오팔 보석 구조 모방 분리막을 이용한 리튬전지 출력 3배 향상
1. 연구결과 개요
2. 연구내용
○ 규칙적인 입자 배열을 특징으로 하는 오팔 보석 구조의 정반대 형태를 갖는 역 오팔 구조에서 아이디어를 얻어, 100 나노미터의 균일한 크기를 갖는 실리카 나노입자를 가교반응이 가능한 단량체와 혼합하여 폴리에스테르 다공성 지지체에 채워 넣은 후, 자외선에 15초 노출시켜 가교 고분자를 제조한 후, 실리카 나노입자만을 선택적으로 제거하는 간단한 공정으로 기공 구조 및 내열성을 획기적으로 향상시킨 역오팔 나노 구조 모방 분리막을 제조하였다.
○ 신규 역오팔 분리막은, 1.5배 이상의 이온전도도 향상 및 균일한 기공 구조를 확보하였으며, 150도 고온에 방치되었을 경우에도 기존 폴리올레핀 분리막이 초기 치수의 약 38% 수준으로 수축되는 것에 비하여, 전혀 열수축이 발생하지 않았다.
○ 리튬이차전지에 실제 적용한 결과, 기존 분리막이 적용된 전지 대비 3배 이상의 출력 특성, 2배 이상의 충전 속도 및 3배 이상의 수명 특성 개선을 확인하였으며, 우수한 내열 특성으로 인해, 양극 및 음극의 전기적 접촉에 의한 폭발 위험성을 현저히 감소시켰다. 또한, 기존 폴리올레핀 분리막은 물에 잘 젖지 못하는 소수성 특성으로 인해 극성이 매우 높은 전해액을 사용하지 못했으나, 역오팔 분리막은 친수성 화학구조로 인해 이러한 극성 전해액 사용이 가능하였으며, 이를 통해 전지 개발에서 소재 선택의 다양성을 확보하였다.
리튬이차전지 분리막 개발
무엇을 선택적으로 제거하는 간단한 공정을 통해 역오팔 나노 구조 모방 분리막을 제조했어
실리카 나노입자