왜 전기 스쿠터 화재가 발생하는가? 21700 배터리 안전 표준이 폭발을 방지하는 방법

요즘 전기 스쿠터는 우리 주변 어디에서나 볼 수 있습니다. 도시의 거리를 지나다니며 빠르게 이동하고 있죠. 하지만 최근 많은 사람들의 마음에 하나의 질문이 맴돌고 있습니다: 배터리 화재입니다. 우리가 사랑하는 전기 스쿠터를 구동하는 리튬 이온 배터리에서 정확히 무슨 일이 일어나고 있는지 깊이 파헤쳐 보겠습니다.

전기 스쿠터에서 발생하는 리튬 이온 배터리 화재의 일반적인 원인

리튬 이온 배터리는 전 세계 수백만 대의 전기 스쿠터의 전원 공급 장치입니다. 이러한 배터리는 많은 에너지를 저장할 수 있어 매우 유용하지만, 높은 에너지 밀도는 잠재적인 위험을 동반하기도 합니다. 가장 두려운 상황 중 하나는 열적 과열(thermal runaway)입니다. 이는 과열이 연쇄적으로 발생하는 현상으로, 화재로 이어질 수 있습니다. 일반적으로 내부 단락에서 시작됩니다. 그리고 이 단락은 여러 가지 이유로 발생할 수 있습니다. 배터리가 물리적인 손상을 입었을 때, 예를 들어 전기 스쿠터가 강하게 넘어진 경우 등이 있을 수 있습니다. 때로는 제조 결함 때문일 수도 있습니다. 모든 배터리가 완벽하게 만들어지지는 않기 때문입니다. 또한 우리의 충전 습관도 중요한 역할을 합니다. 만약 배터리를 과충전하여 허용 전압을 초과하면, 내부 작은 전화학 셀들에 큰 부담을 줍니다. 더불어 배터리가 극한 온도에 노출되면, 매우 뜨거운 환경이나 차가운 환경 모두 그 노화 과정을 가속시킵니다. 심지어 배터리 케이스에 작은 구멍이 나더라도 큰 문제가 될 수 있습니다. 그 작은 구멍이 양극과 음극 사이의 분리막을 손상시켜, 스파크가 발생하기 쉬운 조건을 만들 수 있습니다.

21700 배터리 설계가 화재 예방에 미치는 영향

다행히도, 현대 기술이 도움을 주고 있습니다. 21700 배터리 셀들이 그 역할을 하고 있습니다. 우리는 방금 언급한 안전 문제를 해결하기 위해 세 가지 매우 영리한 혁신을 이루어냈습니다. 첫째, 크기와 모양을 살펴보세요. 이들은 직경 21mm, 높이 70mm의 더 큰 원통형입니다. 이전의 18650 모델과 비교하면 구조적으로 더 안정적입니다. 마치 배터리 구성 요소들을 위한 더 튼튼한 집을 짓는 것과 같습니다. 둘째, 음극을 개선했습니다. 진보된 니켈-코발트-알루미늄(NCA) 음극을 사용하면 배터리가 열에 더 잘 대처할 수 있습니다. 150°C에 달하는 온도에서도 분해를 저항할 수 있으며, 이는 큰 발전입니다. 그리고 마지막으로 스마트 배터리 관리 시스템(BMS)이 있습니다. 이들은 마치 배터리의 작은 수호자들처럼 작용합니다. 각 배터리 셀의 전압을 실시간으로 지속적으로 모니터링합니다. 따라서 전압이 갑자기 급상승하거나 배터리가 과열되면 BMS가 자동으로 전원 공급을 차단합니다. 이러한 모든 업그레이드 덕분에 과거에 사용하던 배터리와 비교하여 고장률이 최대 40%까지 감소했습니다.

