2차 전지 4대 소재인 양극재, 음극재, 전해액, 분리막 중에서 마지막으로 분리막에 대해서 알아보겠습니다. 분리막은 양극과 음극이 만나지 않도록 해 주는 막인데 양극과 음극이 만나면 불이 나기 때문입니다. 전기차 안전의 중요한 소재인 분리막에 대해 공부해 봅시다.
(2023년 3월 11일 방송)
1. 분리막
분리막은 양극과 음극이 만나지 않도록 분리하는 막이다. 양극과 음극이 닿으면 화재사고가 발생하기 때문이다. 미세한 구멍이 있어서 리튬이온은 통과시키면서 양극과 음극의 물리적 접촉을 차단합니다. 분리막은 배터리 원가의 15% 정도를 차지하고 있습니다.
분리막은 양극, 음극 접촉을 막는 소재
방전된 상태인 그림
분리막은 양극, 음극 접촉을 막는 소재
분리막은 양극, 음극 접촉을 막으면서 미세한 구멍으로 리튬이온을 통과시킨다.
분리막 단면도
분리막은 미세한 구멍이 뚫려 있어서 리튬이온이 통과할 수 있다.
분리막 기공
분리막에는 미세한 기공이 있어서,
건식 분리막
분리막 재료는 PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌) - 대한유화에서 만든다
PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌) 필름을 잡아당기고 늘려서 기공을 제작한다.
기공크기가 불규칙하고 얇게 만들기가 어려워서 에너지 밀도가 낮은 배터리에 적용한다.
ESS, 전기 버스, LFP 배터리에 적용
습식 분리막
PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌) 필름에 오일을 섞고 고온, 고압으로 압출해 납작하게 제조한다. 압출된 PE(폴리에틸렌), PP(폴리프로필렌)가
복잡하고 소재 사용량이 많아서 비싸다. 기공크기가 균일해서 얇게 제조가 가능하고, 고밀도 배터리 제조가 가능하다. 고용량, 고출력 배터리에 적용할 수 있어서 현재 전기차 배터리의 주력이다.
대세는 습식 분리막
덴트라이트 현상
덴트라이트(수상돌기)가 나뭇가지처럼 뾰족하게 생긴 것인데, 이것이 분리막을 뚫을 수 있다. 덴트라이트 현상이란 충전과정에서 음극표면에 리튬결정이 맺히고 이것이 핵이 되어 쌓이는 현상이다.
덴트라이트(리튬결정화) 현상
전고체 배터리를 사용하면 분리막이 필요 없어지고, 덴트라이트 현상을 걱정할 필요가 없다.
2. 습식 분리막 밸류체인
습식 분리막 회사로는 창신신소재, SK아이이테크놀로지, 아사히, 더블유씨피, 도레이 등이 있다. 창신신소재는 중국회사라서 중국 내 물량이 대부분이다. 중국을 제외하면 SK아이이테크놀로지가 1위이다.(21년 기준)
분리막 주요 공급처
SK아이이테크놀로지
SK아이이테크놀로지는 축차연신 기술을 사용한다.
SK아이이테크놀로지 설비증설 계획
더블유씨피(WCP)
더블유씨피(WCP)는 전기차용 분리막을 89% 생산
더블유씨피(WCP) 설비증설 계획
삼성SDI 증설 - 더블유씨피 수혜
대한유화 - 분리막 원료 생산
대한유화 - 분리막 원료 생산
대한유화의 본업은 화학회사
대한유화 - 리스크 요인
점유율이 현재 50% 이지만 22%로 떨어질 것으로 예상
3. 염블리와 함께 링크
(2023년 3월 11일 방송)
https://youtu.be/vgy42dtF2Lg?si=KSrWC0mEDSkDdvg5
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