• 제목/요약/키워드: 알루미늄-리튬 합금

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전지기술의 국내외 연구동향 (The Present and the Prospects for Batteries)

  • 이주성
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 1999년도 추계학술발표회 초록집
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    • pp.1-2
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    • 1999
  • 시간과 공간의 구애를 받지 않는 양질의 음성, 화상, 문자정보의 교환을 위한 노력으로 디지털 휴대폰과 휴대용 컴퓨터가 등장하면서 음성과 문자정보의 교환분야에 커다란 진보를 이룩하였다. 그러나 현재는 휴대폰이 음성정보에 문자정보교환이 추가된 상황이기 때문에, 아직도 관련 정보교환기술 및 기기개발이 진행되고 있다. 앞으로 휴대폰과 휴대용 컴퓨터의 기능을 통합하고 화상정보까지 결합된 휴대용 정보기기를 위해서는 전자회로의 집적화 및 통신속도 증대가 필수적이다. 또한 이들 휴대용 정보기기를 구동시키기 위한 전력도 증가될 것으로 예측되기 때문에, 현재 전원으로 사용되는 2차전지보다 에너지 밀도가 더욱 증패된 전지가 요구될 것으로 예상된다. 그리고 내연기관의 배기에 의해 발생되는 환정오염문제를 해결하기 위한 방법중의 일환으로 전기자동차 개발이 진행되고 있으며, 이들 전기자동차에 2차전지를 장착하기 위해서 경제성이 있고, 고속충전이 가능하고, 안전성이 높은 고에너지 밀도의 2차 전지 개발이 요구되고 있다. 현재 2차전지는 음극재료나 양극재료에 따라 낚축전지, 니켈/카드륨(Ni/Cd) 전지, 니켈/수소(Ni/MH) 전지, 라륨 2 차전지등이 있으며, 전극재료의 고유특성에 의해 전위와 애너지 밀도가 결정된다. 특히 리튬 2차전지는 리튬의 낮은 산화환원전위와 분자량으로 인해 에너지 밀도가 높기 때문에 앞에서 언급한 휴대용 전자기기의 구동전원으로 많이 사용되고 있다. 리튬 2차전지는 음극 재료가 금속리튬인 경우는 리튬금속으로, 탄소재료인 경우는 리튬이온이라 하며, 한편으로 전해질이 고체 고분자이거나 혹은 역체 유기용매와 리튬염을 고분자와 혼성시킨 겔(gel)인 경우는 고분자로, 전해짙이 리튬염이 전리되어 있는 유동성 액체일 경우는 고분자를 생략하여 구분하고 있다. 즉 리튬금속 2 차전지(LB), 리튬이온 2 차전지(LIB), 리튬금속 고분자 2차전지(LPB), 리튬 이온 고분자 2차전지(LIPB)로 크게 구분된다. 금속리듐을 음극으로 사용하고 전해질로는 리튬염이 전리되어 있는 액체유기용매 를 사용한 리튬금속 2차전지는, 금속리튬전극이 충방전 과정을 반복하면서, 전리된 리튬이 균일하게 산화환원되지 못하고 표변에서 양극방향으로 성장하는 수지상 (dendrite) 현상으로 인해 안전성 확보에 문게가 있었다. 리튬과 알루미늄 합금형태로 음극에 사용한 동전형 전지는 상용화 되었지만, 이러한 단점을 개선하기 위해 리튬이온이 금속으로 석활되는 환원반응전위보다 높은 전위에서 전극재료가 충전되면서 리튬이온이 저장되고, 방전되면서 배출되는 탄소를 음극재료로, 그리고 리튬이온이 충방 전시 가역적으로 삼입 탈리되는 층상의 리튬금속산화물을 양극으로 구성하고, 엑체 전해질과 다공성 고분자 분리막을 사용한 것이 LIB이다. LIB에서 리튬이온의 이동이 가능한 액체전해질의 가능을 고분자 전해질이 대신함으로서 보다 높은 안정성을 확보 한 전지가 LIPB 이다. 또한 고분자 전해질을 사용한 경우 금속리튬상에서의 수지상 성장이 저하되는 현상이 관찰됨으로서, 이론용량이 3,860mAh/g 에 달하는 리튬금속 혹은 합금을 고분자 전지에서 음극으로 사용하고자 하는 2 차전지가 LPB 이다. 리튬 2차전지는 비록 1989년 액체전해질을 사용한 금속리튬 2차전지의 실패전력을 안고있지만 궁극적으로는 이론적으로 최대의 에너지밀도를 가지고 있는 LPB를 지 향할 것으로 예상되지만 가까운 장래에 실현되기는 어려울 것이다. 따라서 향후의 라튬 2차전지의 전개방향은 현재의 LIB를 고분자 전해질을 채용하는 LIPB로 진행시커면서 저가의 전극재료개발을 지속적으로 추진할 것으로 예상된다. 현재 리튬 2차전지는 소형전지에 국한되고 있지만 전기자동차나 전력저장용으로 이를 대형화시커기 위해서는 열적특성이 우수하고 저가인 전극재료개발이 선행되야하기 때문에, 저가의 탄소재료와 코발트산화물을 대신할 수 있는 철, 망칸 또는 니켈산 화물의 개발이 필요하다.

