• 자원리싸이클링
• /
• 제14권6호
• /
• pp.37-43
• /
• 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.

• 공업화학
• /
• 제33권1호
• /
• pp.58-63
• /
• 2022

흑연은 낮은 탈/리튬화 전압, 372 mAh/g의 높은 이론 용량, 낮은 가격 및 긴 수명 특성을 가져 지난 30년 동안 리튬이 온전지 음극 재료로 활용되었다. 최근 무기 고체 재료로 구성되어 높은 안정성을 가지는 전고체 리튬이온전지는 전기자동차 및 차세대 에너지 저장 장치로 엄청난 주목을 받고 있지만, 전고체 리튬이온전지 시스템에 잘 구동되는 흑연 연구는 부족한 실정이다. 그래서 우리는 탄소재료 표면에 존재하여 저항층으로 작용하는 비정질 탄소를 흑연으로부터 제거하여 흑연의 전기전도도 향상을 통해 황화물계 전고체 전지 음극 흑연 재료의 성능 향상을 유도했다. 400, 500 및 600 ℃ 공기 열처리된 흑연의 X-ray diffraction (XRD) 분석 결과, (002) 피크 반치폭(FWHM)이 bare 흑연보다 줄어들어 열처리 후 흑연의 결정성이 향상됨을 보였다. 또한 열처리 후 흑연의 결정성이 증가할수록 방전 용량, 초기 쿨롱효율(ICE) 및 수명 특성이 증가함을 확인했다. 500 ℃ 공기 열처리 한 흑연의 경우 331.1 mAh/g 및 ICE 86.2%와 10사이클 수명 측정 후 92.7%의 높은 용량 유지율을 나타내었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권10호
• /
• pp.590-597
• /
• 2018

최근 전 세계적으로 에너지 고갈과 기후변화 문제로 인하여, 재생 가능하고 친환경적인 태양광전원에 대한 관심이 증가되고 있다. 그러나, 이러한 태양광전원은 주변 환경에 따라 출력이 크게 변동되는데, 일부 모듈에만 음영이 발생하여도 태양광전원의 전체적인 운용 효율이 상당히 저하되는 문제점을 가지고 있다. 즉, 기존의 제어방식에서는 모듈을 직렬로 연결된 스트링들이 인버터에 연계되어 있으므로, 일부 모듈에 부분 음영이 발생하면 해당 스트링의 전압이 인버터의 동작전압범위를 벗어나게 되어, 해당 스트링이 인버터에서 탈락되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 음영에 의하여 태양광 스트링이 인버터에서 탈락되는 것을 방지하기 위하여, 태양광스트링에 리튬이온전지를 연결한 태양광전원 운용효율 향상장치의 제어알고리즘을 제안한다. 또한, 전력전자 회로해석 상용 프로그램인 PSIM S/W를 이용하여 태양광스트링, 리튬이온전지, 계통연계형 인버터로 구성된 태양광전원의 운용효율향상장치의 모델링을 수행하여 운용 특성을 분석한 결과, 직렬로 연결된 리튬이온전지가 부분 음영에 의하여 전압 저하를 발생한 해당 스트링의 전압을 보상함으로서, 해당 스트링이 인버터에서 탈락되는 현상을 개선하여 태양광전원의 운용효율을 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권6호
• /
• pp.37-45
• /
• 2018

