소개:
리튬 배터리리튬 배터리는 스마트폰과 노트북부터 전기 자동차와 에너지 저장 시스템에 이르기까지 우리 일상생활에 없어서는 안 될 존재가 되었습니다. 리튬 배터리는 널리 사용되고 있지만, 드물기는 하지만 화재와 폭발 사고가 발생하여 안전성에 대한 우려가 제기되고 있습니다. 이러한 사고로 이어질 수 있는 요인을 이해하는 것은 리튬 배터리의 안전하고 안정적인 사용을 위해 매우 중요합니다.
리튬 배터리 폭발은 심각한 안전 문제이며, 발생 원인은 복잡하고 다양하며, 주로 내부적 요인과 외부적 요인이 포함됩니다.
내부 요인
내부 단락
음극 용량 부족: 리튬 전지 양극의 음극 용량이 부족하면 충전 시 생성된 리튬 원자가 음극 흑연의 층간 구조에 삽입되지 못하고 음극 표면에 침전되어 결정을 형성합니다. 이러한 결정이 장기간 축적되면 단락이 발생하여 전지 셀이 급속 방전되고, 많은 열이 발생하며, 격막이 타서 폭발할 수 있습니다.
전극 수분 흡수 및 전해질 반응: 전극이 수분을 흡수한 후 전해질과 반응하여 공기 팽창이 발생할 수 있으며, 이로 인해 내부 단락이 발생할 수 있습니다.
전해액 문제: 전해액 자체의 품질과 성능, 그리고 주입 중에 주입되는 액체의 양이 공정 요구 사항을 충족하지 못하는 경우 배터리의 안전성에 영향을 미칠 수 있습니다.
생산 공정의 불순물: 배터리 생산 공정 중에 존재할 수 있는 불순물, 먼지 등도 미세 단락을 일으킬 수 있습니다.
열 폭주
리튬 배터리 내부에서 열 폭주가 발생하면 배터리 내부 물질 사이에서 발열 화학 반응이 일어나 수소, 일산화탄소, 메탄과 같은 가연성 가스가 생성됩니다. 이러한 반응은 새로운 부반응을 유발하여 악순환을 형성하고, 배터리 내부의 온도와 압력이 급격히 상승하여 결국 폭발로 이어집니다.
배터리 셀의 장기간 과충전
장기간 충전 시 과충전 및 과전류로 인해 고온, 고압이 발생할 수 있으며, 이로 인해 안전 위험이 발생할 수 있습니다.
외부 요인
외부 단락
외부 단락으로 인해 배터리의 열 폭주가 직접적으로 발생하는 경우는 드물지만, 장기간 외부 단락이 발생하면 회로의 약한 연결 지점이 타버릴 수 있으며, 이는 더 심각한 안전 문제를 일으킬 수 있습니다.
외부 고온
고온 환경 하에서는 리튬 전지의 전해액 용매가 더 빨리 증발하고 전극 재료가 팽창하며 내부 저항이 증가하여 누설, 단락 등이 발생하여 폭발이나 화재가 발생할 수 있습니다.
기계적 진동 또는 손상
리튬 배터리가 운송, 사용 또는 유지관리 중에 강한 기계적 진동이나 손상을 입으면 배터리의 다이어프램이나 전해액이 손상될 수 있으며, 이로 인해 금속 리튬과 전해액이 직접 접촉하여 발열 반응이 일어나고 궁극적으로 폭발이나 화재로 이어질 수 있습니다.
충전 문제
과충전: 보호 회로가 제어 불능이거나 검출 캐비닛이 제어 불능이 되어 충전 전압이 배터리의 정격 전압보다 높아져 전해액 분해, 배터리 내부에서 격렬한 반응이 일어나고 배터리 내부 압력이 급격히 상승하여 폭발을 일으킬 수 있습니다.
과전류: 과도한 충전 전류로 인해 리튬 이온이 극 조각에 침투할 시간이 없어지고, 리튬 금속이 극 조각 표면에 형성되어 격막을 관통하여 양극과 음극 사이에 직접 단락이 발생하고 폭발할 수 있습니다.
결론
리튬 배터리 폭발의 원인에는 내부 단락, 열 폭주, 배터리 셀의 장기 과충전, 외부 단락, 외부 고온, 기계적 진동 또는 손상, 충전 문제 등이 있습니다. 따라서 리튬 배터리를 사용하고 관리할 때는 배터리의 안전성과 안정성을 보장하기 위해 관련 안전 규정을 엄격히 준수해야 합니다. 동시에 안전 감독 및 예방 조치를 강화하는 것도 리튬 배터리 폭발을 예방하는 중요한 방법입니다.
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게시 시간: 2024년 7월 24일