콘칼로리미터를 이용한 리튬이온 배터리 화재특성 실험연구

• 영문명: Experimental Study on Fire Characteristics of Lithium-ion Battery using Cone Calorimeter
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 저자명: 박수경(Soo-Gyeong Park) 김신우(Shin-Woo Kim) 이의주(Eui-Ju Lee)
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회논문지』Vol.35 No.3, 1~6쪽, 전체 6쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2021.06.30

국문 초록

리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 이차전지 중 가장 일반적이며 에너지저장시스템 뿐 아니라 자동차 전력원 등에도 널리 사용되고 있다. 그러나 리튬이온 배터리를 사용하는 시스템에서 사고가 발생하면 배터리 화재와폭발을 통해 매우 큰 손실을 가져온다는 사실이 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 리튬이온 배터리 화재 특성을 규명하고 가장 중요한 대표 화재 물리량인 열방출율을 산정하기 위해 콘칼로리미터 실험을 수행하였다. 원통형 표준 배터리화재의 특성은 크게 두 연소단계로 구성되는데, 초기 단계에서는 포장물질과 구성요소 사이의 리튬이 누출되어 연소하고 두 번째 연소단계에서는 열폭주에 의해 배터리의 전해질 대부분이 증발하여 연소한다. 두 번째 연소단계에서의 열방출율이 상대적으로 큰 값을 나타내고 매우 강한 폭발을 수반하기도 한다. 콘칼로리미터에서 산소 소모율로 측정한 열방출율은 질량감소율로 산정한 값보다 더 작은 최대값을 보이고 폭넓은 열방출 시간을 나타낸다.

영문 초록

The lithium-ion battery is the most popular type of secondary battery because of its high energy density. It has beenwidely used in mobile power and energy storage systems. However, several accidents can occur in systems using lithium-ionbatteries, and most of the reported losses have resulted from battery fires and explosions. In this study, a cone calorimeterexperiment was performed to investigate the fire characteristics of lithium-ion batteries and assess their heat release rate(HRR), which is the most representative property for fire events. Fires involving cylindrical standard batteries consist oftwo combustion stages. The first burning stage is due to the package material and intercalated lithium of the battery, andthe second stage is attributed to the thermal runaway reactions of the electrolyte. The second combustion stage has a greaterpeak HRR than the first stage and is accompanied by a violent explosion. In a comparison of the HRRs with the oxygenconsumption rate, the HRRs measured on the basis of the mass loss rate show higher maximum values and extremelynarrow heat release times.

목차

1. 서 론

2. 연구방법

3. 연구결과 및 고찰

4. 결 론

키워드

Lithium-ion battery Energy storage system Battery fire Heat release rate Cone calorimeter