리튬이온 배터리에서 분리막은 양극과 음극 사이의 물리적인 접촉을 막아주는 동시에 리튬이온의 이동이 원활하게 이루어져야 하는 소재이다. 언뜻 들으면 상반된 개념처럼 생각되지만, 두 가지 기능을 수행할 수 있게 하는 다양한 기술력이 분리막에 적용되어 있다.

분리막의 소재는 우리가 일상에서 자주 접하는 비닐봉지, 플라스틱 용기 등과 같은 PP, PE* 등 고분자 소재이다. 이 소재들과 첨가제들을 같이 녹여 필름으로 만든 후, 연신과 추출의 공정을 통해 분리막이 제조된다. 연신을 강하게 할수록 분리막의 강도는 높아지는데, 분리막의 강도에 따라 외부 충격에 대한 저항성도 향상되기 때문에 삼성SDI는 분리막 강도를 높이기 위한 노력을 지속하고 있다. 

* PP: Poly Propylene/PE: Poly Ethylene

[양극과 음극의 단락을 방지하는 배터리 안전성 확보의 핵심 소재인 분리막]

최근 급속충전 기술에 관심이 높아지면서 분리막 또한 급속충전에 유리하도록 기술 발전이 이루어지고 있다

분리막은 양극과 음극의 직접적인 접촉은 막아주면서 약 0.07nm 크기의 리튬이온은 지나갈 수 있는 통로가 있어야 한다. 분리막을 현미경으로 살펴보면 미세한 기공을 발견할 수 있는데, 이 기공이 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 오갈 수 있는 길이다. 이는 통기 시간*으로 기공의 성능을 확인할 수 있다. 삼성SDI는 통기도를 높이는 기술로 리튬 이온이 빠르게 더 많이 지나갈 수 있게 하여 급속충전에 보다 유리하게 분리막을 제작하고 있다.  

* 통기 시간(Sec/100cc) : 100cc의 공기가 몇 초안에 통과하는지 성능을 알아보는 지표

[분리막 기공 사이로 리튬이온이 이동] 

분리막이 배터리의 안전성과 품질에 영향을 주는 성능은 강도 외에도 내열성, 접착성이 있다. 이 성능을 높여주는 것이 바로 삼성SDI의 코팅 기술이다. 특히 각형, 원통형 배터리에 사용하는 분리막의 경우 내열성을 확보하기 위해 분리막에 세라믹층을 코팅하여 온도 변화에 따른 분리막의 변형을 막아준다. 

삼성SDI는 내열성 확보에 더해 박막화까지 가능한 코팅 기술을 지속적으로 연구 개발하고 있다. 분리막을 얇게 할수록 동일 공간에 양극, 음극 활물질을 더 많이 넣을 수 있어 에너지 밀도를 높일 수 있기 때문이다. 현재는 3세대 코팅 기술을 적용하여 고온 내열성을 확보한 박막 분리막을 활용하고 있다.

파우치 배터리의 경우 IT 기기가 점점 더 얇아지는 추세에 따라 접착력을 강화하여 박막화에 유리하도록 기술력을 확보하고 있다. 

[삼성SDI는 분리막 코팅 기술 개발을 통해 박막화와 내열성을 강화 중] 

삼성SDI는 차세대 분리막 기술을 활용하여 안전하고, 고에너지 밀도의 배터리 생산을 위해 지속 노력할 것이다.