国内联合研究团队开发出了一种可在维持高能量密度的同时确保火灾安全性的不可燃电解质设计技术。21日，庆北大学表示，智能移动工程学系吴志敏教授团队开发了该技术，KAIST新材料工程系徐东和教授团队以及韩国电子通信研究院（ETRI）李明珠博士团队共同参与了研究。这是一项兼顾高能量密度与火灾安全性的不可燃电解质设计技术。
锂离子电池虽然能量密度高，但火灾和热失控风险一直被视为其弱点。尤其是高性能电动汽车用高镍正极电池，在严苛运行环境下火灾可能性更高，因此确保安全性被列为必须解决的课题。
高镍正极是通过提高镍含量，在相同体积中储存更多能量的材料。它有利于延长电动车续航里程，但随着镍比例上升，结构稳定性会下降，火灾风险也随之增加。也就是说，越想提高储能能力，安全性就越受威胁。
热失控的主因是氧气……他们抓住了引发燃烧的物质。
研究团队开发了能够抑制热失控主因——氧气生成的机制。其原理是，在充电时，阳极材料释放出的有害氧气被自主开发的阻燃添加剂“P2PFS”捕获，并转化为稳定物质。可以说，这是在电池内部提前收走助燃物，从而消除火灾发生条件的方式。差示扫描量热仪（DSC）和质谱仪（MS）测试也实验证实了电池内部氧气生成得到了抑制。
与多数既有安全对策侧重于降温或延缓火焰扩散、偏向事后处置不同，这项技术因是在电池内部直接消除引发燃烧的化学原因而被认为具有差异化。它不是在事故发生后减轻损失，而是在设计阶段就阻止事故发生。
性能并没有打折……即使充放电200次后仍维持83%
研究团队将广泛用于传统电解质、且在成本上具有优势的含氟添加剂（FEC）与P2PFS按最优比例混合，设计出了一种几乎不损失电池寿命的不可燃电解质系统。
新电解质在评估阻燃延迟能力的燃烧测试中，将起火持续时间降至原来的一半以下。即便暴露在火焰中，也几乎不易燃烧，接近不可燃的特性。
性能验证在最不稳定的条件下进行。研究团队将其应用于在高温、高电压环境下结构极不稳定的高镍正极（NCM955）锂电池。即使在如此严苛的运行条件下，电解质也未被破坏，并能稳定保护正极表面；在经历200次以上剧烈充放电后，依然保持了初始容量的83%以上。
以FEC为基础，也被解读为出于成本考虑。由于并非将整个电解质全部替换为新材料，而是在已广泛使用的添加剂中掺入阻燃添加剂，因此材料采购和工艺变更的负担相对较小。
业内长期指出，加入阻燃成分往往会使性能下降，这种“安全与性能相冲突”的关系一直是商业化的障碍。此次结果在兼顾安全与性能两方面都取得成果，因此被评价为对这一成见的反例。
用钉子刺穿也只有49度……降低了商业化门槛的设计
研究团队还将该技术应用于实际商用产品规格的1Ah级中大型软包电池，并成功完成了验证。在大容量电池环境下，经过750次以上充放电后，仍保持初始容量的85.2%。在将完全充满电的电池进行钉刺穿透测试时，也未发生火灾或爆炸，最高温度被控制在49度左右。
1Ah级软包电池不同于实验室使用的小型纽扣电池，而是接近实际产品规格的电池。由于这证明了材料层面的成果能够在电芯级别复现，因此被认为缩小了论文技术与量产技术之间的差距。
穿刺测试是人为制造内部短路这一最恶劣事故情形的验证方式。在非实验室用小型电芯而是在商用规格电芯上通过了这一条件，也被视为支持其实用化可能性的关键。
由于该设计基于已广泛使用的低成本材料，因此无需大幅改变生产工艺即可应用，也被认为具有较高的商业化潜力。
吴志敏教授表示，此次研究并不仅是开发阻燃添加剂，而是提出了“控制电池内部氧反应的热力学设计原理”。他期待该成果可作为适用于电动汽车、ESS、机器人、无人机以及未来航空移动出行等多种高安全性需求领域的下一代电解质设计平台。
剩下的步骤是扩大验证。研究团队也表示，今后将继续验证实际应用可能性，因此能否在量产规模电芯以及不同温度、运行条件下重现同样结果，将成为商业化的关键。
本研究由韩国国家研究基金会（NRF）与韩国产业技术评价管理院（KEIT）资助完成，研究成果已在线发表于材料科学领域国际学术期刊《Small》。共同通讯作者为吴志敏教授和徐东和教授，第一作者为李明珠博士和KAIST研究员申旭善。
从消费者和设施运营者的角度来看，这项技术的意义在于降低事故发生概率本身。尤其是在地下停车场充电或大规模ESS运行等火灾后果可能扩大的环境中，阻断起火原因的设计更具实用价值。
在电动车和ESS火灾担忧一直被视为普及扩大的障碍之际，这种在设计阶段控制起火原因的新路径，能否改变电池安全标准的方向，正受到关注。