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리튬의 제련기술 (Extractive Metallurgy of Lithium)

  • 손호상
    • 자원리싸이클링
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    • 제31권3호
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    • pp.3-15
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    • 2022
  • 리튬은 가장 가벼운 금속으로 주기율표상의 첫 번째 금속이다. 리튬은 유기 화합물부터 알루미늄이나 마그네슘의 합금원소는 물론 전자기기나 전기 자동차용 리튬이온 이차전지의 양극재 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 따라서 리튬은 우리 일상생활에서 필수적인 금속이다. 전 세계 리튬의 사용량은 2000년도의 약 14,000 톤에서 2020년에는 약 82,200 톤으로 계속 증가하였다. 그러나 리튬은 지각 중 원소 존재도가 32 번째인 대표적인 희소금속이다. 본 연구에서는 생산량 및 용도와 리튬 제련기술에 대해 고찰하였다. 리튬은 자원이 종류에 따라 다양한 제련법으로 추출된다. 이러한 다양한 리튬의 제련기술은 리튬 2차 자원으로부터 리튬을 추출하는 새로운 재활용 프로세스의 개발에 필수적으로 필요하다.

Varestraint Test법에 의한 Al-Li합금의 용접성 평가 (An Evaluation on the Weldability of Al-Li Alloys by Varestraint Testing Method)

  • 김형태;이창배;신현식;서창제
    • Journal of Welding and Joining
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    • 제14권6호
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    • pp.48-57
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    • 1996
  • The weldability of high purity aluminum-lithium binary alloys has been investigated using the Varestraint test. Autogenous GTAW (gas-tungsten-arc-welds) were run along specimens of different lithium concentration using three sets of welding parameters. Welding voltage was held constant at 10 volts. Welding current (70∼100 amps) and travel speed (23∼33 cm/min) were the parameter varied. Hot-tearing susceptibility varied with lithium content and exhibited a steep peak at 2.6 weight percent lithium. Depth of penetration increased with increasing heat input and lithium concentration. The susceptibility is influenced by the wettability of dendrites by the interdendritic eutectic liquid as well as the time available for back-Siting by eutectic liquid. The welding condition of welding current 70A and travel speed 23 cm/min was showed good resistance to cracking in aluminum-lithium alloys. Suggestions for improving weld cracking resistance are also provided.

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포장방법에 따른 Al-Li합금 압축칩 표면부식에 관한 연구 (A Study on Surface Corrosion of Compressed Chip of Al-lithium Alloy according to the Packing Method)

  • 이인수;김해지;김덕현
    • 한국기계가공학회지
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    • 제11권5호
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    • pp.137-141
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    • 2012
  • In order to increase recyclability of new material, aluminium-lithium alloy(Al2050-T84), the chip is compressed in the type of cylinder after machining. This study is to review the effect of environmental condition such as temperature change and salt during the transportation by sea on the corrosion at the surface and inside of the compressed chip, and an effective packing method is presented in this paper.

리튬이온전지의 밀봉용접을 위한 펄스 Nd:YAG레이저 용접조건의 최적화 (Optimization of Pulsed Nd:YAG Laser Welding Conditions for Sealing of Lithium-ion Battery)

  • 김종도;유승조;김장수
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제30권5호
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    • pp.623-628
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    • 2006
  • Laser material processing is a very fast advancing technology for various industrial applications. because of many advantages. Its major advantage of less and controlled heat input has been exploited successfully for the very critical application of aluminium alloy welding. This study suggested the occurrence source of weld-defects and its solution methods in a welding of lithium ion battery by pulsed Nd:YAG laser. In experiment. battery case has changed over joint geometry from welding of side position to flat one. In the case of a electrolyte injection hole in order to seal it. welding is carried out after pressing Al ball. At this time. an eccentric degree. contact length and gap are worked as a major parameters. As improving the method of Al ball pressing. it was able to reduce an eccentricity. increase the contact length and decrease gap. As a results of a experiment. a sound weld bead shape and crack-free weld bead can be obtained.

리튬이온전지의 밀봉용접을 위한 펄스 Nd:YAG레이저 용접조건의 최적화 (Optimization of Pulsed Nd:YAG Laser Welding Conditions for Sealing of Lithium-ion Battery)

  • 김종도;유승조
    • 한국마린엔지니어링학회:학술대회논문집
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    • 한국마린엔지니어링학회 2005년도 전기학술대회논문집
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    • pp.339-343
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    • 2005
  • Laser material processing is a very fast growing technology for various industrial applications, because of many advantages. Its major advantage of less and controlled heat input has been exploited successfully for the very critical application of aluminium alloy welding. This study suggested the occurrence source of weld-defects and its solution methods in a welding of lithium ion battery by pulsed Nd:YAG laser. In experiment, battery case has changed over joint geometry from welding of side position to flat one. In case of a electrolyte injection hole in order to seal it, welding is carried out after pressing Al ball. At this time, an eccentric degree, contact length and gap are worked as a major parameters. As improving the method of Al ball pressing, it was able to reduce an eccentricity, increase the contact length and decrease gap. As a results of a experiment, a sound weld bead shape and crack-free weld bead can be obtained.

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