배터리의 열폭주 현상이 일어나는 원인과 이를 해결하기 위한 방안?
안녕하세요.
최근 배터리와 관련하여 많은 사건사고들이 일어나고 있습니다, 이때 열폭주라는 말들이 종종 언급되곤 하는데, 이러한 현상이 어떤것인지 문의드립니다.
안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어 입니다.
배터리의 열폭주는 일반적으로 배터리 내부에서 과도한 열이 발생하면서 화학반응이 가속화되어 스스로 가열되는 현상입니다. 이로 인해 배터리가 폭발하거나 화재로 이어질 수 있습니다. 주로 과충전, 과방전, 내부 단락, 제조 과정 중 결함 등으로 인한 과도한 열 생성이 원인입니다. 해결 방안으로는 과충전 및 과방전을 방지하는 배터리 관리 시스템(BMS) 구축, 고온 환경에서 배터리 사용을 피하기, 안정성이 높은 소재 사용, 주기적인 점검 및 유지 관리를 통한 초기 결함 발견 등이 있습니다.
안녕하세요. 전기전자 분야 전문가입니다.
배터리의 열폭주 현상은 배터리 내부에서 열이 급격하게 상승하는 현상을 말하며, 이는 주로 과도한 전류, 충전 시 과충전, 방전 시 과방전, 내부 단락 등이 원인이 됩니다. 이러한 열폭주는 배터리의 구성 요소들이 빠르게 분해되면서 더 많은 열을 발생시켜 연쇄적으로 온도를 높이기 때문에 위험합니다.
해결 방안으로는 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 온도, 전압 및 전류 상태를 지속적으로 모니터링하여 이상 징후가 발생하면 조기에 차단하는 것이 중요합니다. 또한, 배터리의 설계 단계에서 적절한 열 방출 시스템을 포함하고, 고온 환경에서의 사용을 피하는 것도 도움이 됩니다.
좋은 하루 보내시고 저의 답변이 도움이 되셨길 바랍니다 :)
안녕하세요. 서인엽 전문가입니다.
배터리의 열폭주(thermal runaway) 현상은 배터리 셀 내부에서 온도가 급격히 상승하면서 제어 불가능한 열을 발생시키는 상황을 말합니다. 이는 배터리의 안전성을 위협하며, 심한 경우에는 화재나 폭발로 이어질 수 있습니다. 열폭주는 주로 리튬이온 배터리에서 발생하며, 다음과 같은 원인과 해결 방안이 있습니다.
열폭주의 원인과충전: 배터리를 제조사의 권장 전압 이상으로 충전하면 전극의 화학 반응이 비정상적으로 발생해 열이 생성됩니다. 이 열이 축적되면 열폭주를 유발할 수 있습니다.
과방전: 배터리 전압이 너무 낮아지면 전극과 전해질 사이에서 반응이 일어나 열이 발생할 수 있습니다. 이로 인해 배터리의 열폭주가 일어날 수 있습니다.
단락 (쇼트): 배터리 내부에서 전극이 접촉하거나 외부에서 단락이 발생하면 큰 전류가 흐르고, 이로 인해 열이 발생하여 열폭주가 발생할 수 있습니다.
물리적 손상: 배터리가 충격이나 압력을 받아 손상되면 내부 단락이 발생하거나 전해질이 누출되면서 열폭주가 일어날 수 있습니다.
제조 결함: 불량한 제조 공정으로 인해 내부 단락이 발생하거나 전해질이 불안정해질 수 있으며, 이로 인해 열폭주가 일어날 수 있습니다.
과열: 외부 온도가 너무 높거나 배터리가 과도한 열을 받으면 내부 온도가 급격히 상승하고, 이로 인해 열폭주가 발생할 수 있습니다.
과충전 방지:
충전 관리 시스템: 배터리 충전 시 전압과 전류를 모니터링하여 안전한 범위 내에서만 충전하도록 합니다.
전압 제한: 배터리가 최대 전압을 초과하지 않도록 하는 회로를 설계합니다.
과방전 방지:
전압 차단: 배터리의 전압이 너무 낮아지면 자동으로 충전이 시작되거나 방전이 차단되도록 합니다.
저전압 보호 회로: 배터리가 설정된 최저 전압에 도달하면 회로가 차단되도록 합니다.
온도 관리:
열 관리 시스템: 배터리의 온도를 모니터링하고, 필요한 경우 냉각 시스템을 통해 과열을 방지합니다.
열 방출 설계: 배터리의 열을 효과적으로 방출할 수 있는 설계를 채택합니다.
물리적 보호:
충격 방지: 배터리를 물리적으로 보호할 수 있는 외장 케이스를 사용하여 충격이나 압력을 방지합니다.
안전한 설치: 배터리와 전기 시스템을 올바르게 설치하고, 물리적 손상이나 외부 압력에 노출되지 않도록 합니다.
제조 품질 향상:
엄격한 품질 관리: 제조 과정에서의 품질 관리를 강화하여 결함이 없는 배터리를 생산합니다.
