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고출력용 리튬이온 배터리(LIB)가 전기자동차 및 대형 에너지저장시스템(ESS) 등에 적용됨에 따라 배터리의 안정성 및 신뢰성이 중요해지고 있다. 분리막은 LIB의 중요한 구성 요소 중 하나로서 전해액 함침 및 이온 수송을 위한 다공성 구조를 가지고 있으며 배터리 전극 간의 접촉을 방지하여 내부 단락 및 폭발 위험을 방지하는 역할을 한다. 분리막이 LIB 안전성에 큰 영향을 미친다. 분리막이 과도하게 열 수축되거나 용융파괴가 발생하면 자체 기능을 상실하여 전극간 접촉을 방지할 수 없어 내부 단락 및 배터리 폭발 위험이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 고온에서 분리막의 열수축을 감소시키고 용융파괴온도를 향상시키기 위해서 기존 분리막 위 무기재료 ...

고출력용 리튬이온 배터리(LIB)가 전기자동차 및 대형 에너지저장시스템(ESS) 등에 적용됨에 따라 배터리의 안정성 및 신뢰성이 중요해지고 있다. 분리막은 LIB의 중요한 구성 요소 중 하나로서 전해액 함침 및 이온 수송을 위한 다공성 구조를 가지고 있으며 배터리 전극 간의 접촉을 방지하여 내부 단락 및 폭발 위험을 방지하는 역할을 한다. 분리막이 LIB 안전성에 큰 영향을 미친다. 분리막이 과도하게 열 수축되거나 용융파괴가 발생하면 자체 기능을 상실하여 전극간 접촉을 방지할 수 없어 내부 단락 및 배터리 폭발 위험이 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 고온에서 분리막의 열수축을 감소시키고 용융파괴온도를 향상시키기 위해서 기존 분리막 위 무기재료 TiO2 입자와 유가 고분자재료 PVDF를 이용하여 유기-무기재료 혼합 용액을 코팅하였다. PVDF는 코팅층의 모재(matrix) 역할을 하고 추후 비용매 유도 상분리법(NIPS)을 이용하여 기공을 형성하였다. 본실험에서 무기재료 TiO2 입자를 합성하였고 가장 좋은 열 안정성을 가진 혼합재료 코팅 분리막을 확인 하기위해 무기재료 농도 별, 크기 별 코팅 용액을 제작하여 코팅 분리막의 내열 성능을 테스트하였다. 그중에 본실험에서 합성된 T10M 입자로 제작한 무기재료 농도 15% 코팅 분리막 T10M-15 분리막이 210 ℃ 고온 에서도 용융파괴(meltdown)가 일어나지 않아 좋은 열 안정성을 보여준다. 따라서 합성된 T10M 입자가 무기재료 코팅 공정에 응용가능성 및 T10M-15 분리막이 고 안정성 대형 리튬이온 배터리에 응용가능성을 보여준다.

Abstract ▼ AI-Helper

As a high-power lithium-ion battery (LIB) is applied to EVs and ESSs, demand for lithium-ion batteries is increasing. The stability and reliability of batteries become more and more important. The separator has porous structure for ion transport and preventing contact between battery electrodes to p...

As a high-power lithium-ion battery (LIB) is applied to EVs and ESSs, demand for lithium-ion batteries is increasing. The stability and reliability of batteries become more and more important. The separator has porous structure for ion transport and preventing contact between battery electrodes to preventing internal short circuit and explosion. It is one of the important components of the LIB, which has a great influence on the safety of the LIB. Its function will be lost if the separators have excessive thermal shrinkage or melting failure. Therefore, in this study, to reduce the thermal shrinkage of the separator at high temperature and improve the melt decomposition temperature, TiO2 particles were added to the PVDF/NMP solution to prepare the coating film on the commercial PE separator. For the coated layer, PVDF as a coating matrix, and then uses non solvent induced phase separation (NIPS) to form pores. High heat resistance Titanium oxide (TiO2) particles are used as additives. We compared the performance of different size particle and particle concentration coated separators. Among them, the T10M-15 separator made of T10M particles synthesized in this experiment with an additive concentration of 15% did not melt down at a high temperature of 210 ℃, showing good thermal stability and the possibility of application of high stability large-scale lithium-ion batteries.

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