리튬전지의 열폭주 메커니즘 분석 및 제어 방법

Jan 13, 2025 메시지를 남겨주세요

1. 리튬이온전지의 열폭주 과정 메커니즘

 


리튬전지는 탄소(석유코크스, 흑연)에 리튬이온을 넣어 음극을 형성한 것이다. 양극재료로는 일반적으로 LixCoO2가 사용되며, LixNiO2 및 LixMnO4도 사용됩니다. 전해질로는 LiPF6+디에틸렌 카보네이트(EC)+디메틸 카보네이트(DMC)가 사용됩니다. 열 폭주를 유발하는 주요 요인으로는 기계적 손상, 과충전, 내부 단락 등이 있습니다. 다양한 요인의 영향으로 리튬 이온 배터리 내부의 활물질이 격렬한 발열 반응을 일으키고 배터리 내부 온도가 제어 가능한 범위를 초과합니다. , 궁극적으로 열 폭주로 이어집니다. 리튬이온전지 내부에서 일어나는 발열화학반응으로는 고체전해질계면마스크 SEI의 분해, 음극활물질과 전해질의 반응, 음극활물질과 바인더의 반응, 산화분해반응 등이 있다. 전해질의.


리튬 이온 배터리의 충전 및 방전 과정에서 전극 활물질의 고상 계면에 있는 탄산 비닐은 음극 리튬과 반응하여 흑연 접착 표면에 SEI 필름 층을 형성합니다. 이 멤브레인은 전해질과 전극 양쪽의 활성 물질 사이의 반응을 직접적으로 늦추거나 심지어 방지하여 발열 속도를 크게 줄이고 양극 및 음극 재료의 안정성을 향상시킬 수 있습니다.


온도가 90-120도까지 상승함에 따라 SEI 피막이 분해되기 시작하고, 이어서 전해질과 음극 활물질 사이의 발열 반응이 일어난다. 비닐 카보네이트를 예로 들어 반응 과정은 식 (1)과 (2)에 표시됩니다.

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발열 반응이 진행되는 동안 배터리 내부 온도는 점차 상승합니다. 다양한 다이어프램 재료의 사용에 따라 녹는점도 다양합니다. 일반적인 폴리프로필렌 다이어프램의 녹는점은 165도이고 폴리에틸렌 소재의 녹는점은 135도입니다. 분리막 소재의 녹는점 온도에 도달한 후 내부 분리막이 국부적으로 수축해 배터리 내부 양극재와 음극재가 직접 접촉해 단락이 발생하고 많은 양의 열이 발생한다. 단락으로 인해 발생하는 많은 양의 열로 인해 다이어프램이 급격히 수축되어 발열 반응이 더욱 악화됩니다.


동시에 SEI 필름이 분해되어 발열 반응을 일으키는 온도 범위에서 리튬염도 전해질과 강렬한 발열 반응을 겪습니다. 리튬 이온 배터리의 일반적인 활물질 유형에는 육불화인산리튬(LiPF6), 사불화붕산리튬(LiBF4) 등이 있습니다. 육불화인산리튬은 고온에서 분해되어 PF5를 생성하며, 이는 용매와 추가로 반응하여 CO의 산소 원자를 흡수합니다. 결합하고 격렬한 발열 반응을 겪어 전해질의 분해를 더욱 가속화합니다. 동시에, 6불화인산리튬과 용매 사이의 산화-환원 반응은 독성이 강한 가스인 불화수소산(HF)을 방출합니다. 구체적인 반응과정은 식(3)~(5)에 나타나 있다.

