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리튬 이온 배터리 전해질 이성분계 자연발화온도 측정

지구 온난화로 인한 환경문제인 화석연료를 대체할 에너지원의 개발에 관련하여 최근 리튬이온배터리의 소재 및 구성요소에 많은 연구가 활발히 진행 중이다. 그중 현재 리튬이온배터리는 액체 상태의 전해질인 전해액을 사용하고 있으며, 전해액은 양극과 음극 사이 리튬 이온(Li+)의 이동을 가능하게 하는 물질로 양극과 음극의 표면을 안정화 시키며 배터리의 수명과 셀 특성을 향상시킨다. 전자 전도성은 없으며 이온의 전도성만 가지고 있는 특징이다. 전해질은 리튬 염의 해리를 도와주는 용매로, EC(Ethylene carbonate), DMF(N,N-dimethyl methanamide), DEC(Diethyl carbonate)으로 대부분 carbonate 계열이 주로 사용된다. 리튬이온배터리의 폭발은 내외부의 충격이나 발열에 의한 과열로 열축적을 하게 되면서 가스 누출 후 폭발 과정을 거치게 된다. 발열의 원인 중 하나는 용매의 점도가 너무 높거나 낮아 최적의 이온 전도도를 구연하지 못하여 리튬이온배터리의 자연발화 온도에 다다르는 것으로 폭발이나 화재로 이어질 수 있는 위험성이 있다. 자연발화온도란 다른 곳에서 착화원을 부여하지 않고 가연성 물질을 공기 또는 산소 중에서 발화 혹은 폭발을 일으키는 최저 온도를 말한다. 각종 화학물질의 안전 관리를 어렵게 하는 이유는 취급하는 물질의 화재 및 폭발 특성치에 관한 자료가 부족하거나 정확하지 않은 연소특성치를 사용하기 때문이다. 그러므로 전해질의 자연발화온도를 측정하고 정확한 연소 특정 자료를 작성하여 안전 관리 시 화재와 폭발을 예방하고 안전 관리의 신뢰도를 높일 필요성이 있다. 또한 핸드폰 폭발 사건, 전기자동차 폭발사건, ESS 폭발처럼 여러 사례를 해결하기 위하여 안전성 확보에 관한 연구활동을 해야 한다. 본 연구는 리튬 이온 배터리 전해질 이성분계 자연발화온도를 측정하고 현재 문헌들에 개제되어 있는 문헌값들과 비교, 고찰하여 정확한 자연발화온도를 제시함으로써 화재 및 폭발을 예방하기 위해 자료를 제공하며 자연발화 연구에 이용하는 데에 목적을 두고 있다.

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