배터리 화재는 공공 안전에 대한 우려가 커지고 있습니다. 위험을 줄이는 방법은 다음과 같습니다.

오늘날의 전자 시대에는 충전식 리튬 이온 배터리가 어디에나 있습니다.수십 년 동안 배터리 시장을 지배해 온 납축 배터리에 비해 리튬 이온 배터리는 동일한 무게로 더 빠르게 충전하고 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다.

이러한 장치는 전자 장치와 전기 자동차를 더 가볍고 오래 사용할 수 있게 해주지만 단점도 있습니다.그것들은 많은 에너지를 담고 있으며, 불이 붙으면 저장된 에너지가 모두 방출될 때까지 타버립니다.엄청난 양의 에너지가 갑자기 방출되면 생명과 재산을 위협하는 폭발이 발생할 수 있습니다.

연구하는 과학자로서 에너지 생성, 저장 그리고 변환, 그리고 자동차 공학, 우리는 에너지 밀도가 높고 안전한 배터리 개발에 큰 관심을 가지고 있습니다.그리고 우리는 배터리 제조업체가 이 중요한 기술적 문제를 해결하기 위해 진전을 이루고 있다는 고무적인 징후를 봅니다.

새로운 화재 위험

도시 교통은 전기화로 전환되고 있습니다.전 세계 도시에서 기후 변화와 대기 질에 대한 우려가 커지면서, 전기 자동차 중심 무대를 차지하게 되었습니다.

동시에, 전기 자전거와 전기 스쿠터는 혼잡한 거리를 탐색하고 교통 혼잡을 줄이는 편리하고 저탄소 방법을 제공함으로써 도시 교통을 변화시키고 있습니다.2010년부터 2022년까지 임대 네트워크 소유의 공유 전기자전거와 전기스쿠터가 차지했습니다. 5억 회 이상의 여행 미국에서도시.개인 소유의 전기자전거가 해당 총액에 추가됩니다.2021년에는 미국에서는 880,000대 이상의 전기자전거가 판매되었습니다., 전기 자동차와 트럭이 608,000 대와 비교됩니다.

배터리 구동 차량이 차지하는 비중 작은 몫 자동차 화재가 발생했지만 EV 화재를 통제하는 것은 어렵습니다.일반적으로 EV 화재는 대략 화씨 5,000도(섭씨 2,760도)에서 타는 반면, 휘발유 차량의 화재는 1,500F(815C)에서 연소됩니다.불타는 휘발유 차량을 끄려면 약 2,000갤런의 물이 필요합니다.EV 화재를 진압하는 데는 시간이 걸릴 수 있습니다 10배 이상.

이는 전기차가 인기를 끄는 대도시에서는 큰 관심사다.뉴욕시와 샌프란시스코 소방서 신고 처리 660건 이상의 화재 2019년부터 리튬이온 배터리 관련.뉴욕시에서는 이러한 화재로 인해 사망자 12명, 부상자 260명 이상 2021년부터 2023년 초까지.분명히 배터리에 대한 기술적인 개선뿐만 아니라 보다 안전한 취급 및 충전 방법이 필요합니다.

EV에 들어가는 많은 배터리

리튬 이온 배터리 화재를 이해하려면 몇 가지 기본 사항을 아는 것이 중요합니다.배터리에는 양극과 음극 사이에 분리막이 있어 에너지를 포함하는 화학 물질이 들어 있습니다.그것은 작동합니다 이 에너지를 전기로 변환하는 것.

배터리의 두 전극은 전해질(두 단자 사이에 전하가 흐르도록 하는 물질)로 둘러싸여 있습니다.예를 들어, 리튬 이온 배터리에서는 리튬 이온이 전하를 운반합니다.장치가 배터리에 연결되면 전극에서 화학 반응이 일어나고 장치에 전원을 공급하는 외부 회로에 전자 흐름이 생성됩니다.

휴대폰과 디지털 카메라는 단일 배터리로 작동할 수 있지만 전기 자동차는 훨씬 더 많은 에너지와 전력을 필요로 합니다.디자인에 따라 EV에는 다음이 포함될 수 있습니다. 수십에서 수천 개의 단일 배터리, 이는 셀로 알려져 있습니다.세포는 모듈이라는 세트로 함께 모여 있으며, 모듈은 다시 팩으로 함께 조립됩니다.표준 EV에는 내부에 많은 셀이 포함된 하나의 대형 배터리 팩이 포함됩니다.

배터리 화재의 원인

일반적으로 배터리 화재 단일 셀에서 시작 더 큰 배터리 팩 내부.배터리가 점화되는 세 가지 주요 이유는 다음과 같습니다.차량 충돌 시 찌그러지거나 관통되는 등의 기계적 손상;외부 또는 내부로부터의 전기적 피해 단락;또는 과열.

