding system for EV power battery tab connections](https://intouchray.com/wp-content/uploads/2025/03/01-1024x494.jpg)배터리 팩은 여러 개의 배터리가 직렬 또는 직병렬로 연결된 구조로, 버스바를 통해 연결됩니다. 사용 환경이 복잡하기 때문에 접속 신뢰성은 배터리 시스템의 성능과 안전성에 직접적인 영향을 미칩니다.

* 배터리 팩 구조 a) 원통형 배터리 b) 각형 배터리

![Automated laser welding of electric vehicle battery module interconnects](https://intouchray.com/wp-content/uploads/2025/03/02-1024x524.jpg)**기존 용접 기술의 한계******

## 레이저 용접의 모범 사례
**초음파 용접******

주로 고주파 진동(일반적으로 20kHz 이상)을 이용하여 재료가 압력 하에서 견고한 결합을 이루도록 하여 접합을 실현합니다.

① 이 방법은 박편(포일), 이종 재료 또는 고전도성 재료의 용접에 적합하며, 주로 스트립 배터리에 적용됩니다.

## 레이저 용접의 미래 동향
② 전기차 배터리는 일반적으로 원통형 또는 각형 배터리로, 압력과 진동이 결합될 경우 배터리 구조의 무결성이 손상될 수 있으므로 초음파 용접은 전기차 배터리 용접에 적합하지 않습니다.

**저항 점 용접******

작동 원리는 주로 공작물의 접촉면에 압력을 가하고, 대전류를 이용하여 국부적으로 용융시키는 것입니다. 그러나 전기차 배터리의 일반적인 소재인 알루미늄과 구리는 전기 전도성과 열전도도가 높은 특성이 있어 저항 점 용접으로는 용접이 어렵습니다.

## 안전 및 규제 준수
03

**배터리 폴 이어와 버스바의 용접******

**용접 특성**

## 비용 분석 및 투자 수익률(ROI)
재료 조합: 배터리 폴 이어의 소재는 주로 알루미늄, 구리 또는 강철이며, 버스바의 소재는 대부분 구리 또는 알루미늄으로, 알루미늄-구리, 알루미늄-강철, 구리-강철 등의 조합을 이룹니다.

높은 성능 요구 사항: 용접 부위는 낮은 저항, 높은 전도성 및 우수한 기계적 강도를 보장해야 배터리의 충방전 효율과 장기적인 안정성을 확보할 수 있습니다.

* 파우치형 / 원통형 배터리의 폴 이어 및 버스바

### 추가 기술 세부 사항
![Precision laser welded EV battery busbar with minimal heat-affected zone](https://intouchray.com/wp-content/uploads/2025/03/03-1024x345.jpg)

**알루미늄-강재 레이저 용접******

**용접 난제:******

① 알루미늄과 강재는 열적 특성이 매우 달라, 용접 시 취성 금속간화합물(IMC)인 Fe₂Al₅, Fe₄Al₁₃ 등이 형성되어 접합부의 미세조직, 전기적 성능 및 열적 성능에 악영향을 미치며, 배터리의 내부 저항을 증가시키고 수명을 단축시킵니다.

### 세부 사양
② 용접 시 IMC 생성을 제어해야 합니다.

- **공정 파라미터 제어**① 열입력 제어: 레이저 출력, 용접 속도 및 펄스 파라미터(주파수, 듀티비)를 조정하여 용융 깊이와 열영향부 크기의 균형을 맞추고 IMC 생성을 억제합니다.

② 펄스 파형 최적화: 특수 펄스 파형을 사용하여 열사이클 특성을 변화시킵니다. 예를 들어 완만한 상승·하강 파형을 적용하면 온도 구배와 열응력을 줄일 수 있으며, 급랭으로 인해 다량의 취성 IMC가 생성되는 것을 억제합니다.

