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2차 전지 열폭주 현상이 발생하는 이유와 예방책이 궁금합니다.?

안녕하세요. 황성원 전문가입니다.열폭주는 2차전지 내부에서 발생하는 과열로 인해 전지가 폭발하거나 화재가 발생하는 현상을 말합니다. 이는 주로 리튬 이온 전지에서 발생하는데, 리튬 이온 전지는 높은 에너지 밀도와 우수한 충전/방전 특성으로 인해 널리 사용되고 있습니다.열폭주는 주로 다음과 같은 화학 반응과 물질들로 인해 발생합니다.과충전: 전지가 과충전되면 충전 과정에서 발생하는 열로 인해 전지 내부 온도가 상승합니다. 이는 전해질액의 열팽창과 화학 반응 속도의 증가를 초래할 수 있습니다.내부 단락: 전지 내부에서 양극과 음극 사이에 단락이 발생하면 전류가 급격하게 증가하고 내부 저항이 감소합니다. 이는 전지 내부에서 열이 발생하고, 전해질액의 열팽창과 화학 반응 속도의 증가를 초래할 수 있습니다.과열: 외부 온도가 높거나 전지 내부에서 발생하는 내부 저항으로 인해 전지 내부 온도가 상승하면, 전해질액의 열팽창과화학 반응 속도의 증가가 발생할 수 있습니다.열폭주가 발생하면 전해질액뿐만 아니라 음극과 양극까지 열폭주에 관여할 수 있습니다. 전해질액은 전지 내부에서 이온 전도를 담당하고 있으며, 과열로 인해 전해질액의 열팽창과 화학 반응 속도의 증가가 발생합니다. 이는 전해질액의 부피 변화와 함께 내부 압력을 증가시키고, 전지 내부 구성 요소에 압력을 가하게 됩니다.또한, 음극과 양극은 전지 내부에서 화학 반응에 참여하는데, 과열로 인해 화학 반응 속도가 증가하면서 음극과 양극에서 열이 발생할 수 있습니다. 이는 전지 내부 온도를 더욱 상승시키고, 전지 내부 구성 요소에 압력을 가하게 됩니다.따라서, 열폭주는 전해질액과 음극, 양극 등 전지 내부의 물질들 간에 서로 연관된 화학 반응과 열 전달로 인해 발생하는 현상입니다. 이러한 이유로 열폭주를 예방하기 위해서는 전지 내부 온도를 적절하게 관리하고, 과충전이나 내부 단락 등의 상황을 방지하는 안전장치를 갖추는 것이 중요합니다.

학문 / 환경·에너지

24.11.01

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