[엠투데이 이정근기자] 전기자동차 시장이 성장하면서 배터리 안전성에 대한 관심이 한층 높아지는 가운데, 각형 배터리가 다시 주목받고 있다. 배터리 성능 경쟁이 에너지 밀도를 넘어 안정성과 열관리 영역으로 확대되면서 구조적 강점을 갖춘 각형 배터리의 역할이 커지고 있다는 분석이다.
삼성SDI가 공개한 자료에 따르면 각형 배터리는 알루미늄 캔 외관을 사용하는 직사각형 형태의 배터리다. 원통형 배터리 대비 구조가 두껍고, 파우치형 배터리보다 외부 충격에 강한 특징을 갖는다.
각형 배터리는 초기에는 휴대폰 등에 사용됐지만 최근에는 전기자동차와 에너지저장장치(ESS) 중심으로 활용 영역이 빠르게 확대되고 있다. 특히 전기차는 외부 충격과 진동, 과열 상황에 반복적으로 노출될 수 있어 배터리 안전성이 핵심 요소로 꼽힌다.
배터리 사고의 주요 원인 가운데 하나는 외부 충격이다. 충격으로 내부 분리막이 손상되면 양극과 음극이 접촉하면서 단락이 발생하고, 이후 급격한 열 발생으로 이어질 수 있다. 이 과정에서 생성된 열이 인접 셀로 확산되면 화재 위험이 커진다.
삼성SDI는 각형 배터리의 강점으로 단단한 알루미늄 캔 구조를 제시했다. 알루미늄 케이스는 외부 충격에 대한 보호 능력이 높고 내부 전해질 누출 위험을 줄일 수 있다. 또 열전도 특성이 높아 배터리 내부에서 발생한 열을 빠르게 외부로 방출하는 역할도 수행한다.
안전성 강화를 위한 설계 기술도 적용했다. 대표적인 기술은 ‘벤트(Vent)’다. 배터리 내부 압력과 온도가 높아질 경우 가스를 특정 방향으로 배출하도록 설계해 폭발 위험을 줄인다. 모듈과 팩 설계 단계에서 열 배출 경로를 제어할 수 있다는 점도 특징이다.
또 하나는 삼성SDI의 자체 열전파 차단 기술인 ‘No TP(No Thermal Propagation)’다. 특정 셀에서 문제가 발생해도 열이 다른 셀로 확산되는 것을 막는 기술이다. 셀 사이 단열 구조를 적용해 열 전달을 물리적으로 차단하는 방식이며, 독자적인 열전파 예측 프로그램을 기반으로 설계 최적화를 진행한다.
자료에 따르면 각형 배터리는 외부 충격에 강한 구조, 안전장치 적용 용이성, 열 방출 효율, 높은 생산성 등의 장점을 가진다. 반면 알루미늄 케이스 적용에 따른 무게 증가와 제한적인 디자인 자유도는 과제로 꼽힌다.
전기차 시장 경쟁이 주행거리 중심에서 안전성과 신뢰성 경쟁으로 확장되는 가운데, 삼성SDI의 각형 배터리는 전기차와 ESS 분야에서 존재감을 더욱 확대할 전망이다.
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