### 추가 정보
- **중간층 사용**① 구성: 니켈, 실리콘 기반 합금 등의 중간층 소재를 사용하면 알루미늄-강재와의 반응을 제어할 수 있습니다. 니켈은 윤활성(습윤성)과 원소 확산을 개선하며, 니켈을 함유한 IMC는 알루미늄-강재 IMC보다 인성이 우수합니다. Al-Si 화합물 중의 Si는 Fe-Si 화합물의 성장에 영향을 미쳐 접합부의 기계적 특성을 최적화하며, Si 함량은 소재 및 공정 요구 사항에 따라 미세 조정합니다.

② 두께: 수 μm에서 수십 μm 범위의 두께로 중간층을 형성하면 IMC 생성을 효과적으로 제어하여 접합부의 성능과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

- **자기장 보조**① 자기장 방향: 수직 자기장은 용융풀 내 원소의 거시적 확산을 억제하고 대류 및 결정화 형태를 변화시켜 Fe와 Al의 과도한 융합에 의한 취성 IMC 형성을 감소시킵니다. 수평(평행) 자기장은 용질의 미시적 확산과 결정계 이동에 영향을 주어 결정립을 미세화하고 IMC의 분포와 배향을 최적화합니다.

① 자기장 방향: 수직 자기장은 용융풀 내 원소의 거시적 확산을 억제하고 대류 및 결정화 형태를 변화시켜 Fe와 Al의 과도한 융합으로 인한 취성 금속간화합물(IMC) 생성을 줄입니다. 평행 자기장은 용질의 미세 확산 및 결정립계 이동에 영향을 미쳐 결정립을 미세화하고 IMC의 분포와 방위를 최적화합니다.

### 확장 분석
② 다중 필드 협력: 자기장과 초음파를 결합하여 자기장 협력 및 초음파 진동으로 결정립을 미세화하고 기공·개재물을 제거하며 IMC 조직을 개선합니다. 초음파 진동은 덴드라이트를 파쇄하고 조성을 균일화하는 데 도움이 되며, 자기장은 용융 금속의 유동 방향과 결정 성장 방향을 유도하여 용융풀의 응고 거동 및 조직 균일성을 개선하고, IMC의 취성을 감소시켜 접합부의 인성과 전기 전도성을 향상시킵니다.

* 알루미늄-강재 레이저 스윙 용접(스윙 진폭 0.2-1.2mm)

* 스테인리스강/알루미늄 합금 접합부의 미세조직 a) Ni 포일 사용 b) Ni 포일 미사용

### 규제 관련 고려사항
**구리-알루미늄 레이저 용접******

**용접 난제:******

구리와 알루미늄은 융점, 열전도도, 열팽창계수가 서로 달라 용접 시 Cu₂Al 및 Cu₄Al₃ IMC가 생성되며, 이는 용접부의 미세조직과 기계적 특성에 영향을 미치므로 IMC의 생성 및 성장을 억제해야 합니다.

### 추가 고려사항
- **용접 파라미터 최적화**① 높은 용접 속도와 낮은 레이저 출력을 매칭하면 열 입력 시간과 강도를 줄여 다량의 IMC 생성을 억제할 수 있습니다. 예를 들어 고속 용접 시 CuAl₂ 등의 화합물이 현저히 감소합니다.

② 펄스 주파수와 듀티비를 최적화하면 Cu와 Al의 원자 확산 및 반응 동역학 조건이 변화되어 IMC가 규칙적으로 성장하고 균일하게 분포되며 접합부 성능이 향상됩니다.

- 은·니켈·주석 충재: 은, 니켈, 주석계 충전 재료 또는 특정 합금 용접 와이어를 사용하면 용융 충전 갭을 메우고 모재 원소를 희석하여 Cu와 Al의 직접 반응을 완화시켜 취성 IMC 생성을 줄일 수 있습니다.

예를 들어 주석(Sn) 함유 필러 재료를 사용하면 용접 시 Cu₆Sn₅ 및 Cu₃Sn 상이 형성되어 접합부의 조직 형태가 변화하고, 전체적인 취성이 감소하며, 강도와 인성이 향상됩니다.