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동일한 온도 범위 내에서 전해질 자체가 분해 반응을 일으키고 소량의 가연성 가스를 방출합니다. 열폭주 과정을 분석하기 위해 속도 열량계를 사용했을 때, 전해질 분해에 의해 생성된 가스는 주로 C2H4, CO 및 H2로 구성되어 있음이 밝혀졌습니다. 전해질은 급속히 기화되어 배터리 내부 압력을 증가시킵니다. 내부 압력이 압력 릴리프 밸브의 한계에 도달하면 다량의 가연성 가스가 분출되어 열폭주 확산이 더욱 악화됩니다. 전해질의 완전 연소로 인해 발생하는 열은 분해 반응으로 방출되는 열보다 훨씬 큽니다. 에틸렌카보네이트(EC)와 프로필렌카보네이트(PC)를 예로 들면, 전해질산화(6)~(7)과 불완전산화(8)~(9)의 반응과정은 다음과 같다.

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전지 내부 온도가 점차 상승함에 따라 양극 활물질이 분해되기 시작한다. 다양한 활성 물질의 사용에 따라 발열 반응이 일어나는 온도도 다양합니다. 양극활물질이 분해되면 산소가 생성되고, 산소가 내부 활물질과 반응하여 전지 내부에 다량의 가스가 발생하게 됩니다. 반응 과정은 다음과 같습니다.

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온도가 136도를 초과하면 바인더인 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)가 리튬과 반응하여 수소 가스를 생성합니다. 반응 과정은 다음과 같습니다.

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SEI 필름이 녹아 열을 흡수하는 것을 제외하면 위의 화학반응은 모두 발열반응이다. 전해액 분해, 분리막, 전지 활물질, 접착제 등의 발열량은 전체 발열량의 각각 43.5%, 30.3%, 20.1%, 6.2%를 차지한다. 배터리의 양극 활물질과 음극 활물질과 전해질 사이의 반응이 가장 큰 열원이다.

 

 

 

 

2. 리튬이온전지의 열폭주 유발요인

 


리튬이온 배터리의 열폭주 유발 요인은 기계적 남용(바늘 천공, 압축 변형, 외부 충돌), 전기적 남용(과충전 및 과방전, 단락), 열 남용(열 관리 시스템)의 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 실패). 기계적 남용은 리튬 배터리의 내부 단락을 쉽게 유발하여 열 폭주로 이어질 수 있습니다. 전기를 남용하는 경우 배터리의 과충전 및 방전으로 인해 내부 부반응이 발생하여 배터리 셀이 국부적으로 과열되고 열 폭주가 발생할 수 있습니다. 외부 단락은 배터리가 급속히 방전되는 위험한 상태입니다. 극도로 높은 전류로 인해 급속 가열이 발생하고 심지어 배터리 단자가 융합되기도 합니다. 열 남용 상태에서 열 관리 시스템의 고장은 종종 내부 다이어프램의 수축 및 분해를 유발하여 궁극적으로 내부 단락 및 열 폭주로 이어집니다.


또한, 배터리 자체의 상태도 열폭주를 일으키는 중요한 요인 중 하나입니다. 배터리 충전 및 방전 주기가 증가하고 덴드라이트 생산 중에 혼합된 불순물이 유도됨에 따라 금속 덴드라이트와 같은 부작용이 발생하여 분리막을 쉽게 뚫고 배터리의 국부적인 단락을 일으킬 수 있습니다.

 


2.1 열 남용에 의한 배터리 열 폭주에 대한 연구


문헌에 확립된 리튬 이온 배터리의 전기화학적 열 결합 과충전 열 탈출 모델에 따르면, 리튬 이온 배터리는 일반적으로 온도가 80도에 도달하면 자체 발열을 시작합니다. 배터리 열이 넘쳐 효과적으로 방출될 수 없는 경우, 배터리의 열 관리로 인해 배터리 온도가 제어할 수 없을 정도로 상승하게 되며, 이는 로컬 개별 셀에서 전원 배터리 팩으로 확산되어 일련의 부반응과 열 폭주를 유발합니다.

 

열 남용은 배터리 내부에서 자연적으로 발생하지 않습니다. 종종 기계적 남용이나 기타 이유로 인해 배터리의 내부 온도가 한계점까지 올라가고 배터리의 일부 영역이 가열되어 열 남용이 발생하고 배터리의 온도 제어 및 자체 점화가 더욱 유발됩니다.


