국내 연구진이 열폭주 제어 공법 개발
배터리 화재 예방 기대
서울대, 포스텍, 삼성SDI 공동 연구
전기차 화재의 주범 ‘열폭주’, 국내 기술로 드디어 잡히나
국내 연구진이 전기차 배터리의 ‘열폭주’ 현상 발생 원인을 처음으로 밝히고 이를 제어할 새로운 공법을 제시했다. 서울대 임종우 화학부 교수와 김원배 포스텍 화학공학과 교수, 삼성SDI 연구진이 공동 진행해, 배터리 화재의 원인을 규명하고 방지를 위한 코팅 기술을 개발했다.
열폭주 현상은 배터리 온도가 수 초 안에 1,000도 이상으로 급격히 상승하는 현상으로, 화재나 폭발의 주요 원인이다. 특히, 주로 쓰이는 하이니켈 양극재는 배터리 용량이 크지만 열에 취약해 위험성이 또한 크다. 이번에 인천에서 발생한 전기차 화재로 이러한 연구의 중요성이 더욱 부각되고 있다.
산화알루미늄 코팅법 개발, 배터리 안정성 대폭 향상 기대
연구진은 방사광 가속기를 사용한 X선 회절 기법과 질량 분석 등으로 배터리 셀 내부의 화학 반응을 관찰해냈다. 그 결과, 열폭주 초기에 음극 재료인 흑연에서 발생한 에틸렌 가스가 하이니켈 양극재에서 산소 발생을 촉진하고, 이 산소가 다시 양극에서 에틸렌을 반복 형성했다. 이러한 자가증폭루프 현상이 열폭주의 원인으로 파악됐다.
이 현상 방지를 위해 연구진은 배터리 음극 표면에 알루미나(산화알루미늄) 코팅법을 개발했고, 이를 통해 열폭주를 억제할 수 있음을 확인했다.
열폭주 메커니즘 규명을 통한 연구 성과, 공법 체계화에 도움
연구진은 “이번 연구는 음극과 양극을 동시에 분석하여 열폭주 메커니즘을 규명한 최초의 연구로, 향후 산업 현장에서의 열폭주 억제 공법을 체계화하는 데 큰 도움이 될 것이다”라고 밝혔다.
이번 열폭주 원인 증명과 신 코팅 기술이 업계 전반에 공급되면 전기차를 향한 두려움의 시선이 조금이나마 거둬질 것으로 보인다.
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