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리튬이온전지의 열폭주 현상을 막을 수 있는 난연성 전해액이 개발됐다.
한국과학기술연구원(KIST)은 에너지저장연구센터 이민아 선임연구원과 한국과학기술원(KAIST) 서동화 교수, 한국생산기술연구원 김용진, 백자연 박사 공동연구팀이 리튬이온전지 전해액으로 쓰이는 선형 유기카보네이트 분자 구조를 제어해 상온에서 불이 붙지 않는 새로운 난연성 전해액을 개발했다고 9일 밝혔다.
리튬이온전지는 외부 충격에 의해 발열 반응이 연쇄적으로 일어나 불이 붙는 열폭주 현상이 단점으로 꼽힌다. 특히 선형 유기카보네이트 용액은 인화점이 낮아 상온에서도 쉽게 불이 붙어 불을 일으키는 원인으로 지목된다.
이를 피하기 위해 불이 잘 붙지 않도록 전해액 분자에 불소 원자를 넣는 방법 등이 쓰였으나 전해질 이온 전달 능력이 약해지거나, 기존 전극과 호환성이 떨어지는 문제가 있었다.
이에 연구팀은 선형 유기카보네이트 일종인 다이에틸 카보네이트(DEC) 분자에 알킬 사슬 연장과 알콕시기를 추가해 인화점과 이온전도도를 함께 높였다.
이렇게 개발된 전해액 ‘BMEC’는 인화점이 121도로 높아 이차전지 작동 온도에서 불꽃이 튀어도 불이 붙지 않았다.
또 리튬염을 잘 녹이는 성질이 있어 난연성을 높이면 리튬 이온 전달이 느려지는 문제도 해결했다고 연구팀은 설명했다.
그 결과 이 전해액은 충전된 양극과 함께 고온에 노출돼도 상용 전해액보다 가연성 기체 발생은 37%, 발열은 62% 줄었다. 또 4암페어시(Ah)급 리튬이온전지에 관통 시험을 했을 때도 열폭주가 나타나지 않는 것을 확인했다고 연구팀은 설명했다.
이 선임연구원은 “불가피하게 전해액 성능과 경제성을 모두 잡지 못했던 기존 난연성 전해액 연구에 새로운 방향성을 제시한 것”이라며 “기존 전지 제조 인프라에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
연구결과는 국제학술지 ‘에너지 및 환경과학’에 최신 호에 실렸다.
[출처]: https://www.sciencetimes.co.kr/news/%eb%a6%ac%ed%8a%ac%ec%9d%b4%ec%98%a8%ec%a0%84%ec%a7%80-%ec%97%b4%ed%8f%ad%ec%a3%bc-%eb%a7%89%eb%8a%94%eb%8b%a4kist-%eb%82%9c%ec%97%b0%ec%84%b1-%ec%a0%84%ed%95%b4%ec%95%a1-%ea%b0%9c%eb%b0%9c/?cat=134
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