동시에 열폭주는 실험적인 배터리 폭주 과정을 테스트하고 배터리 열 폭주 중 안전 특성을 탐지하기 위한 연구 방법으로도 사용되었습니다. 1999년에 KITOH et al. 외부가열방식에 따른 고비에너지 동력전지의 열폭주 안전특성을 모니터링하는 연구를 수행하였다. 그 이후로 단열 에너지 방법은 리튬 이온 배터리의 열폭주 온도 임계값을 테스트하는 데 널리 사용되었습니다. 열 남용에 대한 현재 연구는 주로 배터리의 외부 방사선 점화를 기반으로 합니다. Liu Mengmeng은 다중 내인성 일시적 열 생성 모델과 전기화학적 열 결합 모델을 확립했습니다. 복사 가열 방식을 기반으로 열 남용으로 인한 자기 점화 후 배터리의 안전성 특성을 연구했습니다. 배터리 연소는 분사 연소, 안정 연소, 2차 분사 연소 등 3단계로 나눌 수 있는 것으로 나타났다. LIet al. 열 남용으로 인한 열 폭주를 배경으로 방전 전류가 온도에 미치는 영향을 연구했습니다. 방전 전류가 일정할 때 품질 손실, 안전 특성 매개변수, 열 폭주 시작 온도, 열 폭주 과정 중 최고 온도는 모두 배터리 용량에 따라 달라지는 것으로 나타났습니다.

 


2.2 전기적 남용으로 인한 배터리 열폭주에 대한 연구


배터리 열 폭주의 일반적인 원인으로는 과충전 및 방전, 내부 단락, 외부 단락 등이 있습니다.


(1) 과충전 및 과방전


리튬 이온 배터리의 충전 방전 주기가 완료되는 동안 BMS 배터리 관리 시스템은 일반적으로 충전 상태에 따라 충전 전류를 차단합니다. BMS 시스템에 장애가 발생하면 배터리를 과충전하면 심각한 자체 발화 사고가 발생할 수 있습니다. 충전 중 SOC 임계값에 도달하면 리튬 금속이 음극 활물질 표면에 부착되고, 부착된 리튬은 특정 온도에서 전해질과 반응하여 다량의 고온 가스를 방출합니다. 동시에, 과도한 리튬 제거 및 음극과의 큰 전위차로 인해 양극 활물질이 녹기 시작합니다. 양극 전위가 전해질의 안전 전압을 초과하면 전해질도 양극 활물질과 산화 반응을 겪게 됩니다. 과충전 과정에서 저항 발열, 가스 오버플로 등 일련의 부반응이 발생하여 열 폭주 발생이 악화될 수 있습니다.

 

리튬이온 배터리의 과충전 시 방출되는 가스는 주로 CO2, CO, H2, CH4, C2H6, C2H4로 구성되며, 충전 전류가 증가함에 따라 가스량과 열이 증가합니다. 공동 분석을 위해 가속 열량계와 배터리 사이클 분석기를 사용하여 실험에서는 정전류 정전압을 기반으로 한 과충전 위험이 정전류를 직접적으로 과충전하는 위험보다 훨씬 크다는 것을 보여줍니다. 다양한 실험 환경에서 복합 양극과 흑연 음극의 과충전 성능을 기반으로 Ren et al. 충전 전류, 분리막 재료, 방열 시스템의 영향을 종합적으로 고려했습니다. 연구 결과 NCM 배터리의 과충전 시 방출되는 열량은 충전 전류의 크기와 밀접한 관련이 없는 것으로 나타났습니다. 다양한 분리막 재료의 녹는점과 배터리의 변형 및 팽창은 리튬이온 배터리의 열폭주를 일으키는 주요 요인입니다. 왕 외. 는 과충전된 리튬 배터리의 열전파 경로와 고온 가스 오버플로 경로를 분석한 결과, 배터리 과충전 시 리튬 증착과 전해질의 반응으로 발생하는 열이 43% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. Zhang et al. 증분 커패시턴스 차동 전압에 따른 배터리 팩 용량 저하 메커니즘을 연구한 결과, 단일 과충전은 배터리 용량에 거의 영향을 미치지 않지만, 양극 활물질이 탈리튬화될 때까지 과충전한 후에는 배터리 팩의 열적 안정성에 심각한 영향을 미친다는 사실을 발견했습니다.


