내부압력 저감 설계를 통한 군용 리튬 1차전지 안전성 개선에 관한 연구

• 영문명: Safety Improvement of Military Lithium Thionyl Chloride Battery via Internal Pressure Reduction
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 저자명: 최한얼(Haner Choi) 조유습(Yu Seup Cho)
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회논문지』Vol.39 No.4, 32~38쪽, 전체 7쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.08.30

국문 초록

본 연구는 군의 주력 리튬 1차 전지인 리튬/염화티오닐(Li/SOCl2) 전지에서 빈번히 발생하는 파열 및 누액 사고를 해결하기 위해 진행되었다. 2004년, 전지의 에너지 밀도를 높이는 성능개량 이후 내부 활물질이 과도하게 투입되어 내부압력을 해소할 공간이 부족해졌고, 이는 2006년부터 안전사고를 급격히 증가시키는 결과를 초래했다. 이러한 문제를 개선하고자 리튬과 분리막의 양을 10% 이상 감소시켜 전지 내 여유 공간을 확보함으로써 내부압력 상승을 완화하였다. 또한 기존의 알루미늄(Al)계 첨가물을 갈륨(Ga)계 첨가물로 교체함으로써 전해액과의 반응을 더 균일하게 하고, 보다 작은 염화리튬(LiCl) 입자가 생성되도록 하였다. 이로써 양극 동결 현상은 완화되고 방전 효율은 향상되어 성능 저하 없이 개선이 가능해졌다. 신규 설계가 적용된 셀은 기존 셀 대비 내부압력이 최대 28.6% 감소하였고, FM무전기용 집합전지에 탑재하여 평가한 결과, 온도별로 3 h 이상 향상된 방전 시간을 기록했으며, 야전 시범운용에서도 사고 발생 없이 성능과 안전성 모두에서 높은 만족도를 얻었다. 본 연구는 신규 셀 설계를 통해 리튬/염화티오닐(Li/SOCl2) 전지의 안전성을 개선한 것으로, 차후 다양한 무기체계의 전지에 확대 적용할 예정이다.

영문 초록

This study investigates the frequent rupture and leakage of military Li/thionyl chloride (Li/SOCl2) batteries, a failure mode attributed to elevated internal pressure resulting from a 2004 design modification that incorporates excessive active material. To enhance operational safety, a redesigned cell was developed in which Li and separator contents were each reduced by more than 10%, and the conventional aluminum additive was replaced with gallium. The substitution of gallium mitigated “cathode freeze-over,” thereby improving discharge efficiency without compromising performance. The modified design achieved a 28.6% reduction in internal pressure and extended discharge duration by more than 3 h. Field trials confirmed high user satisfaction with respect to both safety and performance, indicating strong potential for integration into a broad range of weapon systems.

목차

1. 서 론

2. 본 론

3. 결 론

References

키워드

Lithium thionyl chloride Safety improvement Internal pressure Cathode freeze-over Gallium additive