• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.124-126
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• 2020

다양한 기기에 적용된 리튬 이온 전지의 출력은 전력으로 계산되며, 리튬 이온 전지는 전류 기반의 해석뿐만 아니라 전력기반의 해석 또한 필수적이다. 본 논문은 리튬 이온 전지의 정전력 입력과 출력에 따른 전류 관점의 분석과 전력 관점의 분석을 수행하였다. 리튬 이온 전지에서 정전력 입력 및 출력 시, 충전 상태와 에너지 상태 변화의 차이를 및 용량과 에너지 변화를 분석하였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.188.1-188.1
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• 2012

인공위성에 사용되는 배터리 기술은 1960년대 최초로 사용된 니켈 카드뮴(NiCd)을 시작으로 발전하기 시작해서 현재는 리튬-이온(Li-Ion)에 이르렀다. 리튬-이온 배터리는 높은 Energy Density(작은 크기와 무게), 낮은 자가 방전율을 가짐과 동시에 메모리 효과가 거의 없다는 장점이 있다. 하지만 리튬-이온 배터리 팩의 성능(Voltage, Capacity, Lifetime)은 사용된 Cell간 특성차이(State of Charge, Total Capacity Difference, Internal Impedance)에 의해 제한된다. 일반적으로 배터리는 원하는 전압과 용량을 확보하기 위해 직렬-병렬 혹은 병렬-직렬 구조를 가지는 팩 형태로 제작 된다. Cell간 특성차이가 존재하는 상태에서 배터리 팩을 사용할 경우 특정 Cell의 과충전 및 과방전이 발생하며 이로 인해 수명이 단축될 수 있고 심한 경우 폭발이 발생할 수 도 있다. 또한 Cell간 특성차이는 배터리팩의 사용가능 용량을 제한하는 효과를 가져 온다. 본 논문에서는 Battery 팩을 구성하는 Cell들에 특성 차이가 존재할 경우 발생할 수 있는 Battery 팩의 수명 단축 및 용량 감소 Mechanism에 대해서 고찰한다. 또한 Cell간 특성차이를 극복하기 위해 실제 위성 운용에 적용될 수 있는 배터리팩의 Balancing 방안과 함께 위성에 장착을 위해 보관중인 4p12s Battery의 Balancing 방안에 대해 고찰하고 Balancing 전후의 Cell간 특성(Voltage Dispersion) 차이 측정결과를 보인다. 이렇게 본 논문에서 소개한 리튬-이온 배터리의 전반적인 Balancing 방안은 추후 인공위성에 적용되는 리튬-이온 배터리의 운용 및 보관에 Guide Line을 제시할 것이라고 판단한다.

• 분석과학
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• 제5권1호
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• pp.33-39
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• 1992

리튬이온의 새로운 중성운반체로서 tetrahydrofuran 단위의 16고리형 crown-4를 퓨란과 아세톤으로부터 산 촉매하에서 합성하여 수소화시킨 후 리튬-이온과의 착물형성반응을 Li-7 NMR과 전기전도도법으로 조사했다. 합성한 리간드를 PVC-액체막 전극에 사용하여 분리용액법에 의한 리튬이온의 선택성을 결정하였다. 막용매, tris(2-ethylhexyl) phosphate에서 리튬이온의 선택계수는 알칼리금속이온 및 알칼리토금속이온에 대해 $2.4{\times}10^{-1}$에서 $2.3{\times}10^{-4}$ 범위의 값을 가졌으며, 산성용액(pH=2 이하, 0.1M LiCl)에서 액체막은 $H^+$ 이온의 방해로 불안정하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권1호
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• pp.53-57
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• 2013

해수담수화장치에서 배출되는 농축수로부터 희소금속인 리튬을 추출하는 공정을 개발하기 위한 선행 연구로, 용매추출제 TTA와 TOPO를 사용하여 수용액 중의 리튬이온을 추출하는 연구를 수행하였다. 추출제의 농도, 유기용매의 종류, 추출액과 수용액의 비, 수용액의 pH 및 알칼리제 종류 등을 변화시키면서 리튬 이온의 용매추출에 미치는 영향을 조사하였다. 해수의 주요 성분인 염화나트륨의 첨가가 리튬 이온의 용매추출에 미치는 영향도 함께 조사하였다. 리튬 추출의 최적 조건은 추출제 농도는 TTA 0.02 M, TOPO 0.04 M, 유기용매는 케로센, pH는 10.2~10.6 이었으며, 알칼리제로는 암모니아 수용액을 사용한 경우 리튬이온의 추출효율이 가장 높았다. 또한 염화나트륨을 첨가하여 리튬 용매추출을 진행한 결과 염화나트륨은 리튬이온의 추출을 방해하는 것을 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제28권5호
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• pp.3-18
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• 2019

