LG화학, 전기차 배터리 열폭주 20분 막는 소재 개발

1500℃에서 불길 견뎌…업계 최고 수준
테이프 형태로 적층하는 제조 공법 사용

LG화학이 1500℃ 불길에서 20분 이상 견디는 배터리 '열폭주' 지연 소재 개발에 성공했다.

전기차 배터리 화재 주요 원인인 열폭주는 다양한 원인으로 배터리 셀에 스트레스가 가해지며 열이 발생하는 현상이다. 열폭주 현상은 전기차 대중화를 늦추는 요소 중 하나로 꼽혀왔다.

LG화학은 LX하우시스 와 함께 ‘특수 난연 열가소성 연속섬유 복합소재(특수 난연 CFT)’를 개발했다고 27일 밝혔다. 기존 플라스틱만으로는 견디기 어려웠던 열폭주의 열과 압력을 특수 난연 CFT 개발로 해결했다. 이 소재는 강한 화염과 높은 압력에서 기존 복합소재보다 14배 이상 긴 시간 동안 견딜 수 있다.

LG화학과 LX하우시스가 개발한 특수 난연 CFT는 LG화학 자체 테스트(Torch test) 결과 1.6㎜ 두께의 얇은 특수 난연 CFT에 1500℃ 이상의 열과 압력을 가했을 때 20분이 지나도 녹아 흘러내리거나 구멍이 생기지 않았다. 업계 최고 수준 화염 차단 성능이다.

1500℃ 이상의 열과 압력을 가해도 20분 이상 견디는 '특수 난연 CFT' 테스트 모습 [사진제공=LG화학]

특수 난연 CFT에는 LG화학의 열폭주 지연 소재 기술과 LX하우시스의 열가소성 복합소재(Continuous Fiber Thermoplastics·CFT) 제조 기술이 적용됐다. LG화학이 지난해 개발한 열폭주 지연 소재는 1000℃ 이상에서 당시 세계 최장 시간인 10분 넘게 화염을 차단했다. LX하우시스는 LG화학 소재를 테이프 형태로 만들어 적층하는 제조 공법을 사용해 차단 성능을 향상했다.

특수 난연 CFT는 단단하고 힘에 의한 변형이 작아(고강성) 전기차 배터리 부품 중 크기가 큰 배터리팩 상단과 하단 커버 등에 쓰일 수 있다. 전기차 화재 발생 시 불길이 퍼지는 것을 효과적으로 지연시켜 운전자 대피와 화재 진압에 필요한 시간을 확보하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.

LG화학은 2009년부터 열폭주 지연 소재에 대한 연구 개발을 이어왔다. 지난해 소재 개발을 완료하고 양산 체계를 구축했다. 세밀한 성형이 가능한 열폭주 지연 소재는 배터리 모듈에 주로 사용된다. 올해 개발한 특수 난연 CFT는 모듈을 감싸는 대형 배터리팩 커버에 쓰이는 만큼 두 소재가 함께 쓰이면 불길이 퍼지는 것을 이중으로 막아낼 수 있다.

신재명 LG화학 엔지니어링소재사업부 마케팅부문 담당은 "지난해 배터리 열폭주 지연 소재를 개발해 알린 이후 LX하우시스와 긴밀하게 협업해 왔다"며 "전기 자동차 열폭주에 대한 지연 소재와 글래스매트, CFT 등 종합솔루션 라인업을 갖게 된 것을 자랑스럽게 생각한다"고 말했다.

LG화학과 LX하우시스가 공동 개발한 배터리 열폭주 지연 소재 '특수 난연 CFT' [사진제공=LG화학]

최서윤 기자 sychoi@asiae.co.kr