서울대학교 임종우 교수팀과 김원배 포스텍 교수, 삼성SDI 연구팀이 전기차 배터리 화재의 주요 원인인 열폭주 현상의 원인을 규명하고 이를 억제할 수 있는 방법을 개발했습니다. 열폭주 현상은 배터리 온도가 급격히 상승하여 1000도 이상이 되면서 화재나 폭발을 일으킬 수 있는 위험한 현상입니다.

연구팀은 방사광 가속기를 이용한 X선 회절 기법을 통해 배터리셀 내부의 화학 반응을 관찰했습니다. 그 결과, 양극재와 흑연 음극 사이의 화학종 교환에서 발생하는 자가증폭루프가 열폭주를 일으키는 주요 원인임을 밝혀냈습니다. 이 자가증폭루프는 열에 의해 반응이 다시 활성화되며 더욱 가속되는 현상입니다.

연구팀은 이를 막기 위해 고품질 산화알루미늄 코팅법을 개발했습니다. 이 방법을 통해 생성된 산소와 이산화탄소의 반응을 막아 열폭주를 성공적으로 억제할 수 있음을 확인했습니다.

이번 연구는 특히 하이니켈 양극재를 사용하는 이차전지의 열 안정성을 개선하는 데 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대됩니다. 하이니켈 양극재는 용량이 크지만 열 안정성이 낮아 열폭주에 더 취약하기 때문에, 이번 기술이 적용된다면 전기차의 안전성과 우리 기업들의 경쟁력을 높이는 데 기여할 것입니다.