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저자정보
유현상 (한국기술교육대학교) 최성문 (한국기술교육대학교) 김지명 (한국기술교육대학교) 김윤호 (한국기술교육대학교) 이나경 (한국기술교육대학교) 노대석 (한국기술교육대학교)
저널정보
한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제24권 제12호
발행연도
2023.12
수록면
850 - 860 (11page)
DOI
10.5762/KAIS.2023.24.12.850

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이 논문의 연구 히스토리 (3)

2023

ESS의 운용환경에 따른 리튬이온배터리의 열폭주에 관한 수학적 모델링에 관한 연구
유현상 ,  최성문 ,  김지명 외 3명 한국산학기술학회 논문지 2023.12 학술저널
ESS의 운용환경에 따른 리튬이온배터리의 열폭주에 관한 수학적 모델링에 관한 연구
유현상 ,  이민행 ,  이예빈 외 2명 대한전기학회 학술대회 논문집 2023.10 학술대회자료

2022

배터리 형태에 따른 리튬이온배터리 오프가스 및 열폭주 발생가스 특성에 관한 연구
유현상 ,  황소연 ,  김기영 외 2명 대한전기학회 학술대회 논문집 2022.10 학술대회자료

초록· 키워드

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최근, 정부의 녹색성장 및 탄소중립 정책에 따라, 대용량 ESS(energy storage system)의 보급이 급속히 확산되고 있지만, 2017년 8월에 발생한 ESS 화재를 시작으로 현재까지 총 50건의 화재사고가 발생하고 있는 실정이다. 한편, ESS는 수많은 리튬이온배터리의 직·병렬 조합으로 구성되고, 이 중 열화된 셀이 열적, 전기적 및 기계적 요인들에 의하여 온도가 상승하면, 내부 화학반응에 의한 추가 발열로 인해 열폭주가 발생할 가능성이 있다. 여기서, 리튬이온배터리의 내부 화학반응은 ESS의 운용환경에 따라 분해반응의 속도 및 발열에 차이가 있을 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 리튬이온배터리의 열폭주 발생 메커니즘을 제시하고, 열폭주에 대한 수학적 정식화를 기반으로 수치해석 상용 프로그램인 MATLAB/SIMULINK를 이용하여, 리튬이온배터리의 열폭주 평가 모델링을 제시한다. 이를 바탕으로, ESS의 운용환경을 고려한 리튬이온배터리의 열폭주 특성을 평가한 결과, 배터리 온도상승률 및 대류 열전달계수가 증가함에 따라 배터리 내부 화학반응이 가속화되어 짧은 시간 내에 열폭주가 발생하며, 충·방전 C-rate가 높을수록 열폭주 발생이 다소 빨라짐을 알 수 있다. 또한, 온도상승률 및 대류 열전달계수가 C-rate보다 열폭주 발생시간에 더 큰 영향을 미침을 알 수 있었다.
#ESS #Li-ion Battery #Thermal Runaway #Operation Conditions #Mathematical Formularization #MATLAB/SIMULINK

목차

요약
Abstract
1. 서론
2. 리튬이온배터리의 열폭주 발생 메커니즘
3. ESS용 리튬이온배터리에 대한 열폭주의 수학적 정식화와 모델링
4. 리튬이온배터리 열폭주 시험장치 구현
5. 시뮬레이션 결과 및 분석
6. 결론
References

참고문헌 (11)

참고문헌 신청
S. Y. Lim, S. Y Park, S. H. Yoo, “The Economic Effects of the New and Renewable Energies Sector”, Journal of Energy Engineering, vol. 23, no. 4, pp. 31-40, 2014. DOI: https://doi.org/10.5855/ENERGY.2014.23.4.031 google schola S. J. Park, S. M. Park, J. H. Lee, ESrelated PCS technology, The Korean Institute of Electrical Engineers, pp. 12-18, 2017. google schola K. M. Park, J. H. Kim, J. Y. Park, S. B. Bang, “A Study on the Fire Risk of ESS through Fire Status and Field Investigation”, Fire Science and engineering, vol. 32, no. 6, pp. 91-99, 2018 DOI: https://doi.org/10.7731/KIFSE.2018.32.6.091 google schola H. J. Jang, T. S. Song, J. Y. Kim, S. J. Kim, T. H. Jang “Study on Analysis of Fire Factor and Development Direction of Standard/safety Requirement to Keep Safety for Energy Storage System (ESS)”, Journal of Standards, Certification and Safety, vol. 3, no google schola J. B. Jung, M. G. Lim, J. Y. Kim, D. S. Rho, “Characteristics of External Short-Circuit in Li-ion Battery Considering Operation and Environment Factors”, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 22, no. 8, pp. 663-672, 2021. DOI: google schola

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