현재의 도로용 차량부터 미래의 전기 항공기까지, 에너지 저장 시스템의 안전성과 신뢰성은 배터리 애플리케이션 전반에 걸쳐 매우 중요합니다.시장에 출시되기 전에 모든 배터리 시스템은 온도 변화, 반복적인 충전 및 방전, 전체 범위의 주행 사이클 등 일상적 조건과 극한 조건 모두에서 안전하게 작동하는지 확인하기 위해 철저한 검토와 인증을 거칩니다.

"배터리를 보장하기 위해안전따라서 제조업체는 최악의 시나리오에서 위험을 완화하는 배터리 시스템을 설계해야 합니다."라고 NREL의 전기화학 에너지 저장 그룹 선임 과학자인 Donal Finegan은 말했습니다.개별 세포드물지만 수천 개의 셀이 포함된 배터리 팩은 전반적인 위험을 증가시킵니다.

단일 셀 고장으로 인한 극한의 온도는 열 폭주로 이어질 수 있으며, 이로 인해 배터리 팩 전체에 퍼지는 위험하고 유독한 화재가 발화될 수 있습니다.

열 안전은 국립 재생 에너지 연구소(NREL)의 핵심입니다.배터리 연구.연구소의 과학자들은 배터리 시스템의 철저한 열 특성화를 제공하여 산업 표준 통과/실패 인증 프로세스를 넘어 고장 전, 도중, 후에 배터리 구조 내에서 정확히 무슨 일이 일어나는지 이해합니다.

배터리에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 NREL 전문가들은 잠재적인 배터리 위험을 식별하고 전국적인 배터리 안전 연구를 가속화하기 위한 새로운 접근 방식을 개발하는 데 전념하고 있습니다.

발표된 연구~에네이처커뮤니케이션즈셀의 방출된 질량과 열 발생 사이의 상관 관계를 발견한 이전 NREL 연구를 바탕으로 열폭주 거동의 가변성을 예측하는 새로운 기술을 제공합니다.

전통적으로 열 특성화는 분수 열 폭주 열량계와 같은 고급 장비와 기능을 사용하여 배터리 고장 시 열 출력을 결정하고 안전하고 가벼운 배터리 팩을 효과적으로 설계하는 데 필요한 정확한 열 측정을 제공합니다.

그러나 이 장비는 널리 사용 가능하지 않기 때문에 이러한 평가는 비용과 시간이 많이 걸리고 새로운 셀 유형을 배터리 팩에 빠르게 적용하는 것을 방해합니다.

초기 단계 혁신을 위한 보다 접근 가능한 프로세스를 통해 연구자들은 예상 셀의 위험을 이해하고 최적화된 배터리 설계를 보다 신속하게 도입하여 충족할 수 있습니다.소비자 수요더 빠른 충전, 증가된 차량 주행 거리, 향상된 수명을 위해.

NREL의 전기화학 에너지 저장 그룹 선임 과학자이자 저널 기사 공동 저자인 NREL의 Paul Gasper는 "이 연구는 단순화된 솔루션을 제안합니다."라고 말했습니다."배터리가 고장날 수 있는 방법은 다양하지만 우리 모델은 특정 고장 특성 간의 상관 관계를 보여줍니다."

NREL의 최신 연구는 열 폭주 중 방출된 질량과 같은 간소화된 저비용 측정을 사용하여 일반적으로 값비싼 열량 측정이 필요한 새로운 셀 유형에 대한 복잡한 열 동작을 정확하게 예측할 수 있는 방법을 성공적으로 보여주었습니다.

Finegan은 "어떤 규모의 기업이라도 이러한 정보에 입각한 접근 방식을 사용할 수 있습니다."라고 말했습니다."공식 안전 테스트에는 열량계를 사용하는 것이 여전히 권장되지만 이 접근 방식은 연구 단계로 진행하기 전에 사양에 가장 안전한 배터리 옵션을 좁히는 데 도움이 될 수 있습니다."

이 프로세스를 설계하기 위해 연구원들은 NREL과 NASA가 만든 개방형 배터리 오류 데이터뱅크에서 사용할 수 있는 상용 리튬 이온 셀의 열량 측정을 활용했습니다.

열 폭주 중인 셀에 대한 정보를 포함하는 최대 규모의 공개 데이터베이스인 배터리 오류 데이터뱅크는 어떤 배터리 유형이 예측 가능한 오류 특성을 나타내는지 식별하기 위해 기계 학습 모델을 훈련하는 데 필요한 고품질의 강력한 데이터를 제공했습니다.

이 새로운 접근 방식을 통해 에너지 저장 혁신가는 최소한의 비용과 노력으로 새로운 배터리 설계의 안전 위험을 정확하고 신속하게 예측할 수 있습니다.

이러한 열 특성을 평가하는 더 빠르고 쉬운 방법은 배터리 연구 커뮤니티에 다시 활력을 불어넣어 전기 운송 및 그리드 규모 스토리지와 같은 애플리케이션을 위한 차세대 배터리 팩의 안전을 보장하려는 공통 목표로 제조업체와 시스템 설계자를 통합할 것입니다.