초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
○ ESS용 Li-ion 전지 현황 조사
- 산업용 ESS 시스템 구성 시, 온도조절을 위해 별도 온도조절장치(에어컨 등)가 설치되며, 컨테이너(또는 콘트리크 구조물 등) 내에 화재감지기/자동소화장치 등 적용 중
- 상기 안전장치 적용에도 불구하고 BMS오작동/관리소홀/원인미상 등의 사유로 화재사고가 빈번하게 발생 중이며, 화재발생 시 기존 소화설비로는 진압이 불가한 상황임 (평균진압시간 약 285분)
- 교통수단의 경우 고정식 설비대비 공간의 한계로 저용량에는 공냉식, 중대용량에는 공냉/수냉

Ⅳ. 연구개발결과
○ ESS용 Li-ion 전지 현황 조사
- 산업용 ESS 시스템 구성 시, 온도조절을 위해 별도 온도조절장치(에어컨 등)가 설치되며, 컨테이너(또는 콘트리크 구조물 등) 내에 화재감지기/자동소화장치 등 적용 중
- 상기 안전장치 적용에도 불구하고 BMS오작동/관리소홀/원인미상 등의 사유로 화재사고가 빈번하게 발생 중이며, 화재발생 시 기존 소화설비로는 진압이 불가한 상황임 (평균진압시간 약 285분)
- 교통수단의 경우 고정식 설비대비 공간의 한계로 저용량에는 공냉식, 중대용량에는 공냉/수냉이 적용되고 있음
○ Li-ion 전지 열폭주 현상 분석
- 중대형 전지를 대상으로 열폭주현상분석을 수행하여 온도 및 발열량 측정을 수행함
- 1개 셀기준 최대발열량 62.9 kW 및 총방출열량 2.93 MH 측정되었으며, 전지 내부온도 급상승 이전 off-gas 배출이 화재규모와 밀접하게 연관됨을 확인함
- 열-전기화학모델을 활용하여 셀단위 발열특성모델을 구축하였고 실험결과과 높은 일치율을 확인하여 신뢰성 높은 모델을 구축함
○ 모델기반의 셀단위 적용기술(냉각 또는 셀간 확산방지) 효과성 평가
- 전지 냉각과 열전이차단을 위해 적용가능한 기술별 평가를 수행하여 각 기술별 적용성 평가 수행완료함
○ 모델기반 효과성평가결과 기반 실험수행을 위해 (소규모)모듈구성 설계 및 실험구축
- 실제 모듈구성분석 및 효과성 평가결과를 조합하여 모델평가대상 모듈기준 설계수행함
- 소모듈단위 열폭주에 의한 열량/온도 계측 및 발생독성연소가스의 안전한 배출처리가 가능한 전지열폭주 실험환경 구축 및 실물열폭주 실험수행 완료함

(출처 : 요약문 10p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results
◦ Li-ion battery status survey for ESS
- When configuring an industrial ESS system, a separate temperature control device (air conditioner, etc.) is installed for temperature control, and a fire detector/automatic fire extinguishing device is being applied in the container (or concr

Ⅳ. Results
◦ Li-ion battery status survey for ESS
- When configuring an industrial ESS system, a separate temperature control device (air conditioner, etc.) is installed for temperature control, and a fire detector/automatic fire extinguishing device is being applied in the container (or concrete structure, etc.)
- Despite the application of the above safety devices, fire accidents are frequently occurring due to BMS malfunction / negligence / cause unknown.
- In the case of transportation, air cooling is applied for low capacity and air cooling/water cooling for medium and large capacity due to the limited space compared to fixed facilities.
- Using the thermo-electrochemical model, a cell-level heating characteristic model was established, and a high-reliability model was established by confirming the high agreement rate with the experimental results.
◦ Li-ion battery thermal runaway analysis
- Established an evaluation model applying PCM, thermoelectric device and firewall to confirm the applicability of early cooling and diffusion blocking in case of thermal runaway
◦ Effectiveness evaluation of thermal runaway prevention technologies by model-based analysis
- Applicability evaluation for each technology has been completed by performing an evaluation for each applicable technology for battery cooling and heat transfer interruption
◦ Design of (small-scale) module and establishment of experimental facilities for thermal runaway prevention experiments.
- By combining the actual module configures and analysis results of effectiveness for thermal runaway prevention, the modules was designed.
- The experimental facilities were prepared for thermal runaway experiment.

(source : SUMMARY 12p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 5
• 보고서 요약서 ... 7
• 요 약 문 ... 9
• SUMMARY ... 11
• 목차 ... 15
• Contents ... 16
• 표목차 ... 17
• 그림목차 ... 19
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 23
• 제1절 연구개발 배경 및 필요성 ... 25
• 제2절 연구개발 목표 및 내용 ... 28
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 29
• 제1절 ESS(Li-ion 전지)의 안전성 및 사고사례 ... 31
• 제2절 주요 안전관리기술 개발현황 ... 44
• 제3절 (교통수단분야) ESS용 Li-ion 전지 현황 ... 66
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 69
• 제1절 Li-ion전지 열폭주 현상분석 ... 71
• 제2절 셀 및 모듈단위 열특성 평가모델 개발 ... 84
• 제3절 모델기반 열폭주 예방관련 적용방안 분석 및 평가 ... 98
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야 기여도 ... 133
• 제1절 목표 달성도 ... 135
• 제2절 관련분야 기여도 ... 150
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ... 151
• 참고문헌 ... 155
• 끝페이지 ... 159