화학저널

OS, 드론용 내열성 분리막 제안 … 차세대 소재 개발도 박차

일본 오사카소다(Osaka Soda)가 차세대 배터리 소재 사업을 적극화하고 있다.
최근 야마가타(Yamagata)대학, 일본 바이린(Vilene)과 함께 LiB(리튬이온전지)용 내열성 분리막을 개발했다. 기존제품에 비해 내열성이 높아 섭씨 150도 고온에서도 변형되지 않는다는 특성을 살려 배터리 내부 온도가 상승하기 쉬운 드론이나 자동차용 사용이 가능할 것으로 예상하고 있다.
2년 안에 드론 분리막으로 상업화할 계획이다.
이밖에도 차세대 축전기기에 사용하는 전해질용 폴리머와 수계 바인더 등 여러 배터리 소재를 개발했으며 종합적인 능력을 활용함으로써 에너지 기기 분야에서 토탈 솔루션을 실현해나갈 방침이다.
오사카소다는 최근 야마가타대학의 모리시타 마사노리 산학연계 준교수, 바이린과 함께 LiB 안전성 향상에 기여하는 차세대 분리막 개발에 성공했다.
바이린이 개발한 내열성 부직포에 오사카소다가 개발한 특수고무 등을 코팅했으며 기존 분리막보다 내열성이 우수한 것으로 알려졌다.
기존 LiB는 화학적 안정성이 뛰어난 폴리올레핀(Polyolefin)제 분리막을 주로 채용했으나 배터리 주변 온도가 섭씨 80도 정도로 상승하면 분리막이 수축되기 때문에 배터리가 쇼트되고 발화하는 문제가 발생하고 있다.
오사카소다 등이 개발한 새로운 분리막은 내열성 부직포에 특수 ECH(Epichlorohydrin) 고무 등을 조합해 내열성을 유지하면서 쇼트되기 쉬운 부직포의 과제를 해결한 것으로 알려졌다.
가열시험에서 기존 배터리는 핫 플레이트로 가열했을 때 100도에서 쇼트가 일어나고 전구가 소멸했으나 내열성 분리막을 사용한 개발제품은 150도에서도 전구의 점등 상태를 유지했다.
주변 온도가 상승할 때에도 배터리가 발화하지 않았고 안전성을 높이는 것이 가능해 드론 등 대전류를 사용하는 기기의 배터리로 활용이 가능할 것으로 판단되고 있다.
세공경이 균일하기 때문에 내열성 이외의 성능 향상과 배터리 장수명화 등도 기대하고 있다.
해당 분리막을 사용한 드론용 배터리를 먼저 시험제작하고 자동차로 용도를 확대해나갈 예정이다.
오사카소다는 에너지‧환경, 헬스케어, 전자소재 등을 신제품 개발을 위한 중요한 사업으로 설정하고 있다.
에너지‧환경에서는 2017년 완성한 신규 연구동인 종합연구개발센터에 배터리 제작 실험실을 설치해 원료부터 배터리까지 제조‧조립‧성능평가 등을 실시할 수 있는 체제를 갖추는 등 차세대 배터리 소재 조기 실용화를 위한 연구개발(R&D) 체제를 가속화하고 있다.
현재 샘플을 출하하고 있는 것은 전해질용 폴리머와 수계 바인더로, 전해질용 폴리머는 물과 알코올, 톨루엔(Toluene) 등 범용 촉매로 가용할 뿐만 아니라 열‧자외선(UV: Ultra Violet) 가교를 활용한 필름, 겔 조정이 가능해 전고체 폴리머 전해질이나 폴리머 겔 전해질 등으로 LiB, 전기 2중층 캐퍼시터(EDLC), 색소 증감형 태양전지 용도 투입을 기대하고 있다.
수계 바인더는 고분자 고체 전해질 기술을 응용해 개발했으며 LiB, EDLC, LiC(리튬이온캐퍼시터) 등 다양한 축전기기 양극재에 대응이 가능한 것으로 평가하고 있다.
아크릴 성분으로 높은 결착성을 확보했고 전해액에 대한 팽윤이 적어 장수명화도 도모하고 있다.
차세대 소재인 고전도성 CNT(Carbon Nano Tube)의 배터리 적용도 검토하고 있다.
다른 탄소소재에 비해 도전성이 10-1000배 높다는 점을 활용해 응용제품을 개발하고 있으며 조기 양산화로 이어나갈 계획이다.
오사카소다는 기존 화학사업에서 축적한 다양한 기술을 응용하면서 차세대 배터리 관련 소재를 신규사업 가운데 하나로 육성하고 있다.