전기車 화재위험 확 낮췄다..ETRI 新 '난연첨가제' 개발

- 안전한 리튬 이차전지 구현, 전기자동차 화재위험 극복
- 기존 첨가제 대비 난연 특성 2.3배, 이차전지 성능 160%↑

ETRI가 개발한 불소화황산화계 난연첨가제(오른쪽)와 첨가제가 적용된 리튬이차전지(왼쪽).[ETRI 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 전기자동차 화재위험을 크게 낮출 수 있는 불소화황산화물계 난연(難燃) 첨가제를 세계 최초로 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 기존 난연제로 보다 난연 특성과 안정성, 셀 성능이 크게 개선된 불소화황산화계 난연 첨가제를 개발했다고 밝혔다.

기존 상용 인산계 난연 첨가제는 화염 지연 특성은 있으나, 많은 양을 투입해야 하고 전극과 전해질 간 계면 저항이 증가하는 등 사용에 제한이 많았다.

ETRI 연구진은 10종이 넘는 상용 인산계 난연제를 전기화학 실험을 통해 분석하고, 처음으로 불소화황산화물계 난연 첨가제를 합성, 기존 인산계 난연제의 단점을 개선했다.

연구진은 개발된 난연 첨가제를 니켈 함량이 90%인 리튬 니켈, 망간, 코발트 전이금속 산화물의 양극, 리튬금속의 음극을 적용한 셀에 첨가했다.

이를 통해 불이 잘 붙지 않는 난연 특성의 개선과 동시에, 이차전지 성능도 개선된 불소화황산화물계 첨가제의 성능을 검증했다.

그 결과, 기존 난연 첨가제를 적용한 전해액과 비교해 난연 특성은 2.3배, 이차전지의 성능은 160% 향상된 우수한 결과를 확인했다.

ETRI연구진이 불소화황산화계 난연첨가제가 적용된 리튬이차전지의 성능을 시험하고 있는 모습.[ETRI 제공]

연구진은 불소화황산화물계 난연제 적용 시 전극과 전해질 사이의 계면반응이 최소화돼 계면 저항이 크게 감소했다고 설명했다.

이 첨가제 적용에 따라 전극에서 리튬 이차전지의 수명을 해치는 이유에 대해서도 함께 제시하는 등 불소화황산화물계 첨가제의 특성을 다양한 실험과 메커니즘 연구로 규명했다.

또한 이번 불소화황산물화계 난연 첨가제는 기존의 리튬 이차전지 생산 공정에서 별도 공정변화 없이 개발한 첨가제를 소량만 첨가해도 활용할 수 있어 상용화가 쉽다는 장점이 있다.

오지민 ETRI 지능형센서연구실 박사는 “기존 인산계 첨가제의 한계를 극복하고 새로운 난연 첨가제 연구를 통해 안전한 리튬 이차전지를 구현하고 싶었다”면서 “향후 불소화황산화물계 난연 첨가제 상용화 및 이를 통한 소재·부품·장비 기술자립화에 기여할 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.

이번 연구성과는 영국 왕립화학회가 발행하는 ‘재료화학저널A’ 최신호에 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com