과방전으로 인한 피해는 훨씬 적습니다. 조기 과방전은 배터리의 열폭주를 일으키기는 어렵지만, 배터리 용량에 영향을 미칠 수 있습니다. Zhou Ping et al. 과방전 후 니켈 코발트 망간 NCM 3원 리튬 배터리의 방전 특성을 연구했습니다. 정전기 방전 과정에서 NCM 리튬 배터리 내부의 단락 정도가 감소하고 저항이 증가하며 방전 전류가 감소합니다. 실험 결과, 방전 깊이가 깊어질수록 배터리 팩 내부의 개별 셀의 감쇠 정도가 커지는 것으로 나타났습니다. Maet al. 리튬 배터리의 과방전 실험에서 과방전은 배터리 활물질의 구조를 변화시키지 않지만 음극 집전체의 용해를 유발하고 SEI 필름의 두께를 증가시키며 배터리의 노화를 가속화할 수 있음을 발견했습니다. 리튬 이온 배터리의 과방전 과정의 동작 특성이 그림에 나와 있습니다.

 

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(2) 외부 단락


외부 단락도 전원 배터리의 열폭주를 일으키는 중요한 원인입니다. Chenet al. 열 생성, 분포 및 전파 모델의 조합을 기반으로 새로운 전기 열 결합 모델을 개발했습니다. 연구에 따르면 외부 단락 조건에서 리튬 이온 배터리의 최고 온도는 전극 이어 가장자리에 존재하는 것으로 나타났습니다. Ma Taixiaoet al. 전원 배터리의 외부 단락 상태에서 부반응에 의해 생성된 열은 전기화학에 의해 생성된 열보다 훨씬 작으며, 전기화학에 의해 생성된 열은 초기 SOC와 양의 상관관계가 있지만 온도 피크와 음의 상관관계가 있음을 발견했습니다. 열 스트레스.


(3) 내부 단락


배터리 내부에서 발생하는 내부 단락은 BMS 시스템으로는 감지하기 어려운 현상으로, 리튬이온 배터리의 열폭주가 발생하는 주요 원인이다. 배터리가 과충전 또는 과방전되면 리튬 덴드라이트가 점차 성장해 SEI 필름을 관통해 내부 단락을 일으키고 급속히 제어할 수 없는 온도 상승과 열폭주로 이어진다. 또한, 배터리의 거친 제조 공정으로 인해 발생하는 격자 손상이나 집전체 버(burr)로 인해 내부 단락이 발생할 수도 있습니다.

 

 

2.3 기계적 남용으로 인한 배터리 열폭주에 대한 연구


자동차용 동력전지의 적용에서는 사고로 인한 기계적 고장이 필연적으로 발생합니다. 배터리 팩이 펑크나 압축 등의 외부 힘에 의해 변형되면 내부 구조 변화가 발생할 수 있으며, 극한의 응력 하에서 양극과 음극이 직접 접촉해 열폭주로 이어질 수도 있습니다. 따라서 기계적 남용으로 인한 배터리 열 폭주에 대한 연구를 수행할 필요가 있으며, 그중 Fan Wenjie와 Xu Huiyong은 유한 요소 모델링 및 수치 모니터링 분석을 기반으로 기계적 남용으로 인한 열 폭주에 대한 연구를 수행했습니다.


