기술소개에 대한 요약으로 자세한 사항은 오른쪽 상단 기술소개서 및 특허 정보를 확인해주세요.

1. 기술개요

■ 기술 목표 및 내용

◦ 기술 목표

－ 배터리 모듈에서 이상반응 발생 시 소화 및 냉각 시스템을 통해 열폭주와 화재 확산을 효과적으로 억제 → 배터리 안전성 향상

◦ 기술 내용

－ 전기차 및 ESS의 주요 에너지 저장원으로 사용되는 리튬이온 배터리의 안전성 향상에 관한 기술

－ 단위 전지를 연결하여 구성된 이차전지 모듈에서 이상 징후를 감지 → 화재 억제를 위한 방어단계 이후에도 불구하고, 비정상적인 온도 상승 및 가연성 오프가스 배출로 전개될 시, 이를 냉각 소화시킬 수 있도록 안전벤트를 하부로 배치

◦ 기술의 주요 특징

－ (안전벤트 위치 설계) 배터리 셀의 안전벤트를 모듈 하부 방향으로 배치하여 화재나 오프가스 발생 시 안전하게 방출되도록 도움

－ (소화 및 냉각 시스템) 액상 소화약제 및 냉각수 저장 탱크와, 온도 센서, 그리고 오프가스 검출기가 설치되어 이상반응 발생 시 소화약제나 냉각수 즉각 투입

－ (밀폐형 구조) 소화약제와 냉각수가 이차전지 모듈 내부에 고르게 분포하여 화염을 억제하고, 추가적인 열 전도를 막아 인접 셀로의 열 폭주 확산 차단

2. 기술의 우수성 및 도입 효과

■ 기존기술의 문제점

◦ 원통형 및 각형 전지의 오프가스 배출 방향을 고려하지 않은 모듈 구성

－ 원통형 전지의 경우, 양극 단자 방향, 각형 전지는 양·음극 단자 방향에 안전벤트가 설계됨

－ 오프가스와 화염 발생 시 상단으로 치솟게 되어 냉각 및 소화 효과가 떨어지는 구조적 단점 존재

◦ 전기차의 경우, 배터리 팩이 승객 좌석 하단에 위치하여 큰 위험성 존재

－ 열 폭주로 인한 화재 발생 시 오프가스와 화염이 위로 솟아오르며 승객 안전에 치명적 위험 발생 가능

－ 따라서, 열폭주를 효과적으로 제어할 수 있는 냉각 및 소화 시스템이 포함된 이차전지 모듈 개발 필요

■ 기술의 우수성

◦ 화재 예방 및 제어 강화

－ 배터리 모듈의 이상반응을 신속히 감지하고, 화염과 오프가스를 효과적으로 제어하여 열 폭주 확산 방지

◦ 안전벤트 하부 배치 설계

－ 오프가스 및 화염 방출 방향을 하부로 설정하여, 불꽃이 발생하더라도 화재 확산 위험 최소화

◦ 즉각적인 소화 및 냉각 반응

－ 이상반응 발생 시 액상 소화약제와 냉각수가 자동 투입되어 빠른 소화와 온도 저하 가능

◦ 모듈 구조 최적화 및 안전성 강화

－ 밀폐형 구조를 통해 냉각수가 고르게 분포되고, 화엄 억제력을 높여 전반적인 안전성 강화

■ 대상기술의 도입효과

◦ 안전성 향상

－ 전기차와 ESS에서 열 폭주 및 화재로 인한 위험을 줄여 사용자와 인접 환경에 대한 안전성 확보

◦ 유지보수 비용 절감

－ 부분적 모듈 교체가 가능하여 배터리 팩 전체 교체가 필요 없으며, 유지보수 비용 절감 가능

◦ 제품 신뢰도 및 경쟁력 향상

－ 화재 및 사고 위험 감소로 전기차와 ESS의 안정성을 높여 소비자 신뢰와 및 시장 경쟁력 향상

－ 다양한 대용량 에너지 저장 장치와 고안전성 요구가 높은 전기차 등에 폭넓게 적용이 가능하여, 산업적 활용성과 시장 수요 증대

3. 주요 적용분야

■ 리튬이온 배터리 분야