새로운 센서, 배터리 가스 누출 감지해 화재 위험 예방

새로운 센서, 배터리 가스 누출 감지해 화재 위험 예방

(New Sensor Detects Battery Gas Leaks, Preventing Fire Hazards)

Maria Guerra, Senior Editor-Battery Technology
March 22, 2025

 

새로운 센서는 리튬 이온 배터리의 가스 누출을 조기에 감지하여 화재를 예방하고 전기 자동차, 스마트 홈, 산업 시스템의 안전을 강화합니다.

 

[선진상사는 # ESS 배터리 매입 # 리튬이온 배터리 매입및수거 # 전기차 배터리 매입 # UPS 배터리 철거 # 2차 폐축전지 폐기 # 골프카 배터리 폐기 # 전기자전거 배터리 수거 # 인산철 배터리 폐기합니다.
관련하여 상담을 원하시는 분은 010 3018 0141입니다.]

[계산 지원 방법을 이용한 에틸렌 카보네이트 증기의 선택적 흡착을 위한 COF 스크리닝 공정. Zhao 외, ACS Applied Materials & Interfaces.]

 

새로운 센서, 배터리 가스 누출 감지해 화재 위험 예방

(New Sensor Detects Battery Gas Leaks, Preventing Fire Hazards)

Maria Guerra, Senior Editor-Battery Technology
March 22, 2025

 

새로운 센서는 리튬 이온 배터리의 가스 누출을 조기에 감지하여 화재를 예방하고 전기 자동차, 스마트 홈, 산업 시스템의 안전을 강화합니다.

 

리튬 이온 배터리 화재는 안전 위험을 증가시키고 있으며, 과열이나 휘발성 전해질 가스를 방출하는 손상으로 인해 발화되는 경우가 많습니다. 이러한 누출을 조기에 감지하는 것은 치명적인 고장을 예방하는 데 매우 중요합니다. ACS Applied Materials & Interfaces의 새로운 연구 에 따르면, 연구진은 전해질 증기가 위험해지기 전에 감지할 수 있는 고감도 가스 센서를 개발했습니다 .

연구팀은 공유 결합 유기 골격체(COF)를 이용한 새로운 접근법을 도입하여 위험한 전해질 증기가 위험 수준에 도달하기 전에 이를 식별했습니다. 이를 통해 화재 및 폭발을 예방할 수 있는 가능성을 제시했습니다.

 

증가하는 안전 위험에 대처하기

[ Xi'an Jiaotong-Liverpool University (XJTLU)는 중국과 영국의 명문 대학인 시안교통대학(Xi'an Jiaotong University)과 리버풀대학(University of Liverpool)의 협력으로 2006년에 설립된 국제 공동 대학으로 XJTLU는 중국 쑤저우(Suzhou) 산업원구에 위치해 있으며, 뛰어난 교육 프로그램과 최첨단 연구를 통해 글로벌 인재를 양성하고 있습니다. ]

 

"리튬 이온 배터리는 어디에나 있습니다."라고 시안 교통-리버풀 대학교(XJTLU)와 리버풀 대학교의 박사 과정생이자 주저자인 량단 자오는 말했다. "리튬 이온 배터리는 스마트폰과 노트북부터 전기 자동차, 군사용 애플리케이션 등 모든 것에 동력을 제공합니다. 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 제공하지만, 심각한 안전 위험도 안고 있습니다."

배터리 셀이 손상되거나 과열되면 휘발성 전해액 증기가 방출되어 발화될 수 있으며, 이는 심각한 고장으로 이어질 수 있습니다. 이러한 가스를 조기에 감지하는 것은 배터리 안전성 향상에 매우 중요하지만, 현재 모니터링 솔루션은 필요한 감도와 선택성이 부족한 경우가 많습니다.

 

조기 감지의 획기적인 발전

 

이러한 과제를 해결하기 위해 자오와 그의 팀은 배터리 고장 가능성을 알려주는 핵심 전해질 성분인 에틸렌 카보네이트(EC) 증기를 감지할 수 있는 센서를 개발했습니다. 이러한 획기적인 발전은 특정 기체를 선택적으로 감지하도록 설계된 분자 구조인 COF를 활용하여 가능했습니다.

"COF-QA-4가 최적의 후보 물질임을 확인하기 전에 계산 방법을 사용하여 수백 가지의 잠재적 물질을 검토했습니다."라고 자오는 설명합니다. "COF-QA-4는 매우 민감하고 선택성이 뛰어나 유해한 전자파(EC) 가스만 탐지하고 다른 증기는 무시합니다. 이 센서는 누출이 위험해지기 훨씬 전에 감지할 수 있습니다."

실험실 테스트 결과, 이 센서는 백만분의 1.15(ppm)의 낮은 농도에서도 EC 증기를 감지할 수 있는 것으로 나타났으며, 이는 지금까지 개발된 배터리 안전 센서 중 가장 정밀한 센서 중 하나입니다.