왕 외. 소프트팩 리튬이온 배터리를 기반으로 충돌 후 배터리팩의 단면적 변화에 관한 연구를 진행하였다. 펑크 실험 결과, 펑크 과정에서 전지팩 내부에 다수의 국부적 변형 및 전단파괴층이 나타나고, 집전체와 양극 활물질이 찢어지고, 전지 내부 구조가 재배열되는 현상이 발견됐다. 세퍼레이터의 펑크로 인한 팩의 파열은 배터리 내부의 단락 열폭주를 발생시키는 근본적인 원인이었습니다. Lambet al. 컴퓨터 단층 촬영 기술을 기반으로 천공 조건에서 18650 원통형 리튬 이온 배터리의 변형 상태를 연구했습니다. 실험 결과, 양극과 음극 사이의 침투 현상이 내부 단락 발생을 악화시키는 것으로 나타났습니다. 단락이 발생하는 동안 부착된 알루미늄 호일이 녹아 구멍이 뚫린 균열에 수많은 금속 구슬이 형성됩니다. Li et al. 펑크, 압축 등을 기반으로 다양한 기계적 남용 상태에 대한 유한 요소 해석 모델을 구축하고, 폐 배터리의 매개변수를 사용하여 배터리의 열 폭주 과정을 예측하는 학습 알고리즘을 개발했습니다. 기계적 남용이 리튬이온 배터리의 안전성에 미치는 영향을 충격력, 충돌 각도, 변형 범위 등 8가지 유형의 매개변수를 기반으로 분석하여 계산 복잡성을 크게 줄였습니다.


실제 적용에서 발생하는 기계적 남용은 천공 및 압축과 같은 단일 실험보다 더 복잡합니다. 실험적 시뮬레이션에만 의존하면 배터리 기계적 남용의 안전 특성을 깊이 연구할 수 없습니다. 충돌 시 파워 배터리 팩의 변형 및 압축을 최소화하기 위해 배터리 장착 위치를 최적화하고, 안정적인 BMS 시스템을 설정하며, 파워 배터리 팩을 설계하면서 차량 프레임 설계를 최적화하는 것이 근본적인 해결책입니다. .

 

 

 

 

3. 리튬이온전지의 열폭주 예방대책 및 방법

 


파워 배터리의 열폭주를 차단, 지연, 방지하기 위해 많은 학자들이 배터리 팩 열 관리, 고강도 배터리 팩 구조 설계 등에 대한 연구를 진행해 왔습니다.

 


3.1 개별 배터리의 안전 설계


(1) 다이어프램 설계의 안전성에 관한 연구


다이어프램의 안전성 향상의 핵심은 다이어프램이 수축하고 녹는 온도를 높여 고온 분리 능력을 높이는 데 있습니다. 다이어프램의 고온 분리 능력은 미세 기공이 고온 환경에서 밀봉되어 리튬 이온의 흐름을 차단하도록 보장합니다. 널리 사용되는 다이어프램 재료는 일반적으로 세라믹 코팅이나 폐쇄 셀 효과가 있는 기타 재료로 덮여 있습니다.


(2) 양극재의 안전성에 관한 연구


전원 배터리 시장에서 사용되는 가장 일반적인 리튬 이온 양극 활물질은 일반적으로 LiCoO2, LiFePO4, LiMn2O4, LiNixCoyMnzO2(NCM) 등입니다. 열 폭주 부반응을 차단 및 완화하기 위해 양극을 덮는 재료를 사용하여 배터리 사이클링을 개선합니다. ZrO2 및 AlF3와 같은 열 안정성. Zhang et al. Ni를 코어로 하고 Mn이 부착된 입자의 외부 층을 덮는 원자 농도의 구배 분포를 기반으로 하는 층상 삼원 NCM 재료를 개발했습니다. 테스트 결과 여러 고온 및 과충전 조건에서도 우수한 사이클링 및 열 안정성을 유지할 수 있는 것으로 나타났습니다.


