UNIST 등 3개 기관 공동연구…화제 억제·높은 리튬이온 전도도 확인

배터리 화재를 효과적으로 억제할 수 있는 ‘불연성 반고체 전해질’을 국내 연구진이 개발했다.

울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 송현곤 교수와 한국화학연구원 정밀화학연구센터 정서현 박사, 한국에너지기술연구원 울산차세대전지 연구개발센터 김태희 박사 공동 연구팀이 배터리 내에서 분자 결합이 가능한 불연성 고분자 반고체 전해질을 개발했다고 17일 밝혔다.

UNIST에 따르면 배터리 화재는 외부 요인이나 내부 단락으로 내부에 열이 축적되고, 전해질과 양극이 분해되면서 화학적 라디칼 연쇄 반응이 진행돼 열 폭주가 일어나면서 발생한다. 라디칼은 하나의 전자를 가지는 원자 혹은 분자로 매우 불안정해 화학적 반응성이 높다.

지금까지 불연성 전해질에는 과량의 난연 첨가제를 사용하거나 매우 높은 끓는점의 용매를 사용했는데, 이런 전해질은 높은 점도로 이온 전도도가 매우 낮아 배터리 성능을 저하하는 등 여러 단점이 있었다.

이에 연구팀은 전해질에 미량의 고분자를 첨가한 반고체 전해질을 만들었다. 고분자 반고체 전해질은 기존 액체 전해질 대비 33%의 높은 리튬 이온 전도도를 보였다. 이를 활용한 파우치형 배터리는 수명이 기존보다 110% 향상됐다. 또 배터리 내에서 중합된 고분자와 휘발성 용매와의 상호작용을 활용해 라디칼 연쇄 반응을 억제했다고 연구팀은 설명했다.

송현곤 교수는 “UNIST 연구팀은 전기화학, 한국화학연구원은 고분자 합성, 한국에너지기술연구원은 배터리 안전성 실험 등 3개 기관이 협업해 연구했다”며 “고분자를 활용한 반고체 전해질은 개존 배터리 조립 공정에도 바로 적용할 수 있어 추후 불연성 배터리 상용화를 가속화시킬 것”이라고 말했다.

이번 연구는 국내 5건, 해외 2건의 특허를 출원했으며, 에너지 분야 학술지 ‘ACS 에너지 레터스'(ACS Energy Letters) 표지 논문으로 선정돼 10월 13일 온라인에 게재됐다.

연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단, 한국산업기술기획평가원, 한국화학연구원, 삼성SDI의 지원을 받아 이뤄졌다.

[출처] : https://www.sciencetimes.co.kr/news/%eb%b0%b0%ed%84%b0%eb%a6%ac-%ed%99%94%ec%9e%ac-%ec%98%88%eb%b0%a9%ea%b5%ad%eb%82%b4-%ec%97%b0%ea%b5%ac%ec%a7%84-%eb%b6%88%ec%97%b0%ec%84%b1-%eb%b0%98%ea%b3%a0%ec%b2%b4/?cat=133#none