리튬이온 배터리 화재의 충전율 효과에 대한 모사연료 모델링

• 영문명: Surrogate Model for the Effect of Charge State in Lithium-ion Battery Fires
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 저자명: 김신우(Sin-Woo Kim) 이의주(Eui-Ju Lee)
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회논문지』Vol.38 No.1, 1~8쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2024.02.28

국문 초록

최근 발생하는 이상기후와 환경 문제로 친환경 에너지 수요가 급증하고 있으며 효율적인 에너지 사용을 위해 배터리 사용량이 급격하게 증가하였다. 하지만 배터리 화재 사고 또한 증가하고 있어 보다 안전한 사용과 화재특성을밝히기 위해 많은 연구가 진행되고 있었다. 배터리의 많은 종류로 인해 모든 경우의 실험을 수행하기 어렵기 때문에배터리 화재를 모사하기 위해 다양한 방법이 시도되고 있다. 이 연구는 배터리 열폭주 현상의 모델링 방법을 제시하기 위해 충전율의 효과와 배터리 가연물을 모사하는 방식을 제시하였다. 배터리의 구성물질을 기반으로 모사연료3가지를 선정하였으며, 배터리 화재의 충전율이 증가할 때 일어나는 효과를 모사하기 위해 산소의 농도를 높이는방식을 사용하였다. 그 결과 산소농도의 증가로 온도와 압력이 상승하였으며, 배터리의 열폭주로 나타나는 폭발을적절히 모사할 수 있었다. 특히 모사연료 중 고온에서 반응하는 C2H6는 배터리의 물리적 폭발에 기여할 뿐만 아니라H2와 CH4등으로 열분해 되어 화학적 폭발의 위험도 함께 증가하는 특성이 있음을 확인하였다.

영문 초록

Recently, the demand for eco-friendly energy sources, including batteries, has increased rapidly owing to growing climateand environmental problems. However, battery fire accidents are also increasing, and many researchers are focusing on thesafe use of batteries and their flammability characteristics. Owing to the multiple battery types, conducting experiments isdifficult in all cases, so various methods to model battery fires are being attempted. This study focuses on the effect ofcharge states and models surrogate fuels for battery thermal runaway. Three surrogate fuels were selected based on thebattery components, and a method of increasing the oxygen concentration was adapted to model the effect that occurs whenthe charge states of a battery fire increases. As a result, the temperature and pressure increased in all cases, and it appearsthat the explosion caused by the battery thermal runaway can be simulated by the model. One of the results of this studyis that ethane exposed to a high temperature not only contributes to the physical explosion of the battery but also increasesthe risk of chemical explosion as it decomposes in to H2 and CH4.

목차

1. 서 론

2. 연구방법

3. 결과 및 고찰

4. 결 론

References

키워드

Lithium-ion battery Battery fires Thermal runaway Surrogate modeling