안전성 검토: 배터리 디자인과 재료를 지속적으로 검토하고 개선하여 안전성을 높입니다.
배터리 관리 시스템(BMS):
모니터링 및 제어: 배터리의 전압, 전류, 온도 등을 실시간으로 모니터링하고, 필요에 따라 제어하는 시스템을 도입합니다.
알람 기능: 문제가 발생할 경우 경고를 통해 사용자에게 알리는 기능을 갖춥니다.
열폭주는 배터리의 안전성에 심각한 영향을 미칠 수 있으며, 다양한 원인으로 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 배터리의 설계와 사용에서 적절한 안전 조치를 취해야 하며, 과충전, 과방전, 과열, 물리적 손상 등을 방지하는 것이 중요합니다. 배터리 관리 시스템과 같은 기술적 솔루션을 활용하여 안전하게 배터리를 사용하는 것이 열폭주를 예방하는 핵심입니다.
안녕하세요. 김태훈 전문가입니다.
소방청에 따르면 전기차 화재 건수는 2019년 7건에서 지난해 23건으로 3년 사이 3배 가까이 증가했으며, 전기차 누적 대수 증가율을 고려하면 앞으로 늘어날 가능성이있습니다.
국내 전기차 등록 차량 대수는 2020년 13만5000대, 2021년 23만1000대, 2022년 2분기에 29만8000대 매년 평균 30% 이상 증가세를 현재 기록하고 있습니다.
이 때문에 소방당국 등은 전기차 화재에 특화된 새로운 진압 방법을 물색하고 있으며, 현재 가장 효과적인 해결책으로 주목받는 방법은 간이수조방식입니다.
물을 내뿜어 불길을 잡는 살수 방식과 달리, 차량을 간이수조에 넣어 소화 용수를 투입 시키는 방식으로, 배터리 틈새로 직접 물을 뿌릴 수 있다는 장점이 있습니다.
초기에 화재 확산을 막는 질식소화덮개 역시 해결책으로 제시되고 있으며, 특수코팅 된 내화성 섬유로 만든 천으로 2014년 네덜란드에서 개발되었습니다.
화재가 발생한 차량에 덮어 산소의 유입을 막아 불을 끄고 유독한 연기와 열 확산도 차단할 수 있습니다.
도움이 되셨으면 좋겠습니다.^^
안녕하세요. 설효훈 전문가입니다. 배터리에는 전해질과 양극과 음극 그리고 분리막이 있습니다. 이 분리막이 있어서 양극과 음극이 만나지 못하고 반응하지 못하게 되는 것인데요. 배터리 내부 열이 많아지거나 혹은 손상으로 분리막이 손상되면 양극과 음극이 만나서 화학반응이 일어나고 지속적인 화학 반응에 의해서 지속적으로 열이 발생되는 현상을 열폭주라고 하는 것입니다.
안녕하세요. 유순혁 전문가입니다.
열폭주 현상은 배터리 내부 온도가 급격히 상승하면서 화재나 폭발로 이어지는 사고입니다.
과충전, 내부 단락, 외부 충격 혹은 손상 등의 원인으로 인해 배터리의 열이 빠르게 축적될 때 발생하게 됩니다.
이를 방지하기 위해 배터리의 안전장치 강화, 열 관리 시스템 개선 등이 필요합니다!
안녕하세요. 박성호 전문가입니다.
열폭주는 배터리 내부에서 발생한 화학반응이 통제불능으로 온도가 급격히 상승해 화재로 이어지는 현상입니다
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
열폭주는 배터리 내부에서 발생하는 급격한 온도 상승현상으로 주로 리튬이온 배터리에서 발생합니다. 이 현상은 배터리 내부의 화학 반응이 비정상적으로 가속화되어, 자체 열을 방출하고 그 열이 다시 반응을 촉발하는 악순환을 유발합니다. 결국, 배터리가 과열되거나 폭발할 위험에 처하게 됩니다. 열폭주는 주로 과충전 외부 충격, 제조 결함,또는 과열같은 원인으로 발생하며 이를 방지하기 위해 배터리의 관리 시스템(BMS)과 냉각 시스템이 중요한 역할을 합니다.
안녕하세요. 박준희 전문가입니다.
배터리에 여름철 고온다습한 현상으로 전해질이 끓어 폭발이 발생되는건데요.
최대한 선선한곳에 둬야 그나마 안심인거죠.
감사합니다.
안녕하세요.
배터리의 열폭주 현상은 내부의 단락, 과충전, 과방전이나 또는 외부의 충격에 의해 발생합니다. 이 과정에서 배터리 내부의 온도가 급격히 상승하여, 전해질이 분해되며 가스가 발생 되 폭발 위험이 커집니다.
이를 해결하기 위한 방안으로는, 배터리 관리 시스템을 통한 실시간 모니터링과, 열이 전이되지 않도록 차단할 수 있는 소재의 적용 또는 열을 충분히 분산하고 배출할 수 있는 설계 등이 필요할 것으로 보입니다. 앞으로 사건사고가 줄어들기를 바랍니다.