리튬이온 배터리에서 발생한 화재를 스스로 끄는 스마트폰 기술이 나왔다. 몸에 밀착하는 스마트폰의 화재나 폭발과 관련한 신고가 급증하는 상황에서 유용한 기술이 될 것으로 보인다.
스탠퍼드대 연구진은 배터리에 화재가 날 경우 0.4초 만에 불을 끌 수 있는 기술을 지난 14일 과학저널 사이언스 어드밴스에 실었다. 연구진은 “배터리의 에너지 밀도는 계속 증가하지만, 고인화성 액체 유기 전해질의 사용과 관련된 안전사고(화재 및 폭발)는 큰 문제로 남아있다”며 “리튬이온 배터리용으로 난연 특성을 이용한 배터리 소화기술을 개발했다”고 밝혔다.
배터리 자체 소화기술에 핵심은 ‘트리 페닐 인산염’에 있다. 리튬이온 배터리는 양극인 산화리튬코발트층과 음극흑연층, 이 둘을 분리하기 위한 전해질 폴리머 분리막으로 구성된다. 연구진은 난연제로 사용되는 트리 페닐 인산염을 캡슐화하여 양극과 음극 사이에 존재하는 폴리머 분리막에 설치했다.
외부 충격, 압력으로 분리막이 손상되고 양극과 음극이 만나 리튬 이온 배터리에 고열이 발생 하면 보호 폴리머 막이 녹아내리고 안에 있던 난연제 트리 페닐 인산염이 방출되어 고인화성 전해질의 연소를 억제한다.
실험 결과 0.4초 만에 불이 전소됐다. 난연제 설치라는 생각보다 단순한 방법이지만 배터리 성능, 크기에 큰 영향을 주지 않는 효과적인 방법이라는게 연구진의 설명이다.
리튬이온 배터리는 외부 충격, 압력이 일어나면 분리막이 눌려 손상되고 양극과 음극이 만나게 되면서 열이 발생하고 화재로 이어진다.
삼성전자 스마트폰 갤럭시 노트7에서 발생한 화재의 원인 중 하나도 여기서 추측할 수 있다. 삼성전자는 오는 23일 갤럭시 노트7 발화 원인을 발표한다. 삼성은 발화 원인을 배터리 설계의 문제로 결론으로 낸 것으로 알려졌다.
최민우 인턴기자 cmwoo11@kmib.co.kr