조성비에 따른 Zr/BaCrO4 열지의 열적 특성 (Thermal Characteristics of Zr/BaCrO4 Heat Paper with Fuel/Oxidizer Compositions)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 29권 / 10호 / 652 ~ 658페이지
· 저자명 : 임채남, 이정민, 박병준, 강승호, 정해원

초록

열전지는 상온에서 비활성인 무기염 전해질을 사용한다. 착화기에 의해 열원이 점화되면, 열에 의해 모든 고체전해질을 용융시켜 전지로서 작동하게 된다. 그러나 열전지 작동초기에 착화기 불꽃 또는 열원에 의해 발생되는 과도한 열은 양극의 분해 및 음극의 용융을 초래하고, 심 할 경우 열폭주 현상을 유발할 수 있다. 열전지 내부 열원의 동시점화 및 착화 신뢰성을 향상시키기 위하여 Zr/BaCrO4 열지를 적용하여 사용하고 있다. 본 연구에서는, Zr/BaCrO4 균질성 확보를 위해 초지공적을 적용하여 연료(Zr)와 산화제(BaCrO4)의 조성비에 따른 열지를 제조하였다. 열지의 발열량, 연소속도, 점화감도시험 및 열원점화시험 을 통하여 열지의 열적특성을 조사하였다. 또한 일반적으로 사용되고 있는 조성의 열지를 선정하여 열전지에 적용 후 열전지 방전시험을 수행하였다. 화학양론적 조성에 해당하는 Zr 40 wt.%에서 가장 높은 열량과 연소속도를 나타내었으며, 열원점화시험 결과 모든 열원을 점화시켰다. 열전지 방전시험결과 정상적으로 전지가 작동되는 것을 볼 때, 초지공정을 적용한 Zr/BaCrO4 열지는 열전지 적용가능성을 보였다.

영어초록

Thermal batteries use inorganic salt as electrolyte, which is inactive at room temperature. As soon as heatpellets are fired by an igniter, all the solid electrolytes are instantly melted into excellent ionic conductors. However,the abnormal heat generation by the igniter flame or heat pellets causes the thermal decomposition of the electrodeand the melting of the anode, eventually leading to a thermal runaway, which results in overheating or explosion.
The thermal runaway can be significantly reduced by the adoption of Zr/BaCrO4 heat papers. In this study, the heatpapers with various ratios of fuel (Zr) and oxidizer (BaCrO4) were prepared by the paper-making process. We haveinvestigated the calorimetric value, burning rate, and ignition sensitivity. The ignition test of heat pellets and thedischarge test of thermal batteries were also carried out. At the composition of 40 wt.% of Zr, the heat papersshowed the highest specific calorimetric value and burning rate. As a result, Zr/BaCrO4 heat paper made by thepaper-making process has shown the applicability for thermal batteries.

참고자료

· 없음