열 폭주 리튬 이온 배터리 는 현대 에너지 저장 기술의 핵심 안전 문제입니다. 리튬 배터리의 열 폭주 메커니즘과 예방 조치를 이해하는 것은 배터리 시스템의 안전과 신뢰성을 보장하는 데 매우 중요합니다.
이 글에서는 리튬 이온 배터리의 열 폭주 원인, 메커니즘 및 예방에 대해 설명합니다.
목차
리튬 이온 배터리의 열 폭주란 무엇인가요?
리튬 배터리 열 폭주는 리튬 배터리 전류와 내부 온도 상승이 누적적으로 상호 강화되어 리튬 배터리가 손상되는 현상을 말합니다. 좁은 의미의 열 폭주의 주체는 단일 셀을 의미합니다. 일반화된 열 폭주, 그 대상은 팩을 의미합니다.
간단히 말해, 열 폭주는 온도가 상승하면 시스템이 뜨거워지고, 이는 다시 시스템을 더 뜨겁게 만들어 궁극적으로 화재나 폭발을 일으키는 긍정적인 에너지 피드백 루프 프로세스입니다.
리튬 이온 배터리에서 열 폭주의 원인은 무엇인가요?
리튬 이온 배터리의 열 폭주를 일으키는 주요 요인은 외부 단락, 외부 고온 및 내부 단락입니다.
외부 단락 회로
실제 차량 운행에서 위험할 확률은 매우 낮으며, 하나는 차량 시스템에 퓨즈 및 배터리 관리 시스템 BMS가 장착되어 있고 다른 하나는 배터리가 단시간의 큰 전류 충격을 견딜 수 있다는 것입니다.
외부 고온
리튬 이온 배터리 구조의 특성으로 인해. 고온에서 SEI 필름, 전해질, EC 및 기타 분해 반응이 발생하고 리튬 배터리 전해질의 분해도 양극 및 음극과 반응하고 셀 다이어프램이 녹아 분해되며 다양한 반응이 많은 열을 발생시킵니다.
횡격막이 녹아내리면 내부 단락 회로를 방출하고, 전기 에너지가 방출되면 열 생산이 증가합니다.
이러한 누적적이고 상호 강화적인 파괴적 사용의 결과는 배터리 셀의 방폭 필름이 파손되고 전해액이 분출되어 화재가 발생하는 것입니다.
내부 단락 회로
리튬 이온 배터리의 잘못된 사용 또는 과충전 및 과방전으로 인한 분기 결정, 배터리 생산 공정 먼지의 불순물 등과 같은 리튬 배터리 품질 결함으로 인해 성장이 악화되고 다이어프램에 구멍이 뚫리고 미세 단락이 발생하고 전기 에너지 방출로 인해 온도가 상승하고 온도 상승으로 인한 물질의 화학 반응이 단락 경로를 확장하여 더 큰 단락 전류가 형성됩니다. 누적적이고 상호 강화적인 파괴가 형성되어 열 폭주로 이어집니다.
최근 리튬 배터리의 열 폭주로 인한 화재의 경우 대부분 내부 단락으로 인해 먼저 발생하고 그 열과 온도가 인접 배터리에 외부 고온 환경을 형성하여 인접 배터리의 열 폭주를 유발하여 전체 PACK의 연쇄 반응을 유발합니다.
열 폭주 리튬 이온 배터리의 메커니즘
리튬 배터리는 리튬 이온이 탄소(석유 코크스 및 흑연)에 내장되어 음극을 형성하는 배터리입니다.
음극 재료는 일반적으로 LixCoO2, LixNiO2 및 LixMnO4이며 전해질은 LiPF6+디에틸렌카보네이트(EC)+디메틸카보네이트(DMC)입니다.
열 폭주의 주요 유발 요인은 기계적 손상입니다, 배터리 과충전, 내부 단락 등 다양한 요인의 영향으로 리튬 이온 배터리 내부의 활성 물질은 격렬한 발열 반응을 일으키고 배터리 내부 온도가 제어 가능한 범위를 초과하여 궁극적으로 열 폭주로 이어집니다.
리튬 이온 배터리의 발열 화학 반응은 SEI 고체 전해질 계면막의 분해, 음극활물질과 전해질의 반응, 음극활물질과 바인더의 반응, 전해질의 산화 분해 반응으로 구성되며, 리튬 이온 배터리의 발열 화학 반응은 전해질의 산화 분해 반응과 음극활물질의 산화 분해 반응으로 구성됩니다.
리튬 이온 배터리의 열 폭주를 방지하는 방법은 무엇인가요?
