• 폴리머
• /
• 제38권4호
• /
• pp.530-534
• /
• 2014

다양한 기공도를 갖는 폴리에틸렌 분리막은 리튬이차전지의 격리막과 마이크로필터로 사용되고 있다. 폴리에틸렌 분리막을 대용량 리튬이차전지의 격리막에 응용하기 위해서는 고다공성 분리막의 제조가 요구된다. 본 연구에서는 열유도 상분리 공정으로 고다공성 폴리에틸렌 분리막을 제조하는데 있어, BET가 무독성 희석제로 사용 가능한지 여부를 실험하였다. 폴리에틸렌/BET 혼합물의 UCST-거동을 관찰하여 BET가 폴리에틸렌 다공막 제조용 희석제로 사용 가능함을 확인하였다. 폴리에틸렌/BET 혼합물로부터 제조된 분리막이 같은 조성에서 폴리에틸렌/파라핀 오일로부터 제조된 분리막에 비해 1.8배 높은 기공도를 나타내었다.

• 전기화학회지
• /
• 제17권1호
• /
• pp.7-12
• /
• 2014

리튬이차전지의 고에너지 밀도화를 위해 전지 구성요소들의 무게 및 부피를 저감하려는 요구가 증가하고 있다. 분리막은 리튬이온의 이동통로를 제공할 뿐만 아니라 양극과 음극의 직접적인 접촉을 방지하는 핵심 부품이다. 본 연구에서는 연신 비율을 달리하여 습식방법을 통해 두께가 16, 12, $9{\mu}m$ 인 폴리에틸렌 분리막을 준비하였고, 각각의 기계적 강도 및 열적특성을 평가하였다. 또한 양극($LiCoO_2$), 음극(Graphite)을 사용한 Coin type full-cell을 제작하여 율속 특성 및 500cycle까지 사이클 수명특성을 평가하였다. 수명특성 평가를 통해 사용된 모든 두께의 분리막에서 500cycle 까지 큰 차이 없이 80% 정도의 용량유지 결과를 확인하였다. 율속 특성에서는 가장 얇은 $9{\mu}m$ 분리막이 가장 우수한 성능을 나타내었다. 흥미롭게도 $9{\mu}m$의 분리막이 $16{\mu}m$ 경우보다 열 수축률 평가에서 우수한 특성을 나타내었다.

• 전기화학회지
• /
• 제10권1호
• /
• pp.36-42
• /
• 2007

전기 에너지를 가장 직접적으로 저장하는 기기로써 우리는 흔히 전지(battery)와 콘덴서(condenser)를 생각한다. 산업혁명 이후 과학과 기술의 엄청난 발전에 따라 여러 분야에서 다양한 문명이기의 개발과 활용이 있어왔지만 우리 생활에 밀접히 활용되고 있으며 각종 전기전자 시스템의 핵심 구성품인 이러한 전지나 콘덴서의 기술 발전 속도는 다른 분야에 비하여 상대적으로 뒤쳐진 상황이라고 볼 수 있다. 그러나 최근 10여년 동안 괄목할 만한 소재기술의 발전에 힘입어서 재래식의 콘덴서는 물론 니켈수소전지, 리튬이온전지, 리튬폴리머전지 등과 같은 최신형 2차전지들 조차도 갖지 못하는 장수명, 고출력 특성을 갖는 새로운 형식의 전기에너지 저장장치인 '전기화학커패시터(electrochemical capacitor)'의 개발이 실현되고 있다. 이에, 본 고에서는 전기화학커패시터에 대한 기본적인 이해와 이의 최신기술 동향에 대하여 간략히 소개하기로 한다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제22권5호
• /
• pp.728-734
• /
• 2011