 

산업 전반의 안전 강화

 

이 센서는 전기 자동차(EV) 외에도 산업 안전 및 스마트 홈 기기용 배터리 관리 시스템에 통합될 수 있습니다. 유해 가스 누출에 대한 실시간 경보를 통해 위험 상황을 예방하기 위한 선제적 조치가 가능해집니다.

"이 센서를 기존 시스템에 통합함으로써 제조업체는 배터리 고장이 심각해지기 전에 예방 조치를 취할 수 있습니다."라고 자오는 덧붙였습니다. "이를 통해 생명을 구하고 재산을 보호할 수 있습니다."

 

이 연구는 XJTLU의 Dr. Lifeng Ding과 Dr. Qiuchen Dong이 감독했습니다.

 

*  Dr. Lifeng Ding

 

딩 리펑 박사는 시안 교통-리버풀 대학교(XJTLU) 이과대학 화학 및 재료과학과 학과장 대행을 맡고 있습니다. 그는 같은 학과의 부교수이며, 2013년부터 XJTLU에서 근무하고 있습니다. XJTLU에 합류하기 전에는 영국 서리 대학교에서 유럽 연합 마리퀴리 연구원으로 재직했습니다. 그는 영국 레스터 대학교에서 박사 학위를 받았습니다. 

딩 박사의 연구는 분자 모델링과 인공지능 기술을 활용한 신소재 연구 및 설계에 중점을 두고 있습니다. 그의 연구는 기존 소재와 이론적 소재 모두에 대한 분자 수준의 이해를 바탕으로 다양한 응용 분야에 적합한 신소재의 합리적인 설계를 촉진하는 것을 목표로 합니다. 이러한 응용 분야에는 에너지 저장, 탄소 포집, 기체/액체 분리, 동위원소 분리, 생분해성 고분자 등이 있습니다. 현재까지 60편 이상의 학술 논문을 과학계에 기고했으며, Science , Chemistry of Materials , JMCA , ACS AMI 등 권위 있는 학술지에 게재되었습니다.

 

학력/학력
박사, 영국 레스터 대학교 - 2010
영국 노팅엄 대학교 석사(MRes) - 2006
난징과학기술대학교 학사 - 2003

외부 위치
영국 리버풀 대학교 명예교수

 

*  Qiuchen Dong

 

동 치우첸 박사는 2013년부터 2021년까지 생의학 및 농업 분야를 위한 전기화학 기반 바이오센서, 화학 센서, 가스 센서 설계, 제작, 평가 분야에서 풍부한 경험을 쌓았습니다. 

 

2013년부터 2019년까지 유레이 교수는 치우첸 박사가 코네티컷 대학교 화학생체분자공학과에서 생의학공학 전공으로 대학원 과정을 이수하는 동안 그를 지도했습니다. 이후 치우첸 박사는 미니애폴리스로 이주하여 미네소타 대학교 바이오제품 및 바이오시스템공학과 Abdennour Abbass 교수 연구실에서 볼라톨로믹스 분야의 박사후 연구원으로 근무했으며, 주로 양성자 전달 반응 질량 분석법(PTR-MS) 활용에 집중했습니다.

 

치우첸은 2021년 5월 XJTLU에 합류했으며, 현재 미세유체 기반 화학 센서, 나노소재 기반 전기화학 바이오센서, 그리고 생의학 및 농업 분야 응용 분야에서 박막 소재/나노입자/금속-유기 골격 기반 가스 센서를 포함한 다양한 유형의 센서를 더욱 심도 있게 연구하기 위해 연구실을 확장하고 있습니다.

 

학력/학력
2013년 선양화공대학교 생명공학과 학사
코네티컷 대학교 생체의공학 박사, 2019

미네소타 대학교 생물제품 및 생물시스템 공학 박사후 연구원, 2021

2021년부터 현재까지, 중국 장쑤성 수저우 XJTLU 조교수

 

선진상사는
사업장 비배출 시설계 폐기물 관련 허가업체로서
ESS 배터리 매입, ESS 배터리 수거, ESS 배터리 장비를 철거합니다.

​또한 리튬 이온 배터리 (Li-ion battery), 전기차 배터리 및 2차 폐축전지 , 2차 전지, 골프카 배터리, 전동공구 배터리, 전동보드 배터리, 전기자전거 배터리, 인산철 배터리 등 수거 전문처리 업체입니다.

​​대학교, 관공서, 병원, 호텔, 군부대, 항공사,국내 외 전기차 관련기업, 발전소 등의 ESS 배터리, 리튬 이온 배터리, 전기차 폐배터리와 2차 폐축전지, ESS, UPS 배터리 매입 수거까지 숙련된 기술과 합리적 가격, 정직함으로 진행합니다.

​* ESS 배터리 ( Energy Storage System , 에너지 저장장치)
* UPS 배터리 (Uninterruptible Power Supply , 무정전 전원 공급 장치)

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