ETRI, 세계 최초 불소화황산화물계 난연 첨가제 개발
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ETRI, 세계 최초 불소화황산화물계 난연 첨가제 개발
  • 지영란
  • 승인 2022.10.24 11:51
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한국전자통신연구원(ETRI)은 기존 난연제로 널리 알려진 인산계 난연제인 트리페닐포스페이트(TPP)보다 난연 특성과 안정성, 셀 성능이 크게 개선된 불소화황산화계 난연 첨가제를 개발했다고 밝혔다. 

리튬 이차전지는 양극재와 음극재, 전해질과 분리막 4가지로 구성된다. 

양극의 리튬이온이 음극으로 이동하며 에너지가 충전되고, 다시 양극에서 음극으로 이동하며 에너지를 방출한다. 

전해질은 이차전지 내부의 리튬이온이 원활하게 이동하도록 돕는 매개체, 분리막은 리튬이온만을 통과시키고 양극과 음극의 접촉을 막는 역할을 한다.

전해질 첨가제는 그중 전해질에 소량 첨가하는 물질로, 전기화학적 안정성과 이차전지의 성능을 높이는 핵심적인 물질이다. 

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.

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

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

 


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