Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B (대한기계학회논문집B)

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Design LixV2O5 Cathode Structure for Effective Lithium Ion Intercalation

리튬 이차전지 양극재 LixV2O5의 효율적인 방전을 위한 구조 설계

  • Received : 2014.02.21
  • Accepted : 2014.05.13
  • Published : 2014.07.01
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Abstract

Recently, higher capacity and energy density of lithium ion batteries are increasingly demanded for enhancing their performance in view of the rise in the commercial distribution of electric and hybrid vehicles. Computational analysis of a porous structure of vanadium pentoxide cathode was performed, employing a phase field model. The incipient model was designed as a spherical structure with cylindrical-shaped pores. Modifying the diameters and lengths of the pore cylinder and the number of pores, we considered different conditions for the porous vanadium pentoxide cathodes for analyzing their effect on the amount of lithium ion intercalated to them. Subsequently, we optimized the porous structure to contain the largest amount of intercalated lithium ion during discharge.

전기자동차와 하이브리드 자동차의 상용화에 따라 전기용량과 에너지 밀도가 향상된 리튬 이온 전지의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 상장 모델을 이용하여 5산화 바나듐으로 구성된 다공성 구조물로의 리튬 이온 삽입현상을 분석하였다. 다공성 5산화 바나듐 구조물은 구멍을 갖는 구체의 구조물로 정의하였으며, 이때 구멍의 형상은 원통형이다. 원통형 구멍의 반지름, 깊이 및 개수를 조절하여 다양한 다공성 5산화 바나듐의 미세조직 형상을 고려하였으며, 각 미세조직의 형상인자와 구조물에 삽입되는 리튬 이온의 개수 사이의 관계를 분석하였다. 마지막으로 최적화 작업을 통하여 가장 많은 수의 리튬 이온이 삽입될 수 있는 다공성 5산화 바나듐의 구조체 형상을 찾아내었다.

Keywords

References

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