한국전기연구원(KERI) 하윤철 박사와 대구경북과학기술원(DGIST) 이용민 교수 공동연구팀이 리튬이차전지의 장기 충·방전 과정이 수명과 발열 문제에 미치는 영향을 통계적으로 분석한데 이어 배터리 화재를 예측하는 기술 개발에 성공했다.
향후 장기 충·방전에 따른 발열을 체계적으로 관리해 스마트폰, 전기차, ESS 배터리 화재 예방에 기여할 것으로 기대된다.현재 배터리 열 관리 시스템은 전지의 초기 특성에 따라 설계돼 있어 장기간 사용하면서 성능이 저하된 전지의 특성은 반영하지 못하고 있다.
전지 성능은 온도가 지나치게 높거나 낮아지면 전지 성능이 빠르게 저하 된다
연구팀은 널리 쓰이는 원통형 이차전지(2.85Ah)를 대상으로 다양한 충방전 조건에서 1천 회 이상 실험해 얻은 170만여 건의 시계열 데이터를 분석했다.
전지 사용 횟수에 따른 저장 용량 변화를 단순한 수치로만 제시했던 기존 연구들과는 달리, 충방전 속도가 배터리 수명과 발열 특성에 미치는 영향을 통계학적으로 정확하게 분석했다.
이 과정에서 데이터를 시각화하고 통계 처리하는 프로그램도 개발해 배터리의 장기 성능 분석이 가능해졌으며 상용 소프트웨어와 연계한 시뮬레이션 기반도 마련했다.
이번 성과는 장기 충·방전 과정이 수명과 발열 문제에 미치는 영향에 대한 경험적인 추측에서 벗어나 통계 분석 및 전산 해석 기법을 통해 문제 원인을 과학적으로 밝혀냈다는 평가를 받고 있다.
연구 결과는 학술지 ‘저널 오브 파워소스(Journal of Power Sources)’ 5월호에 실렸다.
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