열 폭주를 유발하는 요인은 여러 가지가 있습니다. 리튬 배터리 열 폭주 상황에 대해 현재 주류 솔루션은 외부 보호와 내부 개선의 두 가지 측면에서 개선하는 것입니다. 외부 보호는 주로 시스템의 업그레이드 및 개선을 의미하며 내부 개선은 배터리 자체를 개선하는 것입니다.
외부 보호
PTC(양의 온도 계수) 구성 요소
리튬 이온 배터리에 PTC 부품을 설치하여 배터리 내부의 압력과 온도를 고려하여 과충전으로 인해 배터리가 가열되면 배터리 내부 저항이 급격히 증가하여 전류를 제한하여 양극과 음극 단자 사이의 전압을 안전한 전압으로 낮추고 배터리의 자동 보호 기능을 실현합니다.
방폭 밸브
이상으로 인해 리튬 배터리의 내부 압력이 너무 커지면 방폭 밸브가 변형되고 연결을 위해 배터리 내부에 배치 된 리드가 끊어지고 리튬 배터리 충전 중지합니다.
향상된 냉각 시스템
열 관리 시스템은 주로 배터리가 항상 적절한 작동 온도를 유지할 수 있도록 온도를 제어하는 역할을 합니다. 일반적으로 열 관리 시스템은 차량 컨트롤러에 의해 제어됩니다. 리튬 배터리의 온도가 비정상적인 경우 배터리의 안전과 수명을 보장하기 위해 에어컨 시스템에 의해 제때 열 방출 또는 가열이 수행됩니다.
에어로젤 배터리 절연 시트
에어로젤 단열 패드는 파워 배터리 셀과 모듈 사이에 조립할 수 있습니다. 배터리 셀의 열 제어가 발생하면 열전도율이 낮은 에어로젤이 단열 역할을 수행하여 사고를 지연시키거나 차단할 수 있습니다.
배터리 셀이 과열되어 연소되면 에어로젤 단열 시트는 불연성 등급에 도달합니다. 불연성 성능은 화재 확산을 효과적으로 차단하거나 지연시킬 수 있으며, 배터리 팩이 5분 이내에 타거나 폭발하지 않도록 하여 탈출할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있습니다.
내부 개선
전해액 시스템 개선
리튬 이온 배터리의 혈액과도 같은 리튬 이온 배터리 전해질 를 직접 결정합니다. 배터리 성능배터리 용량, 작동 온도 범위, 사이클링 성능 및 안전 성능에 중요한 역할을 합니다.
현재 상업용 리튬 이온 배터리의 전해액 시스템에서 가장 널리 사용되는 구성 요소는 LiPF6, 비닐 탄산염 및 선형 탄산염입니다. 전해액에 끓는점이 낮고 인화점이 낮은 탄산염 용매가 많으면 저온에서 플래시가 발생하여 안전에 큰 위험이 있습니다.
따라서 많은 연구자들이 전해액의 안전 성능을 향상시키기 위해 전해액 시스템을 개선하려고 노력합니다. 배터리의 주요 재료가 단시간에 파괴적인 변화를 겪지 않는다면 전해질의 안정성을 개선하는 것이 배터리의 안전성을 향상시키는 중요한 방법입니다.
양극 소재
리튬 이온 배터리 양극 물질이 충전 상태일 때 불안정합니다. 리튬 이온 배터리 전압 는 4V보다 높고 고온에서 열분해되어 산소를 방출하기 쉽고 산소는 유기 용매와 계속 반응하여 다량의 열 및 기타 가스를 생성하여 배터리의 안전성을 떨어 뜨립니다. 따라서 리튬 이온 배터리 음극 전해질은 열 폭주의 주요 원인으로 간주됩니다.
양극 재료의 경우 코팅 수정은 안전성을 향상시키기 위한 일반적인 방법입니다. 양극재 표면의 MgO, A12O3, SiO2, TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2 및 기타 물질은 Li+ 제거 후 양극과 전해질 사이의 반응을 감소시키는 동시에 양극의 산소 방출을 감소시키고 양극재의 상 변화를 억제하고 구조적 안정성을 개선하며 격자의 양이온 장애를 감소시키고 양극재를 감소시킬 수 있습니다. 이는 사이클 중 부반응으로 인한 열 발생을 줄여줍니다.
구분 기호
현재 상업용 리튬 이온 배터리에서 가장 널리 사용되는 분리막은 여전히 폴리올레핀 소재이며, 고온에서 열 수축과 전해질 습윤성이 떨어진다는 주요 단점이 있습니다.
