2024.01.02 분리막 개요
[교보증권 최보영,심종민] 잠재력이 기대되는 분리막

분리막에게 요구되는 물적 특성 


1) 박막화(Thinning): 통상적으로 분리막의 두께는 얇을수록 좋다. 이유는 두 가지로, 첫 번째는 배터리의 저항과 관련이 있다. 두께가 두꺼워질수록 그만큼 저항이 증가하기 때문에 배터리의 출력 및 사이클 특성이 열화한다. 두 번째로는 에너지 밀도와의 연관성이다. 배터리 내부의 한정된 공간을 사용하여 에너지 밀도를 제고하기 위해서는 활물질의 양을 늘려야 하며, 이를 위해서는 분리막의 두께 또한 얇게 해야 할 필요가 있다. 현재 건식 분리막의 두께는 10μm 이상, 박막화가 용이한 습식 분리막은 5μm 수준까지 내려왔다.


2) 젖음성(Wettability): 분리막의 젖음성은 전극에 대한 전해액의 함침에 영향을 준다. 전해액이 전극을 구성하는 활물질의 표면을 충분히 적시지 못하면 용량 감소 등의 문제점이 유발한다. 전해액이 전극으로 이동하기 위해서는 분리막을 통과해야 하므로 궁극적으로 분리막의 전해액에 대한 젖음성을 증가시켜야 한다. LG화학의 코팅 분리막에 대한 특허 내용에는 ‘분리막의 표면에 극성 용매에 친화성을 갖는 점토 광물을 코팅되어 분리막 계면에서 전해액의 계면 저항이 낮아져 전해액이 분리막 내부로 침투하기 용이하게 되고, 결과적으로 전극으로의 이동성을 높여 준다’는 설명이 있다.


3) 기공도(Porosity): 기공도는 이온 전도도에 영향을 미친다. 기공도가 높을수록 이온 전도도와 전해질의 함침성이 개선되지만 너무 높을 시에는 물리적인 강도가 떨어진다. 통상적으로 전기차에 들어가는 분리막은 약 40% 수준의 기공도를 설정한다.


4) 열적 안정성(Thermal Stability): 고분자 소재인 PE와 PP는 각각 130℃와 170℃ 부근에서 용융이 시작된다. 배터리에 열화가 발생하면 내부 온도가 증가하는데, 이로 인해 분리막이 녹게 되면 결국 단락(쇼트) 및 화재로 이어진다. 따라서 코팅 등의 방법을 통해 내열성을 향상시키는 작업을 거친다.




 

2차전지소재 목록