김 정 환_ 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 박사과정
이 상 영_ 울산과학기술원 에너지 및 화학공학부 교수

1. 서론

리튬이차전지(Lithium-ion rechargeable batteries)는 니켈-수소(Ni-MH) 전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지 보다 높은 에너지 밀도(Energy density)를 가지면서도 기억 효과(Memory effect)가 나타나지 않고 낮은 자가 방전률(Self-discharging) 및 긴 수명 특성(Cycle Life) 으로 인해 현재까지 가장 각광받는 에너지 저장 장치로 자리매김 하고 있다[1]. 리튬이차전지는 1991년 일본 소니(Sony)사의 최초의 상업화 이래 노트북, 디지털 카메라, 핸드폰과 같은 소형 모바일 기기용 전원에서부터 전기자동차(Electric vehicles) 및 대규모 에너지 저장 시스템(Grid-scale energy storage systems) 등에 필요한 중대형 전원에 적용되는 등 발전을 거듭하고 있다.
리튬이차전지를 구성하는 대표적인 4대 핵심 소재는 양극(Cathodes), 음극(Anodes), 전해액(Liquid Electrolytes) 및 분리막(Separators)으로 분리막은 양극과 음극 사이에 위치하여 두 전극 간의 물리적 접촉과 전기적 단락을 방지하고 이온 흐름의 통로가 되는 역할을 수행한다(그림 1)[2-6]. 분리막은 이와 같이 매우 중요한 역할을 수행함에도 불구하고 전지 내에서 직접적인 전기화학 반응에 참여하지 않는 일종의 비활성 구성 요소로 간주되어 그 동안 전극 및 전해액에 비해 상대적으로 많은 관심을 받지 못해 왔다. 그러나 기존의 전극 및 전해질 중심의 이차전지 연구 개발이 한계점에 도달함에 따라 분리막의 역할이 보다 중요해졌다. 특히 최근 불거진 스마트폰 발화 사건으로 인해 전지 안전성(Safety) 이슈가 더욱 커지게 되어 분리막의 역할에 대한 중요성이 크게 주목 받고 있는 상황이다. 본고에서는 이와 같이 최근 높은 관심을 받고 있는 리튬이차전지용 분리막에 대해 기본 원리, 소재 및 제조 공정 등을 중심으로 기술 현황을 전반적으로 다루어보고자 하며, 또한 고성능 리튬이차전지 개발에 요구되는 차세대 분리막의 연구 동향 및 전망에 대해서도 함께 논의해보고자 한다.

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