본 연구는 전기자동차 및 소형 전자기기 등에 널리 활용되는 원통형 리튬이온이차전지(Li-ion battery)의 전극조립체(Jelly-roll) 보호 및 안정성 향상을 위해, 간극 충진용 폴리머 기반 다층 구조 Sealing Tape 소재를 개발하는 것을 목표로 한다. 기존 원통형 전지는 조립 과정에서 발생하는 전극 간 간극 및 진동에 의해 수명 저하와 안전성 문제가 발생하는 한계가 있었다. 연구는 주관기관과 다수의 참여기관 협력으로 진행되었다. ㈜테이팩스는 Gel화 층과 열가소성 폴리머층으로 구성된 다층 구조 Sealing Tape 제조 공정 기술을 확보하였다. 점착력, 계면 강도(Key Strength), 전해액 함침 특성을 최적화하여 전극 보호 성능을 강화하였다. ㈜덕성은 특수 기능을 갖는 TPU 합성 및 Film 제조 양산 조건을 확립하고, 단층/복층 구조 테이프용 TPU 소재 개발 및 시제품 제작을 수행하였다. 삼성SDI는 수요기업으로서 개발된 소재를 적용한 원통형 전지의 조립 공정 최적화 및 전기화학 성능 평가(상온/고온 수명, 진동 안정성)를 수행하였다. 자동차부품연구원은 Base Film 및 Sealing Tape의 기계적 물성·전해액 반응성 분석을 진행하고, 3Ah급 원통형 전지 제작 및 피드백을 통해 소재 성능 개선을 지원하였다. 전자부품연구원은 개발 소재의 장기 내구성 및 열적 반응성 검증을 수행하였다. UNIST는 첨가제 도입을 통한 점착조성층 기능화 및 계면 제어 기술을 개발하여, 테이프의 안정성과 기능성을 향상시켰다. 본 과제의 성과로, 복층 구조 마감테이프(Sealing Tape)의 설계·제조 기술이 확보되어 원통형 전지의 내구성·안전성·신뢰성을 향상시킬 수 있었다. 또한, 단순 전극 보호 소재를 넘어, 전극조립체 안정화 및 장수명화 기술로서 전지 제조 산업 전반의 품질 향상과 원가 절감에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

(주)테이팩스화성공장

2014년 9월 - 2018년 8월