과학15 배터리 성능평가 CC mode CV mode(충전 방전곡선) 충방전 곡선에 대해서 이해를 하셨다면 충방전 시 가장 많이 활용되는 충전/방전 모드인 CC/CV mode를 설명해드리겠습니다. CC/CV mode가 무엇이고 장비에서 어떻게 설정하고 그래프에서 어떻게 나타나는지 알려드리겠습니다. 충전곡선과 방전곡선의 이해가 필요한 분이시면 아래의 글을 읽고 오시면 더 이해가 잘 되실 것 입니다^^ 충전곡선과 방전곡선 이해하기(음극, 양극) 리튬이온 배터리를 이해하기 위해서는 충ㆍ방전 곡선의 해석이 중요합니다. 충전, 방전의 정의가 무엇이며 리튬이온 배터리에서 음극과 양극에서 어떤 그래프태로 나타나는지 자세하게 설명드 yky2088.tistory.com CC/CV mode란? CC mode(Constant Current) 일정한 전류량으로 충전과 방전을 진행하는 모드. C.. 2022. 9. 20. 리튬이온배터리 설계 기초 리튬이온 배터리를 설계할 수 있다는 것은 배터리 공부의 마지막과 같습니다. 원하는 용량의 배터리를 만들기 위해서 음극과 양극의 양을 어떻게 설계하는지 자세하게 알아보겠습니다. 재료 선정 및 기준 설정 배터리 설계 시 어떤 재료를 사용하냐에 따라서 배터리의 성능은 큰 차이를 보입니다. 예를 들면 음극재를 흑연 + Si 음극재를 사용한다면 전해질에 FEC라는 첨가제를 넣어주어 비가역 용량을 좀 더 수월하게 컨트롤할 수 있기 때문입니다. 또한 재료마다 고유 용량과 전위가 다르기 때문에 설계할 배터리의 용량, 전압 등을 고려하여 재료를 선택해야 합니다. 비가역 용량의 이해 비가역 용량이란 재료의 성질이 변하여 이전 상태로 돌아갈 수 없는 용량을 뜻합니다. 양극과 음극의 비가역 용량의 차이를 이해해야 배터리 설계.. 2022. 8. 16. 수산화리튬과 탄산리튬(리튬 이온 배터리) 전구체를 양극재로 만들기 위해서는 리튬 소스가 필요합니다. 대표적인 리튬 소스는 수산화리튬과 탄산리튬입니다. 둘의 차이점은 무엇인지 살펴보겠습니다. 수산화리튬 vs 탄산리튬 리튬의 정제 광물로 부터 정제 호주나 중국 등에서 채굴되는 광석(스포듀민, spodumene)으로부터 열처리 -> 산 or 염기 침출 -> 전해 채취 or 탄산화 반응을 통해 수산화리튬 or 탄산리튬을 생산합니다. 공정은 크게 석회법과 황산법으로 나눠져 있습니다. 광석에는 리튬이 0.5 ~ 3.7% 포함되어 있습니다. 염호로 부터 정제 남미지역의 염호에서 증발 -> 농축 -> 불순물 제거 과정을 거쳐 탄산리튬을 생산합니다. 염호에는 리튬이 0.06 ~ 0.15% 포함되어 있습니다. 수산화리튬 고용량 배터리에 적합한 리튬 소스입니다. .. 2022. 8. 11. 정전류(CC), 정전압(CV) 충전이란? 배터리 평가 방법 중 충ㆍ방전 평가는 매우 중요합니다. 이때 충전 및 방전할 때 정전류(CC) or 정전압(CV) 중 무엇으로 실험해야 정확한 데이터를 얻을 수 있는지 판단해야 합니다. 그렇다면 정전류와 정전압은 어떤 원리로 충전하는지 알아보도록 하겠습니다. 정전류와 정전압의 차이(쉬운 설명) 방이 100개짜리인 집이 있습니다. 처음엔 모두 비어 있어서 1분당 방 5개씩 채워나갔습니다.(정전류) 하지만 어느정도 방이 차니깐 1분 만에 비어있는 방 5개를 찾기가 어려워졌습니다. 사람을 많이 넣자니 혼잡해질 것 같아 시간이 오래 걸리더라도 방 찾는 인원을 5명으로 고정시키고 방을 찾을 때마다 인원을 투입하는 형태로 바꿨습니다.(정전압) 배터리도 똑 같습니다. 정전류(CC)는 일정한 전류를 흘려보내줍니다. 매.. 2022. 7. 28. 완전 셀(Full cell)과 반쪽 셀(Half cell) 보통 완전 셀은 실생활에서 사용하는 전지라고 이해하고 있고, 반쪽 셀은 완전 셀의 반만 있는 것이라고 이해하고 있습니다. 하지만 좀 더 자세히 이해하고 싶을 때 책으로 이해가 어려워 저만의 방법을 적어보겠습니다. 목 차 기본 지식 리튬 이온 배터리에서 전압은 리튬 금속과의 산화/환원 기전력을 기준으로 합니다. 전압은 비교 대상이 없으면 정의할 수 없기 때문입니다. 산/염기에서는 수소 이온의 기전력을 기준으로 하는 것처럼요. 즉, 충전된 흑연은 리튬 +0.01V의 전압으로 리튬 이온이 삽입/탈리가 됩니다. 충전된 LCO 양극은 +4.2V까지 전압을 높여줘야 리튬이 구조로 들어간다는 뜻입니다. 간단한 예로 높이도 기준을 어디로 잡냐에 따라 달라지기 때문에 인천의 수준 원점(해수의 높이)을 기준으로 산, 지형.. 2022. 7. 27. 