In an effort to improve thermal shrinkage of polyethylene (PE) separators, we develop po-
rous polyimide coated separators by simple dip-coating method. These modified separators show an improved thermal stability at high temperature without any significant degradation of electrochemical performances. Polyimide coated PE separators do not show any significant thermal shrinkage at elevated temperature due to thermally stable polyimide coating layers. Basic properties of polyimide coated separators are investigated by SEM, TMA, Gurley number, and Hg porosimeter analysis. In addition, Li-ion cells are assembled using the polyimide coated separators to investigate their electrochemical performance and thermal stability. The cells using the polyimide coated PE separators
show similar charge/discharge capacity and cycle retention compared with reference cells with bare PE separators, while they have a superior thermal stability at high temperature storage. The polyimide coating on PE separators can be an effective way to achieve good thermal stability and cyclability of rechargeable lithium-ion batteries.
Ni-Cd 전지나 납축전지 등 기타 전지들과 비교하여 높은 에너지 및 출력 특성을 갖는 리튬 이온 이차전지는 기존의 소형 모바일 기기용 에너지 소자로써의 역할 뿐만 아니라, 전기자동차 및 대용량의 에너지 저장을 위한 전기화학소자로 점차 그 적용 범위가 확대되고 있다. 그러나 이와 동시에 기존의 리튬이온전지로서 갖는 출력 성능, 에너지 밀도, 제조 비용, 수명 및 안전성 등에 대한 더욱 높은 기준이 요구되고 있는 실정이다. 여러 요구조건들 중, 전지의 안전성은 전지의 시장진입에 있어서 가장 중요시되는 조건이며, 실제 전지 제조 회사들이 우선적으로 고려하는 요소 중 하나이다.
한편, 전지를 구성하는 여러 요소들 중, 분리막은 전지의 안전성에 중요한 영향을 미치는 요소로 이는 양극과 음극의 직접적인 접촉을 막아 단락현상을 방지하는 중요한 역할을 한다. 현재 널리 사용되는 분리막은 PE 나 PP 같은 폴리올레핀 계열의 고분자막으로, 이들 제품은 적절한 기계적 강도와 전기화학적 안정성, 셧-다운 특성 등으로 인해 전체 분리막 시장의 주류를 이루고 있다. 그러나 이러한 폴리올레핀 계열의 고분자는 135 도 가량의 낮은 녹는점 및 제조과정에서의 연신공정으로 인해, 셀 내의 국부적인 온도증가 시, 분리막이 열수축되어 셀의 전체적인 안전성을 위협할 수 있는 가능성을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 열적으로 안정한 열경화성 고분자인 폴리이미드 계열의 고분자막을 PE 분리막에 코팅하여, 본래의 셧다운 특성을 유지함과 동시에 형태유지에 기여할 수 있는 추가적인 특성을 부여하여 전체 셀의 열적 안전성을 향상시키고자 하였다. 그 결과, 폴리이미드가 코팅된 분리막은 녹는점의 향상 및 형태유지측면에서 보다 향상된 내열특성을 보여주었디. 뿐만 아니라, 이러한 코팅층의 도입으로 인한 전기화학적 특성의 변화 및 분리막의 구조 변화 등을 분석하였다. 간단한 코팅 공정을 통한 분리막의 개질은 전체 리튬이차전지의 전기화학적 특성과 열적안정성을 확보하는 효과적인 방법이 될 수 있음을 알 수 있다.
