안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
리튬 금속산화물로 구성된 ‘양극재’와 흑연+그라파이트로 구성된 ‘음극재’, 양극과 음극의 이온 이동을 가능케 하는 ‘전해질’, 그리고 양극과 음극을 분리하고 이온의 통과를 돕는 얇은 막인 ‘분리막’으로 구성된다. 크기와 무게를 줄였고 동시에 많은 에너지 축적을 가능케 해 효율 높은 배터리임을 증명했지만 여전히 극복하기 힘든 치명적 단점을 가지고 있다. 바로 ‘화재’로 이어지는 과정이 구조에 비해 단순하다는 것이다.
리튬이온 배터리는 크게 두 가지 화재 발생 원인을 제공한다. 첫 째는 배터리 사용 시 많은 열이 발생해 전해액이 휘발되고 이 과정에서 가스가 발생하는데 이는 배터리 내부 축적으로 배터리 형태를 변형시키고 안전성을 크게 떨어트려 화재를 발생시킨다. 둘 째는 음극재에 용량 이상의 리튬이온이 이동할 경우 날카로운 형태로 변화해 결정화가 진행되며 이는 분리막을 손상시키고 이 역시 화재 발생 원인이 된다.
불안정한 상황을 막고자 소형 가전제품부터 대형 전기차까지 리튬이온 배터리가 사용되는 제품에는 보호회로 또는 BMS라 불리는 ‘배터리 매니지먼트 시스템’이 탑재된다. BMS는 과충전 및 과전류, 과방전 등 열을 가하거나 불안정한 상황을 제어하는 시스템이다. 하지만 온전히 믿고 쓰기엔 충전상황, 사용방법 등 외부 요인으로 오류가 생길 수 있는 기능이다. 종종 부풀어 오른 배터리는 화재의 원인이 되는데 소형 배터리는 피해 규모가 제한적이지만 전기차의 배터리는 용량이 커 화재 진압이 어렵고 위험성도 높다.
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