• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.137-137
• /
• 2018

이 연구에서는 리튬이온전지용 음극 활물질의 리튬이온 저장 용량을 최적화시키기 위한 새로운 방법이 제안되었다. 그 방법은 솔루션 플라즈마 프로세스를 사용하여 원자 단위의 리튬을 탄소 기반 물질의 내부에 도핑 시키고, 열처리를 통해 그 내부를 재설계하는 것이다. 리튬이온전지용 음극 활물질로 리튬금속 자체를 사용하려는 시도는 있었으나, 이는 충전 및 방전 사이클이 반복됨에 따라 리튬이 수지상으로 석출되어 내부를 단락시키거나, 리튬금속 자체의 폭발성에 의한 취급상의 제약이 있었다. 한편, 원자 단위로 탄소 내부에 도핑 된 리튬은 열처리 과정 동안 탄소 내부에서 확산함으로써 더 많은 리튬이 저장될 수 있는 공간을 만들었고, 사이클이 반복됨에 따라 서서히 충전 및 방전 반응에 참여함으로써 전지의 성능을 개선시켰다. 리튬이 도핑 된 탄소의 전기화학적 테스트 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 실험 결과에서 보여진 초기 고용량 및 장기 사이클 특성은 탄소 내부에 도핑 된 리튬이 전지 성능의 향상에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 또한, 사이클이 반복됨에 따라 점차 증가하는 용량은 첫 사이클에서 형성된 solid electrolyte interphase의 비가역 용량을 보상할 수 있을 것으로 생각된다. 이상의 결과를 통해, 탄소 내부에 원자단위의 리튬을 도핑시키는 새로운 접근은 리튬이온전지의 성능 개선을 위한 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 보이며, 향후 리튬 이외의 다른 원소들, 즉 소듐과 같은 물질에 대하여 도핑을 시도한다면 새로운 분야에서 이와 같은 접근법이 유용하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제37권8호
• /
• pp.775-780
• /
• 2013

일반적으로 전기자동차(Electric Vehicle, EV)의 배터리로는 리튬-이온 전지가 많이 사용된다. 리튬-이온 전지는 충전이 가능한 이차 전지의 일종으로 마이크로 스케일의 극판과 분리막이 반복하여 적층된 구조를 가지고 있다. 이와 같은 미세구조로 인해 상세해석모형을 적용하는 것은 지나치게 많은 비용이 소모되는 일이다. 본 연구에서는 리튬-이온 전지를 하나의 등가물성으로 나타내는 방법을 제시하고 있으며, 185.3Ah 전지와 20Ah 전지에 이를 적용하여 그 결과를 이전자료와 비교하고 있다. 또한 집중용량법을 적용한 계산 결과를 함께 제시하여 유한요소법(FEM)이나 유한체적법(FVM)의 사용 없이 손쉽게 전지의 열적 거동을 확인할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
• /
• pp.359-360
• /
• 2015

변전소용 축전지는 변전소 AC 상용전원이 정전되었을 때 직류전원을 중단없이 공급하기 위한 비상용 전원설비로써 대부분의 변전소에서 납축전지를 이용하고 있으나 환경유해 물질 배출, 짧은 수명과 유지보수의 번거로움 등 설비 운영상의 문제점이 있다. 최근 2차전지는 휴대폰, 노트북 등 휴대기기뿐 아니라 전기차, ESS 등 산업분야에 리튬이온축전지의 사용이 확대되며 관심이 높아지고 있는 추세이다. 한전에서는 2008년부터 154kV 용산 등 4개 변전소에 납축전지 대신 리튬이온축전지를 설치하여 시범사용을 지속해 오고 있으며 향후 신설되는 변전소와 축전지 노후교체가 필요한 변전소에는 리튬이온축전지를 적용할 계획이다. 본 논문에서는 기존 변전소용 납축전지의 운영상 문제점 해소와 함께 친환경 고성능, 콤팩트형 2차전지로 각광받고 있는 리튬이온축전지 도입을 통한 변전소 비상전원용 축전지 개발 적용방안에 대해 소개하고자 한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
• /
• pp.413-414
• /
• 2016

리튬이차전지는 양극과 음극이 충전과 방전을 반복적으로 수행할 수 있는 구조를 가지고 있으며, 전극 내에서의 이온의 삽입 및 탈리가 용이하고 이들 과정이 진행되는 동안 전극의 구조가 안정하게 유지되어야 하는 전해질은 이온의 전달을 용이하게 하여야 한다. 전지에서 전극 내로 삽입되는 이온은 집전체를 통해 전극으로 들어온 전자와 전하중성을 이루어 전극 내에 전기 에너지를 저장하는 매개체가 된다. 리튬이차전지에서 전해액은 유기 전해액이 사용되고 있으며, 유기용매에 이온원으로서 용질인 리튬염을 용해시킨 것이지만 폭 넓은 환경조건하에서도 이온의 이동을 계속적으로 원활하게 하여 실용전지로서 충분한 역할을 하도록 만드는 중요한 재료이다. 본 논문에서는 전지에서 유기 전해액의 누액이 발생시 보호회로에 미치는 영향에 대해 소개하고자 한다.

