• 대한기계학회논문집A
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• 제39권6호
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• pp.639-644
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• 2015

원형 리튬 전지는 노트북, 파워툴이나 전기 자동차와 같이 고용량/고율 방전이 필요한 분야에서 널리 사용되는 이차전지 중의 하나로 저장된 화학 에너지를 전기화학적 반응을 통해 전기 에너지로 변환하는 장치이다. 센터 핀은 원형 리튬 전지 내에 가스 분출 채널 확보를 위해 젤리-롤 중심홀이 충/방전 중 좁혀지는 것을 방지하고, 낙하 충격 시 완충 작용으로 분리막 손상을 방지하여 내부 단락을 막아주는 역할을 담당하는 부품이다. 본 연구에서는 센터 핀의 중요한 역할들에 대해 실험적으로 검증하기 위해서 센터 핀 유/무에 따른 2 가지 실험을 진행하였다. 하나는 연속 50 회 충/방전 싸이클 후의 젤리-롤 중심홀의 변화이고, 다른 하나는 UL 표준 기준에 의한 자유 낙하 충격 실험을 통한 젤리-롤 내 분리막 손상에 의한 내부 단락 여부이다. 이러한 실험적 결과를 바탕으로 원형 전지의 센터핀이 안전성 측면에서 반드시 필요한 부품임을 확인할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제11권11호
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• pp.1049-1054
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• 1998

The LiCo$O_2$ powder was synthesized by a solution phase reaction. This shows a high (003) peak intensity and low (104) or (101) peak intensities in X-ray diffraction spectra. The LiCo$O_2$/Li cell shows an initial discharge capacity of 102.9mAh/g and an average discharge potential or 3.877V at a current density of 50mA/g between 3.0~4.2V. The peaks of dQ/dV plot are associated with Li ion intercalation/deintercalation reaction. To evaluate the cycleability of an actual battery system, cylindrical lithium ion cell was manufactured using graphitized MPCF anode and LiCoO$_2$ cathode. After 100th cycle, this cel maintains 80% capacity of 10th cycle value. The LiCoO$_2$/MPCF cell has a high discharge voltage of 3.6~3.7V and a good cycle life performance on cycling between 4.2~2.7V.

• 전기화학회지
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• 제2권2호
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• pp.75-80
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• 1999

Li-ion 2차전지는 정극재료로 리튬전이금속산화물을, 부극재료로 탄소를 사용한다. 고용량 및 장수명을 지닌 Li-ion 2차 전지를 제작하기 위하여, 충전중에 탄소표면에 리튬 석출이 없이 전극 활물질의 이용율은 가능한 높아야 한다. 정극 및 부극 재료의 balance 및 적절한 충전 방식이 Li-ion 2차전지의 설계에 있어서 중요한 요소이다. 본 연구에서는 $LiCoO_2/MPCF$전지의 성능에 미치는 정$\cdot$부극 중량비의 효과를 고찰하였다. 먼저 각 반전지의 충방전 특성을 평가하였다. 그리고 흑연화 MPCF를 부극으로, $LiCoO_2$를 정극으로 사용하여 원통형 Li-ion 2차전지를 제작하였다. 기준전극으로 리튬금속을 사용하여 $LiCoO_2/MPCF$전지에서 각 반전지의 전위를 측정하였다. 또한 중량비에 따른 $LiCoO_2/MPCF$ 전지의 충방전 수명 성능을 평가하였다. 시험 결과, $LiCoO_2$ 정극의 이용율은 중량비에 의존하지 않지만, MPCF부극 이용율은 중량비에 크게 의존하였다. 또한, $LiCoO_2/MPCF$전지의 최적 중량비는 $2.0\~2.2$인 것으로 판단되었다.

• 전기화학회지
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• 제1권1호
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• pp.14-17
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• 1998

MPCF는 Li ion 2차전지용 부극 활물질로 연구되고 있다. 흑연화 MPCF는 높은 방전 용량과 우수한 충방전 효율을 가진다. $0\~1$ V전위영역에서 25 mA/g의 정전류로 충방전할 때의 MPCF/Li전지의 초기 방전 용량은 300 mAh/g이며, 충방전 효율은 $90\%$ 이상을 나타낸다. $LiCoO_2$을 정극 활물질로, 혼합 탄소재료를 부극 활물질로 사용하여 원통형 Li ion 2차전지를 제작하였다. Li ion 2차전지의 수명 특성을 향상하기 위하여, 흑연화 MPCF에 이종 탄소 재료를 $10 wt\%$ 혼합하였다. 혼합 탄소재료를 사용한 Li ion 2차전지의 수명 성능은 흑연화 MPCF만을 사용한 전지보다 우수하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.489-497
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• 2020

The Li-ion battery is considered to be one of the potential power sources for electric vehicles. In fact, the efficiency, reliability, and cycle life of Li-ion batteries are highly influenced by their thermal conditions. Therefore, a novel thermal management system is highly required to simultaneously achieve high performance and long life of the battery pack. Basically, thermal modeling is a key issue for the novel thermal management of Li-ion battery systems. In this paper, as a basic study for battery thermal modeling, temperature distributions inside the simple Li-ion battery pack (comprises of nine 18650 Li-ion batteries) under a 1C discharging condition were investigated using measurement and computational fluid dynamics (CFD) simulation approaches. The heat flux boundary conditions of battery cells for the CFD thermal analysis of battery pack were provided by the measurement of single battery cell temperature. The temperature distribution inside the battery pack were compared at six monitoring locations. Results show that the accurate estimation of heat flux at the surface of single cylindrical battery is paramount to the prediction of temperature distributions inside the Li-ion battery under various discharging conditions (C-rates). It is considered that the research approach for the estimation of temperature distribution used in this study can be used as a basic tool to understand the thermal behavior of Li-ion battery pack for the construction of effective battery thermal management systems.

