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1. 분리막?
- 머리카락 굵기의 25분의 1에 불과한 4 마이크로미터에서 최대 25 마이크로미터이며, 이차전지 원가의 약 15% 차지
- 양극재와 음극재의 접촉을 막는 '벽' + 리튬 이온의 '통로'
2. 좋은 분리막의 조건
(1) 얇은 두께
- 얇은 분리막을 사용하면 배터리의 에너지 밀도를 향상 시킬 수 있음
- 습식 분리막은 건식 분리막에 비해 상대적으로 비용이 많이 들지만 두께가 얇아 고성능 배터리에 적합
(2) 기공도
- 분리막은 음극과 양극을 안정적으로 분리함과 동시에 리튬 이온을 잘 통과시켜야 함
- 배터리의 작동에 핵심인 산화환원 반응을 가능하게 하기 위해 리튬 이온의 통로인 미세한 기공 (Pore) 존재
- 배터리 내부에 온도가 일정 수준 이상 올라가거나, 과전류가 흐를 경우에는 분리막의 기공이 닫히면서 리튬 이온의 통로를 차단해 배터리의 과열을 막음
(3) 젖음성
- 전해액이 분리막 표면에 총분히 젖을 수 있어야 이온전도도를 향상시킬 수 있음
(4) 높은 열 안정성과 전기 절연성
- 양극과 음극이 직접 만나면 전기가 아닌 열 에너지가 발생해 화재의 위험이 존재
- 널리 사용되는 PE 분리막의 녹는점은 약 130~150도
- 리튬 이온을 포함해 배터리 내부의 다른 이온들과 반응하면 안 되기 때문에 절연성이 높아야 함
3. 분리막 시장 전망
- 이차전지 분리막 시장 수요는 2025년까지 연평균 성장률이 38%로 예측됨
- 배터리의 소형화, 경량화, 고용량화 트렌드에 맞춰 습식 분리막의 수요가 늘어날 것으로 전망
4. 습식 분리막 특징
- 습식 분리막 (Wet Process) : 폴리에틸렌 필름에 첨가제를 추가해 화학적 상분리를 통해 기공을 만들고 열처리한 단층 분리막
- 습식 분리막은 2축 연신을 사용하기 때문에 표면의 기공 형태가 그물망 형태로 이루어짐
- 또한 화학적 상분리에 의해 기공이 형성되어 기공의 크기가 균일
- 정량출력 및 장시간 배터리 성능을 유지해야 하는 전자기기 (스마트폰, 노트북)에 적용
5. 습식 분리막 공정
- 초고분자 화학제품 레진에 200도씨 이상으로 가열하여 솔벤트 혼합
- 고체 형태의 폴리머를 말랑한 연질제품으로 변화
- 연질 제품을 가로 / 세로로 순차적으로 늘려 균일한 두께 (4~25마이크로미터)의 얇은 막 생성
- 온도를 서서히 높여 솔벤트 제거 (리튬이온이 통과할 수 있는 미세한 공극 생성)
- 배터리 업체의 요구에 따라 커팅하고 롤 형태로 감아 판매
6. 습식 분리막 장단점
(1) 장점
- 우수한 기계적 강도 및 두께
- 균일한 기공 크기
- 박막화 유리
- 장시간 거동이 필요한 고사양 배터리에 유리
- 우수한 전지 조립성
(2) 단점
- 약한 내열 특성
- 상대적으로 높은 초기 투자비용
- 공정 중 유해물질 발생
- 불규칙한 기공 분포로 인해 이온 통과 경로가 복잡함 (낮은 기공도, 저출력)
- 제조 공정이 복잡한 고가 제품
7. 습식 분리막 적용 제품
: 소형화, 고용량, 높은 에너지 밀도와 같은 고사양을 요구하는 전기차 및 IT 기기
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