리튬이온 배터리 열폭주 및 재료 분석

오늘날 각종 자동차 회사에서는 리튬전지를 동력전지에 대규모로 사용하고 있으며, 에너지밀도도 점점 높아지고 있지만 사람들은 여전히 ​​동력전지의 안전성에 물들고 있으며, 이는 자동차의 안전을 위한 좋은 해결책이 되지 못하고 있습니다. 배터리.열폭주(Thermal runaway)는 전력 배터리 안전성의 주요 연구 대상이며, 집중할 가치가 있습니다.

먼저 열폭주란 무엇인지 알아보겠습니다.열폭주(Thermal runaway)는 다양한 유발 요인에 의해 발생하는 연쇄 반응 현상으로, 배터리에서 단시간 내에 많은 양의 열과 유해 가스가 방출되어 심각한 경우 배터리에 불이 붙거나 폭발할 수도 있습니다.열폭주 발생 원인은 과열, 과충전, 내부단락, 충돌 등 다양합니다. 배터리 열폭주는 흔히 배터리 셀 내 네거티브 SEI 필름의 분해에서 시작되어 분해, 용융되는 경우가 많습니다. 격막의 충격으로 인해 음극과 전해질이 발생하고 양극과 전해질이 모두 분해되어 대규모 내부 단락이 발생하여 전해질이 연소되고 다른 셀로 확산되어 심각한 열 폭주로 인해 배터리 팩 전체가 자연 연소를 일으키게 됩니다.

열폭주 원인은 내부 원인과 외부 원인으로 나눌 수 있습니다.내부 원인은 종종 내부 단락으로 인해 발생합니다.외부 원인은 기계적 남용, 전기적 남용, 열적 남용 등으로 인한 것입니다.

배터리의 양극 단자와 음극 단자 사이의 직접적인 접촉인 내부 단락은 접촉 정도와 그에 따른 반응이 크게 달라집니다.일반적으로 기계적 및 열적 남용으로 인한 대규모 내부 단락은 열폭주를 직접적으로 유발합니다.이에 비해 자체적으로 발생하는 내부 단락은 상대적으로 적고, 발생하는 열도 너무 작아서 즉시 열 폭주를 일으키지 않습니다.내부 자체 개발에는 일반적으로 제조 결함, 내부 저항 증가와 같은 배터리 노후화로 인한 다양한 특성 저하, 장기간의 가벼운 오용으로 인한 리튬 금속 침전물 등이 포함됩니다. 시간이 누적됨에 따라 이러한 현상으로 인한 내부 단락 위험이 발생합니다. 내부 원인은 점차 증가할 것입니다.

기계적 남용은 외부 힘의 작용으로 인해 리튬 배터리 모노머 및 배터리 팩이 변형되고 자체적으로 다른 부품이 상대적으로 변위되는 것을 의미합니다.전지에 대한 주요 형태로는 충돌, 압출 및 천공이 있습니다.예를 들어, 고속에서 차량에 이물질이 닿으면 배터리 내부 다이어프램이 붕괴되어 배터리 내부에 단락이 발생하고 짧은 시간 내에 자연 발화가 발생합니다.

리튬 배터리의 전기적 남용에는 일반적으로 외부 단락, 과충전, 과방전 등 다양한 형태가 포함되며, 이는 과충전으로 인한 열 폭주로 발전할 가능성이 가장 높습니다.외부 단락은 차압을 갖는 두 개의 도체가 셀 외부에 연결될 때 발생합니다.배터리 팩의 외부 단락은 차량 충돌, 침수, 도체 오염 또는 유지 관리 중 감전으로 인한 변형으로 인해 발생할 수 있습니다.일반적으로 외부 단락에서 방출되는 열은 펑크와 달리 배터리를 가열하지 않습니다.외부 단락과 열 폭주 사이의 중요한 연결 고리는 과열 지점에 도달하는 온도입니다.외부 단락으로 인해 발생한 열이 잘 방출되지 않을 때 배터리 온도가 상승하고 고온으로 인해 열 폭주가 발생합니다.따라서 단락 전류를 차단하거나 과도한 열을 방출하는 것은 외부 단락으로 인해 추가 손상이 발생하는 것을 방지하는 방법입니다.과충전은 에너지가 가득하기 때문에 전기 남용의 가장 큰 위험 중 하나입니다.열과 가스의 발생은 과충전 과정의 두 가지 일반적인 특징입니다.열 발생은 저항열과 부반응으로 인해 발생합니다.첫째, 과도한 리튬 매립으로 인해 음극 표면에 리튬 수상돌기가 성장한다.