화학뉴스

Toray Research Center(TRC)가 LiB(리튬이온전지)용 분리막의 기공을 평가하는 신기슬을 개발했다.
분리막 기공의 형태와 직경은 이온의 이동성을 좌우하기 때문에 새로운 평가 기술은 구경 최적화를 통한 LiB 고출력화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
미세구멍은 구멍끼리 연결돼 소재를 관통하는 관통공, 구멍 끝이 고체로 둘러싸이는 폐쇄공, 구멍 전체가 고체에 둘러싸여 소재 표면에 드러나지 않는 폐공 등으로 구별된다.
TRC는 특히, 이온과 액체의 투과성능을 지배하는 관통공에 착안해 수은의 투과 압력을 이용하는 수은투과법을 적용해 100나노미터 이하의 기공을 선택적으로 평가할 수 있는 기술 개발에 성공했다.
신기술은 다양한 소재에 비습윤인 수은을 프로브로 사용하는 점이 특징이며 TRC는 시료용 막으로는 분리막 뿐만 아니라 직경 100나노미터 이상 미세구경을 지닌 여과막을 비교군으로 이용했다.
실험은 막들과 다공질 지지체를 조합해 측정 셀 안에 봉입한 다음 셀 내부 압력을 상승시켜 압력과 복합체 주변 수은을 기록하는 방법으로 진행했으며 추가로 수은 투과 데이터와 비교하기 위한 공극률 및 미세구경 분포, 기포점 압력, 이온 전도도 등을 각각 측정했다.
실험 결과 여과막은 수은투과 압력과 기포점 압력이 비례관계로 나타났으며 TRC는 기포점 압력이 관통공의 좁아지는 정도의 영향을 받으므로 수은투과압력으로도 관통공 직경을 평가할 수 있을 것으로 분석했다.
반면, 기포점으로 파악하는데 실패한 분리막의 관통공은 수은투과법으로 파악하는데 성공했으며 산출된 수은투과압력으로부터 추정한 관통공 직경은 30나노미터 수준인 것으로 알려졌다.
TRC는 실험 결과를 바탕으로 나노 관통공의 직경을 선택적으로 평가할 수 있게 되면 이온과 같은 액체가 하르는 정도를 이해하기 위한 강력한 도구로 사용할 수 있을 것으로 기대하고 있으며 새로운 평가법을 확립해 제안함으로써 LiB의 발전을 지원할 방침이다. (윤)