LG화학은 지난 1일 열폭주를 억제하도록 설계된 ‘안전성 강화 기능층(safety-enhanced functional layer)’을 개발해 배터리 안전 기술의 획기적인 돌파구를 마련했다고 밝혔다. 포항공과대학교 배터리공학과 이민아 교수 팀과 함께 포항공과대학교 최고기술책임자(CTO) 산하 기초기술연구소 연구팀이 공동으로 이뤄낸 성과다. 안전성 검증은 LG에너지솔루션과 공동으로 진행하였습니다.
새롭게 개발된 열폭주 억제 소재는 온도에 따라 전기 저항이 변화하는 복합체로, 온도 상승 초기에 전기의 흐름을 차단하는 퓨즈 역할을 효과적으로 수행합니다. 두께가 1μm에 불과한 얇은 층 형태로 생성된 이 물질은 음극층과 배터리의 집전체 사이에 배치됩니다. 배터리 온도가 섭씨 90-130도의 정상 범위를 초과하면 재료가 결합 구조를 변경하여 반응하여 전류의 흐름을 억제합니다.
배터리 기술, 특히 전기 자동차(EV)에 사용되는 리튬 이온 배터리에서 중요한 문제인 열폭주는 배터리 내부의 음극과 양극이 의도치 않게 직접 접촉하여 단락 및 발열을 일으킬 때 시작되는 것으로 알려져 있습니다. 이 현상은 제어할 수 없는 온도 상승으로 이어져 화재나 폭발을 일으킬 수 있습니다. EV 및 휴대용 전자 장치의 채택이 증가함에 따라 이 문제를 해결하는 것이 중요해짐에 따라 배터리 안전이 가장 중요한 관심사가 되었습니다.
실제 배터리 충격 및 침투 테스트에서 열폭주 억제 재료가 장착된 배터리는 스파크가 발생한 직후 불이 붙거나 진화되지 않아 열폭주를 효과적으로 방지했습니다. LG화학은 이 소재로 모바일 배터리에 대한 안전성 검증 시험을 완료했으며, 내년까지 대용량 전기차 배터리에 대한 안전성 시험을 이어갈 계획이다.
이종구 LG화학 CTO는 “이는 양산 공정까지 단기간에 제품에 적용할 수 있는 가시적인 연구 성과”라며 이번 개발의 의의를 강조했다. 이어 “배터리 폭발 걱정 없이 전기차를 이용할 수 있도록 안전 기술을 강화하고 배터리 시장 경쟁력 강화에 기여할 것”이라고 덧붙였다.
이번 연구 결과는 세계 최고 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 9월호 온라인판에 게재됐다. 이 간행물은 연구 결과의 중요성과 신뢰성을 강조하며, 연구가 엄격한 검토를 거쳤으며 과학계에서 인정받고 있음을 나타냅니다.
이러한 발전이 EV 시장에 미치는 영향은 상당할 수 있습니다. 향상된 안전 기능은 소비자 신뢰를 높이고 EV 채택을 가속화하며 EV 산업의 성장에 기여할 수 있습니다. 또한 새로운 안전 재료의 개발은 규제 표준 및 산업 지침에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 안전 프로토콜의 업데이트로 이어질 수 있습니다.
