안녕하세요~
정전기 해결사 오팀장입니다.
점점 건조해져갑니다.
목이 칼칼해지고
열매는 무르익고...
이차전지 산업이 무르익어
가는 시기에 따라오는
중요기술영역으로
"분리막"이라는
단어일 것입니다.
쉽게 말해 양극과 음극을
분리시켜 주는 것이죠
당연히 소재는 절연되어야
합니다. 즉 전지 안에서
음극과 양극이 만나지
못하도록 하는 역할을
합니다.
밧데리의 힘의 원천은
양극과 음극에서 비롯
되지만 분리막은
밧데리의 안전을
담당하는 부분이기
때문에 매우 중요한
기술입니다.
그렇다고 완전 막혀
있는게 아니라는점
미세한 구멍사이로
리튬이온이 양극과
음극 사이를 이동합니다.
그리고 밧데리를 쓰면
열이 나는데 열이 높아지면
그 구멍은 닫혀져서
리튬이온의 이동을 막아
쇼트를 방지해 줍니다.
그래서 분리막은
기계적 강도가 높아야
합니다. 밧데리 내부에서
강한 힘을 받게 될때
발생되는 부산물이나
이물들도 막아줍니다.
밧데리의 성능과 안전에
직결된 분리막 생산에서
이물이 개입된다면
안전하지못한
밧데리가 만들어 집니다.
그래서 이차전지 분야
업체들은 시트나 분리막의
이물제거를 위한 여러가지
고민들 하고 있습니다.
여기에 적합한 모델로
모델명 " Pro-Clean"
을 오랜시간 현장경험과
시행착오를 통해 탄생된
제품입니다.
정전기로 인한 이물제거
분야에 탁월한 성능을
갖고 있습니다.
높은 효율성을 위해 미세한
높낮이하나 하나에 노하우를
담은 작품입니다.
비접촉식 웹클리너 비싸다고
하는데 고민하고 계신가요?
수입품도 있는데 어떤장점이
있는지 궁금하신가요?
이차전지 분야 정전기로 인한
이물제거를 위해 변화를
주고 싶은가요?
설치하고 싶은데 우리기계
에 가능한 크기인지?
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분리막의 소재로는 폴리올레핀, 폴리프로필렌 등과 같이 절연 특성이 뛰어난 고분자 소재가 사용됩니다. 이 소재들을 연신하여 미세한 기공을 만드는데 그 방식에 따라 건식과 습식으로 종류를 나눌 수 있습니다.
건식 제조는 단순히 기계적인 힘으로 필름 원단을 당겨 기공을 만드는 방식이고, 습식 제조는 필름에 여러 참가제를 추가해 화학적인 방식으로 기공을 만드는 방식입니다. 건식의 경우, 제조공정은 간단하나 기공 사이즈가 불균일하고, 습식에 비해 기계적 강도도 약합니다. 반면, 습식의 경우는 제조공정이 복잡해 고가지만 균일하게 기공의 사이즈를 만들 수 있다는 장점이 있습니다.
배터리 안전을 책임지는 ‘분리막’
2020.10.22
양극과 음극이 배터리의 성능을 대표하는 소재라면, 분리막은 배터리의 안전성과 관련된 핵심 소재라고 할 수 있습니다. 오늘은 분리막의 특성과 역할이 무엇인지 알아보고, 분리막 관련 기술에 대해 설명해 드리겠습니다.
양극과 음극의 만남을 거부한다!! ‘분리막’
분리막은 간단히 설명하면 절연 소재의 얇은 막으로, 역할은 크게 4가지 정도로 요약할 수 있습니다. 우선, 이름에서 알 수 있듯이 분리막은 배터리 내부에서 양극과 음극이 접촉하지 않도록 분리하고 있습니다.
두번째로는 분리막에는 우리 눈에는 보이지 않지만 매우 미세한 기공(pore)을 가지고 있어 그 구멍을 통해 리튬이온이 양극과 음극 사이를 이동할 수 있도록 하는 역할을 하고 있습니다.
세번째로는 배터리 내부 온도가 일정 수준 이상 올라가게 되면, 분리막 표면에 위치한 기공들이 막혀 리튬이온의 이동을 차단해 내부적으로 쇼트 발생을 방지합니다.
마지막으로 분리막은 높은 기계적 강도를 지니고 있어 강한 힘을 받을 때 배터리 내부에서 발생하는 부산물이나 이물질들을 막아 안전성을 확보하는 역할을 수행합니다.
[ 분리막 속 기공을 통해 리튬이온이 이동하는 모습 ]
좋은 분리막은 어떤 조건을 갖춰야 할까?
분리막은 다른 소재들과 달리 배터리의 안전성과 연관되어 있기 때문에 여러 조건들이 갖춰져야 합니다.
우선 분리막으로 사용되려면, 전기화학적으로 안정적이어야하고, 절연성이 뛰어나야 합니다. 양극과 음극의 접촉을 차단해야 하는데 분리막이 리튬이온이나 배터리 내부에 있는 다른 이온들과 반응해 버린다면, 마치 고양이에게 생선을 맡기는 것과 같은 거죠.
또한 리튬이온이 원활하게 분리막 사이를 통과할 수 있도록 분리막 표면에 구멍이 많아야 하며, 그 크기는 균일해야 합니다. 구멍이 별로 없거나 들쭉날쭉하면, 리튬이온이 이동하는데 어려움이 있으니까요.
그리고, 배터리의 온도가 일정 수준을 넘어섰을 때 분리막 자체적으로 기공을 막아(Shut-down) 리튬이온의 이동을 차단해 안전성을 확보할 수 있어야 합니다.
마지막으로, 배터리의 에너지 밀도 향상을 위해서는 두께가 얇아야 더 많은 양의 활물질을 넣을 수 있고, 그러면서도 분리막의 기계적 강도가 우수해야 쉽게 손상되지 않고 배터리의 안전성까지 확보할 수 있습니다.