휴대전화, 태블릿 등 배터리 폭발 사고의 원인이었던 리튬이온전지의 자연발화 문제를 해결할 새로운 물질이 개발돼 소비자들이 안심하고 사용할 수 있을 것으로 보인다.

리튬이온전지에 들어가는 전해질은 가연성이 있어 과충전되면 착화돼 자연발화될 위험성이 있다. 이에 자주 대체되는 휴대용 장비부터 전기차(EV)나 비행기처럼 대규모 전지로 사용하는 경우 발화의 위험성이 있다. 일례로 최근 보잉 787드림라인과 테슬러 모델 S차량의 리튬이온전지가 폭발하기도 했다.

미국 노스캐롤라이나 대학 Joseph DeSimone 화학과 교수와 연구진은 새로운 전해질로 퍼플루오르폴리에터(perfluoropolyether, PFPE)를 사용했다. 이는 DeSimone 교수가 해군 연구소에서 선박 바닥에 달라 붙는 해양 생물을 방지하기 위해 연구하던 중 발견한 것으로 선박 바닥은 리튬이온전지의 폴리머 전해질과 매우 유사한 화학 구조를 가지고 있었다.

PDPE 폴리머는 산업체에서 기계의 원활한 작동을 위한 중장비 윤활유로서 오랫동안 사용돼 왔다. 폴리머 대부분은 염분과 섞이지 않는데 반해 PFPE 폴리머 내의 리튬염은 용해되고 불에 타지 않는다. 또한 PFPE는 이온 수송이 가능해 리튬이온의 속성에 손상을 주지 않는다.

연구진의 일원인 Dominica Wong은 “새로운 물질을 상업적 특성에 맞춰 확장하기 위해 전해질의 전도성을 최적화하고, 전지의 수명을 향상시키는데 초점을 맞춰 연구를 계속할 것”이라며 “기술 상용화에 성공하면 우주나 매우 깊은 바다와 같이 극도의 추운 환경에서도 사용될 수 있다”고 밝혔다.

이 연구는 2월 10일자 Proceedings of the National Academy of Sciences에 발표됐다.