전기차 배터리의 ‘안전핀’ 분리막 [모빌리티]

입력 2024-09-24 10:57
  • 가장작게

  • 작게

  • 기본

  • 크게

  • 가장크게

양극과 음극 차단하는 분리막
리튬이온 오가는 통로 역할도
분리막 손상 땐 열폭주 가능성↑

▲리튬이온배터리의 구조 (출처=LG에너지솔루션)
▲리튬이온배터리의 구조 (출처=LG에너지솔루션)

지난달 인천의 한 아파트 지하주차장에서 발생한 전기차 화재 사고와 관련해 차량 하부에 부착된 배터리팩이 외부 충격으로 손상된 것이 원인일 가능성이 있다는 국립과학수사연구원의 감정 결과가 나왔다.

전기차에 사용되는 리튬이온배터리는 양극재, 음극재, 전해액, 분리막 등 4가지의 구성요소로 이뤄진다.

이중 분리막은 배터리의 양극과 음극을 차단하는 ‘안전장치’다. 만약 분리막이 손상돼 양극과 음극이 직접 접촉하게 되면 단락(쇼트)으로 인해 열폭주가 발생할 수 있다. 열폭주는 배터리 온도가 순식간에 1000도 이상 치솟는 현상을 말한다.

분리막은 양극과 음극의 접촉을 차단하면서 리튬이온이 양극과 음극을 오갈 수 있는 ‘통로’ 역할도 해야 한다. 따라서 열 안정성이 높고 절연성이 뛰어난 소재로 이뤄지며, 동시에 리튬이온이 이동할 수 있도록 마이크로미터(㎛·100만분의 1m)보다 작은 미세한 기공도 갖추고 있다.

분리막은 배터리의 내부 온도가 일정 수준(100~140도) 이상으로 올라가면 자체적으로 기공을 막아 리튬이온의 이동을 차단해 내부 단락을 방지한다.

분리막 소재로는 주로 폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)이 사용되는데, 제조 공정에 따라 건식 분리막과 습식 분리막으로 나뉜다.

건식 분리막은 PE, PP 필름을 한 방향으로 잡아당기고 늘려 기공을 만드는 방식이다. 공정이 간단해 경제성이 좋고 친환경적이지만, 균일한 크기의 기공을 만드는 것이 어려워 에너지저장장치(ESS) 등 에너지 밀도가 낮은 배터리에 사용된다.

습식 분리막은 고온에서 PE, PP 필름에 파라핀 오일을 섞은 뒤 고온·고압으로 압출해 납작하게 만드는 방식이다. 기공이 균일하다는 장점이 있지만 공정이 복잡하고 단가도 높다. 다만 높은 에너지 밀도를 확보할 수 있어 전기차 배터리뿐만 아니라 휴대폰, 노트북 배터리에도 쓰인다.

분리막을 얇게 만들수록 양극재를 더 많이 넣을 수 있어 에너지 밀도가 높아진다. 즉 전기차 대중화의 걸림돌인 ‘주행거리’를 해결할 수 있는 열쇠가 되는 셈이다. 분리막 업체들은 얇으면서도 강도 높은 분리막을 만들기 위해 연구개발에 주력하고 있다.

시장조사업체 SNE리서치는 리튬이온배터리 분리막 수요가 2020년 45억㎡에서 2030년 379억㎡로 대폭 증가할 것으로 예상했다. 금액 기준으로는 약 29조 원에 달하는 시장으로 성장할 전망이다.

  • 좋아요0
  • 화나요0
  • 슬퍼요0
  • 추가취재 원해요0

주요 뉴스

  • [알림] 이투데이, '2024 CSR 영상공모전'... 27일까지 접수
  • '흑백요리사', 단순한 '언더독 반란 스토리'라고? [이슈크래커]
  • 정부 '사이버안보 강국' 외침에도...국회 입법 '뒷짐' [韓 보안사업 동상이몽]
  • 비트코인, SECㆍ코인베이스 소송 등 매크로 이슈에 관망세 [Bit코인]
  • ‘골칫덩이’ 은행들…금감원은 연중 ‘조사 중’
  • [종합] 뉴욕증시, 경기둔화 우려에도 빅컷 랠리 재개…다우 0.15%↑
  • '최강야구 드래프트 실패' 현장 모습 공개…강릉고 경기 결과는?
  • 정몽규·홍명보·이임생, 오늘 국회 출석…증인 자격
  • 오늘의 상승종목

  • 09.24 13:19 실시간

실시간 암호화폐 시세

  • 종목
  • 현재가(원)
  • 변동률
    • 비트코인
    • 84,292,000
    • -1.85%
    • 이더리움
    • 3,504,000
    • -1.93%
    • 비트코인 캐시
    • 452,800
    • -1.91%
    • 리플
    • 781
    • -1.39%
    • 솔라나
    • 195,400
    • -0.86%
    • 에이다
    • 485
    • +1.68%
    • 이오스
    • 692
    • -1.14%
    • 트론
    • 203
    • +0%
    • 스텔라루멘
    • 128
    • -0.78%
    • 비트코인에스브이
    • 64,850
    • -2.04%
    • 체인링크
    • 15,120
    • -0.98%
    • 샌드박스
    • 367
    • -2.13%
* 24시간 변동률 기준