열폭주(thermal runaway)

열폭주(thermal runaway)

1. 정의

 온도 상승이 역학적 과정에 의해 에너지 방출을 증가시켜 온도상승을 더욱 가속화시키는 현상

 

2. 원인

 1) 물리적 충격 :분리막 천공으로 내부단락(ISC)

 2) 열적 원인: 외부 열원에 의한 가열 → 내부 온도 증가

 3) 전기적 요인 : 과충전, 과방전 (과충전시 가용 리튬이온 감소로 내부 전해액 분해 → 가스생성)

 

3. 메커니즘

열폭주 → 압력증가 → 가연성 전해물질 기화 분출 → 착화 → 인접 배터리 가열 → 화재확산 → 인접 배터리 가열 → 급격한 화재확산

 

4. 발생가스

 1) 종류: HF, CO2, Co, H2, C2H4, CH4 등

 2) 문제점: 대부분 가연성 가스이며, 인체 독성도 일부 가지고 있음

 3) 특징: SOC(Stage of Charge)에 따른 가스 발생량 증가

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최근 화성 아리셀 1차 리튬전지 공장에서 화재로 인해 많은 사람의 목숨을 앗아갔다. 배터리는 우리에게 많은 유용성을 주고 있으나, 그에 따른 위험성도 존재한다. 

특히 불이 붙으면 소화가 어렵고, 주변 배터리로 쉽게 화재가 확산되고 열폭주를 일으킨다. 이런 배터리 공장에서는 소화보다는 빠른 피난이 중요하다. 하지만 아리셀 공장의 구조상 피난시간이 확보가 될 수 없는 구조였다.

 

배터리가 위험하다고 해서 안쓸 수 없는 시대이다. 위험한 만큼 잘 관리해야 하고, 위험한 상황이 벌어졌을때 어떻게 행동하는지가 중요하다.