상명대학교 화학에너지공학과 강상욱 교수 연구팀은 친환경 고분자 소재를 기반으로 한 고성능 리튬이온배터리 분리막을 개발했다고 6일 밝혔다.

이번 연구는 천연 유래 고분자인 수산화에틸셀룰로오스(HEC)를 부직포 기재에 코팅하고, 진공 보조 비용매 유도 상분리(NIPS) 공정을 적용해 기존 분리막 대비 투과성·젖음성·열적 안정성을 동시에 확보한 것이 특징이다.

리튬이온배터리 분리막은 양극과 음극을 물리적으로 분리하면서 리튬 이온 이동을 가능하게 하는 핵심 부품이다. 기존 상용 분리막은 투과성이 낮거나 고온에서 수축·변형이 발생해 안전성 저하 우려가 제기돼 왔다.

연구팀은 친환경·생분해성 고분자인 HEC와 열적·화학적으로 안정한 부직포를 결합해 복합 분리막을 제작하고, 진공 보조 NIPS 공정을 통해 막 두께 방향으로 곧고 균일하게 연결된 다공성 구조를 형성했다. 이 과정에서 분리막 내부에 직선형 공극 통로가 형성돼 이온 전달 효율이 향상됐다.

실험 결과, 개발된 분리막은 공기 투과저항이 크게 감소했으며(Gurley 값 26초/100mL), 초친수성 특성을 보였다. 이는 기존에 보고된 셀룰로오스 기반 분리막과 비교해 투과성과 젖음성이 개선된 수치다.

강상욱 교수는 “친환경 셀룰로오스 기반 소재와 공정 개선을 통해 분리막 성능을 향상시킬 수 있음을 확인했다”며 “고투과성과 우수한 젖음성, 향상된 열안정성을 동시에 만족하는 차세대 리튬이온배터리 분리막 후보로 활용 가능성을 제시했다”고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 Cellulose 2026년 33권에 게재됐다.