UNIST, 배터리 화재 예방 '불연성 반고체 전해질' 개발

최근 국내 연구진이 전기차 배터리 화재를 효과적으로 억제할 수 있는 신소재를 개발했다.

UNIST는 한국화학연구원과 한국에너지기술연구원이 함께 참여한 공동 연구팀이 배터리 내에서 분자 결합이 가능한 ‘불연성 고분자 반고체 전해질’을 개발했다고 전했다.

해당 전해질은 강한 화재 저항력을 지녀 전기차 배터리의 가장 큰 문제점인 화재 위험성을 효과적으로 예방할 수 있는 것으로 나타났다.

기존 배터리 화재 예방책이었던 불연성 전해질은 많은 양의 난연 첨가제를 사용하거나 매우 높은 끓는점을 가진 용매를 사용했다.

그러나 이러한 방법은 전해질의 이온 전도도를 낮추어 성능이 저하되는 등의 단점이 존재했다.

UNIST 송현곤 교수 연구팀 [UNIST 제공]

이에 연구팀은 전해질에 미량의 고분자를 첨가해 새로운 반고체 전해질을 개발했다.

UNIST는 해당 고분자 반고체 전해질이 기존 액체 전해질 대비 33% 높은 효율을 보였다고 전했다.

또 반고체 전해질을 사용한 배터리는 수명이 기존의 110% 수준으로 높아진 것으로 확인되었다.

연구팀은 효율을 높인 것만 아니라 배터리 내의 고분자가 휘발성 용매와의 상호작용을 통해 화재의 원인인 라디칼 연쇄 반응을 효과적으로 억제했다고 밝혔다.

정지홍 UNIST 연구원은 “배터리 내에서 중합된 고분자와 휘발성 용매와의 상호작용을 활용해 라디칼 연쇄 반응을 억제할 수 있었다”라고 밝혔다.

UNIST가 개발한 고분자 전해질 원리 모식도 [UNIST 제공]

이어 “전기화학적 정량화를 통해 라디칼 억제 수치를 분석함으로써 불연성 전해질의 메커니즘을 밝히는 데 큰 도움이 될 것”이라고 덧붙였다.

김믿음 UNIST 석사는 “전해질의 불연성 평가에 그치지 않고 파우치형 전지에 적용하는 등 다양한 실험을 통해 배터리 자체의 우수한 안전성을 확인했다”라고 강조했다,

송현곤 교수는 “고분자를 활용한 불연성 반고체 전해질은 기존 배터리 조립 공정에도 바로 적용 가능해 추후 불연성 배터리의 상용화를 가속화시킬 것”이라고 전했다.