전기자동차 배터리 화재발생 이유

 

 

전기 자동차 배터리는 리튬이온전지가 주로 사용 되는데 리튬이온전지는 에너지밀도가 높아 이용이 많이 되지만 화재 위험성이 높다.

1. 전기자동차 배터리 화재 원인

 

열폭주:

내부 단락, 과충전, 충격 등으로 인해 배터리의 온도가 급격히 상승하며, 분해 반응이 촉진되어 발화 및 폭발로 이어질 수 있음.

내부 단락:

양극과 음극이 접촉하여 전류가 급격히 흐를 때.

외부 충격:

배터리 물리적 손상으로 화학 반응 발생.

과충전/과방전:

전극의 분해 반응

 

가스 방출

배터리 내부의 전해질 분해로 인한 가연성 가스(메탄, 일산화탄소 등) 발생.

2. 전기자동차 화재 특성

고온 발화점

리튬이온전지의 발화 온도는 일반적으로 150~200°C로, 열폭주가 시작됨.

급격한 온도 상승

열폭주가 발생하면 온도가 1000°C 이상으로 급격히 상승하여 주변으로 화재 확산 가능.

가스 및 화염 방출

○ 화재 시 전해질 분해로 인해 다량의 가연성 가스와 유독성 가스가 방출됨.

○ 방출된 가스는 폭발 가능성이 높음.
재발 가능성 있음

○ 리튬이온전지의 열폭주가 멈춘 후에도 열과 화학적 반응으로 인해 재발화 가능.

셀 확산 위험

○ 셀 간 열 전도와 화염 확산으로 인해 배터리 팩 전체가 발화할 가능성이 높음.

3. 진압에 시간이 많이 소요됨

○ 전기 화재 특성: 물을 사용하면 감전 위험이 발생할 수 있음.

○ 산소 필요 없음: 리튬이온전지의 화학 반응은 산소를 필요로 하지 않으므로 일반 소화기는 효과가 제한적.

○ 냉각 필요성: 열폭주를 멈추기 위해 충분한 냉각이 필수적이며, 이를 위해 물이나 특수 소화제가 사용됨.

4. 발생하는 유독물질로 인한 피해

○ 화학 물질: 전해질의 분해로 인해 유독성 가스(불화수소, 일산화탄소, 포름알데히드 등) 발생.

○ 금속산화물: 리튬 및 기타 금속 산화물이 생성되며, 이는 환경 및 건강에 악영향을 미침.

5. 예방 및 진압 방법

예방 조치

○ 과충전 방지 회로 설계(배터리 관리 시스템, BMS).

○ 배터리 팩에 열 방출 설계 적용.

○ 인증된 충전기 및 배터리 사용.

진압 방법

○ 특수 소화제: 배터리 화재 전용 소화제(예: 리튬 전지 소화용 분말) 사용.

○ 격리: 인접 셀로 화재 확산 방지를 위해 열 차단.


리튬이온전지 화재는 전기 화재 및 화학 화재의 복합적인 특성을 가지며, 적절한 예방 및 대응 체계를 마련하는 것이 필수적입니다.