Top 33 배터리 폭발 All Answers

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[대리실험]배터리 폭발 실험, 날이 좋아서… 폭발 시켰습니다. (100% 리얼!)
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배터리 폭발

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배터리 폭발

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잇따른 전기차 ‘열 폭주’ 화재 폭발 사고…○○○배터리 기술로 해결한다? [티포트] | 서울특별시 미디어재단 TBS

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잇따른 전기차 '열 폭주' 화재 폭발 사고…○○○배터리 기술로 해결한다? [티포트] | 서울특별시 미디어재단 TBS
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배터리 폭발 원인, 양극 내 산소 발생 규명…새로운 양극 소재 기대 – 케미컬뉴스

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  • Most searched keywords: Whether you are looking for 배터리 폭발 원인, 양극 내 산소 발생 규명…새로운 양극 소재 기대 – 케미컬뉴스 올해 전국적으로 전동 킥보드 폭발사고가 잇따랐다. 몇년 전엔 휴대폰을 충전하다 발생한 폭발 사고가 빈번하게 들려오기도 했다. 이는 모두 배터리가 … 올해 전국적으로 전동 킥보드 폭발사고가 잇따랐다. 몇년 전엔 휴대폰을 충전하다 발생한 폭발 사고가 빈번하게 들려오기도 했다. 이는 모두 배터리가 원인으로 알려졌다.안전한 배터리 개발이 중요한데 배터리의 안정성은 충전상태 양극 소재의 산소 발생과 직접적으로 관련이 있다. 산소와 유기계 배터리 전해질이 만날 경우 고온의 작동환경과 함께 연소 반응이 일어날 수 있다. 내부에서 산소가 어떻게, 얼마나 발생하는지를 알아내는 것이 안전한 배터리 개발을 위한 중요한 과제다. 고온 환경에서 양극 소재의 산소 발생과 구조변화 현상은 계속 연구되고배터리,배터리 폭발사고,배터리 폭발 원인,양극 소재,코발트,전이금속,상전이,산소
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배터리 폭발 원인, 양극 내 산소 발생 규명...새로운 양극 소재 기대 - 케미컬뉴스
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충전기 잘못 꽂았더니 전동킥보드 폭발… “소비자 과실로 배터리 화재시 배상 못 받아” – 조선비즈

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충전기 잘못 꽂았더니 전동킥보드 폭발… “소비자 과실로 배터리 화재시 배상 못 받아” - 조선비즈
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충전기 잘못 꽂았더니 전동킥보드 폭발… “소비자 과실로 배터리 화재시 배상 못 받아” – 조선비즈

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충전기 잘못 꽂았더니 전동킥보드 폭발… “소비자 과실로 배터리 화재시 배상 못 받아” - 조선비즈
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[논문]고온 및 단락전류에 따른 리튬배터리의 폭발 및 화재 위험성에 관한 연구

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고온 및 단락전류에 따른 리튬배터리의 폭발 및 화재 위험성에 관한 연구

원문보기
인용

Study on the Explosion and Fire Risks of Lithium Batteries Due to High Temperature and Short Circuit Current

상세정보조회

원문조회

[논문]고온 및 단락전류에 따른 리튬배터리의 폭발 및 화재 위험성에 관한 연구
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잇따른 전기차 ‘열 폭주’ 화재 폭발 사고…○○○배터리 기술로 해결한다? [티포트]

▶ 이 콘텐츠는?

전세계서 속출하는 전기차 화재 폭발 사고.

화재의 주요 원인으로 리튬이온배터리가 지목되고 있는데요.

화재 가능성을 확 낮춰줄 새 배터리 기술이 분주하게 개발되고 있습니다.

언제쯤 화재 걱정 없이 편안히 전기차를 탈 수 있을까요?

TBS 이강훈 기자의 ‘티포트’입니다.

▶ 콘텐츠 내용

지난달(2월) 국내에서 발생한 전기차 화재 사고는 알려진 것만 모두 3건.

반복되는 전기차 화재 소식은 사람들의 전기차 이용을 주저하게 만드는 핵심 요인이 되고 있습니다.

국토교통부 자료에 따르면 지난 2017년부터 4년간 국내에서 발생한 전기차 화재 사고는 무려 69건.

