[염블리와 함께배우기] 2차전지 Part5 : 분리막의 중요성과 역할

이 영상은 2차전지에서 분리막의 중요성을 강조하며, 리튬이온 배터리의 구조와 안전성을 설명합니다. 모든 배터리의 성능과 안전성을 유지하기 위해 필수적인 이 구성 요소는 로미오와 줄리엣의 관계에 비유됩니다. 또한, 건식과 습식 분리막의 차이점과 각각의 장단점에 관해 다루며, 최신 기술과 기업 동향도 함께 소개합니다. 이로 인해 2차전지산업에 대한 깊이 있는 이해를 돕는 동시에, 투자 결정을 내리는 데 필요한 인사이트를 제공합니다. 배터리 사고 사례를 통해 분리막의 역할이 얼마나 중요한지 다시 한번 상기시킵니다.

[함께배우기] 39일차, 2차전지 Part5. 배터리의 로미오와 줄리엣, 분리막(SK아이이테크, 더블유씨피)

1. 🔋 2차전지의 핵심소재: 분리막의 중요성과 역할

분리막은 2차전지의 양극과 음극이 만나지 않도록 물리적으로 분리하는 역할을 한다.

양극과 음극이 만나면 폭발이나 화재 등 배터리 사고가 발생할 수 있기 때문에, 안전과 직결된 중요한 소재이다.

분리막은 리튬이온의 이동을 허용하면서도 양극과 음극을 분리해야 하므로, 제조가 간단하지 않은 제품이다.

분리막은 배터리 내부에서 중간에 위치하여 분리 역할을 하며, 이를 통해 리튬이온이 효과적으로 이동할 수 있게 해주는 전해질의 역할과 함께한다.

배터리가 젤리롤 형태로 말려 있으며, 이 구조 내에서 분리막은 양극과 음극 사이에 삽입되어 있다.

2. 🛡️ 분리막의 역할과 유형

분리막은 양극과 음극의 접촉을 막아주는 역할을 하며, 이 과정을 로미오와 줄리엣의 비극적 사랑에 비유할 수 있다.

분리막에는 미세한 기공이 존재하여 리튬 이온이 통과할 수 있게 해준다.

배터리 내부 온도가 상승하거나 과전류가 흐를 경우, 기공이 닫히며 안전성을 확보한다.

분리막은 두 가지 종류가 있으며, 각각 습식과 건식으로 구분된다.

건식 분리막은 가성비가 좋고 친환경적이지만, 기공크기가 불규칙하고 에너지 밀도가 낮아 저사양 배터리에 주로 사용된다 . 반면, 습식 분리막은 복잡한 제조 공정으로 인해 단가가 비싸지만 전기차 핵심 배터리에 사용된다.

3. 🔋 덴트라이트와 분리막의 중요성

덴트라이트 현상은 리튬 이온이 음극에서 충전 시 날카로운 돌기 형태로 쌓이면서 분리막을 뚫을 위험이 있다.

이 현상으로 인해 양극과 음극이 접촉하게 되어 사고를 초래할 수 있으며, 이는 자동차 폭파 사고와 연관된다.

리튬 이온은 효과적으로 이동해야 하지만 음극 쪽에 고착되거나 가만히 있는 상황이 문제가 된다.

전고체 배터리는 전해질이 고체로 되어 있어 분리막이 필요 없고 양극과 음극이 접촉하지 않게 설계된다.

과거 LG화학의 화재 사건도 덴트라이트 현상과 관련이 있을 것으로 추정된다.

4. 🔋 배터리 분리막 시장과 주요 기업들

분리막 시장에서 LG화학과 SK아이이테크놀로지가 주요 공급처로 있으며, 도레이와 윤안도 관련 기업으로 거론된다.

SK아이이테크놀로지는 동시 연신과 축차 연신 기술을 활용하여 고도의 기술력을 갖추고 있으며, 이는 분리막의 변형을 용이하게 한다.

세라믹 코팅된 습식 분리막을 통해 리튬 이온의 이동이 용이해지며, 이 제품은 강도와 통과 성능이 뛰어난 고품질 제품으로 평가된다.

WCP는 전기차 전용 분리막을 제작하고 있으며, 한국에 공장을 두고 있어 25년까지 연평균 41% 증설 계획이 있다.

앞으로 미국 인플레이션 감축법의 세부 사항에 따라 SK아이이테크놀로지와 창신 신소재의 시장 상황이 영향을 받을 가능성이 있으므로 확인이 필요하다.

5. 📈 삼성SDI와 WCP의 성장 전망

삼성SDI는 2022년에서 2026년까지 연평균 30%의 설비 증설 증가율을 보일 것으로 예상된다.

WCP는 삼성SDI의 증설로 인해 수혜를 받을 가능성이 높아 보인다.

대한유화는 초고밀도 분리막을 폴리에틸렌과 폴리프로필렌으로 제조하며, 현재 시장 점유율1위로 추정된다.

대한유화의 분리막 소재 매출 비중은 8%로 낮으며, 이에 따른 주가 영향은 크지 않을 것으로 보인다.

미국 및 유럽 기업들이 현지 조달을 선호하는 경향이 있어 대한유화에 리스크 요인으로 작용할 수 있다.