에너지 수요의 지속적인 증가와 성능 개선으로 인해 전기 자동차(EV)와 다양한 재생 에너지 저장 시스템(ESS) 같은 대규모 에너지 응용 분야에서 리튬 이온 배터리가 많이 사용되고 있습니다. 그러나 배터리 사용량, 에너지 밀도, 고속 충전 및 방전 빈도가 급격하게 증가하면서 화재 및 폭발 사고 역시 증가하고 있습니다. 최근 전자제품 화재 사건 때문에 리튬 배터리 사용에 대한 두려움이 확산되고 있으며 충전 중 또는 충전 후에 불이 붙었다는 EV에 대한 뉴스 보도 역시 EV 구매를 망설이게 하는 요인이 되고 있습니다. 한국에서 반복되는 ESS 연소로 인해 전 세계 ESS의 성장도 잠시 주춤한 상황입니다.

리튬 이온 배터리의 화재 사고는 대부분 심한 배터리 손상에 의해 시작되며 실제 원인은 분석하기 어렵습니다. 다만 수많은 보고서에 전기 제어 시스템 오류 또는 리튬 금속 증착물이 오랜 시간에 걸쳐 축적되어 리튬 덴드라이트가 됨으로써 배터리에 내부 단락을 일으킨다는 내용이 포함되어 있습니다. 이는 분명 가능한 원인이지만 자세한 분석 결과 급성 클러스터 화학 연소로 인한 대부분의 배터리 사고를 설명하기에는 부족한 것으로 확인되었습니다. 배터리에 발생한 자연 내부 단락이 리튬 덴드라이트 때문이 아니라면 과연 그 원인은 무엇일까요? 테스트 보고서 및 배터리 셀 제조업체에서는 분리기에 구멍이 나거나 단순히 존재하는 금속 버너나 입자 등 많은 상황에 대해 설명하지 못합니다. 기존 제조공정이 왜 이를 파악하지 못하는지는 여전히 불분명합니다. 불량률이 높지 않고 사고가 나는 수량 자체 역시 많지는 않으나, 시장 또는 저장공장, 완성차에서 발생하는 이러한 사고는 사람들의 생활과 밀접한 관련이 있어 언제나 큰 뉴스거리가 됩니다.

또한 대부분의 리튬 이온 배터리 화재 사고는 충전 중에 발생합니다. 리튬 이온 배터리에 사용되는 음극 전극 소재가 부풀어 오르면서 단락 되지 않은 불량품이 내부 합선을 일으키는 것이 주된 이유입니다. 연구에 따르면 이러한 팽창은 충전 및 방전 주기를 끊임없이 길게 만들어 배터리 사용 시 사용자까지 위험이 확대됩니다. 분리기가 금속 찌꺼기나 입자에 의해 부분적으로 뚫렸을 때는 생산 과정에서 배터리 내부 단락이 일어나지 않았을 수 있지만, 일반적인 생산 공정에서 발생하는 이러한 결함이 효과적으로 파악되지 않는다는 점이 더 큰 위험입니다. 배터리 셀 생산검사에서 가장 많이 발생하는 문제는 ① 너무 낮은 건식 셀(젤리롤) 절연 테스트 전압 (<350V), 과 ② 분리막을 일시적으로 손상시켜 일반 절연 테스터가 감지할 수 없는 플래시오버입니다.

Chroma ATE는 배터리 셀 검사 시 다음 두 가지를 표준 테스트 항목으로 포함할 것을 권장합니다:

• 젤리 롤 절연 테스트 전압은 피크값 (350V + α) 이상이어야 합니다(그림 1).
• 절연/내전압 테스트 중에는 전압/전류 플래시오버가 일어나서는 안 됩니다(그림 2). (일반 전기 안전 규정 개념 참조)

Chroma 전문팀은 다수의 분석 보고서, 연구 문서, 그리고 장기간의 실험을 통해 이러한 결론을 도출했습니다. 올바른 젤리 롤 절연 테스트는 리튬 이온 배터리에 불이 붙는 것을 방지하는 매우 효과적이고 저렴한 방법입니다.

그림 1 - 공기 대 갭의 파괴 전압	그림 2 - CC 모드 및 CV 모드에서 부분방전 및 플래시오버 감지

주요 자동차 배터리 제조업체들은 최근 배터리 셀의 안전성과 품질을 보장하기 위해 Chroma의 두 가지 고유 기술과 위의 두 가지 권장 사항을 채택하고 있습니다.

Chroma ATE는 30년 이상의 전력 전자제품 테스트 및 기술 경험을 바탕으로 혁신을 이뤄내고 있습니다. 테스트 장비 제조업체는 제품의 안전, 품질 및 신뢰성을 보장하기 위해 EV 관련 산업용 테스트 솔루션을 사용합니다. Chroma 11210 관련 정보는 Chroma 웹사이트에서 확인할 수 있습니다. 문의 사항이 있으면 남겨주십시오. 최선을 다해 도와드리겠습니다.

Chroma 11210 배터리 셀 절연 테스터는 리튬 이온 배터리(드라이 셀)의 비정상적인 절연 상태를 감지할 수 있도록 특별히 설계되었습니다. 이 테스터에는 시중의 다른 내전압 또는 절연 테스터에는 없는 두 가지 고유 기술이 탑재되어 있습니다. Chroma 11210은 배터리 셀의 비정상적인 부분방전에 따른 플래시오버 테스트 전 과정을 모니터링 할 뿐만 아니라 수치와 기록 가능한 파형으로 정량화합니다. 또한 테스트 전압에 도달한 후에는 WV/IR 테스터 등을 사용해 테스트 시간 동안의 누출 전류 또는 절연 저항을 측정하여 비정상 여부를 판단됩니다.