### 작업장 안전 유의사항
- 빔 변조는 빔 진동, 회전 또는 빔 분할 등의 변조 기술을 사용하여 레이저 에너지의 분포와 작용 방식을 변화시킵니다.* Cu-Al SEM 이미지 (1500W, 30 mm/s)

**동-강 레이저 용접******

**용접 난제:******

### 추가 기술 인사이트
구리와 강재는 물리적 특성이 크게 다르기 때문에 레이저 용접 시 액상 분리 및 열균열이 발생하기 쉽습니다. 예를 들어 Cu가 강재의 결정립계로 침투하여 열균열을 유발할 수 있습니다.

- **레이저 오프셋**레이저를 구리 쪽으로 편향시키면 용접 품질을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다.

- **빔 진동**순동과 스테인리스강의 환형 빔 진동 조건에서 용접부의 내균열성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 응고 과정에서 결정립계의 증가는 응력 집중을 크게 줄여주며, 접합부의 강도와 변형을 효과적으로 제어합니다.

### 추가 운영 참고사항
* 무진동 대비 진동 SEM 이미지

04

**배터리 케이스 용접******

### 기술 보충 자료
* 주요 전기차 제조업체 4680 배터리****

**알루미늄 배터리 케이스 레이저 용접******

알루미늄 합금은 열전도도가 높고 열팽창계수가 크기 때문에 용접 시 균열 및 기공 결함이 발생하기 쉽습니다. 또한 표면 산화피막과 불순물이 고온에서 쉽게 분해되어 가스가 배출되지 못하고 기공을 유발합니다.

### 추가 공학 참고 사항
- **레이저 빔 초점 회전 + 수직 진동**레이저 용접된 1060 알루미늄 합금은 수직 진동을 통해 용접부 표면을 최적화하여, 반경 0.45mm 조건에서 기공률을 91% 감소시켰습니다.

* 레이저 빔 초점 회전 및 수직 진동 SEM

- **스팟 성형(4빔)**스팟 성형을 적용한 4빔 용접은 용융풀 내 키홀 크기를 증가시키고 금속 증기를 안정화하여 스패터와 기공을 줄이며 용접 품질을 향상시킵니다.

### 기술 구현 참고 사항
* 4빔 개략도

**레이저 용접 강재 배터리 케이스******

오스테나이트계 스테인리스강 용접은 열간 균열이 발생하기 쉬우며, 이는 합금 성분과 불순물 함량과 관련이 있습니다. 공정 파라미터를 조정하면 열간 균열 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.

### 추가 구현 세부 사항
**참고:******

① 현재 일반적으로 사용되는 레이저 용접 파장은 대부분 1064nm이며, 이종 소재 용접 시 청색 레이저/녹색 레이저를 사용하면 우수한 효과를 얻을 수 있습니다.

## 사양 비교

| 사양 | 싱글 모듈 파이버 레이저 | 멀티 모듈 파이버 레이저 |
| ------ | --------------------------------- | --------------------------------- |
| 최대 출력 전력 | 1.5–4 kW | 6–20 kW |
| 파장 | 1070 nm | 1070 ± 10 nm |
| 빔 파라미터 곱(BPP) | 1.2–2.0 mm·mrad | 2.5–4.0 mm·mrad |
| 용입 깊이(알루미늄) | 1.0–2.5 mm | 3.0–8.0 mm |
| 용접 속도(0.3 mm 구리 버스바) | 80–120 mm/s | 150–250 mm/s |
| 스패터율(0.5 mm 알루미늄 합금) | 2–5 mg/m | 1–3 mg/m |
| 풀 부하 시 소비 전력 | 5–8 kW | 25–60 kW |
| 일반적인 시스템 비용(레이저 소스만) | $25,000–$45,000 | $80,000–$200,000 |

## 자주 묻는 질문

### EV 동력 배터리 팩의 구동배리(버스바)에 요구되는 일반적인 용융 깊이는 얼마입니까?
대전류 구동배리(예: 프리즘 셀 연결)의 경우, 당사의 레이저 용접 시스템은 2.5 mm ±0.1 mm의 일관된 용융 깊이를 구현하여 최적의 전도성과 기계적 강도를 위해 0.05 mΩ 미만의 접합 저항을 보장합니다.

