• 한국산업융합학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.715-724
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• 2022

In many electric vehicles, large-capacity pouch-type lithium-ion battery packs are mainly used to increase the mileage on a single charge. The lithium ion battery should be operated within the temperature range of 25℃ to 40℃ because the battery performance can be rapidly deteriorated due to an increase in internal temperature. Battery thermal management system (BTMS) can give the suitable temperature conditions to battery by water cooling method. In this research, the heat transfer characteristics (the battery temperature distributions and the water flow characteristics) were analyzed by CFD method to investigate the thermal performance of the cooling plate with 4-pass water flow structure. Moreover, the effect of the presence of fins between the battery cell was identified. The fins made smooth temperature distributions between the battery cells due to the heat spreading and lower the average battery cells temperature.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제15권2호
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• pp.314-320
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• 2024

Lithium dendrite formation is one of the most significant problems with lithium metal batteries. The lithium dendrite reduces the lithium metal batteries' cycling life and safety. To apply consistent external pressure to a lithium metal pouch cell, we design a press jig in this study. External pressure creates dense lithium morphology by preventing lithium dendrite formation. After 300 cycles at 1 C, the cells with the external pressure perform far better than the cells without it, with a cycling retention of 97.8%. The formation of stable lithium metal is made possible by external pressure, which also enhances safety and cyclability.

• 전기화학회지
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• 제25권3호
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• pp.119-124
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• 2022

하이브리드 자동차 및 전기 자동차(하이브리드 및 전기자동차)용 배터리 팩은 고용량 대면적 셀을 적용하기 때문에 배터리 셀의 평균 온도는 중요한 관리 기준이 된다. 최근에는, 배터리 충전시간을 줄이기 위한 고속 충전 기술이 요구되고 있으며, 이에 따른 셀과 전장부품의 발열로 인해 배터리 팩 성능 및 수명의 저하가 발생한다. 따라서, 고속 충전에 따른 배터리 팩의 성능저하를 방지하기 위해 효과적인 배터리 냉각시스템이 필요하다. 본 연구에서는 파우치형 고속 충전용 배터리 셀 적용 냉각시스템 및 모듈 설계를 도출하고 배터리의 효율을 극대화할 수 있는 냉각성능을 분석하였다. 베이퍼챔버 냉각시스템을 적용한 모듈의 온도 편차 분석 결과 모듈 내 온도 편차는 5.82 ℃로 기존 알루미늄 냉각판 대비 낮은 온도를 보여 우수한 냉각시스템 효과를 보였다.

• 한국안전학회지
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• 제36권5호
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• pp.1-9
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• 2021

With the convergence of the information and communication technologies, a new age of technological civilization has arrived. This is the age of intelligent revolution, known as the 4th industrial revolution. The 4th industrial revolution is based on technological innovations, such as robots, big data analysis, artificial intelligence, and unmanned transportation facilities. This revolution would interconnect all the people, things, and economy, and hence will lead to the expansion of the industry. A high-density, high-capacity energy technology is required to maintain this interconnection. As a next-generation energy source, lithium-ion batteries are in the spotlight today. However, lithium-ion batteries can cause thermal runaway and fire because of electrical, thermal, and mechanical abuse. In this study, thermal runaway was induced in 72.5 Ah NCM pouch-type lithium-ion batteries because of thermal abuse. The surface of the pouch-type lithium-ion batteries was heated by the hot plate heating method, and the effect of the rate of increase in the surface temperature on the thermal runaway trigger time was analyzed using Minitab 19, a statistical analysis program. The correlation analysis results confirmed that there existed a strong negative relationship between each variable, while the regression analysis demonstrated that the thermal runaway trigger time of lithium-ion batteries can be predicted from the rate of increase in their surface temperature.

• 융합정보논문지
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• 제11권6호
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• pp.219-225
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• 2021

배터리 패키지 방식은 안정성의 이유로 각형 패키지 방식이 선호되고 있으나 최근 파우치형 패키지의 안정성 검증에 따라 빠른 확대가 이루어지고 있다. 적층 공정을 이용한 파우치형은 공간 낭비를 줄일 수 있어 배터리 에너지 밀도가 높은 장점이 있으나 생산성이 낮은 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문에서는 조명확산 최소화를 위한 백라이트 조명기구 개선, 스테레오 카메라 위치 관계 변위 모니터링을 위한 기준 확보, 렌즈 풀림 모니터링을 위한 기준 확보를 통하여, 에지 검출 알고리즘 정밀도, 패턴 알고리즘 정밀도, 모션 컨트롤러 재현율을 추출함으로써 위치 결정시의 정확성 및 신뢰성을 확보하는 시스템을 구현을 제안한다. 실험결과 제안한 시스템은 에지 검출에서는 평균 0.032mm, 패턴 알고리즘에서는 0.023mm, 모션 컨트롤러에서는 0.014mm의 오차범위를 보여주고 있어 위치 결정 기구의 정확성과 신뢰성을 확보할 수 있다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권10호
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• pp.693-698
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• 2017

