배터리 열폭주 원인과 과정(최신 방지 기술)

배터리 열폭주(Thermal Runaway)는 배터리 내부 온도가 급격히 상승하여 통제할 수 없는 상태로 이어지는 현상입니다. 이 과정에서 배터리의 온도는 1000도 이상으로 치솟을 수 있습니다.

열폭주의 원인

1. 과충전: 배터리를 과도하게 충전하면 내부 온도가 상승합니다.
2. 외부 충격: 배터리가 물리적으로 손상되면 내부 단락이 발생할 수 있습니다.
3. 제조 결함: 배터리 셀의 결함으로 인해 내부 단락이 발생할 수 있습니다.

열폭주의 과정

1. 온도 상승: 배터리 내부 온도가 130도 이상으로 올라가면 전해질이 기체화됩니다.
2. 열분해: 240도 이상에서는 양극재의 열분해가 시작됩니다.
3. 폭발적 반응: 열분해가 진행되면서 온도가 급격히 상승하여 1000도 이상으로 치솟습니다.

예방 방법

1. 온도 관리: 배터리의 온도를 지속적으로 모니터링하고 관리합니다.
2. 안전 설계: 배터리 셀의 구조를 안전하게 설계하여 외부 충격에 강하게 만듭니다.
3. 화재 방지 기술: 열폭주를 방지하는 신기술을 도입합니다.

배터리 열폭주는 전기차와 같은 고용량 배터리 사용 제품에서 특히 중요한 문제입니다. 안전한 배터리 사용을 위해 지속적인 연구와 기술 개발이 필요합니다.

배터리 열폭주 방지 기술

배터리 열폭주를 방지하기 위한 최신 기술에는 여러 가지가 있습니다. 여기 몇 가지 주요 기술을 소개합니다.

1. Z폴딩 방식: SK온은 셀 분리막을 지그재그로 감싸는 Z폴딩 방식을 사용합니다. 이 방식은 양극과 음극의 접촉을 차단하여 화재 발생을 방지합니다.
2. 방열 성능 향상: 삼성SDI는 배터리 셀 사이에 히트 파이프를 탑재하여 냉각 공기와 히트 파이프를 통해 열을 효과적으로 방출합니다.
3. 난연 엔지니어링 플라스틱: LG화학은 내열성이 뛰어난 난연 플라스틱 소재를 개발하여 배터리 팩 커버에 적용, 열폭주에 의한 화염 전파를 방지합니다.
4. 고품질 알루미나 코팅: 서울대 연구팀은 배터리 셀 내부의 화학 반응을 억제하는 고품질 알루미나 코팅법을 개발하여 열폭주를 성공적으로 억제했습니다.
5. 배터리 관리 시스템 (BMS): LG에너지솔루션은 실시간으로 배터리 상태를 모니터링하고 이상 징후를 파악하는 BMS 기술을 개발 중입니다.

이러한 기술들은 배터리의 안전성을 높이고, 열폭주로 인한 화재 위험을 줄이는 데 큰 도움을 줄수 있을 것으로 기대 됩니다.