리튬 이온 배터리는 거의 보편적인 기술이지만 심각한 단점이 하나 있습니다. 바로 가끔 불이 붙는다는 것입니다.
제트블루 항공편 승무원과 승객들이 배낭에 물을 마구 쏟아붓는 영상은 휴대용 전원이 필요한 거의 모든 기기에 사용되는 배터리에 대한 광범위한 우려를 보여주는 최신 사례가 되고 있습니다. 지난 10년 동안 여객기에서 전기 자전거, 전기 자동차, 노트북으로 인한 리튬 이온 배터리 화재에 대한 기사가 꾸준히 보도되어 왔습니다.
대중의 우려가 커지면서 전 세계 연구자들은 리튬 이온 배터리의 안전성과 수명을 개선하기 위한 연구에 착수했습니다.
최근 몇 년 동안 배터리 혁신이 폭발적으로 증가했으며, 연구자들은 표준 리튬 이온 배터리의 가연성 액체 전해질을 불연성 젤, 무기 유리, 고체 폴리머와 같은 더 안정적인 고체 전해질 재료로 대체하여 고체 배터리를 만들었습니다.
지난주 네이처(Nature)지에 발표된 연구에 따르면, 리튬 이온 배터리가 과충전으로 인해 과열되거나 수지상 구조가 손상될 때 형성되는 리튬 "덴드라이트" 형성을 방지하는 새로운 안전 장치가 제시되었습니다. 덴드라이트는 배터리를 단락시켜 폭발성 화재를 유발할 수 있습니다.
메릴랜드 대학교 화학 및 생체 분자 공학과 교수이자 이번 연구의 주저자인 왕 총솅(Chongsheng Wang)은 "연구를 거듭할수록 전기 자동차의 안전성과 주행 거리 문제를 해결할 수 있다는 확신이 커진다"고 말했습니다.
UCLA 화학공학 조교수이자 이 연구에 참여하지 않은 유장 리(Yuzhang Li)는 왕의 개발은 리튬 이온 배터리의 안전성을 향상시키는 데 중요한 단계라고 말했습니다.
이 교수는 기존 리튬 이온 배터리의 흑연 전극 구성 요소보다 10배 더 많은 에너지를 저장할 수 있는 차세대 리튬 금속 배터리를 개발하는 자신만의 혁신을 연구하고 있습니다.
이 박사는 전기 자동차 안전과 관련하여 리튬 이온 배터리가 대중이 생각하는 것만큼 위험하거나 흔하지 않으며, 리튬 이온 배터리 안전 프로토콜을 이해하는 것이 중요하다고 말했습니다.
"전기차와 일반 차량 모두 본질적으로 위험이 따릅니다."라고 그는 말했다. "하지만 저는 전기차가 더 안전하다고 생각합니다. 가연성 액체를 몇 갤런이나 마시지 않아도 되기 때문이죠."
이 씨는 과충전이나 전기차 사고 발생 시 예방 조치를 취하는 것이 중요하다고 덧붙였다.
비영리 화재 연구 재단에서 리튬 이온 배터리 화재를 연구한 연구진은 전기 자동차 화재의 강도가 기존 가솔린 자동차 화재와 비슷하지만 전기 자동차 화재는 더 오래 지속되고, 진화에 더 많은 물이 필요하며, 다시 불이 붙을 가능성이 더 높다는 것을 발견했습니다. 불꽃이 사라진 후에도 배터리에 남아 있는 에너지로 인해 몇 시간 동안 불이 붙지 않습니다.
재단 연구 프로그램 수석 매니저인 빅토리아 허치슨은 전기차가 리튬 이온 배터리를 사용하기 때문에 소방관, 응급 구조대원, 운전자에게 특별한 위험을 초래한다고 말했습니다. 하지만 그렇다고 해서 사람들이 전기차를 두려워해야 한다는 뜻은 아니라고 그녀는 덧붙였습니다.
허치슨은 "우리는 아직 전기차 화재가 무엇이고 어떻게 대처하는 것이 가장 좋은지 이해하고자 노력하고 있습니다."라고 말했습니다. "학습 과정입니다. 내연기관 자동차는 오랫동안 사용되어 왔고, 아직은 미지의 영역이지만, 이러한 화재에 제대로 대처하는 방법을 배워야 합니다."
국제해상보험연맹(IUMI)의 손해 예방 전문가인 마르티 시모요키는 전기차 화재에 대한 우려가 보험료를 인상할 수 있다고 말했습니다. 그는 전기차를 화물로 보험에 가입하는 것은 현재 보험사들에게 가장 매력적이지 않은 사업 분야 중 하나이며, 화재 위험에 대한 인식으로 인해 전기차 운송을 원하는 사람들의 보험료가 상승할 수 있다고 말했습니다.
하지만 보험회사들을 대표하는 비영리 단체인 국제해상보험연맹(IUMI)의 연구에 따르면 전기차는 기존 자동차보다 더 위험하거나 위험하지 않습니다. 시모요키는 올여름 네덜란드 해안에서 발생한 대형 화물 화재가 전기차로 인한 것이라는 보도가 있었지만, 전기차가 원인이라는 사실은 아직 확인되지 않았다고 말했습니다.
"사람들은 위험을 감수하는 것을 꺼리는 것 같아요."라고 그는 말했다. "위험이 높으면 대가도 더 커질 거예요. 결국 최종 소비자가 그 대가를 치르게 되죠."
정정 (2023년 11월 7일 오전 9시 7분(미국 동부시간): 이 기사의 이전 버전에서 연구 주저자 이름 철자가 잘못 표기되었습니다. Chunsheng이 아닌 Wang Chunsheng입니다.