해외 상황도 다르지 않아서, 유명 자동차 제조사들이 자사 전기차를 대량 리콜하는 사례가 계속 나오고 있죠.

전기차에서 불이 나는 이유 가운데 핵심은 배터리 부분에 있어요.

전기차 배터리는 ‘리튬이온배터리’가 대표적인데요.

첫째, 배터리 셀 제조 상의 불량으로 분리막이 손상된 경우

둘째, 배터리관리시스템(BMS) 소프트웨어에 결함이 있는 경우

셋째, 배터리 내 각종 하드웨어에 결함이 있는 경우 등.

주로 이 세 가지 원인으로 화재가 많이 발생하고 있어요.

【 인터뷰 】 김필수 / 대림대 미래자동차공학부 교수(한국전기차협회장)

“리튬이온배터리 자체가 에너지 밀도는 높지만 근본적으로 분리막 등에 영향을 받아서 구멍이 뚫리는 등 문제가 생기면 바로 열폭주 현상이 생기면서 물속에서도 불꽃이 일어나는 굉장히 심각한 문제가 생길 수 있다는 근본적 한계점이….”

만약 기존 리튬이온배터리를 계속 쓸 수 밖에 없다면 전기차에 불이 나는 사고도 계속 겪어야 하는 걸까요?

아니요.

이 문제는 때가 되면 해결될 가능성 높아요.

지금 쓰이는 리튬이온배터리는 액체전해질을 쓰고 있는데, 고체 전해질 배터리를 개발하는 연구가 현재 국내외에서 한창 진행중이기 때문이지요.

이 고체 전해질 배터리는 외부 충격을 받아 전해질이 흘러나올 위험이 없고, 인화성 물질이 포함되지 않아 불이 붙을 가능성이 현저히 낮은데요.

아마도 2030년쯤을 전후로 국내외 시장에서 전고체 배터리를 탑재한 전기차가 양산돼 나올 것으로 보입니다ㅣ.

물론, 그 전까지는 불가피하게도 지금과 같은 화재 사고를 좀 더 보게 될 가능성이 있죠.

여기서 하나 더!

전기차 화재가 특히 문제가 되는 건, 일반 내연기관차량과 달리 한 번 불이 붙으면 차량이 전소될 때까지 불이 좀처럼 꺼지지 않는 문제가 있다는 건데요.

불길이 거세니 주변 차량들까지 함께 태우는 일도 많죠.

지난달 부산서 일어난 현대자동차 코나 일렉트릭(코나EV) 화재 사고는 불을 끄는데 무려 30분 가까이 걸렸고요.

지난해(2021년) 미국 텍사스에서 발생한 테슬라 전기차 모델S 화재 사고는 진압에 무려 7시간이 걸린 것으로 알려졌죠.

이때 사용된 소방용수가 모두 10만 리터인데, 이는 현지 소방서 한 곳이 보통 한 달 동안 사용하는 양과 맞먹는다고 합니다.

이렇게 전기차 화재 대응이 소방당국의 과제로 떠오르자, 전문적인 대응 방법을 따로 연구하거나 현실에 적용하는 훈련도 활발히 이뤄지고 있죠.

다시 돌아와서,

기존 전기차 모델에서 화재를 막기 위해 기술적 보완이 시급한 부분은 뭘까요?

우선, 불이 나면 차량 내부에서 1차로 불을 끄는 내부 소화시스템이 필요하고, 차량 내 열 발생을 일찍 감지해서 불이 나기 전에 탑승자가 차를 떠날 수 있도록 돕는 시스템이 필요해요.

전기차 이용자가 주의할 점으론,

배터리 충전 목표량을 설정해 과충전을 예방하고, 배터리의 온도를 급격히 높일 우려가 있는 급속 충전은 피하는 게 좋아요.

또 운전을 할 때는 최대한 차체에 충격을 주지 않도록 조심히 하고, 차량에 소화기를 비치하는 것은 아주 기본 중 기본이죠.

2016년 국내에 등록된 전기차가 1만여 대에 불과했는데, 지난해 말에 23만여 대를 넘겼어요.

꾸준한 성장 속에, 모두가 전기차를 안심하고 이용하는 날도 곧 오지 않을까요?

이상 티포트였습니다.

