리튬이온 배터리의 발영의 원리와 폭발 방지 기술이 무엇인가요?
전기차와 전자기기에 쓰이는 리튬 배터리가 화재의 원인이 되기도 합니다. 그렇다면 리튬 이온의 발열의 메커니즘과 예방 기술은 무엇이 있는지 알고 싶습니다.
안녕하세요. 전찬일 전문가입니다.
리튬이온 배터리는 충방전 과정에서 내부 저항 때문에 열이 발생하는데, 충격이나 과충전, 단락으로 내부 분리막이 손상되면 전극이 직접 맞닿아 큰 전류가 흐르면서 급격한 발열이 생기고 이를 열폭주라고 합니다. 이때 전해질이 가연성이라는 불꽃과 만나면 폭발이나 화재로 이어집니다. 이를 막기 위해 보호회로로 과충전 과방전을 차단하고 온도센서로 이상 발열시 전류를 차단하며 배터리 셀 내부에는 안전벨브와 분리막 코팅 기술을 적용합니다. 또 전고체 전해질 같은 차세대 기술도 폭발위험을 크게 줄이는 방법으로 연구되고 있습니다.안녕하세요. 박준희 전문가입니다.
리튬이온 배터리 발화는 내부 단락, 과충전, 과열 등 이상 조건으로 인해 발생하는데요. 이로 인해 전해액이 분해되고 가스가 발생하며 양극재 등이 연쇄적으로 반응해 온도가 상승하는걸 열폭주라고 합니다. 이러한 폭발을 방지하기 위해 과충전 방지 회로, 배터리 관리 시스템, 내부 단락을 막는 격리막, 온도 센서 및 퓨즈, 그리고 화재 시 가스 배출 및 냉각을 돕는 안전장치를 설치하는거죠.
감사합니다.
안녕하세요. 설효훈 전문가입니다. 리튬배터리의 화재는 보통 내부 분리막의 손상에 의해서 +극과 -극이 만나면서 단락이 일어나고 그로인해서 화학 반응이 발생되면서 발열이 나는데 이때 열폭주가 일어나고 그로인해서 화재가 발생합니다. 현재 기술로는 리튬이온 배터리의 전해질을 액체에서 고체로 변경하는 기술이 개발 중입니다. 고체의 경우 분리막도 필요 없고 정말 특이한 상황이 아닌 이상은 +극과 -극이 만나는 상황이 발생되지 않아서 그래서 현재 개발중입니다.
안녕하세요. 조일현 전문가입니다.
발열은 배터리의 충방전 과정에서 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 오가면서 전기화학 반응으로 열이 자연스럽게 발생하게 됩니다. 하지만 배터리의 분리막이 손상된다면 양극과 음극이 직접 접촉하여 매우 큰 발열과 단락이 발생하여 열폭주 현상을 발생시킬 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 분리막을 내열이 좋고 단단한 소재를 사용하거나 배터리를 냉각하는 구조형태인 방열 설계를 통해 내부 온도 상승을 제한할 수 있게 합니다. 또한 신기술로 주목받고 있는 고체 전해질 배터리를 사용하여 화학적 발화 위험을 크게 낮출 수 있는 방법도 존재 한다고 볼 수 있겠습니다.
안녕하세요. 하성헌 전문가입니다.
리튬이온 배터리의 경우 현재 가장 많이 활용이 되는 배터리입니다. 이러한 리튬이온 배터리의 경우 충방전을 통해서 전해질이 전기를 전달해준다고 볼 수 있으며, 충전시에는 리튬이온의 이동을 통해 음극에 이온을 저장, 방전시에는 반대로 양극으로 인동을 통해서 최종적인 전기를 발생시키는 과정이라고 볼 수 있습니다. 이러한 것의 발열의 원인은 과다충전, 그리고 외부의 충격, 그리고 과열로 인한 것이라고 볼 수 있습니다. 다만 금속화재의 경우 화재의 진압이 어렵습니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
리튬이온 배터리의 발열은 주로 내부 단락 전해질 분해 과충전 시 전기화학 반응의 폭주로 인해 발생하는데, 이는 열폭주로 이어져 화재나 폭발을 일으킬 수 있습니다. 이를 예방하기 위해 BMS를 통한 전압 온도 제어 난연성 전해질·첨가제 개발 세라믹 코팅 분리막 적용 등이 활용됩니다. 최근에는 전고체 전해질 AI 기반 안전 모니터링 자가 소화형 소재 같은 차세대 기술도 활발히 연구 중입니다.