• 한국인터넷방송통신학회논문지
• /
• 제24권2호
• /
• pp.127-132
• /
• 2024

최근 이차전지는 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히 소형 및 경량의 특성으로 스마트폰, 노트북, 태블릿 등 다양한 휴대용 전자기기에서 높은 에너지 밀도와 충·방전 효율을 토대로 전기자동차와 에너지저장시스템(Energy Storage System, ESS)의 핵심 부품으로 사용되고 있다. 하지만 이차전지의 과도한 충·방전에 따른 수명감소, 파열, 손상, 화재 등의 문제점이 발생하고 있다. 따라서 BMS(Battery Management System)를 통하여 과도한 충·방전을 보호하고 성능을 향상시킨다. 하지만 실제 리튬이온 배터리를 사용하여 BMS의 차단 및 보호범위 설정하는 데 있어서 이차전지의 수명감소, 파열, 손상, 화재의 문제점이 따른다. 따라서 본 논문에서는 배터리 충방전기와 시뮬레이터를 활용하여 이차전지 중 사용이 높은 리튬이온 배터리와 납축전지의 충전 및 방전 특성을 살펴본다.

• 청정기술
• /
• 제30권1호
• /
• pp.23-27
• /
• 2024

Bismuth는 적절한 작동 전압(0.8 V)과 높은 체적 용량(3,765 mAh cm^-3) 때문에 Li-ion battery (LIBs)의 유망한 음극소재로 여겨진다. 그럼에도 불구하고 Bi의 Li과의 합금화 반응 중 필연적인 부피 팽창은 심각한 용량 손실과 셀 파괴를 초래한다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 N이 도핑된 탄소에 내장된 비스무트 합금 나노 입자(Bi@NC)의 복합체를 간단한 열분해 방법을 통해 제조하였다. 나노 크기의 Bismuth 합금은 단축된 Li⁺ 이온 확산 경로를 통해 반응 동역학을 향상시킬 수 있다. 또한, N 도핑된 탄소 코팅은 Li⁺ 이온과의 확장된 합금/탈 합금 반응 동안 Bismuth의 부피 변화를 효과적으로 완충하고 효과적인 전도성 네트워크를 유지한다. 열 중량 분석한 결과 매우 높은 Bismuth 합금 로딩(80.9 wt%)을 보여줬음에도 불구하고 100 cycles까지 315 mAh g^-1 용량을 유지하였다.

• 산업기술연구
• /
• 제43권1호
• /
• pp.43-48
• /
• 2023

Spinel LiNi_0.5Mn_1.5O₄ (LNMO) has been considered as one of most promising cathode material, because of its low-cost and competitive energy density. However, 4.7V vs. Li/Li⁺ of high operating potential facilitates electrolyte degradation on cathode-electrolyte interface during charge-discharge process. In particular, commercial polyvinylidene fluoride (PVDF) is not sutaible for LNMO cathode binder because its weak van der waals force induces thick and non-uniform coverage on the cathode surface. In this review, we study high performance binders for LNMO cathode, which forms uniform coating layer to prevent direct contact between electrolyte and LNMO particle as well as modifying high quality cathode electrolyte interphase, improved cell performace.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권3호
• /
• pp.320-326
• /
• 2018

본 연구에서는리튬이온전지음극활물질로 Graphite의 전기화학적특성을향상시키기 위하여 Graphite/Silicon/Carbon (G/Si/C) 복합소재를 제조하였다. 제조된 G/Si/C 합성물은 XRD, TGA, SEM을 사용하여 물성을 분석하였다. 또한 $LiPF_6$ (EC:DMC:EMC=1:1:1 vol%) 전해액에서 리튬이차전지의 충 방전 사이클, 율속, 순환전압전류 및 임피던스 테스트를 통해 전기화학적 성능을 조사하였다. G/Si/C 전극을 사용한 리튬이온전지는 Graphite 전극을 사용한 전지보다 우수한 특성을 나타내었으며 Silicon 함량이 늘어날수록 용량은 높아지나 안정성이 저하됨을 확인하였다. 또한 $25{\mu}m$ 이하의 Silicon을 사용하였을 때 용량과 안정성 모두 향상되는 것을 나타내었다. Silicon (${\leq}25{\mu}m$) 10 wt%인 경우 G/Si/C 복합소재는 495 mAh/g의 초기 방전 용량, 89%의 용량 보존율과 2 C/0.1 C에서 80%의 속도 특성을 보였다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제19권1호
• /
• pp.27-32
• /
• 2010

