earticle

영어

Li-ion battery technologies have been required to achieve high performance in energy density and output power due to the high demand from consumer of electronics market and electric vehicle. According to these critical performances, safety of Li-ion batteries is increasingly recognized, especially in large scale applications. In this work, we investigate the failure patterns of Li-ion incidents by external impact using nondestructive (with X-ray CT) and destructive (with disassembly electrodes) analysis, and propose the possibility of accident traces between battery and impact product after failure through the reappearance experiment. It is found that when the impact product partially penetrated the battery by external impact, the battery occur swelling, and could observe the discoloration and/or hole with pattern for the electrodes by internal short between the jelly roll and the impact product. Also, it is found that the assumed evidence as impact product is observed at the damage position of battery by impact friction between the battery and the impact product. We believe that these results could help to understand not only the objective and rational failure analysis but also forensic science for the Li-ion batteries.

한국어

리튬 이차전지는 소형 전자기기와 전기차 시장 고객의 수요로 인해 에너지 밀도와 출력에서 점차 높은 성능이 요구되고 있다. 이러한 고성능에 맞추어 리튬 이차전지의 안전성에 대한 인식도 점차 증 가되고 있으며 특히, 중대형 어플리케이션에 대한 안전성 문제는 매우 민감할 수 밖에 없다. 본 연구에서 는 실제 사용자 과실로 외부충격에 의하여 발화/폭발된 배터리 사고품을 비파괴(X-ray CT) 및 파괴(해체) 분석을 통해 발화/폭발 패턴을 조사하였고 재현실험을 통하여 충격물체와 배터리 간의 사고 흔적 확인에 대한 가능성을 제시하였다. 본 실험을 통해 외부충격으로 배터리 캔이 일부 관통될 경우, 배터리가 부풀 어 오르는 스웰링 현상이 발생할 수 있고 충격물체(혹은 배터리 캔)와 젤리롤 간의 내부단락으로 극판에 특이한 패턴의 변색 혹은 홀을 확인할 수 있었다. 또한, 충격물체와 배터리 캔 간의 충격마찰로 발화/폭 발 후 배터리 캔의 손상부에서 충격물체로 추정할 수 있는 증거들을 확인할 수 있었다. 그러므로 이 같 은 결과가 리튬 이차전지의 객관적이고 합리적인 사고분석기법으로 공유할 수 있도록 함은 물론, 과학수 사기법에도 기여할 수 있을 것이다.