전동 킥보드 화재 위험을 줄이는 실용적인 방법

전기 스쿠터 사용자로서 우리는 이러한 배터리 화재를 예방하는 데 중요한 역할을 합니다. 우리가 할 수 있는 간단한 세 가지가 있습니다. 첫째, 항상 제조업체가 권장하는 충전기를 사용하고 배터리의 입력 사양과 일치하는지 확인하세요. 보편적인 충전기를 사용하고 싶을 수도 있지만, 이러한 충전기는 전압을 적절히 조절하지 못하는 경우가 많습니다. 잘못된 열쇠로 문을 여는 것처럼 작동하지 않을 뿐만 아니라 문제가 발생할 수도 있습니다. 둘째, 우리가 전기 스쿠터를 보관하는 장소도 중요합니다. 건조한 곳에 보관하고 온도가 조절되도록 하며, 가능하면 25°C 이하로 유지하세요. 이렇게 하면 배터리 내부의 전해액이 새어 나오는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 마지막으로 매우 실용적인 80-20 충전 규칙이 있습니다. 배터리를 20% 아래로 소모하지 말고, 80%에 도달하면 충전을 멈추세요. 이를 통해 배터리 셀의 부담을 줄이는 데 도움이 됩니다. 전기 스쿠터를 한동안 사용하지 않을 계획이라면, 장기 보관 중에도 배터리 잔량을 50%로 유지하고 방화 용기에 보관하세요. 우리와 같은 일반 운전자들은 종종 이 중요한 단계를 간과하지만, 실제로 큰 차이를 만들 수 있습니다.

안전 인증이 배터리 신뢰성을 어떻게 보장하는지

전기 스쿠터를 구매할 때 어떻게 하면 배터리가 안전한지 알 수 있을까요? 바로 UL 2271과 UN 38.3 같은 국제 인증이 그 역할을 합니다. 이러한 인증들은 리튬 이온 배터리를 대상으로 매우 엄격한 테스트 절차를 가지고 있습니다. 예를 들어, -40°C의 극한의 추위에서 +70°C의 열까지 360시간 동안 온도 사이클 테스트를 진행합니다. 또한 배터리가 다양한 조건에서 어떻게 작동하는지 확인하기 위해 48시간 동안 고도 시뮬레이션 테스트도 수행합니다. 그리고 이름처럼 ' 못 관통 테스트 '도 있습니다. 그들은 이러한 극한의 테스트에서도 배터리가 폭발하지 않도록 하는지를 보고자 합니다. 인증된 배터리는 위험한 가스를 방출하지 않고 정격 전압의 150%까지 견딜 수 있어야 합니다. 이러한 인증을 받은 제조업체들은 배터리가 많은 스트레스를 견딜 수 있음을 입증해야 합니다. 압축 임계값은 중형 차량의 무게와 거의 동등한 약 13킬로뉴턴 이상에 도달해야 합니다. 이는 전기 스쿠터가 충돌하더라도 배터리가 여전히 구조적 무결성을 유지해야 한다는 것을 의미합니다.

배터리 안전 기술의 미래 혁신

전기 스쿠터 배터리의 안전성에 있어서 미래는 매우 유망해 보입니다. 눈앞에 다가온 놀라운 신기술들이 있습니다. 예를 들어, 고체 전해질이 개발되고 있습니다. 이는 배터리 내부의 가연성 액체 성분을 제거하기 때문에 매우 좋습니다. 전문가들은 이를 통해 화재 위험이 90%나 크게 줄어들 수 있을 것이라고 믿고 있습니다. 또한 그래핀으로 강화된 분리막도 있습니다. 이들은 현재 우리가 사용하는 재료보다 내부 압력 변화를 300% 더 빠르게 감지할 수 있을 정도로 민감합니다. 이는 문제가 발생했을 때 배터리를 더 일찍 멈출 수 있음을 의미합니다. 일부 프로토타입은 심지어 소화 젤을 사용합니다. 이 젤은 100°C에서 활성화되어 손상된 배터리 셀을 불연성 화합물로 덮습니다. 그것이 전부가 아닙니다. AI 기반 충전 알고리즘도 개발되고 있습니다. 이러한 알고리즘은 우리가 전기 스쿠터를 사용하는 방식에 따라 조정될 수 있습니다. 모든 이러한 발전을 통해 2030년까지 대형 배터리 고장이 거의 사라지는 것을 목표로 하고 있습니다.