리튬이온전지의 양극 전자전도도를 향상시키기 위하여 탄소제를 첨가할 때 기존의 혼합법과는 다르게 abrasive milling에 의하여 $LiCoO_2$ 양극 활물질에 흑연을 균일하게 분산시켜서 충방전시 용량감소를 줄이고자 하였다. 밀링 조건은 300 rpm, 10min으로 하였으며, 흑연 농도는 전기 전도성 향상과 용량의 관계를 고려해 볼 때, 1 wt% 경우가 가장 우수한 전극특성을 보여주었다. Abrasion법은 기존 혼합법에 비하여 10% 이상 capacity retention의 향상을 가져올 수 있었으며, 비가역적인 용량에 있어서도 초기 방전 용량의 효율도 높아 비가역 용량이 감소되는 효과를 얻을 수 있었다. 이는 첨가한 흑연이 균일하게 혼합되고 일부는 $LiCoO_2$ 표면에 코팅되어 전자전도도를 향상시키고 산화물인 활물질의 용해를 억제하기 때문으로 생각된다.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제10권1호
• /
• pp.82-88
• /
• 2019

Here, we report on nanocrystalline Si-Al-M (M = Fe, Cu, Ni, Zr) alloys for use as an anode for lithium-ion batteries, which were fabricated via a melt-spinning method. Based on the XRD and TEM analyses, it was found that the Si-Al-M alloys consist of nanocrystalline Si grains surrounded by an amorphous matrix phase. Among the Si-Al-M alloys with different metal composition, Ni-incorporated Si-Al-M alloy electrode retained the high discharge capacity of 2492 mAh/g and exhibited improved cyclability. The superior $Li^+$ storage performance of Si-Al-M alloy with Ni component is mainly responsible for the incorporated Ni, which induces the formation of ductile and conductive inactive matrix with crystalline Al phase, in addition to the grain size reduction of active Si phase.

• 전기전자학회논문지
• /
• 제24권4호
• /
• pp.1098-1103
• /
• 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.

• Carbon letters
• /
• 제11권4호
• /
• pp.343-346
• /
• 2010

The various expanded graphites (EGs) was prepared and applied as anode material for high power Li-ion secondary battery (LIB). By changing the processing conditions of EG, a series of EG with different structure were produced, showing the changed electrochemical properties. The charge-discharge test showed that the initial reversible capacity of EG anodes prepared at the suitable conditions was over 400 mAh/g and the charge capacity at 5 C-rate was 83.2 mAh/g. These values demonstrated the much improved electrochemical properties as compared with those for the graphite anode of 360 mAh/g and 19.4 mAh/g, respectively, showing the possibility of EG anode materials for high power LIB.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제37권6호
• /
• pp.552-558
• /
• 2000

LiMn2O4 thin fiolm cathodes for Li-ion secondary battery were fabricated by r.f. magnetron sputtering technique. As-deposited films were amorphous. A spinel structure could not be obtained LiMn2O4 films by in-situ thermal annealing. After post thermal annealing over $700^{\circ}C$ in oxygen atmosphere, LiMn2O4 films prepared above 100 W r.f. power could be crystallized into a spinel structure. The electrochemical property of the LiMn2O4 film cathodes was tested in a Li/1 M LiClO4 in PC/LiMn2O4 cell. From cyclic voltammetry at scan rate of 2mV/sec of 2.5~4.5V, LiMn2O4 electrode prepared by post annealing at 75$0^{\circ}C$ showed good initial capacity. LiMn2O4 electrode prepared by post annealing at 80$0^{\circ}C$ showed the best crycling performance.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제28권4호
• /
• pp.407-418
• /
• 2017

Battery heat management is essential for high power and high energy battery system because it affects its performance, longevity, and safety. In this paper, we investigated the temperature of the 18650 Lithium Ion Battery Module used in a Energy Storage System (ESS) and the cooling method to minimize cell-to-cell temperature variation of battery module. For uniform temperature distribution within a battery module, the flow direction of the coolant in a battery module has been changed according to the time interval, and studied the effect of the cooling method on the temperature uniformity in a battery module which includes a number of battery cells. The experimental results show that bi-directional battery cooling method can effectively reduce the cell-to-cell temperature variation compared with the one-directional battery cooling. Furthermore, it is also found that bi-directional battery cooling can reduce the maximum temperature in a battery module.