안정성 전제로 고출력·장수명 목표 … 불소 무첨가 난연첨가제 개발
화학뉴스 2015.04.16
BASF가 리튬이온 2차전지(LiB: Lithium-ion Battery)용 전해액의 고기능화에 박차를 가하고 있다.
BASF는 높은 수준의 안정성 확립을 전제로 고에너지 밀도, 고출력, 장수명 등의 특징을 겸비한 신규 첨가제 개발을 서두르고 있으며 최근 개발한 불소 무첨가 신규 유기용매를 이용한 전해액은 높은 인화점, 끓는점을 실현해 수차례에 걸친 착화시험에서도 발화하지 않는 검증 결과를 얻은 것으로 알려졌다. 아울러 정극재의 고전압화에 대응해 금속용출 억제 및 고산화 내성을 부여한 첨가제 개발에 주력하고 주특기인 분자설계기술을 활용해 고객 니즈에 적합한 전해액을 공급할 계획이다. LiB는 사용하는 용도에 따라 다른 성능이 요구된다. 전기자동차(EV)는 항속거리를 높이기 위해 고용량 타입을 탑재하고 순간적인 전력 출력이 요구되는 전동공구, 하이브리드 자동차(HEV) 등에는 고출력 타입이 필요한 것으로 나타나고 있다. BASF는 정극재, 부극재 등 구조소재 최적화 기술을 통해 LiB 생산기업들이 성능 개선을 추진하는 상황에서 고전압 특성을 포함한 에너지 밀도 및 저온특성을 포함한 출력밀도를 향상시키기 위해 전해액의 고성능화에 주력하고 있다. 특히, 각 특성을 이끌어내는 새로운 첨가제 개발에 역점을 둘 방침이다. BASF는 LiB 사용에서 기본전제가 되는 안전성을 확립하기 위해 전해액의 난연화에 힘을 쏟고 있다. LiB는 과충전하면 정극재 표면에 형성된 SEI(표면보호피막)가 붕괴되면서 LiB 셀의 내압이 상승해 300℃ 부근에서 발화하게 된다. BASF는 전해액을 이용한 발화방지대책으로 불소 무첨가 유기용매를 사용한 난연첨가제를 개발함으로써 낮은 증기압에 따른 높은 인화점을 이용해 연소 위험을 낮추는데 성공했다. 또 정극재 생산기업들이 4.5V 이상의 고전압 정극재 개발에 주력함에 따라 해당 용도에 적합한 신규 첨가재 양산화를 고려하고 있으며 리튬이온의 고전도성, 금속용출억제, 고산화 내성 등을 부여할 방침이다. BASF는 후보소재 최적화 및 첨가제의 작용원리를 검증해 수요처의 요구 특성을 실현할 계획이다. BASF 관계자는 첨가제 개발과 관련해 “무기, 유기계 등 다양한 후보소재가 있으며 조합에 따라 갖가지 분자설계가 가능하다”며 “일본, 중국, 독일, 미국 등지에 설립한 연구시설에서 소재 개발부터 검증에 이르는 일련의 개발체제를 활용해 10년 앞을 내다본 전해액 연구를 실시할 것”이라고 강조했다. <화학저널 2015/04/16> |
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