(3) 음극소재의 안전성에 관한 연구


음극 안전성 향상은 주로 SEI 필름의 열적 안정성을 높이기 위해 전해질에 첨가제를 첨가하거나 재료 코팅을 통해 달성됩니다. Xu et al. 배터리의 열 안정성을 향상시키기 위해 전해질에 액체 합금 GaSnIn을 첨가했습니다. 실험 결과, 준비된 그래디언트 SEI 층은 전압 분극을 크게 감소시키고 쿨롱 효율을 99.06%까지 향상시키는 것으로 나타났습니다. Zheng et al. 리튬 덴드라이트 성장을 억제하기 위해 초박형 아라미드 나노섬유(ANF) 멤브레인을 준비했습니다. 실험 테스트에서 50mA/cm2의 고전류 밀도 환경에서 ANF-Li|LiFePO4 완전 배터리는 1200사이클 이후 80.2%로 감소했습니다. 그리고 처음으로 연구에서 섬유상 리튬 증착이 발견되었으며, 나노 크기 기공으로 제조된 ANF 멤브레인은 전해질 확산을 촉진하고 리튬 수송 효율을 가속화하며 멤브레인을 관통하는 마이크로미터 크기의 리튬 수지상 결정의 단점을 제거했습니다.

 

(4) 전해질의 안전성에 관한 연구


열폭주 사고의 대부분은 전해질과 관련이 있으며, 열폭주를 방지하기 위해 전해질 안전성을 높이는 것이 중요합니다. 난연제, 고체 고분자 물질 또는 이온성 액체가 과충전 방지 첨가제로 전해질에 첨가되는 경우가 많습니다. 불소화 에틸렌 카보네이트(FEC)는 가장 일반적인 전해질 첨가제로, SEI 필름 조성을 변경하여 음극에서 가역적 리튬 제거의 쿨롱 효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있습니다. Li et al. 혼합 인산염 전해질의 주요 염으로 리튬 디플루오로보레이트(LiDFOB)를 사용하여 이중층 결정질 및 폴리머 고체 전해질 간기 SEI 필름을 설계했습니다. 난연 실험 결과, 난연 전해질의 자기소화 시간은 6.1초, Li의 가역효율은 98.2%로 나타났다. 150회 충전 방전 후에도 배터리 용량의 89.7%를 유지했습니다.

 


3.2 전원 배터리 시스템의 안전 보호 및 최적화 설계


(1) 배터리 팩 구조의 최적화 설계


안전성을 높이려면 배터리 팩 구조 설계와 차량 설치 위치 최적화가 중요합니다. Chenet al. 18650 배터리 레이아웃을 기반으로 열 폭주 범위의 영향에 대한 분류 실험을 수행했습니다. 실험에 따르면 가열 면적이 큰 지역에서는 점화 시간이 더 짧고 확산 속도와 범위가 더 크다는 것을 보여줍니다. 그러나 이 실험에서는 파워 배터리 모듈의 전반적인 가열만 고려했을 뿐 내부 단락으로 인한 국부적인 과열은 고려하지 않았습니다. Liu Zhenjunet al. 파워 배터리 팩의 3차원 방열 모델을 기반으로 배터리 팩 설계를 최적화하고 방열 시뮬레이션을 수행했습니다. 실험 결과, 최적화된 리튬이온 배터리의 피크 온도는 46도에서 34도로 감소했으며, 개별 셀 간의 온도 차이는 5도 이내로 제어되는 것으로 나타났다.


