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| ▲ <사진=중국과학원> |
전기차 화재에 대한 우려가 쉽게 사라지지 않는 가운데 불 자체를 차단하는 배터리 기술이 등장했다.
중국 연구진이 개발한 차세대 전해질은 고온에서 스스로 ‘방화벽’을 형성하며 열폭주를 억제하는 것이 핵심이다. 만약 상용화에 성공할 경우 전기차는 내연기관차보다 더 안전한 이동 수단이 될 가능성도 제기된다.
배터리 화재는 전기차가 직면한 가장 큰 문제 중 하나로 꼽힌다. 실제 발생 빈도는 상대적으로 낮지만, 열폭주(thermal runaway)와 진화가 어려운 배터리 화재에 대한 두려움 때문에 구매를 꺼리고 있다.
이러한 상황에서 중국 연구진이 중요한 기술적 돌파구를 마련했다고 밝혔다.
중국과학원 물리연구소 연구팀은 화재 확산을 물리적으로 차단할 수 있는 자가 보호형 비가연성 전해질을 개발했다. 해당 기술이 실제 환경에서도 효과를 입증할 경우, 전기차 안전에 가장 획기적인 기술 진전 중 하나로 평가될 수 있다. 이번 기술의 핵심은 현재 대부분 전기차에 사용되는 리튬이온배터리가 아닌, 나트륨이온 배터리를 적용한다는 점이다.
공개된 연구에 따르면 연구팀은 ‘고분자화 비가연성 전해질(Polymerizable Non-flammable Electrolyte, PNE)’을 개발했다. 기존 전해질이 단순히 연소를 억제하는 데 초점을 맞췄다면, 이 물질은 온도가 위험 수준에 도달했을 때 능동적으로 반응한다.
온도가 150도를 초과하면 전해질은 빠르게 상태가 변화하며 고체화된다. 이 과정에서 배터리 내부에는 연구진이 ‘스마트 방화벽’이라고 설명하는 구조가 형성된다. 기존 난연성 전해질이 가연성을 낮추는 수동적 방어 방식에 의존했다면, 이번 기술은 물리적인 보호층을 형성하는 능동적 개념에 가깝다.
극한의 열이 감지되면 액체 상태의 전해질이 밀도가 높은 장벽으로 변환되며, 셀 간 열전달을 차단하고 열폭주로 이어지는 연쇄 반응을 억제한다. 열폭주는 단일 배터리 결함이 대형 화재나 폭발로 확대되는 주요 원인이기 때문에, 이를 억제하는 기술은 매우 중요하다.
나트륨이온 배터리는 원료인 나트륨이 리튬보다 풍부하고 비용 측면에서도 유리할 수 있다는 점에서 주목받고 있다. 또한, 에너지 밀도보다는 비용, 내구성, 안전성이 중요한 분야에서 유망한 대안으로 평가된다. 이는 전기차는 물론 대형 상용 트럭, 대규모 에너지 저장 시스템 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.
이와 같은 안전성 개선은 나트륨이온 배터리의 상용화를 가속화할 수 있는 핵심 요소로 작용할 전망이다.
향후 전기차 배터리가 내부적으로 화재를 억제할 수 있는 수준에 도달한다면, 전기차는 오히려 내연기관차보다 낮은 화재 위험을 가진 이동 수단으로 자리 잡을 가능성도 있다.
더드라이브 / 조윤주 기자 auto@thedrive.co.kr
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