#17. 분리막(separator) 기능 및 기본 특성

1) 분리막

분리막은 전기화학 반응에 참여하지 않는 비활성 소재이지만, 리튬 이온이 이동하는 경로를 제공하는 역할을 하면서 동시에 음극과 양극의 물리적인 접촉을 분리하는 중요한 소재이기도 하다. 전지내의 전해질 특성을 이해하기 위해서는 분리막의 역할과 구조, 특성을 파악하는것이 중요하다. 

2) 분리막의 기능

분리막은 수 nm~수 um 크기의 기공을 갖고 있어 미세 다공성 고분자 막이라고 할 수 있다. 가장 일반적으로 사용하는 분리막은 PE, PP 등의 폴리올레핀계를 들 수 있는데 이는 우수한 기계적 강도 및 화학적 안정성을 갖고 있어 가격 또한 낮다는 장점이 있다. 분리막의 기공도는 30~50% 정도 이며, 기공이 높은 온도에서 막혀 리튬이온의 이동을 차단시키는 온도는 각각 PE : 135도, PP:165도이다. 

3) 분리막 기본 특성

1. 두께 : 고에너지 밀도를 위하여 두께가 20um 정도의 두께 분리막이 많이 사용되고 있다. 
2. MacMullin number : 전해질 함침 된 분리막의 저항값과 전해질만의 저항의 비율로 약 10~12 정도 범위 값을 갖는다. 
3. 전기저항 : 분리막은 절연체 이며, 전해질이 함침되었을때 전기저항이 작은것이 가장 좋다.
4. 투과도 : 일정 조건에서 일정량의 공기가 통과하는 시간을 표현한 것으로 Gurely 값으로 표시된다. 
5. 기공의 크기 및 기공도 : 대게 40%의 기공도를 갖고 있어 덴드라이트 성장에 의한 단락 방지를 위해 기공은 입자보다                                         크기가 작은것이 특징이다. 
6. 관통강도 : 일정 크기의 송곳을 장착하고, 분리막에 일정속도 낙하시켜 파단 강도를 측정한다. 
7. 열 안정성 : 대게 진공 중 90도에서 1시간 건조에 의해 약 5% 이하의 변형율을 요구한다. 
8. 인장강도 : 일반적으로 분리막은 연신 방향의 강도가 매우 높은데, 대게 1000kgf/cm2 이상의 인장강도를 갖는다. 
9. 단락 : 내부 혹은 외부 단락으로 급격하게 많은 전류가 흐를때 미세 기공을 막아 전지 회로를 차단하는 안전 장치 기능            이다.
10. 젖음성 : 충분한 빠른 속도의 젖음성이 요구된다. 
11. 화학적 안정성 : 고온에서 전해질의 대한 내부식성이 요구된다. 
12. 평균 분자량 및 분포도 : 일반적으로 우수한 기계적 물성과 좁은 용융점 범위를 가져야 최적화 된 분리막이라고 한다.