배터리 폭발 원인, 양극 내 산소 발생 규명…새로운 양극 소재 기대

배터리 안전성, 충전상태 양극 소재의 산소 발생과 직접적 관련

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 정성균 교수 연구팀

지난 15일 ‘Advanced Functional Materials’에 연구 게시

양극 소재 내 코발트 성분 함량 높여 산소 발생 줄이는 새로운 설계

올해 전국적으로 전동 킥보드 폭발사고가 잇따랐다. 몇년 전엔 휴대폰을 충전하다 발생한 폭발 사고가 빈번하게 들려오기도 했다. 이는 모두 배터리가 원인으로 알려졌다.

안전한 배터리 개발이 중요한데 배터리의 안정성은 충전상태 양극 소재의 산소 발생과 직접적으로 관련이 있다. 산소와 유기계 배터리 전해질이 만날 경우 고온의 작동환경과 함께 연소 반응이 일어날 수 있다. 내부에서 산소가 어떻게, 얼마나 발생하는지를 알아내는 것이 안전한 배터리 개발을 위한 중요한 과제다.

고온 환경에서 양극 소재의 산소 발생과 구조변화 현상은 계속 연구되고 있으나 어떠한 영향을 주는지의 상관관계가 모호하고, 정확하게 파악하지 못하고 있었는데 최근 국내 연구진이 양극 소재를 구성하는 각 전이금속에 따라 산소 발생과 구조변화에 어떠한 영향을 미치는지 규명했다.

UNIST 에너지화학공학과 정성균 교수 /사진=UNIST 제공

울산과학기술원(UNIST)은 30일 에너지화학공학과 정성균 교수가 한국원자력연구원, 서울대 재료공학부 연구팀과 함께 배터리 고온 작동환경에서 양극 소재 미세 구조변화와 산소 발생 간의 상관관계를 규명했다고 밝혔다.

이 연구는 재료과학 분야의 권위적 학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)’에 논문명 ‘Unveiling the Role of Transition-Metal Ion in the Thermal Degradation of Layered Ni–Co–Mn Cathodes for Lithium Rechargeable Batteries’로 12월 15일자 온라인 공개됐고, 정식 출판을 앞두고 있다.

해당 연구논문 ‘Unveiling the Role of Transition-Metal Ion in the Thermal Degradation of Layered Ni–Co–Mn Cathodes for Lithium Rechargeable Batteries(리튬 충전 배터리용 층상 Ni-Co-Mn 음극의 열 분해에서 전이 금속 이온의 역할 공개)’ /wiley 갈무리

연구팀은 양극 소재 내 코발트 성분 함량을 높여 산소 발생을 줄이는 새로운 설계 원리를 제시했는데 코발트가 많을수록 산소 발생의 주요 원인이 되는 암염 구조로의 상전이를 늦출 수 있다고 설명했다.

원래 양극 소재는 리튬층과 전이금속층이 겹겹이 쌓인 층상 형태이다. 연구팀은 실험 결과 양극 소재 내 코발트가 전이금속층에서 리튬층으로 이동하면서 스피넬 구조로 바뀌는 상전이가 발생하고, 이때 전극에서 산소가 일부 발생되는 확인했다. 온도가 더 높아지면서 스피넬 구조가 암염구조로 바뀔 때 산소가 대량으로 발생했고, 실시간 중성자회절분석을 통해 코발트가 이러한 암염구조로의 상전이를 지연시킬 수 있음을 확인했다.

양극 소재가 고온에 노출되면 상전이가 일어난다. 상전이는 소재 내 원자(원소들의 배열 모양과 위치가 바뀌는 현상을 말한다. 연구팀은 양극 소재의 성분을 구분할 수 있는 중성자회절 기법을 이용했다.