이러한 결함을 극복하기 위해 연구자들은 대신 열에 안정적인 소재를 찾거나, 다이어프램에 소량의 Al2O3 또는 SiO2 나노 입자 분말을 첨가하여 일반 다이어프램을 사용할 뿐만 아니라 양극 소재의 열 안정성을 개선하는 등 다양한 방법을 시도해왔습니다.
결론
리튬 이온 배터리의 열 폭주 사고의 빈번한 발생은 충격적입니다. 리튬 이온 배터리 안전 사고를 방지하고 리튬 이온 배터리의 안전성을 개선하며 열 폭주 발생을 방지하려면 배터리 공식 설계, 구조 설계 및 배터리 팩의 열 관리 설계에서 다각적 인 접근 방식을 취하여 리튬 이온 배터리의 열 안정성을 공동으로 개선하고 열 폭주 가능성을 줄여야합니다.
Tess
안녕하세요! 저는 이륜차 배터리 교환 업계의 선임 작가로 다년간의 글쓰기 경험을 바탕으로 다양한 산업에 최고의 지식, 서비스 및 완벽한 배터리 교환 솔루션을 제공하기 위해 최선을 다하고 있습니다.
열 폭주 리튬 이온 배터리 이해 - 원인, 메커니즘 및 예방
열 폭주 리튬 이온 배터리 는 현대 에너지 저장 기술의 핵심 안전 문제입니다. 리튬 배터리의 열 폭주 메커니즘과 예방 조치를 이해하는 것은 배터리 시스템의 안전과 신뢰성을 보장하는 데 매우 중요합니다.
이 글에서는 리튬 이온 배터리의 열 폭주 원인, 메커니즘 및 예방에 대해 설명합니다.
리튬 이온 배터리의 열 폭주란 무엇인가요?
리튬 배터리 열 폭주는 리튬 배터리 전류와 내부 온도 상승이 누적적으로 상호 강화되어 리튬 배터리가 손상되는 현상을 말합니다. 좁은 의미의 열 폭주의 주체는 단일 셀을 의미합니다. 일반화된 열 폭주, 그 대상은 팩을 의미합니다.
간단히 말해, 열 폭주는 온도가 상승하면 시스템이 뜨거워지고, 이는 다시 시스템을 더 뜨겁게 만들어 궁극적으로 화재나 폭발을 일으키는 긍정적인 에너지 피드백 루프 프로세스입니다.
리튬 이온 배터리에서 열 폭주의 원인은 무엇인가요?
외부 단락 회로
외부 고온
횡격막이 녹아내리면 내부 단락 회로를 방출하고, 전기 에너지가 방출되면 열 생산이 증가합니다.
이러한 누적적이고 상호 강화적인 파괴적 사용의 결과는 배터리 셀의 방폭 필름이 파손되고 전해액이 분출되어 화재가 발생하는 것입니다.
내부 단락 회로
리튬 이온 배터리의 잘못된 사용 또는 과충전 및 과방전으로 인한 분기 결정, 배터리 생산 공정 먼지의 불순물 등과 같은 리튬 배터리 품질 결함으로 인해 성장이 악화되고 다이어프램에 구멍이 뚫리고 미세 단락이 발생하고 전기 에너지 방출로 인해 온도가 상승하고 온도 상승으로 인한 물질의 화학 반응이 단락 경로를 확장하여 더 큰 단락 전류가 형성됩니다. 누적적이고 상호 강화적인 파괴가 형성되어 열 폭주로 이어집니다.
최근 리튬 배터리의 열 폭주로 인한 화재의 경우 대부분 내부 단락으로 인해 먼저 발생하고 그 열과 온도가 인접 배터리에 외부 고온 환경을 형성하여 인접 배터리의 열 폭주를 유발하여 전체 PACK의 연쇄 반응을 유발합니다.
열 폭주 리튬 이온 배터리의 메커니즘
리튬 배터리는 리튬 이온이 탄소(석유 코크스 및 흑연)에 내장되어 음극을 형성하는 배터리입니다.
음극 재료는 일반적으로 LixCoO2, LixNiO2 및 LixMnO4이며 전해질은 LiPF6+디에틸렌카보네이트(EC)+디메틸카보네이트(DMC)입니다.
열 폭주의 주요 유발 요인은 기계적 손상입니다, 배터리 과충전, 내부 단락 등 다양한 요인의 영향으로 리튬 이온 배터리 내부의 활성 물질은 격렬한 발열 반응을 일으키고 배터리 내부 온도가 제어 가능한 범위를 초과하여 궁극적으로 열 폭주로 이어집니다.
