[ EVS37 ] 전기차의 배터리 열폭주 현상은 왜 일어날까??

  안녕하세요 EVS37 앰버서더입니다. 

 이번의 주제는 전기차의 열폭주 현상! 'Thermal Runaway' 입니다.

 한 번 전기차에 불이 나면 끄기가 어렵다는 뉴스를 본적이 있으실텐데요.. 아래 사진을 보니 정말 무섭네요!

 이러한 열폭주 현상은 왜 일어나고 이를 막을 수 있는 방법은 없는 걸까요?? 지금부터 알아보겠습니다

 Why ??

  우선 전기차에서 주로 사용되는 리튬이온배터리는 전기기계적 오남용, 사고 상황으로 인한 외부 충격 등에 의해 급속한 부반응을 거치며 매우 높은 양의 열과 가스를 방출하게 됩니다. 전해액이 양극에서 방출되는 산소와 반응하는 경우, 통제 불가능한 수준의 폭발적 연소 반응이 일어나는데 이러한 일련의 과정을 열폭주, Thermal Runaway라고 하는 것입니다!!

 하나의 배터리에서 방출되는 높은 열량은 열전달로 주변 배터리에 전파되어 인접한 배터리 온도를 높이고 추가적인 열폭주 반응을 촉진하는데요 이러한 일련의 과정을 열확산, Thermal Propagation이라고 합니다!

 막을 수 있는 방법 ??

 우선 배터리와 배터리 팩은 아주 많은 연구가 진행되어야 하는 분야입니다. 이러한 현상을 막기위해서는 크게 3가지의 방법으로 나눌 수 있을 것 같네요

 

  1. 열폭주 현상에 대한 명확한 이해

       배터리의 안전 상태를 정량적으로 진단하기위해서는 열폭주에 의한 화재 기작의 정확한 매커니즘을 규명할 필요가 있습니다. 열폭주시 발생할 수 있는 배터리간 열확산의 기작에 대한 연구도  병행되어야합니다. 

   

  2. 진단 기술  

- 매우 복잡하고 난해한 열확산 과정을 BMS를 통해 감지하는 제한된 정보(전압, 전류, 온도 등)를 활용하여 화재 사고를 예방하는 것은 사실 신뢰성이 낮으며 배터리의 물리적 특성을 정확하게 예측할 수 없습니다.

- 이러한 한계를 극복하기 위해 물리 기반 해석 플랫폼을 활용한 시도가 있지만 SOC 예측 수준을 보이고 있으며 안전성 진단 지표인 SOS 진단에는 한계가 있습니다.

- 아하! 그러면 물리 현상을 정확하게 예측하며 연산 최적화를 통해 실시간 연산이 가능한 플랫폼 구축이 필요하겠네용

 

  3. 방열/방폭 기술

  억제하고 제어할 수 있는 방열.방폭 등의 기술 개발이 필요합니다. 배터리 기초 특성 분석 및 Auto-Clave 실험 등을 통해 셀, 모듈, 팩 단위의 열폭주, 열확산 기작을 규명하고 물리 기반의 열폭주 해석 모델을 활용한다면 현재 기술의 신뢰성 한계를 넘을 수 있을 것입니다. 하루 빨리 기술이 개발되어 안전한 전기차를 타고다니는 날이 왔으면 좋겠네요!!

 

 

이러한 열폭주 현상을 막을 수 있는 방안과 앞으로의 계획에 대해서 저명한 석학 분들이 이번 EVS37 심포지움에서 이와 관련한 주제로 강연을 하신다고 합니다.!

 

  9년 만에 한국에서 열리는 세계 최대 권위의 EVS37 세계 전기 자동차 학술대회 및 전시회가

2024.4월 23일부터 26일까지 서울 코엑스에서 개최한다고 합니다!! 12개국, 150개의 업체 550개의 부스가 있는 전시회에 참관가능하니 아래 링크에 신청하시길 바랍니다!! 이번을 놓치면 전기자동차의 흐름을 알 수 있는 좋은 기회를 놓치는 것이니 꼭 참여하시길 바랍니다.

감사합니다.

 

https://evs37korea.org/main.asp

EVS37

 

< 참고 >

1. X.Feng, D.Ren, X.He, and M. Ouyang, "Mitigating thermal runaway of lithium-ion batteries"

2. 한국자동차공학회 오토저널, 2024 4월호, 홍종섭 교수 (연세대) 전문가 칼럼, "전기차용 리튬이온배터리 열폭주/열확산"