• 공업화학전망
• /
• 제23권1호
• /
• pp.3-17
• /
• 2020

리튬이온전지(LIB)는 기존의 다른 이차전지와 다른 확실한 몇 가지 장점이 있다. 높은 작동 전압과 높은 에너지 밀도, 긴 수명, 그리고 낮은 자체 방전 속도이다. 이러한 장점으로 모바일 제품에서부터 전기 자동차(battery electric vehicle, BEV), 최근에는 전기저장장치(energy storage system, ESS)까지 다양한 분야에서 사용되고 있다. 하지만 사용 범위가 증가함에 따라 높은 안정성을 가지며 더 큰 에너지 용량을 나타내는 리튬이온전지에 대한 요구가 점점 더 커지게 되었다. 리튬이온전지의 용량 증가는 전지의 설계보다는 양극 및 음극 재료, 분리막 및 전해질과 같은 주요 전지 재료의 기술적 진보에 달려 있다. 주요 전지 소재 중에 전지의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 것은 전지 반응에 의한 과전압과 가격이 가장 비싼 양극이다. 본 기획 특집에서는 리튬이차전지의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 양극 물질의 종류와 향후 연구동향에 대해서 소개하고자 한다. 양극 물질의 발전 방향, 안정성과 용량 증대를 위해서 최근 연구되고 있는 방향에 대해서 자세하게 소개한다.

• 공업화학전망
• /
• 제23권1호
• /
• pp.30-41
• /
• 2020

최근 전기차, 신재생에너지 등장 등으로 중대형 이차전지 시장이 확대되면서, 리튬 이온 배터리 안전성 이슈 관련 고안전성 전해액 소재에 대한 관심이 높아졌다. 다양한 고안전성 전해액 시스템 중, 상온 이온성 액체는 비발화성, 낮은 증기압 특성으로 많은 관심을 받고 있다. 뛰어난 물리적 특성에도 불구하고 리튬 이온 배터리의 전해액으로 사용되기 위해서는 전도도 및 전기화학 안전성, 전극 계면 거동이 전기화학 성능을 얻는데 만족되어야 한다. 많은 종류의 상온 이온성 액체들이 분자 구조 설계 및 양극/음극 전해액 사용, 전지 내 부품 안전성 확보 등의 다양한 접근 방법들로 연구가 진행되어 왔다. 향후 지속적인 전지 안전성의 이슈에 대한 중요성 증대로 상온 이온성 액체에 대한 연구 역시 더 활발해질 것으로 기대되며, 본 기고문에서는 다양한 상온 이온성 액체들이 전지 시스템에 적용된 연구동향에 대해서 정리하고 소개하고자 한다.

• 전기화학회지
• /
• 제10권1호
• /
• pp.20-24
• /
• 2007

최근 높은 에너지 밀도를 갖고 있는 리튬 이온 이차전지에 대한 관심이 높다. 리튬 이온 이차전지는 이미 휴대용 기기로 널리 적용되고 있으며, 하이브리드 전기자동차와 같은 고출력 전지시스템에 적용을 위해 연구되고 있다. 리튬 이온 이차전지의 전극 소재는 리튬 이온의 이동에 의해서 충전 및 방전되는 현상을 활용한다. 전극으로부터 리튬 이온이 이동될 때 전극내의 구조 변화가 발생한다. 전극의 구조분석은 중성자 또는 X-선을 이용하여 분석할 수 있다. X-선은 분석 시간이 짧고, 쉽게 분석할 수 있다는 장점이 있으나 원자내의 전자구름과의 산란을 응용하므로 전자가 적은 가벼운 원소의 경우 분석이 어려운 단점이 있다. 리튬도 원자량이 작아서 X-선 만으로는 리튬의 정확한 위치에 대한 분석이 어렵다. 중성자 분석기술은 이에 대한 해답이 될 것이다. 본 자료에서는 중성자를 활용한 전극물질의 구조 분석 사례 및 그 원리에 대해서 논의하고자 한다.

• 에너지공학
• /
• 제20권2호
• /
• pp.109-122
• /
• 2011

온실가스배출억제와 수입원유저감을 위하여 전 전기자동차의 도입이 활발하게 추진되고 있다. 이의 항속거리 연장을 위한 리튬이온 이차전지 소재와 공정개발 등의 연구개발 동향, 그리고 양산체제 구축 중에 있는 리튬이온 이차전지 메이커의 계획도 조사하였다. 완성차메이커와는 수평분업적인 협력관계가 형성되고 있음을 볼 수 있었다.

• 에너지공학
• /
• 제19권2호
• /
• pp.81-91
• /
• 2010

플러그인 하이브리드자동차의 개발이 활발하다. 배전망으로부터의 전력을 수송에 사용함으로써 온실효과가스 배출과 화석연료소비를 저감시킨다. 향후 2030년까지의 플러그인 하이브리드자동차용 축전장치로는 리튬이온 이차전지가 가장 현실적인 기술이다. 리튬이온 이차전지 기술의 현황을 리뷰하고 장차 실용화될 것으로 전망되는 양극소재의 특성을 비교한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.147-148
• /
• 2014

1990년에 Sony사는 탄소 음극과 리튬 코발트 산화물($LiCoO_2$) 양극을 함유하는 최초의 상용 리튬이온 전지를 발표하였다. 이후, 전지 성분을 변형하여 안전성과 전기화학적 용량을 향상시키고 비용을 줄이기 위한 연구가 수행되었다. 이러한 관심의 대부분은 양극 용량이 전지 용량을 한정하고 전지 비용의 40%까지 양극 원재료 비용에서부터 비롯되었기 때문에 양극 대체기술 개발에 집중되었다. 리튬이온 전지는 현재 휴대용 전자 기기 시장을 좌우하고 있다. 또한 온실가스 배출의 감소를 요구하는 환경보호에 대한 관심에 대한 새로운 시장 기회가 조성되었다. 1990년대 이후, 비독성의 저가 재료를 사용하여 환경 영향과 비용을 최소화 하려는 노력을 경주하면서 에너지 밀도를 극대화하고, 리튬 삽입과 추출의 유용 범위를 확대하여 용량을 극대화하고 있다.