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핵심기술
내열성 고분자 소재를 사용하여 전기방사기술을 이용한 부직포 타입의 초극세섬유 고내열성 분리막 개발

최종목표
o 인장강도 : 50 MPa 이상
o 기공도 : 40% 이상
o 두께 : 25 ㎛ 이내
o 열수축률 : 5%이내(180℃, 1시간)
o 최소폭 : 60cm × 100m 이상
o Pore Size 제어: 0.05~1.0 ㎛
o 직경 제어: 200~800nm
o 전기화학적 안정성 : 전해액과의 반응성 없음
o 두께편차 ±1.0㎛
o 과충전 : 발화 및

핵심기술
내열성 고분자 소재를 사용하여 전기방사기술을 이용한 부직포 타입의 초극세섬유 고내열성 분리막 개발

최종목표
o 인장강도 : 50 MPa 이상
o 기공도 : 40% 이상
o 두께 : 25 ㎛ 이내
o 열수축률 : 5%이내(180℃, 1시간)
o 최소폭 : 60cm × 100m 이상
o Pore Size 제어: 0.05~1.0 ㎛
o 직경 제어: 200~800nm
o 전기화학적 안정성 : 전해액과의 반응성 없음
o 두께편차 ±1.0㎛
o 과충전 : 발화 및 폭발 등이 없음
o 전지용량 감소율 : 10% 이내
o Nail 관통 : 발화 및 폭발 등이 없음
o 전해액 Wetting성 : 10mg/10min 이상
o 전해액 비가용성 : 0.5% 미만 at 25℃, 1.0% 미만 at 60℃
o 수명특성 : 올레핀 분리막 대비 100% 이상 성능
o 저온특성 : 올레핀 분리막 대비 100% 이상 성능

개발내용 및 결과
o 내열성 고분자 소재 선정
- PAN(Polyacrylronitile), PI(Polyimide), m-Aramid 선정
- 각 고분자에 대한 내열 특성 분석
o 내열성 고분자 소재에 대한 전기방사를 통한 방사성 연구 및 초극세섬유 제조 기술 개발
- Solution 조건 설정 : solvent, 농도, 첨가제 등
- 전기방사 조건 설정 : 온습도, TCD, 전압, 토출량 등
- 섬유직경 및 기공크기 제어 기술 개발 : 농도, 첨가제 등
- 전기방사 방식에 따른 제조 기술 개발 : 하향식, 상향식
- 폭 600mm 이상 초극세섬유 분리막 제조 기술 개발
o 전기방사를 통해 제조된 초극세섬유 분리막의 후가공 기술 개발
- 이형지 개발 : 종이, 테프론시트 등
- 칼렌더링 조건 설정 : 온도, 압력, 롤특성에 따른 분석
- 이형지 및 칼렌더링 조건 변화를 통한 분리막 특성 분석
o 내열성 초극세섬유 분리막에 대한 단계적인 전지 특성 평가
- 코인셀. 160mA, 1Ah, 5Ah 전지제작
- 초극세섬유 분리막에 대한 내열 특성 분석
- 각 단계별 전지에 대한 전지 성능 비교 평가
o 내열성 초극세섬유 분리막에 대한 신뢰성/안전성 평가
- 1Ah, 5Ah 전지 제작
- 신뢰성/안전성 비교 평가 : 올레핀계 분리막 대비
o 내열성 초극세섬유 분리막 시작품 제작 및 5Ah급 전지 Pilot 시제품의 성능 및 안전성 평가
- 폭 600mm 초극세섬유 분리막 제조 : 하향식, 상향식
- 5.5Ah 전지 시제품 제조
- 전지 성능 및 안전성에 대한 내부 평가 및 외부시험기관 평가

기술개발 배경
o 현재 상용화되어 있는 미세다공성 분리막은 올레핀계 소재가 사용되고 있으나 낮은 내열온도로 인한 고온에서 열적안정성 및 장기 사용시 화학적 안정성이 취약한 문제가 제기되어 이를 대체할 수 있는 고기능성 분리막 개발이 필요함.
o 최근 시장이 전기자동차, 에너지저장시스템 등의 중대형 이차전지의 시장이 커지고 있어 열적안정성, 고출력 특성이 요구되는 바 고내열성 소재의 전기방사기술을 이용한 초극세섬유 분리막 개발 진행

핵심개발 기술의 의의
o 전기방사기술에 대한 500여개의 특허 보유를 통해 세계적으로 인정받는 기술로 초극세섬유에 대한 세계시장을 주도할 기술임.
o 전기방사를 통한 초극세섬유 분리막 제조 기술은 미세다공성 막 제조와 박막화가 가능한 기술임.
o 많은 특허와 원천기술 보유로 특허분쟁을 피할 수 있어 향후 한국의 수출주력사업으로 성장 가능함

적용 분야
o 리튬, 나트륨등 이차전지 분리막 분야
o 압정전용량, 압전성 센서 분야
o 스포츠 및 Outdoor 분야, 방위산업 분야
o Air 및 Liquid Filter 분야


(출처 : 개발결과 요약 4P)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목차 ... 10
• 제 1 장 서론 ... 13
• 제 1 절 과제의 개요 ... 13
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 19
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 19
• 1. PI 초극세 섬유 분리막 ... 19
• 2. PAN 초극세 섬유 분리막 ... 20
• 3. 복합 분리막 ... 21
• 4. 정량적 목표 항목의 평가방법 ... 22
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 24
• 1. PI 초극세 섬유 분리막 ... 24
• 2. PAN 초극세 섬유 분리막 ... 25
• 3. 복합 분리막 ... 26
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 27
• 1. 1차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 27
• 2. 2차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 28
• 3. 3차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 29
• 4. 4차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 31
• 5. 5차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 33
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 35
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 36
• 제 3 장 결과 ... 38
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 38
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 38
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 49
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 62
• 제 2 절 연구 개발 추진 체계 ... 292
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 292
• 2. 연차별 역할 및 추진 내역 ... 293
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 300
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 301
• 제 4 장 사업화 계획 ... 302
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 302
• 1. 리튬이차전지 시장 ... 302
• 2. 리튬이차전지용 분리막 시장 ... 305
• 끝페이지 ... 307