리튬이차전지용 분리막의 두께에 따른 특성 연구
Study on the Thickness Effect of the Separator for Lithium Secondary Batteries
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초록
리튬이차전지의 고에너지 밀도화를 위해 전지 구성요소들의 무게 및 부피를 저감하려는 요구가증가하고 있다. 분리막은 리튬이온의 이동통로를 제공할 뿐만 아니라 양극과 음극의 직접적인 접촉을 방지하는 핵심 부품이다. 본 연구에서는 연신 비율을 달리하여 습식방법을 통해 두께가16, 12, 9 μm 인 폴리에틸렌 분리막을 준비하였고, 각각의 기계적 강도 및 열적특성을 평가하였다. 또한 양극(LiCoO2), 음극(Graphite)을 사용한 Coin type full-cell을 제작하여 율속 특성 및500cycle까지 사이클 수명특성을 평가하였다. 수명특성 평가를 통해 사용된 모든 두께의 분리막에서 500cycle 까지 큰 차이 없이 80% 정도의 용량유지 결과를 확인하였다. 율속 특성에서는가장 얇은 9 μm 분리막이 가장 우수한 성능을 나타내었다. 흥미롭게도 9 μm의 분리막이16 μm 경우보다 열 수축률 평가에서 우수한 특성을 나타내었다.
Abstract
There is increasing demand on the reducing the weight and the volume of the majorcomponents in lithium secondary battery to improve energy density. Separator not only providespathway for lithium ion movement but also prevents direct contact between anode and cathode. Herein we fabricated polyethylene separator by varying biaxial stretching ratio to obtain membranethickness of 16, 12, and 9 μm. Mechanical and thermal properties of the separator withdifferent thickness were investigated. Also rate capability and charge-discharge cycle propertyup to 500 cycles were studied using coin type full-cell with LiCoO2 and graphite as a cathodeand an anode, respectively. All the cells using separator with different thickness demonstratedexcellent capacity retention after 500cycles (around 80%). Considering the rate capability, cellusing separator with thickness of 9 μm showed best performance. Interestingly, separator thicknessof 9 μm was more resistant to heat contraction compared to that of 16 μm separator.
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