전기자동차는 내연기관 자동차와는 달리 배출가스가 없어 친환경 차량을 대표하지만, 장착된 축전지에 충전된 전기로 구동되기 때문에, 1회 충전으로 갈 수 있는 거리가 전지의 에너지 밀도에 의해 좌우된다. 따라서 높은 에너지 밀도를 갖는 리튬이온 배터리가 전기구동자동차용 전지로 많이 사용하고 있다. 리튬이온 배터리의 효율을 지배하는 중요한 구성품은 전극이므로 전극 제조공정은 리튬이온 배터리 전체생산 공정에서 중요한 역할을 한다. 특히 전극의 제조 공정 중 건조공정은 성능에 큰 영향을 미치는 매우 중요한 공정이다. 본 논문에서는 전극제조에서 건조공법의 효율성 및 생산성 증대를 위한 혁신적인 공정을 제안하고, 장비 설계 방법 및 개발 결과에 대하여 기술하였다. 구체적으로, 극판 결착력 향상 기술, 대기압 과열증기 건조 기술, 그리고 건조로 폭 슬림화 기술들에 대한 설계 절차 및 개발방법을 제시하였다. 결과로 세계최초의 개방형/일체형 대기압 과열증기 Turbo Dryer 양산기술 확보를 통해 전기차 전지용 극판 고속건조기술을 확보 하였다. 기존의 건조공정과 비교할 때 건조로 길이 생산성을 향상시켰다 (건조 Lead Time 0.7분(分) ${\rightarrow}$ 0.5분(分)기준).

• 청정기술
• /
• 제24권4호
• /
• pp.332-338
• /
• 2018

현재 리튬이온전지의 음극 소재 활물질로는 흑연이 주로 사용되고 있다. 그러나 흑연의 최대 이론 용량이 $372mA\;h\;g^{-1}$으로 제한되기 때문에 차세대 고용량 및 고에너지 밀도의 리튬이온전지 개발을 위해서는 새로운 음극 소재 활물질이 필요하다. 여러 음극 소재 활물질 중에서 Si의 최대 이론 용량은 $4200mA\;h\;g^{-1}$으로 흑연의 최대 이론 용량보다 약 10배 이상 높은 값을 나타내고 있지만 부피 팽창율이 거의 400%로 크기 때문에 사이클이 진행될수록 비가역 용량이 증가하여 충전 대비 방전 용량이 현저히 감소하는 현상을 나타내고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 Si 음극 소재 활물질의 입자 크기를 조절하여 기계적 응력 및 반응상의 체적 변화를 감소시켜 사이클 특성을 다소 향상시킬 수 있다. 따라서 Si 입자의 부피 팽창율에 따른 충전 및 방전 용량의 감소를 최소화하기 위해 공정 시간 및 원가 절감이 우수한 건식 방법으로 Si을 분쇄하여 사이클 특성 향상에 관한 연구를 진행 하였다. 본 논문에서는 진동밀을 이용하여 Si을 나노 크기로 제어하고 실험 변수에 따른 재료들의 물리화학적 특성과 전기화학적 특성을 측정하였다.

• 한국산업정보학회논문지
• /
• 제18권5호
• /
• pp.73-80
• /
• 2013

최근 인공위성의 에너지 저장 매체로서 리튬-이온 배터리가 각광을 받는 추세이다. 리튬-이온 배터리는 다른 화학적 특성을 가지는 배터리들에 비해 높은 작동 전압과 큰 용량을 가지면서 부피도 작기 때문에 위성의 eclipse 기간 동안 위성에 전력을 공급하는 데에 매우 효과적이다. 위성에 전력을 공급하기 위한 에너지 저장 장치로서 리튬-이온 배터리를 사용하기 위해서는 하나의 cell이 아닌 다중 cell을 직렬 연결해서 사용해야 한다. 그러나 cell 간의 미소한 내부저항 차이 때문에 cell 전압의 언밸런스 (Unbalance)가 야기되고 충전 시 저항이 낮은 cell이 과 충전 되어 전지 용량이 급격히 저하되고 이로 인해 배터리의 수명이 줄어들게 된다. 따라서 본 논문에서는 Fly-back topology를 이용하여 다중 cell을 직렬 연결할 때 각 cell간의 전압 편차를 줄여주는 전압안정화 회로를 구현하였으며, prototype 제작 및 시험을 통해 배터리의 전압이 균일해지는 것을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제42권2호
• /
• pp.150-157
• /
• 2014