$LiFePO_4$ is a promising cathode material for secondary lithium batteries due to its high energy density, low cost and safety. $LiFePO_4$ was synthesized by the citrate process under reductive, neutral, and oxidative, atmospheres and the crystal structure was analyzed by X-ray powder diffraction. The samples synthesized under $N_2$ and $H_2$ atmosphere showed a single phase of a olivine structure, where the samples synthesized under $O_2$ atmosphere exhibited second phase of $Fe2O_3$. All the samples synthesized at 400, 600 and $800^{\circ}C$ under $N_2$ atmosphere presented a single phase of olivine. Residual organic material was observed for the sample synthesized at $400^{\circ}C$. There was nearly no intensity difference between the samples synthesized at $600^{\circ}C$ and $800^{\circ}C$. The electrochemical characteristic of the $LiFePO_4$ synthesized at $600^{\circ}C$ in the $N_2$ atmosphere was analyzed. The result exhibited an high discharge capacity of 160 mAh/g at the first cycle, and 155-160 mAh/g after 45 cycles.

• 소성∙가공
• /
• 제22권3호
• /
• pp.133-142
• /
• 2013

Recently, electric vehicles and hybrid cars are being promoted as alternatives to reduce automobile emissions. Generally, thin sheet materials such as aluminum alloy AA300X and cold-rolled steel sheet such as JIS-G-3141 are used for the container for the lithium-ion secondary batteries. In this study, a multi-stage deep drawing process is used to produce a rectangular cup from thin stainless steel sheet material, SUS409L, with an initial blank thickness of 0.4mm for the battery container application. Numerical simulations of the first through the fifth stages for the multi-stage deep drawing with thin SUS409L sheet were conducted using LS-Dyna3D Implicit/Explicit. Special consideration was given to the deformation characteristics due to the normal anisotropy of the sheet material. The numerical simulations were conducted with both isotropic properties and the anisotropic properties of the initial blank material. An unexpected forming failure, barreling in the bottom region of the deep drawn rectangular cup, was observed. This failure mode can be avoided by additional ironing thickness control during the process.

• 산업경영시스템학회지
• /
• 제31권4호
• /
• pp.153-161
• /
• 2008

신뢰성 평가 시험은 종종 성능 평가에 장기간의 시간이 요구되며, 전체 생산비용까지 증가시키는 문제점을 안고 있다 스트레스를 이용한 가속수명시험은 제품의 신뢰성 고장과 밀접한 관련이 있는 고장 메커니즘의 촉진을 통해 고장에 이르는 기간을 단축함으로써 신뢰성 평가의 효율성을 도모할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 스트레스 가속 시험에 빈도가속(Usage-Rate Acceleration) 또는 판정가속(Tightening Critical-Values) 등을 결합하여 한층 높은 가속효과를 도모하는 방법을 제안하고, 국내에서 생산되고 있는 2차 전지 제품에 대한 실제 시험 사례분석을 통해 결합된 가속방법의 효과를 실증적으로 보여주고 있다.

• 한국기계가공학회지
• /
• 제21권9호
• /
• pp.85-91
• /
• 2022

The demand for electric vehicles has increased because of environmental regulations. The lithium-ion battery, the most widely used type of battery in electric vehicles, is composed of a cathode, an anode, and an electrolyte. It is manufactured according to the pole plate, assembly, and formation processes. To improve battery performance and increase manufacturing efficiency, the manufacturing process must be optimized. To do so, simulation can be used to reduce wasted resources and time, and a finite-element method can be utilized. For high simulation quality, it is essential to reflect the material properties of the electrode by considering the pores. However, the material properties of electrodes are difficult to derive through measurement. In this study, the representative volume element method, which is a homogenization method, was applied to estimate the representative material properties of the electrode considering the pores. The representative volume element method assumes that the strain energy before and after the conversion into a representative volume is conserved. The method can be converted into one representative property, even when nonhomogeneous materials are mixed in a unit volume. In this study, the material properties of the electrode considering the pores were derived. The results should be helpful in optimizing the electrode manufacturing process and related element technologies.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
• /
• 제14권2호
• /
• pp.139-144
• /
• 2023

