최근 국내 연구진이 전기차 동력원인 리튬 이온 배터리의 열폭주 현상을 해결할 수 있는 핵심 기술을 확보했다.
한국연구재단은 지난 26일 홍종섭 연세대학교 교수팀이 전기차 배터리로 주로 사용되는 ‘하이 니켈 양극재 기반 리튬 이온 배터리’의 안전성 향상과 전기차의 신뢰성을 높일 원천기술을 개발했다고 밝혔다.
리튬 이온 배터리는 높은 효율성으로 전기차 주행거리를 높였지만 내부온도가 상승하면 연쇄적인 부반응이 발생해 온도가 겉잡을 수 없이 높아지면서 폭발로 이어지는 ‘열폭주 현상’이 발생할 수 있다.
연구팀은 리튬 이온 배터리를 제작·충전·분해를 통해 ▲양극 ▲음극 ▲전해액 ▲분리막을 구성요소 별로 총 15가지 조합에 따른 열분해 실험을 진행해 열폭주 반응 메커니즘을 규명했다. 이어 배터리 구성 요소의 조합에 따른 열분해 실험을 거쳐 각기 다른 반응 온도와 발열량을 확인하고 활성물질 및 전해액의 감소를 반영해 온도별 열, 부피, 압력을 모사할 수 있는 열폭주 반응 모델을 개발했다.
연구팀은 “이번 실험으로 확보한 열폭주 반응 메커니즘과 열폭주 반응 모델은 다양한 비정상 상황에서 셀 성능 저하 및 열폭주를 예측할 수 있다”며 “배터리 안전성을 크게 높일 수 있을 것”이라 설명했다.
홍종섭 교수는 “연구를 통해 얻은 메커니즘과 열폭주 반응 모델로 셀 성능 저하 및 열폭주를 예측하고 검증해 나갈 계획”이라며 “열폭주 문제 해결을 통해 전기차 안전성 향상, 전기차 보급 확대 등 관련 시장 성장에 이바지할 수 있을 것”이라고 기대했다.
한편 이번 연구는 지난 3일(현지사각) 국제학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 게재됐다. [김성태 마켓뉴스 기자]