리튬-이온 배터리는 이전의 전기 화학 배터리에 비교해 무게, 열 소산 및 자가 방전 등의 장점으로 인해 현재 대부분의 인공위성에서 사용되고 있다. 리튬-이온 배터리의 성능 해석 모델은 새로운 위성 전력계 설계를 지원하기 위해 필요하다. 본 논문은 정지궤도위성 전력계 설계 및 에너지 밸런스 해석에 활용하기 위해 리튬-이온 배터리 성능 해석 모델을 개발하였다. 해석 모델은 위성체 버스 전력, 태양전지배열기 전력 및 배터리 온도를 입력 받고 배터리 전압, 충방전 전류, 테이퍼 지수, 충전 상태 및 소산 전력을 제공한다. 성능 해석 모델의 결과는 모델을 검증하기 위해 정지궤도위성의 비행 데이터와 비교 분석하였다. 비교된 결과는 비행 데이터와 현저한 차이가 없었다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2016년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.81-82
• /
• 2016

최근 퍼스널 모빌리티 분야에 적용되는 배터리는 대부분 리튬계열 배터리가 차지하고 있다. 각광받는 이유로는 작은 부피, 무게에 비해 큰 용량을 가지는 장점이 있고 셀당 전압의 경우에도 기존 니켈수소 및 카드뮴 등과 같은 수계전해액의 전지에 비해 3배 정도 높다는 장점을 가진다. 이러한 리튬이온배터리를 제품에 적용하기 위해서는 직병렬 구조의 팩 단위로 구성하여야 하며, 단일 셀이 아닌 다수의 셀 조합이기 때문에 충방전을 진행하는 과정에서 직렬구성 셀의 특성이 달리지게 되어 최종적으로는 전압의 차로 검출되게 된다. 이러한 전압의 차는 배터리의 용량을 저감시키고 특정 셀에 스트레스를 가중시켜 셀의 수명을 단축시키는 요인으로 작용한다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
• /
• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
• /
• pp.37-39
• /
• 2020

리튬이온 배터리는 동작하는 과정에서 필연적으로 열이 발생하기 때문에 적절한 열 관리에 대한 전략이 필요하다. 배터리에서의 발열은 가역적인 발열과 비가역적인 발열로 분류될 수 있으며 배터리의 용도별, 동작 조건 별 발열 특성이 상이하기 때문에, 배터리의 열적 안전성 확보를 위해서는 열적 특성에 대한 분석이 필수적이다. 본 연구에서는 고용량/고출력 리튬이온 배터리의 전기적 특성 실험을 수행하고 열적 안전성 분석을 위하여 발열 특성 분석을 수행하였다. 고용량/고출력 배터리 특성에 따라 가역적 발열과 비가역적 발열이 나타나는 특성이 상이한 것으로 확인되었으며, 또한 온도 측정 정보로부터 배터리의 내부 상태 특성을 추정하고 고장 진단 및 수명 특성에 활용될 수 있음을 확인하였다.

• 전기화학회지
• /
• 제7권4호
• /
• pp.189-193
• /
• 2004

본 연구에서는 POAGA와 TEGDMA로 구성된 반응성 단량체에서 두 단량체 및 개시제의 조성에 따른 겔폴리머전해질전지를 제조하고 전지특성을 평가하였다 POAGA계 겔폴리머전해질은 단량체의 함량이 증가함에 따라 겔화 시간은 감소하였다. POAGA계 겔폴리머전해질은 4.5V까지 전기화학적으로 안정하였으며, 상온 이온전도도는 약 $5.2\times10^{-3}Scm^{-1}$이었다. POAGA계 겔폴리머전해질을 채용한 리튬이온폴리머전지는 반응성 단량체의 함량이 $5.0wt\%$ 및 $7.0wt\%$인 경우에 비하여 $3.0wt\%$인 경우가 고율, 저온 및 사이클 특성이 우수하였다 또한 개시제 함량은 $1.0\~3.0wt\%$ 범위에서는 $1.0wt\%$인 경우가 우수한 전지특성을 나타내었다.