FTIR을 이용한 리튬이온 배터리 열폭주 시 연소가스 특성에 관한 실험적 연구

An Experimental Study on the Combustion gas of Li-ion batteriesunder Thermal runaway using FTIR measurement

리튬이온 배터리의 열폭주 시 발생되는 연소가스의 성분 및 농도를 측정하기 위하여 배터리셀 단위의 실험을 수행하였다. 연소가스의 포집방안으로는 그림 1과 같이 포집백을 이용하거나 시험챔버에 샘플링 라인을 연결하는 방식이 있는데 본 연구에서는 후자를 선택하였다. 본 연구에서 리튬이온 배터리의 열폭주로부터 발생하는 연소가스의 종류 및 농도분석을 위해 일정 체적의 챔버 내에 리튬이온 배터리를 넣고 전기식 히팅패드를 이용하여 일정 속도로 가열하였다. 시험챔버의 재질은 스테인레스강이고 형상은 정육면체이며 체적은 125리터이다. FTIR 분석장치에 연결되는 가스 유도관은 부식되지 않는 재질로 관경 6mm(내경 3mm)의 유도관을 사용하였다. UL9540A(Test Method for Evaluating Thermal Runaway Fire Propagation in Battery Storage Systems)에 따른 셀 레벨(Cell Level) 단위의 연소시험 결과 가스의 주성분은 H2, CO/CO2, HBr, HF, HCL, NH3, HCN과 아세틸렌, 메탄과 같은 탄화수소 계열 가스로 나타났다. 배터리셀의 충전율 등 다양한 조건에 따른 연소가스의 농도 분석은 대용량 이차전지의 화재안전성 평가에 있어 유용한 도구가 될 수 있을 것으로 판단된다.