리튬 이온 배터리의 발열 화학 반응은 SEI 고체 전해질 계면막의 분해, 음극활물질과 전해질의 반응, 음극활물질과 바인더의 반응, 전해질의 산화 분해 반응으로 구성되며, 리튬 이온 배터리의 발열 화학 반응은 전해질의 산화 분해 반응과 음극활물질의 산화 분해 반응으로 구성됩니다.
리튬 이온 배터리의 열 폭주를 방지하는 방법은 무엇인가요?
외부 보호
PTC(양의 온도 계수) 구성 요소
방폭 밸브
향상된 냉각 시스템
열 관리 시스템은 주로 배터리가 항상 적절한 작동 온도를 유지할 수 있도록 온도를 제어하는 역할을 합니다. 일반적으로 열 관리 시스템은 차량 컨트롤러에 의해 제어됩니다. 리튬 배터리의 온도가 비정상적인 경우 배터리의 안전과 수명을 보장하기 위해 에어컨 시스템에 의해 제때 열 방출 또는 가열이 수행됩니다.
에어로젤 배터리 절연 시트
에어로젤 단열 패드는 파워 배터리 셀과 모듈 사이에 조립할 수 있습니다. 배터리 셀의 열 제어가 발생하면 열전도율이 낮은 에어로젤이 단열 역할을 수행하여 사고를 지연시키거나 차단할 수 있습니다.
배터리 셀이 과열되어 연소되면 에어로젤 단열 시트는 불연성 등급에 도달합니다. 불연성 성능은 화재 확산을 효과적으로 차단하거나 지연시킬 수 있으며, 배터리 팩이 5분 이내에 타거나 폭발하지 않도록 하여 탈출할 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있습니다.
내부 개선
전해액 시스템 개선
리튬 이온 배터리의 혈액과도 같은 리튬 이온 배터리 전해질 를 직접 결정합니다. 배터리 성능배터리 용량, 작동 온도 범위, 사이클링 성능 및 안전 성능에 중요한 역할을 합니다.
현재 상업용 리튬 이온 배터리의 전해액 시스템에서 가장 널리 사용되는 구성 요소는 LiPF6, 비닐 탄산염 및 선형 탄산염입니다. 전해액에 끓는점이 낮고 인화점이 낮은 탄산염 용매가 많으면 저온에서 플래시가 발생하여 안전에 큰 위험이 있습니다.
따라서 많은 연구자들이 전해액의 안전 성능을 향상시키기 위해 전해액 시스템을 개선하려고 노력합니다. 배터리의 주요 재료가 단시간에 파괴적인 변화를 겪지 않는다면 전해질의 안정성을 개선하는 것이 배터리의 안전성을 향상시키는 중요한 방법입니다.
양극 소재
리튬 이온 배터리 양극 물질이 충전 상태일 때 불안정합니다. 리튬 이온 배터리 전압 는 4V보다 높고 고온에서 열분해되어 산소를 방출하기 쉽고 산소는 유기 용매와 계속 반응하여 다량의 열 및 기타 가스를 생성하여 배터리의 안전성을 떨어 뜨립니다. 따라서 리튬 이온 배터리 음극 전해질은 열 폭주의 주요 원인으로 간주됩니다.
양극 재료의 경우 코팅 수정은 안전성을 향상시키기 위한 일반적인 방법입니다. 양극재 표면의 MgO, A12O3, SiO2, TiO2, ZnO, SnO2, ZrO2 및 기타 물질은 Li+ 제거 후 양극과 전해질 사이의 반응을 감소시키는 동시에 양극의 산소 방출을 감소시키고 양극재의 상 변화를 억제하고 구조적 안정성을 개선하며 격자의 양이온 장애를 감소시키고 양극재를 감소시킬 수 있습니다. 이는 사이클 중 부반응으로 인한 열 발생을 줄여줍니다.
구분 기호
현재 상업용 리튬 이온 배터리에서 가장 널리 사용되는 분리막은 여전히 폴리올레핀 소재이며, 고온에서 열 수축과 전해질 습윤성이 떨어진다는 주요 단점이 있습니다.
이러한 결함을 극복하기 위해 연구자들은 대신 열에 안정적인 소재를 찾거나, 다이어프램에 소량의 Al2O3 또는 SiO2 나노 입자 분말을 첨가하여 일반 다이어프램을 사용할 뿐만 아니라 양극 소재의 열 안정성을 개선하는 등 다양한 방법을 시도해왔습니다.
결론