LG화학이 배터리 화재를 초기에 막을 수 있는 열폭주 억제 신소재를 개발했다. 양산 공정까지 빠르게 적용할 수 있도록 추진한다는 방침이다.
LG화학은 1일 최고기술책임자(CTO) 산하 기반기술연구소 연구팀이 열폭주를 억제하는 ‘안전성 강화 기능층’을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 이민아 포항공과대 배터리공학과 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 소재 해석을 진행했고, 안전성 검증은 LG에너지솔루션이 함께 했다.
이번 연구 성과는 세계 최상위 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 9월호에 온라인 게재됐다.
LG화학이 개발한 열폭주 억제 소재는 온도에 따라 전기 저항이 변하는 복합 물질이다. 이는 온도가 오르는 초기 단계에서 전기 흐름을 차단하는 퓨즈 역할을 한다는 설명이다.
연구팀은 열폭주 억제 소재를 배터리의 양극층과 집전체 사이에 머리카락 100분의 1 수준인 1㎛ 두께의 얇은층 형태로 만들었다. 이를 통해 전지 온도가 90~130도 수준으로 정상 범위를 벗어나면 소재가 온도에 반응해 결합 구조가 바뀌며 전류 흐름을 억제할 수 있다.
열폭주는 전기차 배터리 화재의 원인으로 꼽히며, 전지 내부의 양극과 음극이 의도치 않게 직접 접촉해 단락과 발열이 발생해 시작되는 것으로 알려졌다.
이에 LG화학 연구팀은 배터리 충격 실험과 관통 실험에서 열폭주 억제 소재를 적용한 배터리는 불이 붙지 않거나 불꽃이 발생한 뒤 곧바로 꺼져 열폭주 현상이 발생하지 않는 것을 확인했다고 밝혔다.
LG화학은 모바일용 배터리에 열폭주 억제 소재 안전성 검증 테스트를 마치고 내년까지 대용량 전기차용 배터리에도 안전성 테스트를 이어갈 예정이다.
이종구 CTO는 “양산 공정까지 이른 시일 내 제품에 적용할 수 있는 가시적인 연구 성과”라며 “고객이 안심하고 전기차를 이용할 수 있도록 안전성 강화 기술을 고도화하고 배터리 시장 경쟁력 강화에 기여하겠다”고 밝혔다.
