머리카락 100분의1 두께 온도 반응성 소재…네이처 커뮤니케이션즈 게재 LG화학이 '퓨즈'처럼 온도가 오르면 전기 흐름을 차단해 전기차 배터리 화재를 초기에 막을 수 있는 신소재를 개발하는 데 성공했다. LG화학은 1일 최고기술책임자(CTO) 산하 기반기술연구소 연구팀이 열폭주를 억제하는 온도 반응성 '안전성 강화 기능층'(이하 열폭주 억제 소재)을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈 9월호에 온라인 게재됐다. LG화학은 이민아 포항공대 배터리공학과 교수 연구팀과 공동 연구를 통해 소재 해석을 진행했고, LG에너지솔루션이 안전성 검증에 참여했다고 전했다. 이번에 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(전자의 통로 역할을 하는 알루미늄 포일) 사이에 머리카락 100분의 1 수준인 1㎛(마이크로미터, 100만분의 1m) 두께의 얇은 층 형태로 만들었다. 전지에 이상이 발생해 온도가 90∼130도 수준으로 정상 범위를 벗어나면 소재가 온도에 반응해 결합 구조가 바뀌며 전
셀이 연쇄적으로 폭발하는 열폭주로 인해 전기차 화재 진압 어려움 겪어 전기차 보급이 급증하면서 전기차 화재에 대응하기 위한 방안이 주목받고 있다. 제주도소방안전본부는 지난 23일 오후 전기차 화재 진압 능력을 강화하기 위해 실물 전기차 두 대를 제주시 한천 저류지에 가져다 놓고 대대적인 전기차 화재진압 훈련을 실시했다. 훈련 시작과 함께 우선 발화소재와 인화물질을 제네시스 전기차의 하부에 놓고 불을 붙였다. 불이 차량으로 옮겨붙는 데까지 5∼6분 정도가 걸렸다. 그로부터 2분 뒤 정도부터 차량 내부에서 화염이 솟구치기 시작했다. 발화 후 10분 뒤부터는 차량 전체가 불타기 시작했고, 타이어가 터지는 소리가 펑펑 울렸다. 크고 작은 부품들이 터져 나오기도 했다. 그로부터 10여분 뒤엔 차량은 완전히 화염에 휩싸이기 시작했고, 차량 하부의 리튬이온 배터리도 하나씩 폭발하기 시작했다. 열폭주가 일어나기 시작한 것이다. 열폭주란 물체에서 발생한 열이 또 다른 열을 일으키며 순식간에 고온으로 폭주하는 현상을 말한다. 전기차 배터리는 셀 수백 개가 모여 한 팩을 이루는데 이 가운데 한 셀에서 합선이 일어나 열폭주가 시작되면 다른 셀로 불이 순차적으로 옮겨붙으며 또 다른
LG화학의 자체 테스트 결과 1000도에서도 400초 이상 열폭주에 의한 화염 전파 방지 LG화학은 독자 기술 및 제조 공법을 활용해 열에 의한 변형을 방지하는 난연 엔지니어링 플라스틱 소재를 개발했다고 25일 밝혔다. 전기차 배터리 화재의 주요 원인인 ‘열폭주’는 다양한 원인으로 배터리 셀에 스트레스가 가해지며 열이 발생하는 현상이다. 과전압과 과방전 등 단락으로 인해 배터리의 내부 온도가 일정 수준 이상 올라가면 화염이 발생하는데, 리튬 이온 배터리는 물과 반응성이 높아 화재 시 물로 쉽게 소화하기 어렵다. LG화학이 이번에 개발한 신규 특수 난연 소재는 △폴리페닐렌 옥사이드(PPO)계 △나일론 수지인 폴리아미드(PA)계 △폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)계의 다양한 소재군을 가진 고기능성 엔지니어링 플라스틱 소재다. LG화학에 따르면, 내열성이 뛰어나 전기차 배터리 팩 커버에 적용 시 일반 난연 플라스틱 대비 긴 시간 동안 열을 차단할 수 있는 것이 장점이다. 온도 변화에도 형태를 유지하는 치수 안정성도 우수해 LG화학의 자체 테스트 결과 1000도에서도 400초 이상 열폭주에 의한 화염 전파를 방지한다. 이는 일반 난연 플라스틱 대비 45배 이상 뛰어난
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