배터리 단락은 잘못된 외부 취급 또는 배터리 셀 내 원치 않는 화학 반응으로 인해 발생할 수 있습니다.리튬 이온 배터리를 너무 빨리 충전하면 화학 반응으로 인해 배터리 양극(음전하를 띠는 전극)에 수상돌기라고 불리는 매우 날카로운 리튬 바늘이 생성될 수 있습니다.결국, 분리막을 관통하여 다른 전극에 도달하여 배터리 내부를 단락시킵니다.

이러한 단락으로 인해 배터리 셀이 212F(100C) 이상으로 가열됩니다.배터리 온도는 처음에는 천천히 상승했다가 갑자기 상승해 약 1초 만에 최고 온도까지 치솟습니다.

리튬 이온 배터리 화재를 처리하기 어렵게 만드는 또 다른 요인은 산소 발생입니다.배터리의 음극이나 양전하를 띤 전극의 금속 산화물이 가열되면 분해되어 산소가스를 방출한다.불이 타려면 산소가 필요하므로 산소를 생성할 수 있는 배터리는 불을 지탱할 수 있습니다.

전해질의 특성으로 인해 리튬 이온 배터리의 온도가 20% 증가하면 원치 않는 화학 반응이 훨씬 빠르게 발생하여 과도한 열이 방출됩니다.이러한 과도한 열은 배터리 온도를 증가시켜 결과적으로 반응 속도를 높입니다.배터리 온도가 증가하면 반응 속도가 증가하여 다음과 같은 프로세스가 생성됩니다. 열 폭주.이런 일이 발생하면 배터리 온도가 1초에 212F(100C)에서 1,800F(1000C)로 올라갈 수 있습니다.

열 폭주 문제 관리

배터리 안전을 보장하는 방법은 배터리 외부 또는 내부 조건에 중점을 둘 수 있습니다.외부 보호에는 일반적으로 배터리가 사고를 일으킬 수 있는 열이나 힘에 노출되지 않도록 온도 센서 및 압력 밸브와 같은 전자 장치를 사용하는 것이 포함됩니다.

그러나 이러한 메커니즘으로 인해 배터리가 더 크고 무거워지며, 이로 인해 전원을 공급하는 장치의 성능이 저하될 수 있습니다.그리고 자동차 충돌 사고와 같은 극한의 온도나 압력에서는 신뢰성이 떨어질 수도 있습니다.

내부 보호 전략은 배터리 구성 요소에 본질적으로 안전한 재료를 사용하는 데 중점을 둡니다.이 접근 방식은 잠재적인 위험을 소스에서 해결할 수 있는 기회를 제공합니다.

배터리 팩의 열폭주를 덜 강렬하게 만들려면 다음의 조합이 필요합니다. 소프트웨어 및 하드웨어 개선.과학자들은 분해될 때 산소를 덜 방출하는 음극을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.불연성 전해질; 고체 전해질, 불이 붙지 않으며 수상돌기 성장을 완화하는 데 도움이 될 수도 있습니다.그리고 구분 기호는 녹지 않고 고온을 견딜 수 있음.

다른 솔루션이 이미 사용 중입니다. 배터리 관리 시스템.이는 충전 상태, 내부 압력, 배터리 팩 셀 온도 등 중요한 배터리 매개변수를 모니터링할 수 있는 배터리 팩에 내장된 하드웨어 및 소프트웨어 패키지입니다.

의사가 환자의 증상을 이용해 질병을 진단하고 치료하는 것처럼 배터리 관리 시스템은 배터리 팩 내 상태를 진단하고 핫스팟이 있는 배터리를 차단하거나 개별 배터리가 방전되지 않도록 부하 분산을 변경하는 자율적인 결정을 내릴 수 있습니다. 너무 더워지세요.

배터리 화학은 빠르게 발전하고 있으므로 새로운 설계에는 새로운 배터리 관리 시스템이 필요합니다.많은 배터리 생산업체는 파트너십 형성 이러한 과제를 해결하기 위해 보완적인 배터리 전문 지식을 갖춘 제조업체를 하나로 모았습니다.

사용자는 다음 조치를 취할 수도 있습니다. 안전을 극대화하다.제조업체에서 권장하는 충전 장비와 콘센트를 사용하고, 과충전을 피하거나 밤새 EV를 연결해 두지 마십시오.배터리에 손상이나 과열 징후가 있는지 정기적으로 검사하십시오.차량을 주차하세요. 매우 덥거나 추운 환경에서 멀리 떨어져 – 예를 들어 폭염 중에는 그늘에 주차하여 배터리의 열 스트레스를 방지하십시오.

마지막으로, EV와 관련된 충돌이나 사고가 발생할 경우 제조업체의 안전 프로토콜을 따르고 가능하면 배터리를 분리하여 화재나 감전사의 위험을 최소화하십시오.