배터리 안전성 및 성능 강화를 위하 EU 유럽표준 개발

전기 에너지 저장장치의 스트레스 시험

전기 | 윤성준 기자 | 입력 : 2021.01.07

Weiss Umwelttechnik이 EU 리서치 센터(JRC)가 사용할 에너지 밀도 높은 리튬 이온 배터리용 특수 테스트 벤치를 기획, 이를 구현하는데 성공했다.

7일 Weiss Umwelttechnik에 따르면, 배터리 작동 중 컴퓨터 단층 촬영(CT) 이미지를 제공하고 동종업계 최초로 새로운 특수 시험 챔버를 제공했다고 밝혔다.

열과 추위, 습도는 전기 자동차, 전기 자전거 또는 태양광 발전 시스템의 배터리에 영향을 미치는 환경 요인들이다.

JRC의 과학자들은 시험기를 사용, 다양한 환경영향에서도 작동 중인 배터리 변화를 조사할 수 있다면서, 배터리의 안전성, 내구성 및 성능을 향상시켰다는 테스트 결과를 기다리고 있다. 또 다른 목표는 EU 표준 개발이다.

연구원들은 내부 취약점을 찾기 위해 CT 이미지를 사용할 생각이다. 어떤 스트레스 조건 하에서 일어나는 배터리 내부의 화학적 과정도 동적으로 추적, 파악할 수 있다. 예를 들면, CT의 초점을 맞추기 위해 전체 외부 테스트 공간이 선형으로 이동될 수도 있다. 회전 테이블과 함께 사용할 경우, 시험 중인 시편의 360 °보기도 가능해진다는 설명이다.

배터리는 극한의 환경조건에서도 일반적인 부하한계를 넘어서야 하기에 상당한 스트레스를 받는다. 컴퓨터 단층 촬영 중에는 전류부하도 받게 된다.

안전이 최우선이다
CT 방사선으로부터 작업자를 보호하기 위해 바깥쪽에 납을 입힌 설치실에 외부 테스트 공간을 구현했다. 배터리에 대한 스트레스 시험 중에는 과열, 화재 또는 폭발위험이 있다. 폭발 발생을 방지하기 위해 외부 테스트 공간은 ATEX Zone 1 등급에 해당하는 보호장치를 구축했다.

Weiss Umwelttechnik 바이스테크닉은 EUCAR 위험수준 6등급까지도 준수하는 보호장치를 전체 시스템에 장착했다. 조절장치는 빔으로부터 보호되지 않는 설치실 외부에 위치해 있다.

방사선이 방출되지 않도록 하기 위해 온습도 조절을 위한 공급 파이프와 가스 방출용 파이프도 납 처리된 룸 밖으로 연결해야 했다. 예를 들어, 산소 제어를 통한 완전한 불활성화 설비 또한 보호조치를 추가했다. 이를 통해, 안전 관점에서 필요한 만큼의 질소(N2)만이 유입된다. 배터리 시편에서의 가스누출을 감지하기 위해 4개의 서로 다른 가스 센서가 테스트 공간을 모니터링 하고, 두 개의 센서는 납으로 피복된 설치실을 모니터링한다.

한편, Fraunhofer 프라운호퍼 회사는 네덜란드 Petten에 배터리 테스트 벤치 설치를 의뢰받았다. 회사는 또한 시험공간의 기밀성을 확보하면서 동시에 CT 방사선이 투과될 수 있도록 하는 적합한 재료를 연구했다. 산업용 컴퓨터 단층 촬영을 전문으로 하는 파트너사 diondo와 함께 Weiss Umwelttechnik 바이스테크닉은 모든 안전장치를 포함해 시험기, 챔버의 온습도 제어 관련 부분을 계획하고, 실현해 나가고 있다.

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