Experimental Study on the Explosion and Fire Risks of Mobile Phone Batteries

Ho-Sung, Lee; Si-Kuk, Kim

doi:2016.30.4.111

Fire Sci. Eng. > Volume 30(4); 2016 > Article

Fire Science and Engineering 2016;30(4):111-120.
DOI: https://doi.org/10.7731/KIFSE.2016.30.4.111 Published online August 31, 2016.

휴대폰 배터리의 폭발 및 화재 위험성에 관한 실험적 연구

이호성, 김시국

¹호서대학교 소방방재학과
²호서대학교 소방방재학과

Experimental Study on the Explosion and Fire Risks of Mobile Phone Batteries

Lee Ho-Sung, Kim Si-Kuk

¹Dept. of Fire and Disaster Protection Engineering, Hoseo Univ.
²Dept. of Fire and Disaster Protection Engineering, Hoseo Univ.

요약

본 논문은 휴대폰 배터리의 폭발 및 화재 위험성을 분석하기 위한 실험적 연구로서, 실험은 스마트폰 배터리로 사용되고 있는 리튬-이온 배터리를 대상으로 하여 사용상 부주의 또는 이상상태 등에서 폭발 및 화재가 발생될 가능성이 있는 과충전, 내부단락 및 외부단락 그리고 열충격에 의한 실험을 진행하였다. 리튬-이온 배터리는 과충전 및 외부단락 실험의 경우 보호회로가 정상적으로 작동될 때는 폭발 및 화재 위험성이 없었으나, 보호회로가 고장상태를 가정하였을 때 폭발 및 화재 위험성이 크게 나타났다. 내부단락 및 열충격 실험의 경우 충전상태에 따라 위험성에 차이가 나타났다. 즉, 완방전 상태에서는 폭발 및 화재 위험성이 낮았으나, 완충전 상태에서는 폭발 및 화재 위험성이 높게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 실험결과 휴대폰 배터리의 폭발 및 화재 위험성을 최소화하기 위해서는 보호회로 고장시 알람장치 및 배터리 케이스 강화 그리고 고온방지를 위한 냉각장치 등의 안전장치의 강화가 필요할 것으로 생각된다.

Abstract

This is an experimental study to analyze the explosion and fire hazards of mobile phone batteries. Using the lithium-ion batteries currently used on smart phone as the experiment samples, the experiments were conducted by overcharging, internal and external short circuit, and thermal shock with the potential of explosion and fire caused by careless use or abnormal conditions. The experiment results showed that, in the case of overcharging and external short circuit, there was no explosion and fire hazard in the normal operation of the protection circuit module (PCM), but there were big risks when the PCM faulted conditions were assumed. In the case of the experiments by internal short circuit and thermal shock, such risks varied depending on a battery charge state. In other words, it could be verified that there were low risks of explosion and fire in a full discharge state, but there were high risks in a full charge state. These experiment results suggest that to minimize the explosion and fire hazards of mobile phone batteries, an alarm device is necessary when the PCM fault occurs. In addition, a solid battery case should be made and safety equipment, such as a cooling device to avoid high temperature, is needed.

Key Words: Mobile phone batteries, Explosion and fire risks, Overcharge, External and internal short circuit, Thermal shock