(2) 배터리 열관리 시스템 설계


리튬이온 배터리는 열 민감도가 강해 저온 방전 효율과 고온 안전성을 높이는 것이 배터리 열관리 시스템의 핵심이다. 배터리 팩의 냉각 방식에는 액체 냉각과 공랭이 있습니다. Tesla의 전기 자동차는 모두 액체 냉각 기술을 사용하는 반면, 전기 버스는 일반적으로 공기 냉각을 사용합니다. 최근에는 에어로겔과 같은 상변화 소재, 하이브리드 소재 등이 우수한 열흡수 효율로 인해 배터리 열관리 시스템에 사용되고 있다. Wuet al. 하이드로겔 기반의 배터리 열 관리 시스템을 위한 유연한 소재를 개발했습니다. 저렴한 폴리아크릴산나트륨 소재를 사용합니다. 매우 강한 가소성을 통해 다양한 형태로 제작하여 배터리 팩에 쌓을 수 있어 기존 공랭식 및 액랭식의 방열 효과를 경제적으로 실현할 수 있습니다.

 

(3) 배터리 열폭주에 대한 냉각, 소화, 차단, 가스유도 설계


배터리 열폭주를 피할 수 없는 경우, 열 확산을 신속하게 차단 및 냉각하고 고온 가스를 유도하여 가까이에 설치된 배터리에 영향을 미치지 않도록 하는 것이 특히 중요합니다.


열 폭주 확산을 차단하는 주요 방법으로는 난연성 매체 채우기, 단열재를 사용하여 열 폭주 배터리를 격리하거나 경로를 통해 화염 및 고온 가스를 배터리 팩 외부로 유도하는 것 등이 있습니다. Xu et al. 에서는 그림 5와 같이 단면이 직사각형으로 배열된 고온가스 방열관을 개발하였다. 이는 개별 배터리의 열폭주 발생을 방지할 수는 없으나 국지적인 열폭주 확산을 효과적으로 방지할 수 있다. 배터리 팩. Li Haolianget al. 불활성 가스와 혼합냉매를 기반으로 한 열 확산 차단 시스템과 통합 제어 시스템을 설계했습니다. 열 분산 다이어그램과 가열 가속도를 기반으로 차단 시스템에 대한 임계값이 설정됩니다. 실험 결과, 배터리 팩이 국부적으로 과열될 경우 열 전파를 효과적으로 차단할 수 있는 것으로 나타났습니다.

 

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4. 결론

 


이 기사에서는 리튬 이온 배터리의 열폭주 발생 메커니즘, 원인 및 안전 모니터링 관리에 대한 문헌을 요약합니다.


(1) 열폭주 메커니즘 연구에서는 리튬이온전지 주요 구성요소의 열안정성과 열방출 법칙을 분석하고, 전해질 분해, 분리막, 전지 활물질, 전지 등 반응열 방출 과정의 원리를 연구하였다. 접착제를 위주로 설명했습니다.


(2) 열폭주 발생 요인에 대한 연구에서는 기계적 남용, 전기적 남용, 열 남용으로 인한 배터리 열 폭주 등 다양한 발생 조건의 특성과 이유를 분류하고 요약했습니다.


(3) 열폭주 방지 및 모니터링 측면에서, 본 논문에서는 리튬이온 배터리 셀의 최적화 설계, 전력 배터리 시스템 최적화, 배터리 열 관리 및 모니터링 경고 시스템.

 

 


리튬 이온 배터리의 열 폭주 연구에서 상당한 진전이 있었지만 일부 연구 분야에서는 여전히 격차가 있습니다. 리튬 이온 배터리의 사이클 시간 중첩으로 인해 노화가 안전성에 미치는 영향에 대한 연구는 최근에야 시작되었으며, 특히 열 안정성에 대한 노화 경로 및 메커니즘에 대한 실험적 연구는 아직 상대적으로 부족합니다. 동시에, 열 폭주 발생 후 화염 전파의 예측 및 모델링에 대한 실험적 연구는 소수에 불과하며, 화염 전파에 대한 수치 시뮬레이션 분석도 여전히 부족합니다. 리튬이온 동력전지의 열폭주 안전관리는 아직 개발 단계에 있으며, 특히 경고 및 차단 방향에서는 추가적인 연구가 필요함을 알 수 있다.

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