배터리 열폭주 방지용 냉각기술 수치 평가

• 영문명: Numerical Evaluation of Cooling Technology for Preventing Thermal Runaway in Batteries
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 정주영(Jung, Juyeong) 권태순(Kwon, Taesoon) 박원희(Park, Won-Hee) 이덕희(Lee, Duckhee)
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』 21권5호, 107~113쪽, 전체 7쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2021.10.30

국문 초록

전 세계적인 친환경 정책 이슈로 인한 에너지 시장의 성장은 ESS (Energy storage system)와 관련된 리튬이온전지 시장의 동반 성장을 불러오고 있다. 그러나 리튬이온전지를 사용한 ESS에서 화재사고가 발생하면 리튬이 함유된 전기화재 특성과 셀 단위 전지를 하우징하여 관리하는 구조적 특성으로 인해 화재 발생시 소화 약제의 침투가 어려워 기존 소화 시스템으로의 대처한계가 명확하다. 이러한 이유로 ESS는 화재 사전예방 및 확산방지 시스템에 대한 연구가 필요하며, 이 논문에서는 Computational fluid dynamics (CFD)를 활용하여 실제 적용이 용이한 냉각제인 Phase change material (PCM)과 열전소자의 냉각특성을 평가하였다. PCM을 활용한 냉각모델에서는 PCM의 질량과 승온 시간의 상관관계 분석을 통해 발열전지의 온도가 정상범위에서 벗어났을 때 PCM을 통한 온도조절이 가능함을 확인하였으며, 열전소자를 활용한 냉각모델에서는 200 W의 발열 조건에서 출력이 40 W인 모델의 해석결과를 통해 발열량과 열전소자의 출력이 단시간에 열평형을 이룰 수 있음을 확인하였다.

영문 초록

The growth of the energy market due to global eco-friendly policy issues is leading to the growth of the lithium-ion battery market related to the energy storage system (ESS). However, if a fire occurs in an ESS using lithium-ion batteries, it is difficult to penetrate fire extinguishing agents due to the structural characteristics of lithium-containing electrical fire and cell-unit batteries. For this reason, ESS needs to study fire prevention and diffusion prevention systems; in this paper, computational fluid dynamics (CFD) are utilized to evaluate the cooling properties of PCM and thermoelectric devices, which are easy to apply in practice. In the PCM model, the correlation between the mass of the PCM and its temperature rise time confirmed that temperature control through PCM is possible when the temperature of the heating battery is out of the normal range. In the thermoelectric module, the numerical results of the model with an output of 40 W under the input power of 200 W confirmed that the heating value and the output of the thermoelectric module can create thermal equilibrium in a short time.

목차

1. 서론

2. 리튬이온전지 안전기술 동향

3. 모델기반 열폭주 예방 기술 분석 및 평가

4. 요약 및 결론

키워드

CFD 배터리 ESS 열폭주 냉각기술 CFD Battery Energy Storage System Thermal Runaway Cooling Technology