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한국과학기술연구원(KIST)은 이민아 에너지저장연구센터 선임연구원과 서동화 KAIST 교수, 김용진 한국생산기술연구원, 백자연 박사 공동연구팀이 리튬이온전지 전해액으로 쓰이는 선형 유기카보네이트 분자 구조를 제어해 상온에서 불이 붙지 않는 새로운 난연성 전해액을 개발했다고 밝혔다.
리튬이온전지는 외부 충격에 의해 발열 반응이 연쇄적으로 일어나 불이 붙는 열폭주 현상이 단점으로 꼽혔다. 특히 선형 유기카보네이트 용액은 인화점이 낮아 상온에서도 쉽게 불이 붙어 불을 일으키는 원인으로 지목된다.
이를 피하기 위해 불이 잘 붙지 않도록 전해액 분자에 불소 원자를 넣는 방법 등이 쓰였으나 전해질 이온 전달 능력이 약해지거나, 기존 전극과 호환성이 떨어지는 문제가 있었다.
이에 연구팀은 선형 유기카보네이트 일종인 다이에틸 카보네이트(DEC) 분자에 알킬 사슬 연장과 알콕시기를 추가해 인화점과 이온전도도를 함께 높였다.
개발된 전해액 'BMEC'는 인화점이 121도로 높아 이차전지 작동 온도에서 불꽃이 튀어도 불이 붙지 않았다. 또 리튬염을 잘 녹이는 성질이 있어 난연성을 높이면 리튬 이온 전달이 느려지는 문제도 해결했다고 연구팀은 설명했다.
그 결과 이 전해액은 충전된 양극과 함께 고온에 노출돼도 상용 전해액보다 가연성 기체 발생은 37%, 발열은 62% 줄었다. 또 4암페어시(Ah)급 리튬이온전지에 관통 시험을 했을 때도 열폭주가 나타나지 않는 것을 확인했다고 연구팀은 설명했다.
한편 삼화페인트는 리튬전지용 전해액 첨가제 개발에 이어 새로운 구조의 리튬이온전지 전해액 첨가제 카보네이트 화합물을 개발 국내 특허를 취득한 바 있다,
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