본 논문에서는 리튬 인산철 배터리($LiFePO_4$)의 내부 파라미터 추출 방법으로 전기화학적 기반인 정전류식 간헐적 적정 테크닉(galvanostatic intermittent titration technique;GITT)을 사용하였다. 배터리 관리 시스템(battery management system;BMS) 알고리즘의 기본적으로 들어가는 충방전 저항을 미세 구간으로 나누어 볼 수 있다. SOC(state-of-charge)에 맞는 저항 성분을 찾을 수 있고, 미소 용량 정보를 알아내어 특정 SOC 구간에서의 LFP 배터리 최적 운용 구간을 알 수 있다.
Park, Jinhyeong;Kim, Jaeho;Jang, Min-Ho;Jang, Sung-Soo;Kim, Jonghoon
Proceedings of the KIPE Conference
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2018.11a
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pp.121-122
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2018
리튬 인산철(LFP, $LiFePo_4$) 배터리의 경우 다른 종류의 배터리에 비해 내부 파라미터가 비선형적인 단점이 있다. 일반적인 배터리 등가회로 모델을 적용 시, 비선형성으로 인해 추정 성능이 감소한다. 배터리 등가회로 모델을 기반인 확장 칼만 필터(EKF, Extended Kalman Filter)를 통해 SOC (State of Charge) 추정 시 추정성능이 감소할 수 있다. 따라서 본 논문은 LFP 배터리의 SOC 추정 성능 향상을 위해 실시간 파라미터 관측기를 통한 배터리 등가회로 모델을 기반으로 EKF의 내부 파라미터를 분석하고 이에 따른 차등 모델을 제안한다.
본 논문은 차량 시동 시 발생하는 급격한 배터리 전압강하를 예측하여, SLI용 리튬이온 배터리의 시동가능 여부를 판단하는 SOF 추정 알고리즘을 제안한다. 제시하는 알고리즘은 전압강하를 묘사하는 배터리 등가 저항을 분석하고, 주파수 분석을 이용한 실시간 파라미터 추정을 통해 추정 정확도를 향상시킨다. 알고리즘 정확도는 MATLAB 시뮬레이션으로 검증한다.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.17
no.4
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pp.46-58
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2021
As accidents with thermal runaway (TR) of lithium-ion batteries occur sporadically, the safety concern is the main obstacle that hinders the large-scale applications of lithium ion batteries. In most accidents, the TR of a single cell occurred first, and then dissipated the heat to the surroundings and triggered the TR of adjacent cells, resulting in TR propagation. Therefore, it is important to understand the mechanism of TR propagation and determine the key parameters during TR propagation in a battery pack. In this study, we performed a numerical analysis on the thermal runaway phenomenon by cathode active materials and appearance sizes in cylindrical lithium-ion batteries using a two-dimensional analysis model. The model results showed that the TR propagation of 21700 type cells (21 mm diameter, 70 mm height) occurs more rapidly than 46800 type cells (46 mm diameter, 80 mm height) and the LFP cell has higher thermal safety than the NCM cell. Especially, we found that the effect of the separator on the occurrence of TR is negligible.
Journal of the Korean Society for Geothermal and Hydrothermal Energy
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v.18
no.4
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pp.1-11
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2022
In this study, the thermal runaway of NCM and LFP batteries were compared and analyzed through numerical analysis under various conditions. Comparing the thermal runaway of the NCM622 (18650) battery cell and the LFP (18650) battery cell through oven test simulation, the LFP battery did not show thermal runaway, whereas the NCM622 battery temperature increased to 710℃ in 12 minutes. To observe the thermal runaway and propagation of the prismatic LFP battery cell, the internal temperature was set at 200℃ and the oven test simulation was conducted. It was found that thermal runaway occurred at 391℃ after 47 minutes. As a result of observing thermal runaway propagation by placing five NCM622 and LFP battery cells, the thermal runaway propagation was clearly observed in the case of the NCM622 battery, but in the case of the LFP battery, thermal runaway was not observed after the first cell. From the third battery cell, it was confirmed that the temperature change was very insignificant, and through this, it is considered that the LFP battery is relatively safe compared to the NCM battery in terms of the thermal runaway propagation of the battery.
