내부쇼트에 의해 발화/폭발된 리튬이차전지 분석 평가 및 해석
Failure Analysis of a Failed Lithium-ion Battery by Internal Short
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초록
리튬 이차전지의 안전성 사고는 매년 증가추세이며 이에 대한 안전성 기준도 점차 상향화 되고있지만 안전성 이슈에 대한 체계적인 분석/해석이 여전히 부족한 상태이고 발화/폭발 사고 이후 배터리에 대한 객관적이고 합리적인 사고분석기법과 사고사례 공유가 체계적으로 이루어지지 않고 있다. 배터리 제조공정에서 삽입된 이물에 의한 배터리 안전사고는 일단 발화/폭발되면 외관 변형 및 탄화가 심해명확한 원인분석이 어려운 경우가 많다. 본 연구에서는 실제 시중에서 판매되는 배터리 기종을 선정하여이물에 의한 내부쇼트 실험을 재현하고 발화품의 비파괴 및 파괴(해체) 분석을 통해 내부쇼트에 의한 배터리 발화 현상을 조사한다. 또한, 쇼트물질과 배터리 간의 발화/폭발 후 사고 흔적 여부에 대한 가능성을 조사한다. 비파괴 검사로는 X-ray와 CT를 이용하고 파괴 검사로는 배터리 해체분석과 미세형상 및조성분석을 위해 SEM/EDS를 이용한다.
Abstract
The rates of field failure of lithium-ion battery are gradually increasing despite the enhanced safety. However, there are still insufficient analysis and interpretation on the various safety (field failure) issues. Asystematic approach in the objective and reasonable method for the failure analysis on the failed battery wasinadequate, and case studies on the safety accident cases were extremely limited to be shared for security reasons. It was difficult to clearly explain the root cause of the battery field issue for internal short-circuit by metal(oxide) contaminants due to severe appearance damage. In this work, we investigated the root cause of Liionincidents by internal short-circuit using non-destructive (with X-ray and CT) and destructive (withdisassembly electrodes, VM, and SEM/EDS) analysis, and discussed the possible traces of accident betweenbattery and contaminants after failure through the reappearance experiment.
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