[한스경제=권선형 기자] 삼성SDI가 배터리 열 전파를 차단할 수 있는 기술 개발을 완료하고 상품화에 나섰다.
18일 삼성SDI에 따르면 삼성SDI는 최근 전기차용 배터리의 안전성을 높이는 '열 전파 차단'(No-Thermal Propagation·No-TP) 기술의 상품화 적용 검토를 마쳤다. No-TP는 셀과 모듈, 팩 내 열전파를 방지하기 위한 종합 기술이다.
리튬이온 배터리의 품질 기술력 확보를 위해 가장 중요한 것은 열 관리다. 외부 충격에 의해 셀이 손상되는 등 이상 조건에 노출될 경우 배터리 내부 압력과 온도가 급격히 상승하며 인접한 셀에 열이 전파될 수 있기 때문이다.
이를 차단하는 기술은 전기자동차의 안전성 확보를 위한 중요한 요소로 주목받고 있다. 주행거리와 성능 향상을 위해 배터리 셀의 개수, 용량과 에너지 밀도가 증가해 열전파의 파급력이 이전보다 커졌기 때문이다.
삼성SDI의 No-TP 기술이 적용된 차량은 특정 셀에 문제가 발생하더라도 해당 셀 혹은 모듈만 교체하면 돼 배터리의 사용성을 극대화할 수 있다. 또한 화재가 차량 전체, 주변 차량과 건물로 확대되는 것을 방지해 사회적 비용 측면에서도 효율적이다.
이를 가능케 한 것은 삼성SDI만의 독자적인 열전파 성능 예측 프로그램(Thermal Propagation calculator, TPc)이다. 해당 프로그램은 열전파와 관련된 주요 항목들을 정의하고 수치화해 특정 셀에 이상이 발생했을 때 인접한 셀이 받는 영향을 측정한다.
제품 기획 단계에서부터 열전파 특성을 예측할 수 있는 것이다. 이를 통해 열전파를 방지하는 최적의 구조 설계가 가능하다. 삼성SDI의 No-TP 기술은 셀 생산뿐만 아니라 모듈과 팩 부품 조립 과정에서의 No-TP 솔루션 제공에도 활용될 수 있다.
실제로 삼성SDI의 최근 제품에는 열전파 성능 예측 프로그램을 활용한 최적의 No-TP 설계가 반영돼 있다. 셀 사이사이에 배치된 단열재가 대표적이다. 이는 프로그램으로 예측한 셀의 총 발열량을 토대로 그에 맞는 안전 소재를 활용한 것이며 특정 셀의 온도가 상승했을 때 인접 셀로 열이 전달되는 것을 물리적으로 막아준다.
이에 더해 삼성SDI의 각형 배터리가 가진 구조적 특징 역시 열전파를 효과적으로 차단해 높은 안전성에 기여한다. 먼저 극판에는 기재가 차곡차곡 쌓여 있는 스태킹 공법이 적용돼 있어 셀 내부의 압력을 상대적으로 낮출 수 있다. 기재 사이의 미세한 틈이 있어 내부에 가스가 발생하더라도 압력이 동서남북의 4방향으로 분산될 수 있기 때문이다.
삼성SDI의 각형 셀 부품인 벤트(Vent)는 고온의 가스 및 화염이 잘 방출될 수 있도록 한다. 방출된 가스는 팩 내부의 빈 공간으로 빠져나간다. 이 공간 역시 단열 처리가 돼 있어 빠져나가는 과정에서도 다른 셀에 영향을 주지 않는다.
삼성SDI는 No-TP 기술과 함께 안전한 고용량 배터리 개발을 위해 지속적으로 노력해 나갈 계획이다.
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