리튬 이온 배터리는 오늘날 가장 일반적으로 사용되는 배터리 중 하나이며 모바일 전자 장치, 전기 자동차, 에너지 저장 시스템 등에 널리 적용됩니다. 그러나 배터리 용량이 증가하고 배터리 팩 크기가 커지면 열폭주 위험도 높아집니다. 열 폭주가 발생하면 내부 화학 반응으로 인해 주로 수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄 및 탄화불소를 포함한 다양한 가연성 및 독성 가스가 방출됩니다. 현재 리튬전지의 열폭주를 완벽하게 방지할 수 있는 기술은 없다. 대신, 위험을 조기에 차단하기 위한 기술적 예방 및 조기 감지에 중점을 두고 있습니다.
1.리튬전지 열폭주 시 방출되는 가스의 특성:
수소는 리튬 배터리 열폭주에서 가장 흔히 발생하는 기체 생성물 중 하나입니다. 가연성이 높습니다. 불꽃이나 불꽃과 접촉하면 쉽게 폭발이 일어날 수 있습니다. 더욱이 수소는 무색, 무취이기 때문에 감지가 어렵고 열 폭주 시 위험이 증가합니다. 따라서 리튬 배터리의 생산, 사용 및 보관 과정에서 수소 축적 및 그에 따른 폭발을 방지하기 위해 엄격한 안전 조치를 취해야 합니다.
일산화탄소는 배터리 내부의 유기용제 및 기타 물질의 열분해 또는 기화를 통해 열 폭주 중에 생성되는 또 다른 일반적인 독성 가스입니다. 일산화탄소는 인간의 호흡기와 전반적인 건강에 해롭습니다. 고농도에 장기간 노출되면 중독이나 심지어 사망으로 이어질 수 있습니다. 따라서 열폭주 발생 시 일산화탄소 농도를 줄이고 인원 안전을 보장하기 위해 신속한 조치를 취해야 합니다.
이산화탄소는 리튬 배터리 열 폭주 중에 발생하는 또 다른 가스입니다. 이산화탄소는 본질적으로 독성이 없지만 농도가 높으면 건강에 위험을 초래할 수 있습니다. 또한, 대규모 이산화탄소 배출로 인해 지구 기후 변화가 더욱 악화되고 있습니다. 따라서 열폭주 사고를 관리할 때에는 이산화탄소 배출을 최소화하기 위한 노력이 이루어져야 한다.
메탄은 리튬 배터리 열 폭주 중에 생성되는 또 다른 가연성 가스입니다. 수소와 마찬가지로 메탄도 가연성이 높습니다. 점화원과 접촉하면 쉽게 화재나 폭발이 발생할 수 있습니다. 따라서 열폭주 사고 발생 시 메탄 축적과 그에 따른 화재 위험을 방지하기 위해 신속한 조치를 취해야 합니다.
또한, 플루오로카본은 리튬 배터리의 열 폭주 중에 발생하는 독성 가스입니다. 이는 인체 건강에 위험하며, 과도하게 흡입하면 심각한 건강 문제를 일으킬 수 있습니다. 따라서 리튬전지를 생산하고 사용하는 과정에서 플루오로카본의 생성과 배출을 최소화해야 합니다.
2. 리튬 이온 배터리의 열 폭주 위험을 완화하려면 다음을 포함한 일련의 예방 조치를 취해야 합니다.
(1). 과전압, 과충전, 과방전, 과전류, 단락 보호 등 배터리 안전 기능을 강화하기 위해 생산 공정 및 품질 테스트를 강화하고 비정상적인 상황 발생 시 전원 공급 장치를 즉시 차단하여 열 폭주 등의 안전 사고를 예방합니다.
(2). 리튬 배터리의 사용 및 관리에 대한 포괄적인 프로토콜을 수립하고, 사용 및 보관 관행을 표준화하고, 안전 규정을 엄격히 준수하여 외부 단락, 압착, 고온 노출 등의 불리한 조건으로부터 배터리를 보호합니다.
(3). "4-in-1" 설치 고정식 다중 가스 감지기. 이러한 장치는 일반적으로 수소(H2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 및 메탄(CH₄)에 대한 동시 모니터링 기능을 통합하여 가스 누출 및 농도를 실시간으로 추적합니다. 열 폭주 시 가스 농도가 미리 설정된 임계값에 도달하면 장치는 청각 및 시각적(빨간색 등) 경보를 트리거하여 직원이 안전을 보장하고 환경을 보호하기 위해 신속한 조치를 취할 수 있도록 합니다.