• Journal of Power Electronics
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• 제18권1호
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• pp.129-136
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• 2018

An accurate state-of-charge (SOC) estimation ensures the reliable and efficient operation of a lithium-ion battery management system. On the basis of a combined electrochemical model, this study adopts the forgetting factor least squares algorithm to identify battery parameters and eliminate the influence of test conditions. Then, it implements online SOC estimation with high accuracy and low run time by utilizing the low computational complexity of the unscented Kalman filter (UKF) and the rapid convergence of a particle filter (PF). The PF algorithm is adopted to decrease convergence time when the initial error is large; otherwise, the UKF algorithm is used to approximate the actual SOC with low computational complexity. The effect of the number of sampling particles in the PF is also evaluated. Finally, experimental results are used to verify the superiority of the combined method over other individual algorithms.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권10호
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• pp.895-900
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• 2016

리튬 이온 배터리의 잔존수명 추정은 품질보증, 운전계획, 교체주기 파악 등을 위해 활용된다는 점에서 그 필요성이 점점 커지고 있다. 본 논문에서는 에너지 저장 장치용 배터리의 잔존 수명을 단일지수 용량열화 모델과 마코프체인 몬테카를로(MCMC) 방법을 이용하여 추정한 결과를 제시한다. MCMC방법은 사전 정보가 제대로 주어지지 않았을 때, 추정결과가 모델 초기값과 입력 설정값에 따라 크게 변하게 되는 단점이 있어, 실제 현장에서 배터리 모델과 추정법에 익숙하지 않은 사용자가 활용하는데 어려움이 있다. 이러한 어려움을 극복하기 위해, 본 논문에서는 베이지안 추론법의 이론식을 전역 탐색하여 구한 이론값과 MCMC 추정값을 비교해서, 초기값과 설정값을 결정하는 과정을 제안한다.

• Corrosion Science and Technology
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• 제22권6호
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• pp.466-477
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• 2023

The increasing demand for high-performance energy storage systems has highlighted the limitations of conventional Li-ion batteries (LIBs), particularly regarding safety and energy density. All-solid-state batteries (ASSBs) have emerged as a promising next-generation energy storage system, offering the potential to address these issues. By employing nonflammable solid electrolytes and utilizing high-capacity electrode materials, ASSBs have demonstrated improved safety and energy density. Automotive and energy storage industries, in particular, have recognized the significance of advancing ASSB technology. Although the use of Li metal as ASSB anode is promising due to its high theoretical capacity and the expectation that Li dendrites will not form in solid electrolytes, persistent problems with Li dendrite formation during cycling remain. Therefore, the exploration of novel high-performance anode materials for ASSBs is highly important. Recent research has focused extensively on alloy-based anodes for ASSBs, owing to their advantages of no dendrite formation and high-energy density. This study provides a comprehensive review of the latest advancements and challenges associated with alloy-based anodes for ASSBs.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.115-123
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• 2007

본 논문은 리튬이온 (Li-ion) 셀을 채용한 인공위성용 전력계의 개념 설계에 대하여 기술한다. 기존의 니켈카드뮴 (NiCd) 셀과 비교할 때, 리튬이온 (Li-ion) 셀은 에너지 밀도, 무게 그리고 부피에서 큰 잇점을 갖고 있다. 니켈카드뮴 (NiCd) 셀의 평균 출력전압은 +1.2V이며, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 출력전압은 +3.6V이다. 그러나, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충전과 방전에 있어서의 절차는 기존의 니켈카드뮴 (NiCd) 셀 보다는 어렵다. 따라서, 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충전과 방전 시에는 각각의 셀에 대하여 충전 전압과 방전 전압을 검침하고 제어를 해주어야 하므로 별도의 제어 회로가 요구된다. 따라서, 본 논문을 통하여 리튬이온 (Li-ion) 셀을 채용한 전력계의 설계 시 고려하여야 할 사항 및 리튬이온 (Li-ion) 셀의 충방전 특성에 대한 연구 결과를 제시하고자 한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.395-402
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• 2016

DC ${\mu}$-Grid 기반의 충/방전 시스템에서 배터리의 동작 변환 시, 망 전압의 fluctuation이 발생하게 되며, 과다한 fluctuation은 충/방전 시스템의 손상 및 고장을 일으킬 수 있다. 따라서 본 논문에서는 DC ${\mu}$-Grid 기반의 충/방전 시스템에서 fluctuation 완화용 커패시터의 적용 및 설계 포인트에 대하여 연구하였다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 3개의 충전 배터리 set와 5개의 방전 배터리 set의 조건으로 운영되는 DC ${\mu}$-Grid 기반 충/방전 시스템에서 600V/35mF의 초기 값을 갖는 fluctuation 완화용 커패시터를 적용하였을 때 충/방전에 의한 fluctuation을 약 66.3% 감소시킬 수 있었으며, 추가적으로 초기 망 전압 안정화 시 발생하는 fluctuation 또한 약 73% 감소시킬 수 있었다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제15권4호
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• pp.445-453
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• 2015

