리튬이차전지에서 분리막이 중요한 이유

배터리 분리막 안정성 확보 어떻게 할까?

배터리 셀 내부에는 양극과 음극이 존재합니다.
양극과 음극이 물리적으로 접촉하게 되면 화학반응으로 인한 화재가 발생할 수 있지요.
따라서 양극과 음극 사이에 분리막이라는 필름으로 둘 사이를 갈라놓게 됩니다.
분리막은 격벽 역할을 하는 동시에 이온이 이동할 수 있는 통로 역할을 하게 됩니다.
따라서 분리막이 얇을수록 양극과 음극 사이를 이온이 이동하기 쉽기 때문에 배터리 출력이 높아지고 충전 시간은 짧아지게 됩니다. 배터리 성능을 개선하는데 분리막의 역할이 그만큼 중요한 것이죠.
다만 열에 취약하기 때문에 얇으면서도 튼튼한 분리막을 만드는 것이 기술의 관건이라 하겠습니다.

분리막을 얇으면서 열에 안정하게 만드는 것이 관건 

분리막은 미세 다공성 고분자 필름으로 주로 폴리에틸렌(PE) 또는 폴리프로필렌(PP) 소재를 사용하여 제조하게 됩니다.
제조 방법에 따라 크게 건식법과 습식법으로 나뉩니다.

건식법은 쉽게 말해 압축 필름에 균열을 이용해 다공성 필름을 만드는 것이고,
습식법은 필름 내에 기포를 추출하여 다공성 필름을 만들어내는 것입니다.

건식법(좌)  / 습식법(우)으로 제조한 분리막 

현재 이차전지용 분리막을 제조하는 업체로는 국내에 SKI테크놀로지(SKIET), 유펙스켐, 씨에스텍 등이 있으며 일본 업체로는 아사히카세이, 도레이, 스미토모, 더블유스코프, 우베 등이 있고 중국 업체로는 상해 에너지 시니어 등이 있습니다.

전기자동차용 리튬이온전지의 경우 기존 소형 전자기기와는 달리 150도 정도의 열에 노출되는 환경에서 전지의 안정성을 확보해야 하는 내열 특성이 필요하게 됩니다. 이를 해결하기 위하여 분리막 표면에 세라믹 입자와 고분자 바인더를 코팅한 제품이 개발되었습니다. LG화학 개발한 세라믹 코팅 분리막 SRS(Safefy Reinforced Separator)가 전기자동차용 리튬이온 배터리에 적용되면서 내열성 분리막 기술의 표준이 되었습니다.

SKI테크놀러지(SKIET)에서도 이와 비슷한 CCS(Ceramic Coated Separator) 코팅 기반의 기술을 보유한 것으로 알려져 있습니다. 방식은 LG화학의 SRS와 유사한 형태로 세라믹을 바인더와 함께 분리막에 얇게 펴 바르는 기술입니다. 이로 인해 외부 압력과 열에 수축하지 않고 화재를 예방해 주는 역할을 합니다.