초록 ▼

1. 개발목표

1-1. 1차년도 개발목표
가. 개발목표 : 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 개발
(1) 세퍼레이터용 부직포 기재 제조
(2) 세퍼레이터용 나노섬유에 적합한 열적 특성 강화 고분자 선정 및 복합고분자 설계
(3) 나노섬유 제조기술 확보
(4) 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 복합기술 개발
(5) 전지제조(Half-cell) 평가를 통한 세퍼레이터 적정성 및 신뢰성 평가
나. 세부개발목표
(1) 일차전

1. 개발목표

1-1. 1차년도 개발목표
가. 개발목표 : 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 개발
(1) 세퍼레이터용 부직포 기재 제조
(2) 세퍼레이터용 나노섬유에 적합한 열적 특성 강화 고분자 선정 및 복합고분자 설계
(3) 나노섬유 제조기술 확보
(4) 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 복합기술 개발
(5) 전지제조(Half-cell) 평가를 통한 세퍼레이터 적정성 및 신뢰성 평가
나. 세부개발목표
(1) 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 세퍼레이터용 부직포 기재 개발
◦ 세퍼레이터용 초극세 부직포 기재 개발
◦ 내약품성 멜트블로운 박막 부직포 기재 개발
◦ 멜트블로운 방사조건 최적화를 통한 공극율 제어 기술 개발
(2) 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 개발
◦ 일차전지의 성능향상을 위한 나노섬유 고분자 선정 및 복합고분자 설계
◦ 고성능 나노섬유 제조조건 확립
◦ 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터의 복합화 최적조건 확립
(3) 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터에 대한 시작품 제조 및 신뢰성 평가 실시
◦ half cell을 제조하여 전지 물성 평가 및 전기화학적 평가실시

1-2. 2차년도 개발목표
가. 개발목표 : 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 개발
(1) 나노섬유 세퍼레이터 베이스용 초극세 부직포 품질 안정화
(2) 나노섬유 세퍼레이터 가공기술 개발
(3) 나노섬유 제조기술 확보
(4) 나노섬유 세퍼레이터에 대한 기준물성 평가와 시작품 제작 및 신뢰성 평가
나. 세부개발목표
(1) 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 베이스용 초극세 부직포 개발 및 품질안정화
◦ PA폴리머를 이용한 멜트블로운 방사 안정화
◦ 후가공 처리를 통한 KOH 흡습성 극대화를 위한 가공제 조사 및 처리방법 확보
◦ 방사조건 안정화 및 고분자 복합화를 통한 기능성 향상
(2) 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 개발
◦일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터의 기계적 물성향상을 위한 가공조건의 최적화
◦일차전지용 나노섬유 1,100mAh급(AA Size) 세퍼레이터의 상용화 공정 설계
(3) 일차전지용 나노섬유 개발
◦ 나노섬유의 세퍼레이터의 물리적 특성향상을 위한 가공기술 개발
◦ 나노섬유의 성능향상을 위한 제조 기술 개발
(4) 나노섬유 세퍼레이터에 대한 물성평가와 시작품 제작 및 신뢰성 평가
◦ half cell을 제조하여 전지 물성 평가 및 전기화학적 평가실시
◦ 주관기관, 참여기관의 기술 및 정보 교류를 통하여 원만한 연구개발 진행 촉진

1-3. 3차년도 개발목표
가. 개발목표 : 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 개발
(1) 전지적 특성향상 기술 개발
(2) 각 공정별 상용화 검토 및 보완
(3) 각 공정별 최적화 조건 및 신뢰성 확보
나. 세부개발목표
(1) 일차전지용 1100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 베이스용 멜트블로운 부직포
기재 상용화 구축
◦ 전기적 특성 향상을 위한 Base기재 개발
◦ 멜트블로운 생산공정 안정화 및 최적화를 통한 상용화 체제 구축
◦ 상용화 체제 구축을 위한 데이터베이스 구축
(2) 나노섬유의 복합화에 따른 물성 및 상용화공정의 최적화 조건 확립
◦ 전기적 특성 향상을 위한 나노섬유 개발
◦ 나노섬유의 복합화에 따른 물성변화에 대한 기초자료 확립
◦ 상용화 공정의 최적화 조건에 대한 분석
(3) 일차전지용 1100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터 제조기술의 상용화공정개발
◦ 일차전지용 1100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터의 상용화 공정 최적화 조건확립
◦ 각 공정별 조건의 변화에 따른 물성변화의 상관관계에 대한 자료 확립
(4) 일차전지용 1100mAh급(AA Size) 나노섬유 세퍼레이터에 대한 신뢰성 평가 및 프리마케팅 진행
◦ 주관기관, 참여기관에 대한 기술정보(신뢰성 평가 및 기술정보) 제공을 통하여 고성능 세퍼레이터의 성능 개선
◦ 시작품에 대한 상용화 적용 및 평가로 신뢰성 확보
◦ 시작품을 이용한 프리마케팅 진행