청정에너지에 대한 수요가 증가함에 따라 리튬이온배터리의 소비가 꾸준히 늘어날 것으로 예상된다. 따라서 전세계적으로 리튬의 안정적 공급이 중요한 문제가 되고 있다. 저품위 광석, 점토, 해수 그리고 폐리튬이온배터리 등과 같은 다양한 자원으로부터 리튬의 회수를 위한 공정과 기술들이 개발되어져 왔지만, 대부분의 리튬은 간수와 스포듀민 광석으로부터 상업적으로 생산되고 있다. 특히, 휴대폰과 전기자동차(EVs)를 포함한 여러 분야에서 발생하고 있는 사용 후 리튬이온배터리에 대한 재활용 기술들의 상용화는 많은 잠재력을 가지고 있다. 본 고찰은 폐리튬이온배터리에 대하여 새롭게 개발된 리튬 회수 공정과 더불어 광물과 간수를 이용하기 위한 상용공정 및 최신 기술들을 소개한다. 아울러 미래의 리튬 공급이 기술적인 관점에서 논의된다. 저품위 광석으로부터 리튬 회수를 위하여 개발되고 있는 최신공정들은 주로 건식+습식 제련에 기반을 둔 접근방법에 초점을 두고 있으며, 단지 몇몇 방법들만이 안정화 되었다. 리튬이온배터리의 소비(현재 생산되는 리튬의 56%)에 비교하여 리튬의 낮은 재활용율(1% 미만) 때문에 2차 자원의 처리는 굉장한 기회로서 앞을 내다보는 것일 수 있다. 또한 탄소경제, 환경과 에너지에 대한 우려를 생각해 볼 때, 습식제련공정이 이러한 이슈를 해결할 수 있을 것이다.

• 전기화학회지
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• 제10권1호
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• pp.20-24
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• 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.

• 공업화학
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• 제31권3호
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• pp.305-309
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• 2020

본 연구에서는 에테르가 기능화된 이온성 액체인 [DMIm][MPEGP] (1,3-dimethylimidazolium (2-methoxy(2-ethoxy(2-ethoxy)))-ethylphosphite)와 리튬염인 LiTf₂N (lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)을 혼합하였고, 리튬염의 함량을 조절하여 전해질을 특성을 조사하였다. 제조된 전해질은 리튬염 혼합에 따라 불투명해지고 흐름성이 제한된 열방성 액정을 형성하였으며, 이때 리튬염의 함량에 따라 형성되는 이온성 액정의 자기조립구조와 이온 전도 현상을 다양한 분광학적 분석을 통해 조사하였다. 그 결과 이온성 액정의 향상된 이온전도도는 정렬된 구조를 통한 이온 전도 특성과 관계가 있음을 확인하였으며, 리튬이온전지 특성 평가에서 우수한 전기화학적 특성을 나타냄을 확인하였다.

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

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.202.1-202.1
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• 2014

최근 대용량 에너지 저장장치로 사용하고자 하는 리튬-공기전지는 리튬 음극과 액체 전해질 사이의 화학적 불안정성이 문제가 되고 있다. 또한 리튬이온전지는 액체전해질의 사용으로 인해 폭발 등의 안정성 문제가 대두되고 있는 실정이다. 때문에 리튬-공기전지에서 리튬 음극을 액체 전해질로부터 보호할 수 있으며, 리튬이온전지의 액체전해질과 대체하였을 때 전극과도 안정한 고체전해질의 연구가 필요하다. 고체전해질은 구조적으로 crystalline, glassy, 폴리머로 나눌 수 있는데, 이 중 crystalline 구조의 고체전해질은 glassy 및 폴리머 고체전해질에 비해 상온에서 비교적 이온전도도가 높다고 알려져 있다 [1]. 그러나 이온전도도가 높은 황화물 및 질화물 고체전해질은 수분에 민감한 반면 [2,3], 산화물 계열의 물질은 안정할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 이온전도도가 높은 산화물인 lithium lanthanum titanate ($Li_{0.5}La_{0.5}TiO_3$, LLTO)를 고체전해질로 선정하여 다양한 환경에서 화학적 안정성에 관해 연구하였다. LLTO와 각종 용액과의 화학적 안정성을 살펴보기 위해 고체전해질을 DI water, 1 M $LiPF_6$ Ethylene Carbonate (EC)-Dimethyl Carbonate (DMC) (50:50 vol.%), 0.57 M LiOH (pH=13), 0.1 M HCl (pH=1)에 immersion하고 무게, 표면형상, 상(phase), 이온전도도 등의 변화를 관찰하였다. 또한 LLTO와 전극간의 반응성을 알아보기 위해 LLTO 분말과 음극물질인 $Li_4Ti_5O_{12}$ 및 양극물질인 $LiCoO_2$ 분말을 혼합한 후 $300^{\circ}C{\sim}700^{\circ}C$의 온도범위에서 열처리하여 반응을 가속화 한 후 상변화 현상을 살펴보았다.

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