최근 잇따른 전기차 배터리 화재로 리튬이온배터리의 '열폭주'(thermal runaway) 현상에 관심이 집중되는 가운데 국내 연구진이 열폭주를 억제할 난연성 전해액 기술을 개발했다.

21일 한국연구재단에 따르면 리튬이온배터리의 전해액으로 사용되는 카보네이트계 유기용매는 쉽게 발화하는 특징이 있어 열폭주 원인 중 하나로 지목된다.

배터리 내부 온도가 올라가면 음극 계면층(SEI·배터리 제조 후 최초 충전 시 음극재 표면에 생기는 고체막으로, 리튬이온이 전해질만 이동할 수 있도록 도움)과 전해액이 열분해 되고, 각종 라디칼(활성이 높은 반응성 물질)과 가스를 방출하며 열폭주를 일으키게 된다.

이에 전해질을 난연성 성분으로 바꾸려는 연구가 시도되고 있지만, 계면 안정성이 확보되지 않아 배터리 성능이 떨어지는 문제가 있었다.

충남대 송승완 교수팀은 한국전기연구원 도칠훈 박사, 한국기초과학지원연구원 이영주 박사팀과 공동으로 카보나이트 유기용매에 소화(消火) 기능을 가진 불소를 도입해 스스로 꺼지는 난연성 전해액을 개발했다.

연구팀이 개발한 불소 치환형 유기용매는 반응성이 높은 수소 라디칼을 포획해 소화기처럼 불을 끄거나 불이 나지 않게 하는 역할을 한다.

음·양극 계면 안전성이 높아 600차례 이상의 충·방전에도 안정성을 유지할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '머티리얼즈 사이언스&엔지니어링 R-리포츠'(Materials Science & Engineering R-Reports) 지난달 27일 자에 실렸다.