경북대 공동연구팀, 화재 위험 낮춘 배터리 전해질 개발

경북대와 한국전자통신연구원(ETRI), KAIST 공동연구팀이 리튬이온전지의 화재와 열폭주 위험을 크게 낮출 수 있는 비가연성 전해질 설계 기술을 개발했다.21일 경북대에 따르면 스마트모빌리티공학과 오지민 교수팀은 KAIST 서동화 교수팀, ETRI 이명주 박사팀과 공동연구를 통해 고에너지밀도를 유지하면서도 화재 안전성을 높인 전해질 시스템을 개발했다.이번 연구는 전기차와 에너지저장장치(ESS) 등 고안전성이 요구되는 분야에서 배터리 화재 위험을 줄일 수 있는 핵심 기술로 평가된다.연구팀은 기존 전해질에 널리 사용되는 불소계 첨가제(FEC)에 자체 개발한 난연성 첨가제(P2PFS)를 최적 비율로 혼합해 비가연성 전해질을 구현했다. 연소 시험에서는 발화 지속 시간이 기존 대비 절반 이하로 줄었고, 화염에 노출돼도 불이 거의 붙지 않는 특성을 확인했다.또 고니켈 양극(NCM955) 리튬전지에 적용한 결과 200회 이상의 급속 충·방전 후에도 초기 용량의 83% 이상을 유지했으며, 1Ah급 중대형 파우치셀 실증에서는 750회 이상 충·방전 후에도 초기 용량의 85.2%를 유지했다.특히 완전 충전 상태에서 배터리를 못으로 관통하는 시험에서도 화재나 폭발 없이 최고 온도를 49도 수준으로 제어하는 등 높은 안전성을 입증했다. 연구팀은 난연성 첨가제가 충전 과정에서 발생하는 산소를 안정한 물질로 전환해 열폭주의 원인을 억제하는 메커니즘도 규명했다.오지민 교수는 "배터리 내부 산소 반응을 제어하는 새로운 설계 원리를 제시한 연구"라며 "전기차와 에너지저장장치, 로봇, 드론, 미래항공모빌리티 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다. &nbsp; 이번 연구는 한국연구재단과 한국산업기술기획평가원의 지원을 받아 수행됐으며 연구 성과는 재료과학 분야 국제학술지 '스몰(Small)'에 지난 6월 온라인 게재됐다.