Globally, the demand for electric vehicles (EVs) is surging due to carbon-neutral strategies aimed at decarbonization. Consequently, the demand for lithium-ion batteries, which are essential components of EVs, is also rising, leading to an increase in the generation of spent batteries. This has prompted research into the recycling of spent batteries to recover valuable metals. In this study, we aimed to selectively leach and recover lithium from the cathode material of spent LFP batteries. To enhance the reaction surface area and reactivity, the binder in the cathode material powder was removed, and the material was subjected to heat treatment in both atmospheric and nitrogen environments across various temperature ranges. This was followed by a mechanochemical process for aqueous leaching. Initially, after heat treatment, the powder was converted into a soluble lithium compound using sodium persulfate (Na2S2O8) in a mechanochemical reaction. Subsequently, aqueous leaching was performed using distilled water. This study confirmed the changes in the characteristics of the cathode material powder due to heat treatment. The final heat treatment in a nitrogen atmosphere resulted in a lithium leaching efficiency of approximately 100% across all temperature ranges.
As demand for electric vehicles increases, the market for lithium-ion batteries is also rapidly increasing. The battery life of lithium-ion batteries is limited, so waste lithium-ion batteries are inevitably generated. Accordingly, lithium was selectively preleached from waste lithium iron phosphate (LiFePO4, hereafter referred to as the LFP) cathode material powder among lithium ion batteries, and iron phosphate (FePO4) powder was recovered. The recovered iron phosphate powder was mixed with alkaline sodium carbonate (Na2CO3) powder and heat treated to confirm its crystalline phase. The heat treatment temperature was set as a variable, and then the leaching rate and powder characteristics of each ingredient were compared after water leaching using Di-water. In this study, lithium showed a leaching rate of approximately 100%, and in the case of powder heat-treated at 800 ℃, phosphorus was leached by approximately 99%, and the leaching residue was confirmed to be a single crystal phase of Fe2O3. Therefore, in this study, lithium, phosphorus, and iron components were individually separated and recovered from waste LFP powder.
Kim, Hee-Seon;Kim, Dae-Weon;Jang, Dae-Hwan;Kim, Boram;Jin, Yun-Ho;Chae, Byung-Man;Lee, Sang-Woo
Resources Recycling
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v.31
no.4
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pp.40-48
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2022
In waste lithium iron phosphate (LFP) batteries, the cathode material contains approximately 4% lithium. Recycling the constituent elements of batteries is important for resource circulation and for mitigating the environmental pollution. Li contained in the waste LFP cathode powder was selectively leached using persulfate-based oxidizing agents, such as sodium persulfate, potassium persulfate, and ammonium persulfate. Leaching efficiency and waste LFP powder properties were compared and analyzed. Pulp density was used as a variable during leaching, which was performed for 3 h under each condition. The leaching efficiency was calculated using the inductively coupled plasma (ICP) analysis of the leachate. All types of persulfate-based oxidizing agents used in this study showed a Li leaching efficiency over 92%. In particular, when leaching was performed using (NH4)2S2O8, the highest Li leaching percentage of 93.3% was observed, under the conditions of 50 g/L pulp density and an oxidizing agent concentration of 1.1 molar ratio.
This paper seeks to raise inflection points of battery manufacturing bases in Korea in the V4 region through the reorganization of new industrial technologies in accordance with ESG. As a result, the global supply chain market is cut off. The Russian-Ukraine war and the U.S.-China hegemony are competing in the economic crisis caused by COVID-19. It is showing diversification of new suppliers in an environment where mineral, grain procurement, gas, and even wheat imports from China and Russia are not possible. As a protective glocal, this area is used as a buffer zone(Pro-Russia, Hungary). to an isolated zone(anti-Russia, Poland) by war. In this paper, economic growth is expected to slow further due to the EU tapering period and high inflation in world countries. Due to these changes, the conversion of new tech industry and the contraction of Germany's structure due to energy supply may lose the driving force for economic growth over the past 20 years. This is caused by market disconnection(chasm) in the nominal indicators in this area. On the other hand, Korea should actively develop into the V4 area as an energy generation export (nuclear and electric hydrogen generation) area as a bypass development supply area due to the imbalance in the supply chain of rare earth materials that combines AI. By linking this industry, the energy platform can be scaled up and reliable supply technology (next generation BT, recycling technology) in diversification can be formed in countries around the world. This paper proves that in order to overcome the market chasm caused by the industries connection, new energy development and platform size can be achieved and reliable supply technology (next-generation battery and recycling technology, Low-cost LFP) can be diversified in each country.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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