AIM (Advanced Integrated Materials, 차세대융합소재연구실)

논문 초록 (Abstract)

1991 년 일본의 SONY 사에 의해 시장에 등장한 리튬이온전지 (lithium-ion battery, LIB) 는 기존 이차전지 대비 높은 에너지밀도 (중량당 에너지밀도를 기준으로 납축전지 대비 5 배, Ni-MH 전지 대비 3 배 이상임) 를 구현함으로써 휴대전자기기 대중화의 기틀을 마련했다. 그러나, 3 V 이상의 높은 작동 전압으로 인해 기존 수계 전해질 대신 유기계 전해질 (non-aqueous electrolyte) 을 적용해야만 했고, 이로 인한 높은 전지 저항과 안전성 문제는 큰 이슈가 되었다. 특히, 유기계 전해질 사용으로 야기된 높은 전지 저항은 리튬이온전지 상용화에 큰 걸림돌이었고, 이에 대한 해결책으로 양극과 음극의 간격을 획기적으로 줄일 수 있는 박막 분리막의 도입은 필수적이었다. 이를 위해, 기존 수백 마이크로미터의 분리막 (separator) 두께를 수십 마이크로미터로 낮춰야 했고, 또한 박막 분리막의 충분한 절연 특성을 확보하기 위해 기공의 크기 역시 마이크로미터 이하로 제어해야만 했다. 그 결과, 미세다공성 폴리올레핀 계열 분리막이 개발되어 최근까지도 큰 문제없이 사용되고 있다. 그러나, 2000 년대 후반 리튬이온전지가 전기자동차용 전원으로 적용됨에 따라, 중대형 리튬이온전지의 안전성 확보를위한 기술적 이슈로 폴리에틸렌 분리막의 열적 안정성 개선이 주목받게 되었다. 이로 인해, 리튬이온전지 분리막용 내열 고분자 소재에 대한 연구가 급격히 증가하였다. 따라서, 본 특집의 앞 부분에서는 분리막 내열 특성을 개선하기 위한 연구 동향을 고분자 소재 관점에서 정리하고자 한다. 여기에 포함될 수 있는 분야는 분리막원단 소재뿐만 아니라 내열 코팅 고분자 소재, 그리고 세라믹 코팅층 형성을 위한 바인더 소재 (binder materials) 를 포함한다.