리튬이온 배터리의 열폭주(thermal runaway) 현상은 배터리 내부 온도가 제어 불가능한 수준으로 상승하면서 연쇄적으로 화학 반응이 일어나고, 그 결과 폭발이나 화재로 이어질 수 있는 위험한 현상을 말합니다.
1. 발생 원인
내부 단락(short circuit): 전극이나 분리막 손상으로 인해 전류가 급격히 흐르며 열이 발생.
외부 요인: 충격, 과충전, 과방전, 고온 환경 노출 등으로 배터리 구조가 불안정해짐.
전해액 분해: 고온에서 전해질이 분해되며 가연성 가스를 방출.
양극/음극 반응 가속화: 열이 쌓이면서 재료가 산화·환원 반응을 일으켜 추가적인 열 발생.
2. 진행 과정
초기 발열 단계 – 내부 단락이나 과충전으로 국소적 발열 발생.
분리막 손상 – 열로 인해 분리막이 녹아 전극 간 직접 접촉.
급격한 발열 – 전류가 폭발적으로 흐르며 온도가 수백 °C까지 상승.
가스 및 화염 발생 – 전해질이 분해되어 가연성 가스를 방출하고, 점화되면 폭발/화재로 이어짐.
3. 특징
자체 가속성: 한번 시작되면 외부에서 제어가 어렵고, 짧은 시간에 연쇄 반응이 확산됨.
온도 급상승: 수십 °C에서 수백 °C까지 순간적으로 상승.
2차 사고 위험: 화염, 폭발, 유해 가스 배출로 인명·재산 피해 가능.
4. 예방 및 안전 대책
BMS(배터리 관리 시스템): 과충전·과방전 방지, 온도 모니터링.
안전 설계: 난연성 전해액, 안정화 첨가제, 세라믹 코팅 분리막 적용.
냉각 시스템: 전기차·에너지저장장치(ESS)에서 액체 냉각·공랭식 적용.
사용자 주의: 고온 환경 방치 금지, 충격 방지, 정품 충전기 사용.
5. 마무리하며
👉 정리하면, 열폭주 현상은 리튬이온 배터리의 가장 큰 안전 리스크이며, 작은 이상이 눈덩이처럼 커져 화재·폭발로 이어지는 특징이 있습니다.
그래서 전기차, 휴대폰, 에너지저장장치 등에서는 이를 막기 위한 BMS, 소재 혁신, 냉각 기술이 핵심 안전 전략으로 자리 잡고 있습니다.
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