폐배터리 재활용(건식공정 vs 습식공정) 전기자동차 판매의 증가로 리튬이온배터리의 소비량은 매년 증가하고 있습니다. 하지만 배터리는 수명이 있기 때문에 배터리를 폐기해야 할 상황이 오는데요. 그렇다면 어떻게 배터리가 재활용되는지 알아보겠습니다. 폐배터리 재활용 목적 폐배터리에는 니켈, 코발트, 리튬 등 가치있는 금속이 많이 포함되어 있습니다. 해당 금속은 전 세계적으로 매장되어 있는 곳이 한정적이어서 수급에 차질이 빚어질 수도 있습니다. 코발트 및 리튬 등은 땅에 매립될 경우 토양오염을 일으키는 금속입니다. 따라서 배터리를 재활용하여 금속을 추출해낼 수 있다면 원자재 경쟁력 강화 및 토양오염을 방지할 수 있어 각광받고 있는 사업입니다. 폐배터리 재활용 업체 성일하이텍(한국), Brunp(중국), Umicore(벨기에) 등의 업체가 대표적인 폐배.. 2022. 7. 20. SEI층이란 무엇인가?(개념 및 생성원리) SEI층은 초기에 배터리를 충전할 때 음극에서 두드러지게 나타나는 현상입니다. SEI층은 장점과 단점을 가지고 있어 적당하게 생성되는 것이 좋습니다. 그럼 SEI층의 개념에 대해 자세하세 설명하겠습니다. SEI층 이란 충방전 시 전해질이 음극, 양극, 집전체 등의 계면에서 반응하여 전극 표면에 코팅막을 형성한 층이 SEI층입니다. 영어로는 Solid Electrolyte Interphase로 직영하자면 고체 전해 계면이 됩니다. SEI층은 주로 리튬염의 형태로 존재하여 전자전도도는 매우 낮고 리튬이온의 전도성이 높습니다. 이러한 거동은 고체 전해질과 매우 유사하여 SEI 층이라는 이름이 붙었습니다. 음극의 표면에서 발견되며 간혹 양극 활물질 표면에서도 발견됩니다. SEI층 생성원리 SEI층 생성에 명확한.. 2022. 7. 18. 충전곡선과 방전곡선 이해하기(음극, 양극) 리튬이온 배터리를 이해하기 위해서는 충ㆍ방전 곡선의 해석이 중요합니다. 충전, 방전의 정의가 무엇이며 리튬이온 배터리에서 음극과 양극에서 어떤 그래프태로 나타나는지 자세하게 설명드리겠습니다. 충전 방전 곡선 충방전 곡선에서 y축은 전압 x 축은 용량을 가르킵니다. 즉 y 값이 높을수록 출력이 높아지고, x 값이 클수록 오랫동안 사용할 수 있습니다. 아래는 양극과 음극의 충전, 방전 곡선 그래프입니다. 기본적으로 충전된 만큼 방전됩니다. 하지만 충전 중 부산물이 생겨 방전곡선의 용량이 조금 더 적습니다. 이때 손실을 보는 용량을 비가역 용량이라고 부릅니다. 이렇게 확인된 음극과 양극의 그래프를 합쳐주면 실제로 사용하는 배터리의 충전 방전 그래프도 알 수가 있습니다. 충전이란 기전력이 높아지는 즉 전압이 높.. 2022. 7. 14. 전구체의 개념 및 생산 방법(양극재와 차이점) 배터리의 구조에서 양극재가 있습니다. 하지만 양극재를 생산하기 위해서 전구체가 필수적입니다. 그렇다면 전구체는 무엇이고 양극재와 어떤 차이점이 있는지 확인해보겠습니다. 목 차 전구체(precursor) 최종 생산물 이전의 과정 중에 있는 물질들을 전구체라고 합니다. 하지만 배터리에서 보통 지칭하는 전구체는 생산물 직전의 단계의 물질을 전구체라고 부릅니다. 즉, 생성물과 밀접한 구조를 가지고 많은 과정을 거치지 않고 최종 생산물을 만들 수 있는 중간 생성물입니다. 아래의 그림을 참고하시면 바로 아실 수 있습니다. 전구체와 양극재 전구체 구조에 리튬 이온을 넣어준 물질이 양극재입니다. 즉, 전구체에 리튬 소스(수산화리튬, 탄산리튬 등) 분말을 혼합하여 열처리해주면 양극재가 생성되는 것입니다. 비유를 들자면 .. 2022. 7. 13. 전기자동차 배터리 성능 확인 및 관리 방법 배터리 전공자가 바라보는 전기자동차 배터리 성능은 무엇이며 어떻게 관리해야 오랫동안 사용할 수 있는지 분석해보았습니다. 자동차 비교 기준은 아이오닉 5로 설명하겠습니다. 배터리 성능 #1 배터리 용량 일정한 출력으로 운행 시 얼마나 오래 탈 수 있는지를 나타내는 지표입니다. 예를들면 출력을 꾸준히 2 kWh로 운행한다면 이론적으로 58 kWh는 29시간, 72.6 kWh는 36.3시간 운행할 수 있다는 의미와 같습니다. #2 연비 일정 전기에너지를 사용할 때 갈 수 있는 거리입니다. 현대차 공식홈페이지에서 확인할 수 있습니다. 측정은 산업부 기준으로 측정됩니다. 보통 급가속이 없고 정속 주행한다면 공인연비보다는 조금 더 높게 나온다고 합니다. #3 최대출력 풀악셀을 밟을 때 가속능력이 얼마나 뛰어난지 알.. 2022. 7. 12. 이전 1 2 다음 반응형
