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국문 초록 (Abstract)

최근 몇 년간 국내외에서 전기자동차(electric vehicle, EV)와 에너지저장장치(energy storage system, ESS)에 적용되는 중대형 이차전지의 수요가 급격하게 늘어나고 있고, 이에 따라 시장 규모도 기하급...

최근 몇 년간 국내외에서 전기자동차(electric vehicle, EV)와 에너지저장장치(energy storage system, ESS)에 적용되는 중대형 이차전지의 수요가 급격하게 늘어나고 있고, 이에 따라 시장 규모도 기하급수적으로 증가하고 있다. 하지만, 최근 발생하고 있는 EV와 ESS용 이차전지의 화재는 시장에 부정적인 영향을 주고 있다. 특히, 2017년 8월부터 발생한 국내 ESS 화재는 2021년 5월 현재까지 총 31건으로 보고되고 있어, 중대형 이차전지의 안전성 검증을 강화하기 위한 체계적인 연구의 필요성이 대두되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 국내 중대형 이차전지에 사용되는 배터리 셀 중 범용으로 활용되는 NMC계열 각형 및 파우치형 전지를 대상으로 대표적인 안전성 시험 중 하나인 외부단락 시험을 수행하기 위한 사고모의 장치를 구현한다. 여기서, 외부단락시험용 사고모의장치는 단락저항, 계측장치부, 제어장치부 등으로 구성되며, 다양한 운용환경 시험조건에 따른 외부단락 특성을 분석할 수 있도록 구현한다. 이를 바탕으로 리튬이온전지의 형태, 단락저항 및 SOC에 따른 외부단락 시험을 수행하여, 단락저항과 SOC에 따른 전류 및 온도 특성을 제시한다. 또한, 전처리 온도와 전지 모듈 내 보호소자별 외부단락을 수행한 결과, 보호소자에 따른 전류 및 차단시간, 전처리 온도에 따른 외부단락 특성을 확인할 수 있어, 본 논문의 유효성을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, we utilize an accident simulation device to perform an external short-circuit test, one of the typical safety tests of IEC62619 for NMC prismatic and pouch-type batteries, which are widely used in battery cells of medium and large secondary batteries. The device consists of a short-circuit resistance, measurement device section, control device section, etc., to analyze external short-circuit characteristics according to various optional test conditions. Based on the output of the proposed test device, this paper presents the characteristics of current and temperature according to the short-circuit resistance and SOC by performing an external short-circuit test of a lithium-ion (Li-ion) battery. In addition, as a result of performing an external short-circuit for each protection element in the battery module and pre-processing temperature, the effectiveness of the characteristics of these elements can be evaluated.

목차 (Table of Contents)

요약
Abstract
1. 서론
2. 리튬이온전지의 외부단락 특성
3. 운용환경요인을 고려한 외부단락 시험장치 구현

요약
Abstract
1. 서론
2. 리튬이온전지의 외부단락 특성
3. 운용환경요인을 고려한 외부단락 시험장치 구현
4. 시험 결과 및 분석
5. 결론
References

참고문헌 (Reference)

1 Qingsong Wang, "Thermal runaway caused fire and explosion of lithium ion battery" 208 (208): 210-224, 2012

2 Zeyu Chen, "Temperature rise prediction of lithium-ion battery suffering external short circuit for all-climate electric vehicles application" 213 (213): 375-383, 2018

3 Hao Ji, "Study of lithium-ion battery module’s external short circuit under different temperatures" 2020

4 Exponent FA Associates, "Lithium-Ion Batteries Hazard and Use Assessment" NFPA

5 Ruixin Yang, "Experimental Study on External Short Circuit and Overcharge of Lithium-ion Battery Packs for Electric Vehicles" 2020

6 Korea Commit of investigation for ESS fire accidents, "A result of investigation for ESS fire accidents" MOTIE

7 A Korea Team of investigation for ESS fire accidents, "A report of investigation result for ESS fire accidents" Korea Testing Laboratory

8 Jae-Beom Jung, "A Case Stud.y on fire accidents of ESS for safety improvement" 1090-1091, 2020