차세대 자동차의 전지와 고분자 재료

전문가 제언

○ 이동용 전원에 널리 쓰이는 리튬 이온전지는 양극, 음극 및 전해액 이외에 미세 기공을 가진 분리막으로 구성된다. 이 분리막은 두 전극이 서로 닿지 못하도록 격리시키는 동시에 내부 전해액을 거쳐 리튬이온이 양극-음극 사이를 이동해 충전과 방전을 가능하게 하는 중요한 역할을 한다. 하지만 전지 온도가 상승하면 분리막이 열 수축에 의해 양극과 음극이 서로 접촉하여 전지의 폭발이나 발화의 염려가 있었다.

 

○ 미국은 전기자동차용용 리튬 2차전지 개발에 주력하고 있으며, Zn/Air 2차전지 등 미래형 전지의 기초 및 원천기술을 가장 많이 확보하고 있고, 일본은 리튬 이온전지의 기술이 가장 앞서 있다. 현재까지 멤브레인 소재로 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌이 많이 사용되었지만, 낮은 기공도와 불균일한 기공 구조 때문에 전기자동차와 같은 차세대 전지용 고출력, 고속 충전특성 확보에 많은 어려움이 내재해 있었다. 리튬 폴리머 분리막은 일부 휴대폰에 사용되고 있으며 리튬이온 전지를 이을 차세대 전지이다. 현재는 양산하는 곳이 적으며 국내에서도 많은 기업이 연구 개발 중이다．

 

○ 리튬 폴리머전지는 고분자 겔 형태의 전해질을 사용함으로써 과충전과 과방전으로 인한 화학적 반응에 강하게 만들 수 있어 리튬이온전지에 필수적인 보호회로가 불필요하다. 전해질이 Gel타입이기 때문에 전지모양을 다양하게 만들 수 있는 장점이 있다. 기존 분리막 소재의 한계를 극복하기 위해 나노미터 크기의 실리카 나노입자를 가교반응이 가능한 아크릴 폴리머와 혼합하고, 폴리에스테르 다공성 지지체에 채워 넣은 후 자외선에 노출시켜서 가교 고분자를 제조한 것으로 밝혀졌다.

 

○ 2014년 울산과학기술대학교에서는 LG화학 전지연구소와 함께 미래창조과학부 기후변화 대응 기술개발 사업과제로부터 연구비를 지원받아 규칙적인 입자 배열을 특징으로 하는 Opal보석 구조와 정반대 형태의 역 오팔(inverse opal) 구조를 갖는 신개념 폴리머 분리막 개발에 성공했다. 이번 기술개발로써 전기자동차용 중대형 전지의 성능과 안전성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다.

저자

Yasuhiro Wakizaka

자료유형

니즈학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

62(11)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

재료

페이지

29~35

분석자

김*상

분석물

• 차세대 자동차의 전지와 고분자 재료.pdf [408,817 byte]

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