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(왼쪽부터) 오지민 교수, 서동화 교수, 이명주 박사, 신욱선 연구원 / 경북대학교 제공

[투데이에너지 김원빈 기자] 국내 공동 연구진이 고성능 전기차와 에너지저장장치(ESS)에 사용되는 리튬이온전지의 화재 및 열폭주 위험을 크게 낮출 수 있는 비가연성 전해질 기술을 개발했다.

경북대 스마트모빌리티공학과 오지민 교수팀은 KAIST 신소재공학과 서동화 교수팀, 한국전자통신연구원(ETRI) 이명주 박사팀과 공동으로 고에너지밀도와 화재 안전성을 동시에 확보한 비가연성 전해질 설계 기술을 개발했다고 밝혔다.

연구팀은 기존 불소계 첨가제(FEC)에 자체 개발한 난연성 첨가제(P2PFS)를 최적 비율로 적용해 비가연성 전해질 시스템을 구현했다. 연소시험에서는 발화 지속 시간을 기존 대비 절반 이하로 줄였으며, 화염 노출 시에도 불이 거의 붙지 않는 수준의 난연성을 확보했다.

고니켈 양극(NCM955) 리튬전지 적용 시험에서는 200회 이상의 급속 충·방전 후에도 초기 용량의 83% 이상을 유지했다. 또한 난연 첨가제가 충전 과정에서 발생하는 산소를 안정한 물질로 전환해 열폭주의 주요 원인을 억제하는 메커니즘도 규명했다.

연구팀은 1Ah급 상용 파우치셀 실증에서도 750회 이상 충·방전 후 초기 용량의 85.2%를 유지했으며, 못 관통 시험에서도 화재나 폭발 없이 높은 안전성을 확인했다.

오지민 교수는 "배터리 내부 산소 반응을 제어하는 새로운 전해질 설계 원리를 제시한 연구"라며 "전기차와 ESS를 비롯해 로봇, 드론, 미래항공모빌리티(AAM) 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단(NRF)과 한국산업기술기획평가원(KEIT)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 국제학술지 '스몰(Small)'에 게재됐다.

출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)