2-1. 1차년도 개발내용 및 결과
가. 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 세퍼레이터용 부직포 기재 개발
(1) 일차전지용 나노섬유 복합 세퍼레이터에 적합한 기재 기공 및 두께 선정
◦ 최적 기공크기 발현을 위한 제조(방사,후가공)공정 확립
◦ 나노섬유와의 복합 및 흡습성을 위한 최적 기공 및 두께 선정
(2) 일차전지용 나노섬유 복합 세퍼레이터에 적합한 기재 물성 발현
◦ 세퍼레이터용으로 적합한 인장강도, 신도, 내약품성등 물성확보
◦ 물성 보완을 위한 후가공 처리 조건 확립
(3) 양산화 적합성 점검
나. 일차전지용 나노섬유 복합 세퍼레이터용 부직포 기재 물성평가
세퍼레이터용 부직포로서의 적합성 테스트를 위해 평량, 두께, 기공도, 기공크기, 인장강도, 흡습속도, 흡습량, 화학적 특성을 총 5차례에 거쳐 물성 평가를 실시
다. 일차전지용 나노섬유 복합 세퍼레이터용 나노섬유 방사 기술 개발
(1) 고성능 일차전지용 나노섬유 복합 세퍼레이터의 나노섬유 방사 조건 확립
◦ 나노섬유 복합 세퍼레이터용 고분자 선정 및 설계
◦ 나노섬유 제조조건 확립 (방사액, 방사조건)
◦ 나노섬유 방사조건과 나노섬유 복합 세퍼레이터의 특성관계 자료 확립
라. 일차전지용 나노섬유 복합 세퍼레이터의 부직포 기재와 나노섬유 복합 공정 개발
(1) 나노섬유와 부직포 기재와의 복합화를 위한 바인더 고분자 개발
◦ 나노섬유와 부직포 기재의 박리 현상을 없애고 각 부품의 성능을 유지 할 수 있는 바인더 고분자 개발
(2) 나노섬유와 부직포 기재와의 복합화 공정에서 최적조건 확립
◦ Heater Presser의 최적 온도 및 압력 조건 설정
◦ 최적 기공 및 두께 선정
마. 나노섬유 복합 세퍼레이터의 물성 분석
최적 조건으로 제조된 부직포 기재와 나노 분리막(나노섬유)을 복합한 나노섬유 복합 세퍼레이터 시료에 대한 무게, 두께, 기공도, 인장강도, 신율, 흡습량, 흡습속도, 기공크기, 화학적 특성의 물성을 5차례에 거쳐 시험 및 분석
바. 일차전지용 세퍼레이터 적합성 확인을 위한 기초물성평가
(1) 나노섬유 복합 세퍼레이터를 이용한 전지(Half cell) 제조
(2) 내약품성, 보액율, 방전에 대한 성능 평가 실시

