LG화학은 2024년 10월 1일, CTO 산하 기반기술연구소가 열폭주를 억제하는 온도 반응성 ‘안전성 강화 기능층(Safety Reinforced Layer, 이하 열폭주 억제 소재)’을 개발했다고 발표했다. 이 연구는 포항공과대학교 배터리공학과 이민아 교수 연구팀과 공동으로 진행됐으며, LG에너지솔루션이 안전성 검증에 참여했다. 이번 연구 성과는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈 9월호에 온라인으로 게재됐다.
LG화학이 개발한 열폭주 억제 소재는 온도에 따라 전기 저항이 변하는 복합 물질로, 전지의 온도가 상승하면 전기 흐름을 차단하는 ‘퓨즈’ 역할을 한다. 연구팀은 이 소재를 배터리 양극층과 알루미늄 집전체 사이에 1마이크로미터(um) 두께의 얇은 층으로 설계했다. 온도가 90~130℃로 상승하면 소재가 반응해 전류의 흐름을 억제한다.
열폭주 억제 소재는 온도가 1℃ 오를 때마다 전기 저항이 5,000옴(Ω)씩 증가해 빠른 반응 속도를 보이며, 정상 온도에서보다 1,000배 이상 높은 저항을 나타낸다. 온도가 내려가면 다시 원래 상태로 돌아가는 가역성도 갖췄다. 이 소재는 전기차 배터리 화재의 주요 원인인 열폭주를 억제하는 데 효과적일 것으로 기대된다.
실험 결과, 배터리에 충격을 가하거나 못으로 관통한 상황에서도 열폭주 억제 소재가 적용된 배터리는 화재 발생을 크게 줄였으며, 일부 불꽃이 발생해도 곧바로 꺼지는 모습을 보였다.
LG화학은 내년까지 대용량 전기차용 배터리에도 안전성 테스트를 이어갈 계획이다. 이종구 CTO는 “이번 연구 성과는 양산 공정에 신속하게 적용할 수 있는 수준으로, 전기차의 안전성을 강화해 고객이 안심하고 이용할 수 있도록 할 것”이라고 말했다.
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