A fully integrated cost-effective and low-power single chip Lithium-Ion (Li-Ion) battery protection IC (BPIC) for portable devices is presented. The control unit of the battery protection system and the MOSFET switches are integrated in a single package to protect the battery from over-charge, over-discharge, and over-current. The proposed BPIC enters into low-power standby mode when the battery becomes over-discharged. A new auto release function (ARF) is adopted to release the BPIC from standby mode and safely return it to normal operation mode. A new delay shorten mode (DSM) is also proposed to reduce the test time without increasing pin counts. The BPIC implemented in a $0.18-{\mu}m$ CMOS process occupies an area of $750{\mu}m{\times}610{\mu}m$. With DSM enabled, the measured test time is dramatically reduced from 56.82 s to 0.15 s. The BPIC chip consumes $3{\mu}A$ under normal operating conditions and $0.45{\mu}A$ under standby mode.

• 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.

• 자원리싸이클링
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• 제14권6호
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• pp.37-43
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• 2005

페리튬이온전지로부터 회수된 코발트와 리튬 침출액으로부터 화염분부열분해법에 의하여 $LiCoO_{2}$ 나노분말을 제조하였다. 리튬 및 코발트 성분을 함유하는 전극물질은 열처리 및 기계적 처리에 의해 그 농도를 증가 시켰다. 리튬이온전지 양극물질을 질산으로 용해한 다음 침출액중 Li과 Co의 당량비가 1.0 되도록 $LiNO_{3}$로 조절하여 화염분무열분해용 전구체를 제조하었다. 화염분무열분해법에 의해 제조된 $LiCoO_{2}$ 분말의 평균입자크기는 전구체의 몰 농도가 증가하면서 증가되었으며, 화염온도 역시 입자의 크기를 증가시켰다. 변수실험 결과 $11{\~}35nm$ 크기의 결정형 $LiCoO_{2}$ 나노분말을 제조할 수 있었다 또한 나노 $LiCoO_{2}$의 전극재료로서의 가능성을 확인하기 위하여 충방전 특성 평가와 같은 전기화학적 분석을 수행하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.477-485
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• 2023

본 논문에서는 AC 리플이 리튬 이온 배터리의 수명에 미치는 영향을 실험적으로 분석한다. 에너지 저장 시스템(ESS)의 이용 효율을 높이기 위해 양방향 전력변환시스템(PCS)이 사용되며, 계통 연계 시 구조상 계통 주파수의 2배의 주파수를 갖는 전류 리플이 배터리에 인가되게 된다. 따라서, AC 리플이 Li-ion 배터리의 노화에 미치는 영향에 대해 분석하기 위해 DC 및 DC+AC 리플 사양의 충/방전 프로파일을 적용하여 노화 실험이 수행되었다. 실험 결과를 바탕으로 직류 내부 저항(DCIR), 증분 용량(IC), 표면 온도를 분석하였다. 결과적으로 AC 리플이 노화에 직접적으로 영향을 미치지 않으며 특정 주기 이 후 배터리 노화가 둔화되는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 AC 리플이 발생하는 어플리케이션에서 전류 리플을 줄이기 위해 적용된 필터를 개선하는 데 도움이 될 수 있다.

• 한국세라믹학회지
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• 제53권3호
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• pp.282-287
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• 2016

This study involves enhancing the performance of the $Na(Li,Ti)O_2$ system as an Na-ion battery anode with the addition of Mg, which partially replaces Li ions. We perform both computational and experimental approaches to achieve a higher reversible capacity and a faster transport of Na ions for the devised system. Computational results indicate that the $Na(Li,Mg,Ti)O_2$ system can provide a lower-barrier path for Na-ion diffusion than can a system without the addition of Mg. Experimentally, we synthesize various $Na_z(Li_y,Mg_x,Ti)O_2$ systems and evaluate their electrochemical characteristics. In agreement with the theoretical study, Mg addition to such systems improves general cell performance. For example, the prepared $Na_{0.646}(Li_{0.207}Mg_{0.013}Ti_{0.78})O_2$ system displays an increase in reversible capacity of 8.5% and in rate performance of 13.5%, compared to those characteristics of a system without the addition of Mg. Computational results indicate that these improvements can be attributed to the slight widening of the Na-$O_6$ layer in the presence of Mg in the $(Li,Ti)O_6$ layer.