고온 환경에서 충전상태의 Ni-Co-Mn 층상계 양극 소재의 구조변화와 산소 발생 거동. (왼쪽) 실시간 중성자 회절 분석을 통해 온도 변화에 따른 상전이와 전이금속의 이동을 관찰함. 회절 피크(peak)의 이동을 분석해 이러한 관찰이 가능함. (오른쪽) 실시간 산소 및 이산화탄소 발생 현상. 층상구조가 스피넬 구조로 바뀌는 지점(온도 200℃ 근방)에서 일부 산소가 발생하며, 스피넬 구조가 다시 암염 구조로 바뀔 때 산소가 대량 발생함. /연구 이미지=UNIST 제공

배터리 온도를 높여가면서 중성자회절과 기체질량분석을 결합한 실시간 분석법으로 구조변화와 산소 발생의 상관관계를 파악한 연구팀은 양극 소재를 구성하는 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn)은 서로 원자번호가 가까워 전자밀도에 따라 원소를 구분하는 기존의 엑스선 회절 분석 방법으로는 전이금속의 역할을 구분하기가 어려웠기 때문에 Ni, Co, Mn의 산란 길이가 서로 다른 중성자를 활용해 각 전이금속 역할을 구분했다.

연구팀은 코발트가 스피넬 상(phase)으로의 구조변화를 유도해 대량의 산소 발생이 수반되는 암염구조로의 변화를 지연시킬 수 있다는 사실을 발견했다고 밝혔다.

또한 안전한 배터리를 만들기 위해 산소 발생을 지연시킬 수 있도록 코발트 함량을 늘린 소재가 앞으로 개발될 것으로 기대되며 실험에서 제시한 분석법은 중성자회절 분석을 배터리 소재 개발에 응용하는 연구로 확대할 수 있을 것으로 봤다.

UNIST 정성균 교수는 “이번 연구 결과가 앞으로 안전한 배터리를 위한 양극 소재 조성설계에 대한 가이드라인을 제시해줄 것”이라고 기대했다.

케미컬뉴스 김지연 기자

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[논문]고온 및 단락전류에 따른 리튬배터리의 폭발 및 화재 위험성에 관한 연구

금속리튬 초기 리튬배터리에 사용된 금속리튬의 특징은? 리튬의 경우 가장 가벼운 금속원소로 화학적 반응이 상대적으로 크게 나타나며, 공기 중에 노출 시 수분과 반응하여 발열을 하게 되는 특징이 있다 이에 따라 전원장치로 사용되는 리튬배 터리의 안전성 확보는 사용자에게 있어서 가장 기본적인 안전대책이지만, 리튬배터리 관련 폭발 및 화재 사고가 발생되어 언론을 통해 지속적으로 보도되고 있다. 초기 리튬배터리는 금속리튬을 사용하였는데 리튬의 경우 가장 가벼운 금속원소로 화학적 반응이 상대적으로 크게 나타나며, 공기 중에 노출 시 수분과 반응하여 발열을 하게 되는 특징이 있다. 이로 인한 안전성을 높이기 위해 리튬 이온을 사용하는 전지를 개발하였고, 현재 사용되고 있는 대부분의 리튬배터리가 이해 해당된다.

리튬배터리 사고원인 본 논문에서 지금까지 리튬배터리 사고원인으로 인증 받지 않은 저가형 중국산 리튬 배터리 사용을 문제로 지적한 이유는? 인증 받은 제품의 경우 과충전, 과방전 등의 사고를 방지할 수있는 보호회로(protection circuit module; PCM)를 내장 하고 있기 때문에 자체 안전성을 확보하고 있기 때문인 것으로 생각된다. 최근 발생된 보조배터리 폭발사고, 전자 담배 배터리 폭발사고, 노트북 배터리 폭발사고, 스마트폰 배터리 폭발 및 화재사고, 스마트폰 배터리 부풀음 사고로 인한 무상교체 등 국내 · 외적으로 리튬배터리 위험 성에 대한 문제가 대두되고 있지만, 지금까지 리튬배터리 사고원인의 대부분은 인증 받지 않은 저가형 중국산 리튬 배터리의 사용으로 인한 문제로 지적하고 있다. 즉, 인증 받은 제품의 경우 과충전, 과방전 등의 사고를 방지할 수있는 보호회로(protection circuit module; PCM)를 내장 하고 있기 때문에 자체 안전성을 확보하고 있기 때문인 것으로 생각된다. 그러나 인증 받은 리튬배터리 제품도 사용상 부주의 및 사고 등에 의해 보호회로의 고장이 발생할 경우 과충전 및 과방전에 의한 폭발 및 화재 위험성이 나타날 수 있지만, 현재까지 리튬배터리의 위험성에 비해 다각적인 방면에서의 세부적인 연구는 미비한 편이다.

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