• 제목/요약/키워드: Electrochemical modeling

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리튬 이차 전지의 전기화학 모델링과 전기적 실험 기반 상태 추정 (State of Health estimation based on Secondary Li-ion battery Electrochemical Modeling and Electrical experiment)

  • 김수안;박성윤;김종훈
    • 전기전자학회논문지
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    • 제24권4호
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    • pp.1098-1103
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    • 2020
  • 본 논문은 리튬 이온 이차 전지의 전기적 실험 및 전기화학적 모델링을 통한 배터리 수명 상태(SOH)의 추정 방법을 다룬다. 배터리 전기적 노화 실험을 통하여 실제 배터리 수명 상태를 확인하기 위하여 전류 적산법을 사용한다. 전기적 실험에서 도출한 내부저항 값을 사용하여 SOH를 추정하며, 전기화학 모델링에서 사이클 수의 증가에 따른 SEI Layer의 변화를 통해 SOH를 추정한다. 실제 배터리 수명 상태를 포함한 세 가지 방법의 SOH 추정 방법에 가중치를 적용하여 새로운 SOH를 도출하며, 이는 전류적산법을 사용하여 구한 실제 값과의 오차를 줄여주어 추정 성능을 높인다.

리튬이차전지 성능 모사를 위한 전기화학적 모델링 (A Review on Electrochemical Model for Predicting the Performance of Lithium Secondary Battery)

  • 양승원;김나연;김은새;임민홍;박주남;송지훈;박선호;;유명현;이용민
    • 전기화학회지
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    • 제22권1호
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    • pp.43-52
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    • 2019
  • 리튬이차전지(Lithium Secondary Batteries)를 에너지원으로 채용하는 분야가 다양해짐에 따라, 기존 요구 특성뿐만 아니라 각 분야에 특화된 성능 평가 결과까지 요구하고 있다. 이에 대응하기 위해 각 전지 제조사는 연구 인력을 충원하고 고가의 장비를 지속적으로 도입해서 다수의 전지를 오랜 기간 평가해야 하는 어려움을 겪고 있다. 이를 해소하기 위해, 전지 모델링(Modeling)을 기반으로 한 모사(Simulation) 기법을 도입하여, 실험 횟수를 최소화하고 실험 시간도 단축하려는 시도를 지속하고 있다. 현재까지 다양한 리튬이차전지 모델링 기법이 보고되고 있으며, 목적에 따라 최적 기법이 선택 및 활용되어 왔다. 본 리뷰 논문에서는 뉴만(Newman) 모델을 기반으로 한 전기화학적 모델링(Electrochemical Modeling) 기법을 상세히 설명한다. 특히, 전극 반응속도를 나타내는 버틀러-볼머식(Butler-Volmer Equation), 각 상(Phase)에서 전자와 이온의 균형 방정식 (Material and Charge Balance Equations), 그리고 전지의 온도 변화를 설명할 수 있는 에너지 균형 방정식 (Energy Balance Equation)의 물리적 의미를 쉽게 설명하고, COMSOL Multiphysics를 이용한 간단한 해석 과정과 결과를 제시한다.

복잡반응에 대한 복극성 고정층 전극반응기 해석 (A study on the analysis of bipolar packed-bed electrode reactor for complex reactions)

  • 김학준
    • 전기화학회지
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    • 제2권1호
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    • pp.13-16
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    • 1999
  • 복극성 전극반응기에서 복잡반응이 일어날 때 반응기 모델링하여 농도경시변화로 부터 전류값을 계산하였다. 이를 실험한 전류와 비교한 결과 잘 일치하였다. 본 논문에서 제안된 모델링이 파이로트 장치 설계에 유용하게 운용될 것이다.

Modeling and Applications of Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) for Lithium-ion Batteries

  • Choi, Woosung;Shin, Heon-Cheol;Kim, Ji Man;Choi, Jae-Young;Yoon, Won-Sub
    • Journal of Electrochemical Science and Technology
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    • 제11권1호
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    • pp.1-13
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    • 2020
  • As research on secondary batteries becomes important, interest in analytical methods to examine the condition of secondary batteries is also increasing. Among these methods, the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method is one of the most attractive diagnostic techniques due to its convenience, quickness, accuracy, and low cost. However, since the obtained spectra are complicated signals representing several impedance elements, it is necessary to understand the whole electrochemical environment for a meaningful analysis. Based on the understanding of the whole system, the circuit elements constituting the cell can be obtained through construction of a physically sound circuit model. Therefore, this mini-review will explain how to construct a physically sound circuit model according to the characteristics of the battery cell system and then introduce the relationship between the obtained resistances of the bulk (Rb), charge transfer reaction (Rct), interface layer (RSEI), diffusion process (W) and battery characteristics, such as the state of charge (SOC), temperature, and state of health (SOH).