ESS용 리튬이온전지의 열폭주 방지용 오프가스 검출 알고리즘에 관한 연구

Q: 이 논문에서 정의한 열폭주란 무엇인가?

열폭주는 리튬이온전지 내부 에너지가 모두 소진될 때까지 끊임없이 열과 산소를 생성시키며, 인접한 셀에 열적 충격을 가하여 화재를 전파하는 현상이다. 이는 벤팅 발생 이후 지속적인 스트레스로 셀 내부 온도가 증가하고 분리막이 녹아 순간적으로 다량의 연기가 발생하며, 내부 단락으로 고열에 의해 점화되어 화재가 발생하는 단계를 말한다.

Q: 리튬이온전지 열폭주 방지를 위한 오프가스 검출 알고리즘의 핵심은 무엇인가?

연구 결과, 리튬이온전지 열폭주 방지용 오프가스 검출 알고리즘은 복합센서를 활용하여 다양한 오프가스 성분을 검출하고, 공기 흐름을 고려한 적정 위치에 센서를 설치하며, 외부에서 유입되는 유사 오프가스와 전지에서 발생하는 오프가스를 구분하여 오동작을 방지하는 것이 핵심이다. 이를 통해 열폭주를 조기에 감지하고 효과적으로 예방할 수 있다.

황소연; 최성문; 신건; 최형석; 노대석

doi:10.5370/KIEE.2022.71.12.1787

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자료유형: 학술저널

저자정보: 황소연 (Korea University of Technology and Education) 최성문 (Korea University of Technology and Education) 신건 (Korea University of Technology and Education) 최형석 (Korea University of Technology and Education) 노대석 (Korea University of Technology and Education)

저널정보: 대한전기학회 전기학회논문지 전기학회논문지 제71권 제12호

발행연도: 2022.12

수록면: 1,787 - 1,795 (9page)

DOI: 10.5370/KIEE.2022.71.12.1787

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Recently, large-scaled ESS is rapidly installed in Korea according to the green growth and carbon neutralization policy, however, the related industries have been severely damaged since the first ESS fire accident occurred in August, 2017. Even though diverse measures such as limiting the operation range of SOC and installing additional protection devices in ESS are being performed, fire accidents in ESS are being occurred continuously. And also, as the scale of fire accidents in ESS may be increased due to the thermal runaway and the fire can not be suppressed by using existing fire extinguishing facilities, researches on preventing the thermal runaway in Li-ion battery in advance are being required. Therefore, this paper evaluates the mechanism of off-gas and thermal runaway in Li-ion battery and proposes an off-gas detection algorithm to prevent thermal runaway in advance, and then implements an off-gas detection device, accordingly. From the test results of thermal runaway, installation location of off-gas sensors and malfunction of off-gas detection based on the proposed test device for evaluating the operation characteristics of off-gas detection device, it is confirmed that the off-gas detection device and algorithm can effectively prevent fire accidents in advance by accurately detecting the off-gas and avoiding the malfunction of off-gas detection due to irrelevant gas from surroundings.

#Off-gas Detection Algorithm #Off-gas Detection Device #ESS #Li-ion Battery #Thermal Runaway #Prevent Fire #Venting

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