2-2. 2차년도 개발내용 및 결과
가. 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 세퍼레이터용 부직포 기재 개발
(1) 일차전지용 나노섬유 복합 세퍼레이터에 적합한 기공 및 두께 발현
◦ 일차전지용 세퍼레이터의 최적 기공크기 발현을 위한 제조공정 확립
◦ KOH의 흡습성을 고려한 기재의 기공크기 및 두께 선정
(2) 일차전지용 나노섬유 복합세퍼레이터의 적합한 기재 물성 발현
◦ 세퍼레이터용으로 적합한 전해액보액율, 인장강도, 신도, 내약품성등 물성확보
◦ 물성 보완을 위한 후가공 처리 조건 확립
(3) 양산화 적합성 점검
나. 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 세퍼레이터용 부직포 기재 물성평가
(1) 세퍼레이터용 부직포로서의 적합성 테스트를 위해 평량, 두께, 기공도, 기공크기, 인장강도, 흡습속도, 보액율, 화학적 특성 등의 물성 평가를 실시
다. 일차전지용 나노섬유 복합 세퍼레이터용 나노섬유 방사 기술 개발
(1) 일차전지용 나노섬유 세퍼레이터용 나노섬유 방사 조건 확립
◦ 나노섬유 복합 세퍼레이터용 고분자 선정 및 설계
◦ 나노섬유 제조조건 확립 (나노섬유 패턴)
◦ 나노섬유 방사조건과 나노섬유 복합 세퍼레이터의 특성관계 자료 확립
라. 일차전지용 나노섬유 복합 세퍼레이터의 부직포기재와 나노섬유 복합 공정 개발
(1) 나노섬유와 부직포 기재와의 복합화를 위한 바인더 고분자 개발
◦ 나노섬유와 부직포기재의 박리 현상을 없애고 각 부품의 성능을 유지할 수 있는 바인더 고분자 개발
(2) 나노섬유와 부직포 기재와의 복합화 연속 공정개발
◦ 상용화공정을 목표로 한 대용량 나노섬유 방사 및 가공 공정 개발
마. 나노섬유 복합 세퍼레이터의 물성 분석
최적 조건으로 제조된 부직포 기재와 나노 분리막(나노섬유)을 복합화한 나노섬유 복합 세퍼레이터 시료에 대한 무게, 평량, 기공도, 인장강도, 신율, 보액율, 흡습속도, 기공크기, 화학적 특성 등의 물성을 시험 및 분석
바. 일차전지용 세퍼레이터 접합성 확인을 위한 기초물성평가
(1) 나노섬유 복합 세퍼레이터를 이용한 Half cell, Full cell 제조 및 전지성능 평가
(2) 내약품성, 보액율, 방전에 대한 성능 평가 실시

2-3. 3차년도 개발내용 및 결과
가. 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 세퍼레이터용 부직포 기재 개발(JK4) 및 상용화 기재(JK4A, JK4B)생산
(1) 세퍼레이터의 전기적 특성 향상을 위한 부직포 제조
◦ KOH흡습성을 높이기 위한 기공도가 높은 친수성 부직포 제조
◦ 나노섬유소재 복합화에 적합한 멜트블로운 부직포 기재 품질 안정화 구축
(2) 최종 개발품으로 선정된 샘플을 상용화 기재 제조
◦ 멜트블로운 생산공정 안정화 및 최적화를 통한 상용화 체제 구축
◦ 후 가공 기술 안정화를 통한 최종 품질 조건 제어 기술 확보
나. 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 세퍼레이터용 부직포 기재 물성평가
(1) 세퍼레이터용 부직포로서의 적합성 테스트를 위해 평량, 두께, 기공도, 기공크기, 인장강도, 흡습속도, 보액율, 화학적 특성 등의 물성 평가를 실시
다. 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 세퍼레이터용 나노섬유(CN) 개발
(1) 일차전지용 세퍼레이터용 부직포의 부족한 물성을 보충하기 위한 나노섬유 개발
◦ 세퍼레이터용 나노섬유 고분자 개발
◦ 세퍼레이터용 나노섬유의 특성 분석
라. 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 복합 세퍼레이터 상용화(JK-4-CN-3) 공정 최적화
(1) 상용화 공정의 각 공정 별 최적화 조건 확립
(2) 상용화 공정의 문제점 분석 및 해결방안 제시
마. 일차전지용 1,100mAh급(AA Size) 나노섬유 복합 세퍼레이터의 신뢰성 평가 및 시작품 제조
(1) 세퍼레이터 기초 물성평가, 봉합작업성 및 전지 제조, 성능 평가
(2) 시작품에 대한 상용화 적용 및 신뢰성 확보
바. 프리마켓팅 일차전지 시장 선점