• 한국가시화정보학회지
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• 제21권2호
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• pp.34-45
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• 2023

When lithium-ion batteries operate out of the proper temperature range, their performance can be significantly degraded and safety issues such as thermal runaway can occur. Therefore, battery thermal management systems are widely researched to maintain the temperature of Li-ion battery cells within the proper temperature range during the charging and discharging process. This study investigates the cooling performance and isothermal maintenance of cooling materials by measuring the surface temperature of a battery cell with or without cooling materials, such as silicone oil, thermal adhesive, and phase change materials during discharge process of battery by the experimental and numerical analysis. As a result of the experiment, the battery pack filled with phase change material showed a temperature reduction of 47.4 ℃ compared to the case of natural convection. It proves the advanced utility of the cooling unit using phase change material that is suitable for use in battery thermal management systems.

• 전력전자학회논문지
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• 제26권3호
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• pp.167-175
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• 2021

Reusing electric vehicle batteries after they have been retired from mobile applications is considered a feasible solution to reduce the demand for new material and electric vehicle costs. However, the evaluation of the value and the performance of second-life batteries remain a problem that should be solved for the successful application of such batteries. The present work aims to estimate the remaining useful life of Li-ion batteries through the neuro-fuzzy system with the equivalent circuit parameters obtained by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). To obtain the impedance spectra of the Li-ion battery over the life, a 18650 cylindrical cell has been aged by 1035 charge/discharge cycles. Moreover, the capacity and the parameters of the equivalent circuit of a Li-ion battery have been recorded. Then, the data are used to establish a neuro-fuzzy system to estimate the remaining useful life of the battery. The experimental results show that the developed algorithm can estimate the remaining capacity of the battery with an RMSE error of 0.841%.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2016년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.341-342
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• 2016

본 논문에서는 고용량 및 고방전 리튬-이온($LiCoO_2$)원통형 (cylindrical)셀의 방전전류크기 및 SOC 구간에 따른 등가회로 파라미터의 특성을 비교 분석해보고 SOC 추정시 모델링 및 알고리즘 차별화의 필요성을 제시하고자 한다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제14권3호
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• pp.262-271
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• 2023

For electrode stability and the electrochemical performance of the Li-ion cell, it is essential that the active ingredients and unique additives in the polymer binder be well dispersed with the solvent-based slurry. The efficient procedure used to create the slurry affects the rheological characteristics of the electrode slurry. When successively adding different steps of Nmethyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent to the cathode composition, it is evenly disseminated. The electrochemical performance of the Li-ion cells and the electrodes made with slurry formed by single step and multiple steps of addition of NMP solvent are examined. To preform rheological properties of cathode electrode slurry on Ni-rich Lithium Nickel-Cobalt-Aluminum Oxide (LiNi_0.80Co_0.15Al_0.05) (NCA). Also, we investigate different step addition of electrode formation and mechanical strength characterization like peel strength. According to the EIS study, a multi-step electrode slurry has lower internal resistance than a single-step electrode slurry, which results in better electrical characteristics and efficiency. Further, microstructure of electrodes is obtained electrochemical performance in the 18650 cylindrical cells with targeted capacity of 1.5 Ah. The slurry of electrodes prepared by single step and multiple steps of addition of NMP solvent and its effect on the fabrication of 1.5 Ah cells. A three-step solvent addition on slurry has been found to be a lower internal resistance than a single-step electrode slurry as confirmed by the EIS analysis, yielding improved electrical properties and efficiency.

• 자원리싸이클링
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• 제21권5호
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• pp.79-87
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• 2012

리튬이온전지의 대형화와 범용화에 따라 경제성과 안정성 관점에서 정극재료의 개발은 중요한 과제로 대두되고 있다. 18650 원통형 전지의 에너지 밀도는 발매 초기인 1991년 230Wh/l에서 2005년 2배 이상의 500Wh/l로 증가하였으며, 제품 대부분의 에너지용량은 450~500 Wh/l, 150~190Wh/kg이고 안전성, 제조비 절감 및 장 수명을 중점적으로 개발하고 있다. $LiCoO_2$ 정극활물질 중의 Co가 고가이므로 Co 사용량을 줄이면서 에너지 용량을 향상시키기 위하여 $LiMn_2O_4$, $LiCo_{1/3}N_{i1/3}Mn_{1/3}O_2$, $LiNi_{0.8}Co_{0.15}Al_{0.05}O_2$, $LiFePO_4$-C복합체 (167 mA/g)등이 개발되고 있다. 전동자전거용 전지는 출력밀도 500 Wh/kg, 전동공구용 1,500Wh/kg, EV나 PHEV용으로는 4,000~5,000Wh/kg의 대용량 출력밀도를 요구하고 있으므로 배터리 소재의 성능을 향상시키려고 많은 연구가 진행되고 있다. 최근 Graphene-sulfur 복합체정극활물질 600 Ah/kg, 2차전지용 분자클러스터(molecular cluster) 320 Ah/kg 등의 새로운 정극활물질이 연구 개발되고 있으므로 실용화가 기대된다.