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해결하려는 문제
전기차 배터리의 열폭주 사고는 분리막의 고온 열수축으로 인한 양극-음극 내부 단락에서 시작되는 경우가 많다. 기존 습식 PE 분리막은 130°C 이상에서 급격히 수축해 안전 마진이 부족하다.
핵심 기술 난제
세라믹 코팅을 두껍게 하면 내열성은 좋아지지만 투기도(Gurley)가 나빠져 출력이 저하된다. 내열성·기계강도·투기도의 상충을 동시에 만족하는 코팅 두께·조성 최적화가 핵심 난제다.
🎯 필수 기술 요건 — KPI 도출 기준
- 01150°C·1시간 노출 시 열수축률 3% 이하
- 02투기도(Gurley) 250 s/100cc 이하로 출력 특성 확보
- 03천공 강도 550 gf 이상으로 권취·조립 공정 견딤
- 04절연 내전압 2.0 kV 이상으로 미세단락 방지
- 05코팅 두께 편차 ±1 µm 이내 균일도
🛡 실패모드 역산 (FMEA)
- 01고온 열수축 → 전극 가장자리 노출 → 내부 단락 → 발화
- 02핀홀·코팅 약점부 절연파괴 → 미세단락 → 자기방전
- 03권취 공정 중 천공·찢김 → 단락 불량
- 04투기도 과다 → 출력 저하 → 셀 성능 미달
KPI 목표값은 현재가 아닌 2029년 예상 세계최고 수준 대비 설정됩니다.
도출된 핵심 성능지표
4건분석 원문 R&D 주제 (예시)
리튬이온 배터리용 고내열 세라믹 코팅 분리막(separator)을 개발한다. PE 기재 양면에 Al₂O₃ 세라믹을 코팅해 150°C 이상에서도 열수축을 억제하고, 전기차용 중대형 셀의 열폭주(thermal runaway)를 지연시키는 것을 목표로 한다. 기존 습식 PE 분리막 대비 내열성과 천공 강도를 높이되 투기도(출력 특성) 저하를 최소화한다.
고온 열수축률 (150°C, 1h)
핵심 요건Thermal Shrinkage @150C
검증 요건
150°C 노출 시에도 전극 정렬을 유지해 내부 단락을 방지해야 한다.
🛡 실패모드 방지
열수축 → 전극 단락 → 열폭주 발화를 방지
+5%/yr · 최근 5년 내열 코팅 분리막 논문 trend 분석
글로벌 분리막 제조사 A · 2024
출처 미확인국내 대학 연구실 · 2023
출처 미확인소요기간 7일 · 예상금액
⚡ 상충 관계
세라믹 코팅을 두껍게 하면 열수축은 줄지만 투기도(Gurley)가 증가해 출력 특성이 저하된다.
연관 KPI: Air Permeability (Gurley)
투기도 (Gurley)
Air Permeability (Gurley)
글로벌 분리막 제조사 B · 2024
출처 미확인소요기간 5일 · 예상금액
⚡ 상충 관계
투기도를 낮추려 다공도를 높이면 내열성·기계강도가 함께 저하되는 상충이 존재한다.
연관 KPI: Thermal Shrinkage @150C
천공 강도
차별화Puncture Strength
차별화 근거
권취·조립 공정과 이물 관통에 견디는 기계적 강건성으로 경쟁 제품과 차별화한다.
+4%/yr · 분리막 기계물성 향상 추세 분석
글로벌 분리막 제조사 A · 2024
출처 미확인해외 연구기관 · 2023
출처 미확인소요기간 6일 · 예상금액
절연 내전압
핵심 요건검토 필요Dielectric Withstand Voltage
검증 요건
양극-음극 간 절연을 유지해 미세단락을 방지해야 한다.
🛡 실패모드 방지
핀홀·약점부 절연파괴 → 미세단락 → 자기방전·발화를 방지
소요기간 8일 · 예상금액
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