리튬이란 어떤 금속인가? - 특성 화재 위험성 2차 전지

우리나라는 2차 전지를 미래의 주력 생산 제품 중 하나로 삼으려고 하고 있습니다. 현재 2차 전지에 들어가는 재료 중 가장 중요하게 여기고 있는 것이 리튬입니다. '하얀 석유'로 불릴 만큼 배터리에서 중요한 위치를 차지하고 있는 금속이나, 매우 불안정하여 위험요소를 안고 있습니다. 리튬은 어떤 금속인지 같이 한번 알아봅시다.

 

 

리튬이란?

리튬은 주기율표의 알칼리 금속 그룹에 속하는 화학 원소입니다. 원자 번호는 3, 원소 기호는 'Li'로 표기합니다. 은백색을 띠며, 금속 중 가장 가벼운 편이며 부드럽다고 알려져 있습니다. 상온에서는 불안정한 상태를 띄며, 쉽게 산화되는 것이 특징입니다.

 

 

리튬은 무게 대비 전기 전도성이 가장 높은 원소 중 하나입니다. 이 특성은 이온 전지를 만드는 데 필수적입니다. 리튬은 열 용량이 높아 열 에너지를 효과적으로 저장하고 방출할 수 있습니다.

 

리튬의 주요 용도

리튬은 다음과 같은 용도로 주로 쓰입니다.

• 리튬 이온 전지: 우리가 흔히 2차 전지로 부르는 배터리 중 현재 가장 널리 쓰이는 전지로, 휴대폰, 노트북, 전기 자동차 등 다양한 전자 기기에 사용되는 전지에 사용됩니다. 리튬은 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 제공합니다.
• 가벼운 금속 합금: 항공기, 우주선 및 기타 고성능 운송 수단에 사용되는 가벼운 금속 합금에 많이 쓰입니다.
• 핵융합: 핵융합 실험에서 핵연료로 사용됩니다.
• 의약품: 조증, 우울증 및 기타 정신 건강 장애 치료제로 사용됩니다.
• 유리 및 세라믹: 유리 및 세라믹 제조 과정에서 첨가제로 사용됩니다.

 

이렇게 다양하게 많은 쓰임새를 가진 유용한 금속이나, 그 화학적 불안정성 때문에 높은 화재의 위험을 안고 있습니다. 다음에서 정리해 보겠습니다.

 

 

 

 

 

 

 

화재 위험성

1. 열 폭주 현상: 리튬 이온 배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해약으로 구성되며, 분리막이 손상되면 양극과 음극이 접촉하여 과열되고, 이로 인해 화재와 폭발이 발생할 수 있습니다. 이 현상을 '열 폭주(thermal runaway)'라고 합니다.
2. 물리적 손상: 리튬 이온 전지가 찍히거나, 눌리거나, 꺾이거나, 과도한 압력을 받는 경우 내부 단락이 발생하여 화재로 이어질 수 있습니다. 이러한 손상은 제조 과정에서 발생할 수도 있지만, 대부분 사용 중에 발생합니다.
3. 반응성: 리튬은 공기 및 열과의 반응성이 높아 화재 발생 시 피해 규모가 커질 수 있습니다. 특히, 리튬 배터리는 불이 붙으면 폭발할 수 있으며, 불이 꺼진 것처럼 보여도 내부에서 계속 열이 발생하며, 다시 불이 붙을 수 있습니다.
4. 불산 가스 발생: 리튬 배터리가 불이 나면 다량의 불산 가스를 발생시켜 진화 인력의 접근을 어렵게 만듭니다.
5. 연쇄 폭발 가능성: 리튬 배터리는 불이 붙으면 연쇄적으로 폭발할 수 있어 초기 진화가 매우 어렵습니다. 특히, 1차 전지는 100% 충전된 상태로 출고되기 때문에 화재 위험성이 더 큽니다.

 

맺음말

화석연료의 사용이 제한되면서 2차 전지의 중요성은 날로 더욱 높아질 것입니다. 우리나라도 2차 전지의 주요 생산국 중 하나이기 때문에 위와 같은 리튬의 특성을 이해하여 안전성 높은 제품을 생산하고, 또한, 생산 시설에 대한 관리도 매우 중요할 것으로 생각됩니다.

 

 

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