원통형 리튬이온 배터리를 이용한 배터리 팩의 냉각을 위한 해석을 수행하였다. 파우치형에 비해서 원통형 셀을 이용한 배터리 팩은 저렴하면서 신뢰도가 우수한 것으로 알려져 있다. 단지 부피가 파우치 타입에 비해서 크고 디자인적으로 제약이 있다라는 단점을 가지고 있다. 본 논문에서는 18650 배터리를 이용한 배터리팩의 냉각성능을 해석을 통하여 예측하였다. 배터리팩의 온도 안정성은 자동차용 배터리 팩에서 가장 중요한 부분이기 때문이다. 해석을 수행하기 전에 발열 시험을 수행하였으며 열화상 카메라를 이용하여 온도를 측정하고 해석을 통해서 이에 해당하는 발열량 값을 예측하였다. 이를 바탕으로 배터리 팩의 자연대류와 강제대류 해석을 진행하였으며 각각의 냉각 성능을 비교하였다. 배터리 셀을 직접 냉각하는 직접냉각 방식, 배터리 케이스 상하면을 냉각하는 방식, 배터리 케이스 상하면에 공기 통로를 설치하는 세 가지 방식에 대해서 냉각 성능을 비교하였고, 공기채널 방식이 안정성과 냉각성능 면에서 우수함을 해석을 통하여 입증하였다.

• 대한화학회지
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• 제64권3호
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• pp.153-158
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• 2020

With the recent popularity of mobile devices, the demand for lithium-ion batteries is increasing. In this study, the surface treatment process for the development of the Al (aluminum) lead tab for positive electrode, a key component of the pouch-type lithium-ion battery, was investigated. Anodizing and sealing processes were tested as surface treatment techniques. It was found that only a sealing process is needed to obtain sufficient adhesive strength. In the present study, an adhesive strength of 17 N/12 mm was achieved by degreasing and etching pretreatment, followed by a sealing process of 10 min duration. This adhesive strength was greater than that achievable using Cr (chromium) surface treatment. Using various surface analysis techniques, the shape and composition of the surface before and after being subjected to the surface treatment were compared and analyzed. The results of this study are expected to contribute to the development of an eco-friendly lead tab.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• 제13권2호
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• pp.208-212
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• 2022

In this paper, we report the effects of temperature on the deterioration of graphite-based negative electrodes during the longterm cycling of lithium-ion batteries (LIBs). After cycling 75 Ah pouch-type LIB full cells at temperatures of 45℃ (45-Cell) and 25℃ (25-Cell) until their end of life, we expected to observe changes in the negative electrode according to the temperature. The thickness of the negative electrode of the cell was greater after cycling; that of the electrode of 45-Cell (144 ㎛) was greater than that of the electrode of 25-Cell (109 ㎛). Cross-sectional scanning electron microscopy analysis confirmed that by-products caused this increase in the thickness of the negative electrode. The by-products that formed on the surface of the negative electrode during cycling increased the surface resistance and decreased the electrical conductivity. Voltage profiles showed that the negative electrode of 25-Cell exhibited an 84.7% retention of the initial capacity, whereas that of 45-Cell showed only a 70.3% retention. The results of this study are expected to be relevant to future analyses of the deterioration characteristics of the negative electrode and battery deterioration mechanisms, and are also expected to provide basic data for advanced battery design.

• 전기화학회지
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• 제15권3호
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• pp.115-123
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• 2012

리튬이차전지의 수요가 소형 휴대용 전자기기에서 중대형 전기자동차와 에너지저장장치로 변화함에 따라, 요구되는 전지 특성도 크게 달라지고 있다. 10년 이상의 장기 신뢰성, 팩 수준의 안전성, 가격 경쟁력 확보 등 기존 소형 전지보다 크게 강화된 요구 조건뿐만 아니라, 고출력 특성도 함께 필요로 한다. 그런데, 출력을 측정하기 위해서는 전압과 전류가 동시에 측정 및 제어되어야 하기 때문에, 기존의 단위셀 용량 측정보다 훨씬 어렵다. 또한, 측정 방법의 선택뿐만 아니라 출력유지시간, 충전상태(State-of-Charge, SOC), Cut-off 조건, 측정온도 등의 측정 조건에 따라서도 그 측정값이 크게 달라지는 경향이 있다. 본 논문에서는 HPPC (Hybrid Pulse Power Characterization)법, J-pulse(Japan Electric Vehicle Association Standards, JEVS D 713)법, 정출력 측정법(Constant Power Measurement)의 측정 원리 및 실제 실험에 어떻게 적용해야 하는지 설명하고, HEV(Hybrid Electric Vehicle)용 단위셀을 이용해 출력법간 측정 결과를 비교 분석한다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제6권4호
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• pp.461-466
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• 2020

There are many application fields of electrical energy storage such as load shifting, integration with renewables, frequency or voltage supports, and so on. Especially, the frequency regulation is needed to stabilize the electric power system, and there have to be more than 1 GW as power reserve in Korea. Ni-rich layered oxide cathode materials have been investigated as a cathode material for Li-ion batteries because of their higher discharge capacity and lower cost than lithium cobalt oxide. Nonetheless, most of them have been investigated using small coin cells, and therefore, there is a limit to understand the deterioration mode of Ni-rich layered oxides in commercial high energy Li-ion batteries. In this paper, the pouch-type 20 Ah-scale Li-ion full cells are fabricated using Ni-rich layered oxides as a cathode and graphite as an anode. Above all, two test conditions for the application of frequency regulation were established in order to examine the performances of cells. Then, the electrochemical performances of two types of Ni-rich layered oxides are compared, and the long-term performance and degradation mode of the cell using cathode material with high nickel contents among them were investigated in the frequency regulation conditions.