### 추가 FAQ

### 배터리 탭 용접 시 용접 가능한 최대 알루미늄 합금 두께는 얼마입니까?
당사의 파이버 레이저 용접기는 두께 3.0 mm까지의 1050 알루미늄 합금 탭을 배터리 단자에 안정적으로 용접할 수 있으며, 인장 강도는 120 MPa 이상, 용접당 사이클 타임은 0.8초입니다.

### 리튬이온 셀에 0.2 mm 니켈 도금 강판 탭을 용접하는 데 필요한 레이저 출력은 얼마입니까?
0.2 mm 니켈 도금 강판 탭의 경우, 당사의 표준 구성은 500 W 싱글모드 파이버 레이저를 사용하며, 150 mm/s 속도에서 0.35 mm의 용접 깊이와 ±0.02 mm의 위치 정밀도를 구현합니다.

### 원통형 18650 셀 단자 연결 시 일반적인 용접당 비용은 얼마입니까?
대량 생산(연간 100만 회 이상 용접)의 경우, 용접당 비용은 약 $0.008 USD로 낮아지며, 여기에는 레이저 에너지, 차폐 가스(분당 15 L 아르곤) 및 소모품이 포함되고, 용접 직경은 1.5 mm입니다.

## Intouchray 레이저 솔루션
산업용 레이저 장비의 선도적인 제조업체로서, Intouchray는 정밀 엔지니어링과 운영 신뢰성을 결합한 파이버 레이저 용접 및 핸드헬드 용접 시스템을 설계하고 제작합니다. 당사의 제품 라인업은 다양한 산업 요구에 부합하는 폭넓은 출력 옵션과 구성을 제공합니다.

### 제품 모델
- **보조 장비 – 질소 발생기**- **HW-Pro 갤보 배터리 핸드헬드 레이저 용접기**- **HW-Pro 핸드헬드 레이저 용접기**- **HW-Smart 핸드헬드 레이저 용접기**- **HW-Smart 인너 피더 핸드헬드 레이저 용접기**- **질소 발생기 핸드헬드 레이저 용접기**

질소 발생기 휴대용 레이저 용접기- **QCW 스팟 휴대용 레이저 용접기**- **Raytools 4 in 1 용접 및 클리닝 헤드**
### 주요 특징
- 수랭식 냉각 시스템- 다양한 레이저 출력 옵션- 다기능 지원: 용접, 클리닝 및 절단- 바퀴가 장착된 휴대형 설계- 두께 10mm까지 다양한 소재에 적합- 수랭식 냉각 옵션
### 산업 적용 분야
- 자동차 산업- 자동차 수리- 자동차 산업- 자동차 부품 용접- 박판 금속 절단- 전자 조립*모든 레이저 용접기는 CE 프로토콜에 따라 제조됩니다. 용도에 맞는 구성에 대한 상담은 당사 엔지니어링 팀에 문의해 주십시오.*

### 산업 표준 및 참고 자료

- [TRUMPF: 레이저 용접 기술 개요](https://www.trumpf.com/en/solutions/applications/laser-welding/) — 레이저 용접 공정의 기본 원리 및 산업 적용 사례
- [The Fabricator: 레이저 용접 모범 사례](https://www.electrooptics.com/industrial-lasers) — 금속 가공 분야의 레이저 용접 실무 가이드
- [ISO 3834-2: 용융 용접 품질 요구 사항](https://www.iso.org/standard/70157.html) — 용접 품질 관리를 위한 국제 표준

- [휴대용 레이저 용접: 현대 작업장의 혁신](https://www.intouchray.com/handheld-laser-welding-vs-mig/)
- [레이저 용접기 유지보수: 파이버 전달 케이블 보호](https://www.intouchray.com/laser-welding-fiber-cable-maintenance-preventing-downtime/)
- [친환경 제조: 레이저 용접의 에너지 효율](https://www.intouchray.com/laser-welding-energy-consumption-data-fiber-vs-tig-efficiency/)