This study investigates the thermal runaway behavior of portable lithium-ion batteries and proposes design criteria for fire-resistant containment packs. Since Sony commercialized lithium-ion batteries, energy density has increased, but so has the risk of thermal runaway. Portable batteries, with multiple cells in confined structures, are prone to heat accumulation, pressure rise, and flame ejection. Forced-heating experiments on pouch-type lithium cobalt oxide (LCO) batteries (10,000–40,000 mAh) showed that temperatures reached 200 °C within 4–9 minutes, with swelling and off-gas release. Maximum temperatures reached 814 °C, and thermal runaway lasted up to 38 seconds. Sealed vessel tests indicated rapid pressure rise (>0.8 MPa) and explosion risk upon oxygen ingress. Fire-resistant pack tests using double-layer aramid fiber demonstrated that opposite inlet orientation prevented external flame ejection while allowing off-gas release. FDS-based PyroSim simulations confirmed delayed flame ejection and moderated pressure. Effective packs should withstand ≥814 °C for ≥40 seconds, allow off-gas ventilation, maintain ≥600 N tensile strength, and employ multi-layer structures. This study provides practical safety design guidelines and highlights recycled firefighter protective clothing as a sustainable material.
목차
Abstract 1. 서론 2. 휴대용 보조배터리 구조 및 종류 2.1 휴대용 보조배터리 종류 2.2 휴대용 보조배터리(리튬이온배터리) 구조 및 충·방전 원리 3. 리튬 배터리 열폭주 형성 단계 4. 휴대용 보조배터리 열폭주 실험 4.1 휴대용 보조배터리 용량별 열폭주 실험 4.2 휴대용 보조배터리 열폭주 압력 측정 실험 5. 휴대용 보조배터리 방화팩 실험 5.1 방화팩 재질별 특성 분석 5.2 시중 판매용 및 시제 방화팩 성능 실험 5.3 자체 개발 방화팩 성능 실험 5.4 방화팩 화재시뮬레이션 6. 결론 참고문헌
화재의 과학적 감식, 원인규명 및 예방을 위한 학문과 기술의 발전을 도모하고, 산, 학, 연, 정의 상호 교류를 통한 화재예방과 조사 및 감식의 전문화와 함께 소방관련 정책방향 발전에 공한하며, 회원 및 화재 관련 분야의 국.내외 인사들과의 정보 교류를 위하여 설립되었다.
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한국화재감식학회 학회지 [Magazine of Fire Investigation Socity of Korea]