“퓨즈처럼 화재 차단”…LG화학, 배터리 열폭주 막는 소재 개발

LG화학 CTO 산하 기반기술연구소 연구원들이 개발된 소재를 설명하고 있다. (LG화학 제공)

LG화학은 최고기술책임자(CTO) 산하 기반기술연구소 연구팀이 열폭주를 억제해 배터리 화재를 초기에 막는 온도 반응성 '안전성 강화 기능층'을 개발했다고 1일 밝혔다.

LG화학이 개발한 열폭주 억제 소재는 온도에 따라 전기 저항이 변하는 복합 물질로, 온도가 오르는 초기 단계에서 전기 흐름을 차단하는 '퓨즈' 역할을 한다.

연구팀은 열폭주 억제 소재를 배터리의 양극층과 집전체 사이에 머리카락 100분의 1 수준인 1마이크로미터(㎛) 두께의 얇은 층 형태로 만들었다. 배터리에 이상이 발생해 온도가 90~130℃ 수준으로 정상 범위를 벗어나면, 소재가 온도에 반응해 결합 구조가 바뀌며 전류의 흐름을 억제하는 구조다.

발열 초기에 빠르게 반응 경로를 차단하기 때문에 배터리 화재 방지에 효과적일 것으로 회사는 기대하고 있다. 실제 배터리 충격 실험과 관통 실험에서 열폭주 억제 소재를 적용한 배터리는 불이 붙지 않거나 불꽃이 발생한 뒤 곧바로 꺼져 열폭주 현상이 발생하지 않았다.

LG화학은 포항공대 배터리공학과 이민아 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 소재 해석을 진행했고, 안전성 검증에는 LG에너지솔루션이 참여했다. 연구 성과는 최상위 학술지 네이처 커뮤니케이션즈 9월호에 온라인 게재됐다.

LG화학은 모바일용 배터리에 열폭주 억제 소재 안전성 검증을 마치고, 내년까지 대용량 전기차용 배터리 안전성 테스트를 진행할 계획이다.

이종구 LG화학 CTO는 “양산 공정까지 빠른 시일 내 제품에 적용할 수 있는 가시적인 연구 성과”라며 “안심하고 전기차를 이용할 수 있도록 안전성 강화 기술을 고도화하고 배터리 시장 경쟁력 강화에 기여할 것”이라고 말했다.

정현정 기자 iam@etnews.com