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
가. 기술적효과
일차전지용 세퍼레이터의 국내 제조업체는 존재하지 않으며 전량 수입에 의존하고 있음. 국외에서는 일본의 SANSHO社 및 미국의 AMS社가 독점적 위치에 생산 공급하는 체제를 형성하고 있으며 이 가운데 세계시장의 약 80%를 일본 업체가 공급하고 있음. 현재 일본에서 공급하고 있는 제품의 기능에서 15%의 성능향상에도 불구하고 동일한 가격을 유지한다면, 짧은 기간 안에 국내 수요를 대체할 수 있으며, 저가 일차전지를 생산하고 있는 중국 등에도 수출함으로써 국가 경쟁력을 높일 수 있을 것임. 또한 현재 선진국과의 기술 격차가 2~4년 정도이나 본 기술 개발이 성공적으로 완료된다면 기술 격차를 90% 이상 줄일 수 있을 것으로 예상됨
나. 경제적 효과
수요기업인 (주)벡셀에서 현행품인 일본 제품을 국내 제품으로 대체하여 사용 가능하므로 알카라인 전지의 경쟁력을 확보할 수 있고, 이로 인한 외화 유출을 방지 할수 있음. 또한 중소기업에서의 생산 기술 확보로 국내 세퍼레이터 시장 활성화 및 기타 제품군 시장 형성이 가능할 것으로 예상됨

4. 적용분야
본 연구의 최종개발 제품인 나노섬유 복합 세퍼레이터의 경우, 고성능 및 일반 일차전지의 세퍼레이터로 사용 할 수 있으며, 일부 성능이 보완된다면 이차전지의 세퍼레이터로도 활용이 가능함. 또한 나노섬유, 초극세 멜트블로운의 각 부품 단위 혹은 나노섬유와 멜트블로운을 복합한 상태의 부품으로도 사용이 가능함. 활용 용도로는 필터, 의료용, 위생용 등 다양한 적용이 가능함.

(출처 : 부품소재기술개발사업 최종보고서 초록)

목차 Contents

• 표지 ... 1최종보고서 제출서 ... 2부품소재기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3목차 ... 8제1장 서론 ... 11 제1절 기술개발대상 부품․소재 ... 11 1. 부품․소재의 형상 및 명칭 ... 11 2. 부품․소재의 기능 ... 13 3. 부품․소재의 핵심기술 및 요소기술 ... 14 4. 국내․외 제품․기술 및 시장 현황 ... 15 제2절 기술개발 목표 ... 20 1. 총괄 최종목표 및 연도별 개발목표 ... 20 2. 세부 수행기관별 최종목표 및 연도별 개발목표 ... 21 3. 정량적 목표 ... 26 제3절 연차별 기술개발 내용 ... 27 1. 1차년도 총괄기술개발 내용 ... 27 2. 1차년도 세부기관별 기술개발 내용 ... 28 3. 2차년도 총괄기술개발 내용 ... 30 4. 2차년도 세부기관별 기술개발 내용 ... 30 5. 3차년도 총괄기술개발 내용 ... 32 6. 3차년도 세부기관별 기술개발 내용 ... 32제2장 본론 ... 34 ◎ 1차년도 ... 34 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 34 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 86 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 90 ◎ 2차년도 ... 91 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 91 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 164 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 168 ◎ 3차년도 ... 169 제1절 기술개발의 목표 및 내용 ... 169 제2절 수행주체별 담당내용 및 협력 ... 274 제3절 기술개발 추진일정 준수여부 ... 278제3장 결론 ... 279 ◎ 1차년도 ... 279 제1절 나노섬유 복합 세퍼레이터의 개발 결론 ... 279 제2절 개발제품의 품질 보완방안 ... 281 ◎ 2차년도 ... 282 제1절 나노섬유 복합 세퍼레이터의 개발 결론 ... 282 제2절 개발제품의 품질 보완방안 ... 284 ◎ 3차년도 ... 285 제1절 나노섬유 복합 세퍼레이터의 개발 결론 ... 285끝페이지 ... 289