전기차의 화재 열폭주의 원인이 무엇인가요
전기차가 화재가 나면 무조건 열폭주가 나는건 아니라고 하는데요
그렇다면 이 열폭주가 발생하는 과학적인 작동 원리가 무엇인지 궁금합니다
안녕하세요. 이원영 전문가입니다.
과충전, 과방전, 외부 충격, 제조결함으로 열폭주가 일어나고,
하나의 배터리 셀이 과열되면, 그 열로 인접한 셀로 전이되고 이과정이 반복되면서 온도가 급격히 올라갑니다.
여러 셀의 연쇄반응으로 많은 열이 발생하죠... 이과정을 열폭주라 합니다.
안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
전기차 화재 시 발생하는 열폭주 현상은 주로 리튬이온 배터리의 과열로 인해 발생합니다. 몇 가지 주요 원인이 있습니다. 첫째로 배터리가 과충전되거나 과도하게 방전될 때 내부 온도가 급격히 상승하여 열폭주가 발생할 수 있습니다. 둘째로 충돌 등 외부 충격으로 인해 배터리 셀 내부에서 합선이 일어나면 열폭주가 시작될 수 있습니다.
셋째로 배터리 셀 자체의 제조 불량으로 인해 내부 단락이 발생하면 열폭주가 일어날 수 있습니다. 마지막으로 배터리 내부에서 발생한 화학 반응이 반복되면서 온도가 기하급수적으로 상승하는 현상입니다. 이러한 원인들로 인해 전기차의 배터리가 과열되면 열폭주가 발생하여 화재로 이어질 수 있습니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
결론부터 말씀드리면 크게 외부 충격 / 내부 과충전 이 두가지가 가장 큰 원인 입니다. 가만히 멈춰져 있는 배터리는 안정한 상태입니다. 내부의 전해질과 양극재 물질이 들어있는 일반 건전지와 동일합니다. 건전지 역시도 벽에 던져도 쉽게 폭발이 일어나지 않습니다.
하지만 전기차에 사용되는 배터리는 건전지와 같은 1차 2차 배터리 보다 훨씬 에너지 밀도가 높고 배터리의 크기 및 부피도 크기 때문에 외부의 충격에 의해 더 쉽게 폭발이 일어날 수 있습니다.
왜냐하면 배터리 내부는 전해질과 전자 등이 있기 때문에 충격에 의해 발화를 하게 되면 전해질과 전자 등은 쉽게 불이 붙는 가연성 물질들이기 때문입니다. 전자는 물질은 아니지만 충격에 의해 스파크를 만들어 화재를 더욱 확산시킬 수 있기 때문입니다. 그래서 전기차 배터리는 이러한 충격을 막기 위해 외부를 튼튼하게 감싸고 있습니다.
이것이 또다른 문제를 발생시키는 것이 바로 내부에서 발화가 일어날 경우 입니다. 과충전이나 과방전 등이 배터리 내부에서 일어날때 역시 발화가 일어날 수 있습니다. 내부에 전해질 등 가연성 물질이 많기에 내부의 발화는 연쇄적으로 발생하고 전자 등에 의해 폭발이 일어나 열폭주가 진행됩니다.
하지만 내부에서 진행되기 때문에 내부의 충격을 막기 위한 보호판 등이 두껍다보니 외부에서 물을 뿌려서는 불이 꺼지지 않아 열폭주가 발생했을 때 외부의 충격을 막기 위한 보호판이 오히려 독이 되는 상황이 되기도 합니다.
감사합니다.