In this study, carbon-coated porous nanofibers were prepared via electrospinning and the performance of Li[Ni_0.93Co_0.07]O₂ (NC) synthesized by electrospinning (E-NC) and co-precipitation (C-NC) was compared. E-NC had a discharge capacity of 206 mAh g^-1 at 0.1C (17 mA/g), which is 10% higher than that of C-NC (189.2 mAh g^-1). E-NC shows a high-rate performance of 118.32 mAh g^-1 (61.7%) at 5C (850 mA/g), which is 50% higher than that of C-NC (78.22 mAh g^-1 = 45.7%). Charge transfer of the carbon-coated porous nanofiber E-NC decreased by 35% compared to C-NC after 20 cycles as observed using electrochemical impedance spectroscopy. The results of this study show that the nanofiber structure with carbon coating shortens the Li-ion diffusion path, improves electrical conductivity, resulting in excellent rate performance.

• 한국재료학회지
• /
• 제28권5호
• /
• pp.273-278
• /
• 2018

Lithium-ion batteries have been considered the most important devices to power mobile or small-sized devices due to their high energy density. $LixCoO_2$ has been studied as a cathode material for the Li-ion battery. However, the limitation of its capacity impedes the development of high capacity cathode materials with Ni, Mn, etc. in them. The substitution of Mn and Ni for Co leads to the formation of solid solution phase $LiNi_xMn_yCo_{1-x-y}O_2$ (NMC, both x and y < 1), which shows better battery performance than unsubstituted $LiCoO_2$. However, despite a high discharge capacity in the Ni-rich compound (Ni > 0.8 in the metal site), poor cycle retention capability still remains to be overcome. In this study, aiming to improve the stability of the physical and chemical bonding, we investigate the stabilization effect of Ca in the Ni-rich layered compound $Li(Ni_{0.83}Co_{0.12}Mn_{0.05})O_2$, and then Ca is added to the modified secondary particles to lower the degree of cationic mixing of the final particles. For the optimization of the final grains added with Ca, the Ca content (x = 0, 2.5, 5.0, 10.0 at.%) versus Li is analyzed.

• 전기화학회지
• /
• 제22권1호
• /
• pp.36-42
• /
• 2019

두께가 $52{\mu}m$의 주석필름을 고농도의 질산을 사용한 화학적 식각과정을 거쳐서 리튬이온 이차전지용 고용량 음극인 다공성 주석후막을 제조하였다. 다공성 주석필름은 반응면적이 증가하게 되어 리튬과의 합금화 반응에 대한 과전압이 감소하였으며, 동시에 충방전 시의 부피변화에 대응할 수 있는 공간이 확보되었다. 또한, 이러한 다공성 주석후막 전극은 바인더 및 도전재의 사용이 필요하지 않기 때문에 실질적으로 더욱 큰 에너지 밀도의 구현이 가능하다. 식각용액에서의 질산농도가 증가할 수록 주석필름의 식각되는 정도가 증가하여 주석의 무게와 두께가 더욱 감소하였다. 3 M 농도 이상의 질산에서 주석필름의 식각이 효과적으로 진행되었으나, 5 M 농도에서는 식각속도가 더욱 증가하여 60초 내에 대부분의 주석이 용출되어 회수할 수 없었다. 4 M 농도의 질산용액에서 식각한 경우에는 두께는 40.3%가 감소하며 무게는 48.9%가 감소된 다공성 구조가 형성되었다. 주석필름의 식각되는 정도가 증가함에 따라 전기화학적 활성이 증가하게 되어 리튬저장에 대한 가역용량이 증가하였으며, 4 M 농도에서 식각한 주석필름의 경우에는 650 mAh/g의 가역용량을 나타내었으며, 안정적인 사이클 특성을 나타내어 주석분말을 사용하여 기존의 전극제조 방법으로 제조한 경우보다 향상된 사이클 성능을 나타내었다.