전기차 안전을 책임지는 배터리 분리막 기술

 

지구 온난화로 인해 환경오염물질을 배출하지 않는 친환경 자동차에 대한 관심이 높아지고 있는데요. 그 중 전기를 에너지로 달리는 전기자동차의 비중이 점점 높아지고 있습니다. 전기차의 핵심부품은 바로 ‘배터리’라고 할 수 있는데요. 전기차의 안전성을 결정하고 에너지 효율을 결정하는 것이 배터리이기 때문입니다. 

 

배터리는 양극, 음극, 전해질, 분리막으로 구성되어 있는데, 전기차의 안전성을 담보해주는 핵심 기술이 바로 ‘분리막’ 기술입니다. 분리막은 한화토탈과 같은 석유화학기업이 생산하는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 소재로 만들어지는데요. 오늘은 전기차의 리튬이온 배터리와 그 안에서 활약하고 있는 분리막 기술에 대해 알아보도록 하겠습니다.   

 

 

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리튬이온 배터리 원리

 

▲전기차 리튬이온 배터리 이미지

 

리튬이온 배터리는 양극과 음극 물질의 산화환원반응으로 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는물리적인 장치인데요. 산화환원반응이란 반응물 간의 전자이동으로 일어나는 반응입니다. 리튬이온 배터리는 리튬이온에서 분리된 전자가 양극에서 음극으로 이동하면 충전이 되며, 음극에서 양극으로 이동하면 방전이 됩니다. 

 

 

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리튬이온 배터리 구성요소

 

 

리튬이온 배터리는 크게 양극, 음극, 전해질, 분리막 등 4가지로 구성되어 있는데요. 차량을 충전할 때는 리튬이온이 음극으로 이동하며, 방전할 때는 원래 자리인 양극으로 돌아가는데 이 때 전기가 발생하게 됩니다. 이 과정에서 리튬이온은 전해질을 타고 이동하는데, 분리막은 양극과 음극이 서로 닿지 않으면서 리튬이온만 통과시키는 역할을 합니다. 

 

 

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리튬이온 배터리 '분리막'의 역할

 

 

분리막은 필름표면에 미세한 기공을 가지고 있는 얇은 막으로, 리튬이온 배터리의 양극과 음극이 접촉하지 않고 기공을 통해 이동하도록 하는 역할을 수행합니다. 양극과 음극에 있는 물질이 서로 닿을 경우 리튬이온의 움직임이 증가하면서 제어가 안되면 폭발할 가능성이 있는데요. 양극과 음극이 서로 닿지 않으면서 리튬이온만 잘 이동할 수 있게 하는 것이 바로 분리막 기술의 핵심이라고 할 수 있습니다. 

 

주로 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 또는 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 소재를 사용하며, 제조공정에 따라 습식과 건식으로 구분됩니다. 습식은 주로 휴대폰이나 노트북 등 소형 배터리에, 건식은 전기차 배터리 등에 사용됩니다. 

 

 

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분리막, 전기차의 안전과 성능을 책임진다!

 

 

리튬이온 배터리는 구조적으로 발화 및 폭발 위험성을 내재하고 있는데요. 분리막은 배터리의 양극과 음극을 분리해 전극 간 전기적 접촉을 막아 이를 방지하는 역할을 합니다. 또한 분리막의 두께를 줄이면 줄어든 부피만큼 양극과 음극 소재를 더 넣을 수 있어 용량을 높일 수 있는데요, 이를 위해 분리막은 더욱 얇아지고 있습니다. 

 

전기차 안전은 물론 성능을 더 높이는 데에도 기여하고 있는 배터리 분리막에 대해 알아보았는데요. 친환경 전기차를 더욱 안심하고 탈 수 있도록 분리막 기술의 발전을 기대해봅니다. 

 

 

 

 

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