이차전지41 리튬이온배터리 전극 설계방법 : N/P Ratio 란 무엇인가? 배터리 제조사들이 전극을 설계할때 필수적인 요소는 N/P Ratio 이다. 금일 포스팅에서는 리튬이온배터리의 전극을 설계하는 주요 인자 중 하나인 N/P ratio의 계산방법과 문헌을 통해 실험결과를 통해 이해해보자. 1. N/P Ratio의미 N/P Ratio란 음극(Negative electrode)의용량에서 양극(Positive electrode)의용량을 나눈값을 나타낸다. N/P Ratio > 1 경우 : 음극용량이 양극용량보다 더 많음 N/P Ratio = 1 경우 : 양극과 음극용량이 같음 N/P Ratio < 1 경우 : 양극용량이 음극용량보다 더 많음 통상적으로 리튬이온배터리 (양극:NCM, LFP, LMO등, 음극:Graphite)제조사들은 (1.1~1.2)값으로 음극용량이 더 많게 설계.. 2022. 11. 25. 리튬이온배터리 집전체 : 알루미늄(Al)과 구리(Cu)를 사용하는 이유 리튬이온배터리의 양극과 음극은 집전체(Current collector)에 코팅이 된 형태로 사용된다. 양극에서는 알루미늄(Al)을 사용하고 음극에서는 구리(Cu)를 사용하는데 왜 같은 소재를 사용하지 않고 다른 소재를 사용하는 것일까? 이번 포스팅에서는 집전체의 역할과 왜 특정 소재를 집전체로 사용하는지 알아보자. 집전체는 양극에는 알루미늄을 사용하고 음극에서는 구리를 사용한다. 집전체는 10um의 수준의 매우 작은 두께로 사용되고 있다. 집전체는 리튬이온배터리가 충전/방전 하는 과정에서 생겨나는 전자들을 이동시키는 통로 역할을 한다. 충전 과정에서 양극 내부의 리튬이 이온화되어 리튬이온이 되고 전자한개를 발생시킨다. 이때 생겨난 전자는 알루미늄 집전체를 통해 음극의 구리 집전체를 거쳐 리튬이온을 환원시.. 2022. 11. 23. 리튬이온배터리의 단점 : 화재 메커니즘(덴드라이트, SEI분해) 리튬이온배터리에 사용되는 전해액은 인화성 유기물질이기 때문에 화재 위험성이 항상 존재한다. 이러한 안전문제는 전기차 사용의 안전측면에서 큰 걸림돌이 되고 있다. 그렇다면 배터리내부에서 인화성 유기물질의 어떤 화학메커니즘 때문에 화재가 발생하는지 알아보자. 1. 전기차 배터리 화재 사례 2021년 H사 전기차 코나EV에 화재가 발생하는 사건이 일어났다. 결과적으로 H사는 대량의 리콜을 진행하였고, 막대한 손해를 입게 되었다. 이 원인은 전기차에 포함되어 있는 배터리의 화재 때문이다. 오늘 포스팅에서는 리튬이온배터리의 화재가 발생하는 원인에 대해 알아보고자 한다. 리튬이온배터리의 4대소재 중 전해액은 유기물질이다. 대표적으로 사용하는 용매인 DEC(Diethylcarbonate), EMC(Ethylmetyl.. 2022. 11. 22. 리튬이온배터리 Voltage profile 이해 : 용량(Capacity), 전압(Voltage), C-rate 리튬이온배터리 논문을 접하게 되면 항상 나오는 그래프가 있다. Voltage profile 로 흔히 불리우는 그래프이다. 오늘 포스팅에서는 리튬이온배터리의 Voltage profile을 설명하고자 한다. 위 그래프는 NCM811 양극재가 적용된 리튬이온배터리의 그래프이다. 충전속도에 따라 충전용량과 방전용량 곡선이 그려져 있다. 해당 그래프를 통해 voltage profile을 이해하자. 1. X축 : 용량 Capacity (mAh/g) 그래프에서 X축은 단위질량당 용량을 의미한다. 위 그림의 그래프는 단위가 mAh/g으로 되어있다. 이 의미는 단위질량당 용량을 의미한다. 따라서 같은 양의 양극활물질을 사용하였을 경우, 얼마나 많은 용량을 발현하는지를 나타낸다. 용량(Capacity) 의 수식 : [1A.. 2022. 11. 18. 리튬이온배터리 분리막(Separator)의 역할과 특성 리튬이온배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해액의 4가지 핵심소재가 있다. 이번 글에서는 안전성에 기여하는 소재인 분리막(Separator) 분리막에 필요한 특성들에 대해서 이야기 해보고자 한다. 분리막은 양극과 음극을 차단시키는 역할을 한다. 양극과 음극에 전기가 흐르지 않게 차단시킴으로써 배터리의 단락(쇼트)를 방지한다. 분리막은 보통 전기전도성이 없는 절연 고분자(polymer) 소재를 사용한다. 대표적으로 PP(Poly propylene), PE(Poly ethylene)이 널리 이용되고 있다. 1. 두께 분리막은 두께가 얇을수록 좋다. 그 이유는 배터리의 저항과 관계가 있기 때문이다. 두께가 높아지면 그만큼 저항이 증가하기 때문에 배터리 성능이 떨어져 낮은 에너지밀도를 갖는다. 반대로 두께가 얇아.. 2022. 11. 16. 리튬이온배터리의 음극재 : 흑연(Graphite)의 역할 및 특징 리튬이온배터리의 핵심 4대 소재는 양극, 음극, 분리막, 전해질로 구성되어 있다. 이 중 음극재로 현재 가장 널리 사용되는 소재는 흑연(Graphite)이다. 흑연(Graphite)은 탄소(Carbon)의 동소체이며, 리튬이온배터리 산업에서 없어서는 안될 핵심 소재이다. 1. 음극으로서의 적합성 첫번째 특징은 리튬삽입 평균전위가 적절하다. 현재 양극으로 사용되는 LCO, NCM, LMO, LFP 등 양극 소재 대비하여 흑연은 평균전위값이 낮은 특성을 갖는다. 양극과 음극의 전압차가 높을수록 리튬이온배터리의 에너지밀도가 높아지기 때문에 평균전위값(~0.1V)이 낮은 음극재로 적합하다. 또한 높은 이론용량값 (382mAh/g) 을 갖기 때문에 많은 양의 리튬이온을 저장할 수 있다. 2. 구조적 적합성 흑연(.. 2022. 11. 15. 이전 1 ··· 3 4 5 6 7 다음
