NREL(National Renewable Energy Laboratory) 연구팀이 리튬 이온 배터리의 화재 문제를 해결하는 새로운 방법을 제안했습니다. 답의 열쇠는 온도에 민감한 집전체에 있을 수 있습니다.

미국 학자들은 폴리머 집전체가 화재를 예방하고 에너지 저장 배터리 화재 위험을 개선할 수 있다고 제안했습니다.

못이 리튬 이온 배터리 셀을 관통하면 어떻게 됩니까? 이 과정을 관찰한 연구원들은 리튬 이온 배터리와 관련된 고유한 화재 위험에 대처할 수 있는 폴리머 기반 방법을 개발했다고 주장합니다.

미국 NREL(National Renewable Energy Laboratory), NASA(NASA), University College London, Didcot의 Faraday Institute, 런던 국립 물리 ​​연구소, 프랑스의 European Synchrotron의 학자들은 못을 원통형 “18650 배터리”(18x65mm in 크기) 자동차 애플리케이션에서 일반적으로 사용됩니다. 연구원들은 전기 자동차(EV) 배터리가 충돌 시 견뎌야 하는 기계적 스트레스를 재현하려고 노력하고 있습니다.

못은 배터리 내부의 단락을 유발하여 온도를 상승시킵니다. 못이 배터리를 관통했을 때 배터리 내부에서 어떤 일이 일어났는지 더 자세히 연구하기 위해 연구원들은 고속 X선 카메라를 사용하여 초당 2000프레임으로 이벤트를 캡처했습니다.

NREL의 과학자인 Donal Finegan은 다음과 같이 말했습니다. 속도는 매우 빠릅니다. 매우 빠릅니다. 이 XNUMX초 동안 무슨 일이 일어났는지 이해하기 어렵습니다. 그러나 이 XNUMX초를 관리하는 것이 배터리 안전성을 향상시키는 중요한 요소이기 때문에 무슨 일이 일어났는지 이해하는 것도 매우 중요합니다.”

확인하지 않은 상태로 두면 열 폭주로 인한 배터리 온도 상승이 섭씨 800도를 초과하는 것으로 입증되었습니다.

배터리 셀에는 알루미늄과 구리의 집전체가 포함되어 있습니다. 연구팀은 동일한 역할을 하기 위해 알루미늄 코팅된 폴리머를 사용했고, 고온에서 집전체가 수축하여 전류의 흐름을 즉시 차단하는 것을 관찰했습니다. 단락 열로 인해 폴리머가 수축하고 반응이 못과 음극 사이에 물리적 장벽을 형성하여 단락을 멈춥니다.

실험 중에 폴리머 집전체가 없는 모든 배터리는 못을 뚫으면 폭연됩니다. 대조적으로, 폴리머가 장착된 배터리는 이러한 거동을 나타내지 않았습니다.

Finegan은 “배터리의 치명적인 고장은 매우 드물지만 이런 일이 발생하면 많은 손상을 일으킬 수 있습니다. 관계자의 안전과 건강은 물론 기업의 안전을 위한 것”이라고 말했다.

미국 학자들은 폴리머 집전체가 화재를 예방하고 에너지 저장 배터리 화재 위험을 개선할 수 있다고 제안했습니다.

배터리 셀을 통합하는 회사를 고려하여 NREL은 수백 개의 리튬 이온 배터리 남용 테스트에서 수백 개의 방사선 비디오 및 온도 데이터 포인트가 포함된 배터리 고장 데이터베이스를 지적했습니다.

Finegan은 다음과 같이 말했습니다: “소규모 제조업체는 지난 XNUMX~XNUMX년 동안 우리가 했던 것과 같이 엄격한 방식으로 배터리를 테스트할 시간과 자원이 항상 있는 것은 아닙니다.”

러시아 연구원들은 최근 배터리 화재를 방지하기 위해 폴리머를 사용하는 아이디어를 개발했습니다. 상트페테르부르크 대학교 전기화학과의 Oleg Levin 교수와 그의 동료들은 폴리머를 사용하는 방법을 개발하고 특허를 출원했습니다. 이 폴리머의 전도도는 열이나 전압의 변화에 ​​따라 변합니다. 연구팀은 이 방법을 “화학적 신관”이라고 불렀다.

마이크로 리튬 배터리 그룹에 따르면 현재 러시아 과학자들의 이 폴리머는 리튬 인산철(LFP) 배터리에만 적합합니다. 다른 음극 구성 요소가 다른 전압 수준에서 작동하기 때문입니다. LFP 배터리의 경우 3.2V입니다. 경쟁업체의 NMC(니켈-망간-코발트) 음극은 NMC 배터리 유형에 따라 3.7~4.2V의 작동 전압을 갖습니다.