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급격한 온도 변화에 따른 리튬 이온 배터리의 전해질 내 염 농도 분포 특성
Characteristics of Salt Concentration in Electrolyte of Lithium Ion Battery According to Sudden Temperature Change 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.16 no.1, 2017년, pp.11 - 15  

장경민 (한국기술교육대학교 대학원 메카트로닉스공학과) ,  김광선 (한국기술교육대학교 메카트로닉스공학부)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Lithium-ion batteries are widely used, from lightweight to energy-intensive, from small devices to large ESSs. However, it is sensitive to the surrounding environment and there is a change in performance depending on the temperature change. In this study, the temperature dependence of the charge / d...

주제어

#Li-ion Battery   #Sudden Temperature Change   #Electrolyte Salt Concentration   #Numerical Analysis  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 리튬 이온 배터리의 시뮬레이션 모델을 통해 특정 주변 온도에 따른 전압 값을 추정하여 온도와 전압의 상관 관계를 밝힌다. 또한 급격한 온도 변화는 배터리 수명에 영향을 끼치는데, 주변 온도가 급격히 변할 때 배터리 내부의 염(Salt)의 농도 분포를 시뮬레이션 하여 배터리 수명과의 연관성을 추정한다.
  • 본 연구에서는 리튬 이온 배터리의 시뮬레이션 모델을 통해 특정 주변 온도에 따른 전압 값을 추정하여 온도와 전압의 상관 관계를 밝힌다. 또한 급격한 온도 변화는 배터리 수명에 영향을 끼치는데, 주변 온도가 급격히 변할 때 배터리 내부의 염(Salt)의 농도 분포를 시뮬레이션 하여 배터리 수명과의 연관성을 추정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
2차 전지의 화학반응 시 방전 과정은 어떠한가? 10과는 달리, 충/방전 동안에 염의 농도 분포에 큰 차이를 보이는 것을 알 수 있다. 2차 전지의 화학반응은 방전시에 Negative Electrode로부터 이온과 전자가 방출되어, 전자는 도선을 타고 Positive Electrode로 이동하고 이온은 전해질과 분리막을 통과하여 Positive Electrode로 이동한다. 충전시에는 이와 반대 현상이 일어난다.
컨트롤 가능한 변수끼리의 상관 관계에 대해 알아야 하는 이유는 무엇인가? 리튬 이온 배터리의 충/방전 특성에 영향을 끼치는 인자는 여러 변수가 존재한다. 그러나 실제로 사용자가 컨트롤 가능한 변수는 전압, 전류, 온도 정도이며, 다른 특성들은 이미 전지가 제조될 때 공정 조건이나 전지의 설계값, 또는 사용 물질들에 의해 결정된다. 따라서, 이미 만들어져 있는 전지를 사용함에 있어 수명, 잔존 용량, 충/방전 특성 등을 사용자가 다루기 위해서는 전압, 전류, 온도 등 사용자가 컨트롤 가능한 변수끼리의 상관 관계에 대해 밝힐 필요가 있다.
리튬 이온 배터리의 특징은 무엇인가? 리튬 이온 배터리는 무게가 가볍고, 그에 비해 높은 에너지 밀도를 갖기 때문에 소형 기기에서 대형 ESS(Energy Storage System)에 이르기까지 널리 사용되고 있다. 그러나 주변 환경에 민감하고, 사용 전압범위를 넘겨 사용할 경우 폭발 등의 심각한 문제를 야기할 수 있다.
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참고문헌 (4)

  1. Xiongwen Zhang "Thermal Analysis of a Cylindrical Lithi-um-ion Battery", Journal of Electrochemical Acta 56, pp.1246-1255, 2011. 

    상세보기 crossref

  2. K.E. Thomas, J. Newman, and R.M. Darling, "Mathmatical Modeling of Lithium Batteries : Advances in Lithium-Ion Batteries",Kluwer Academic Publisher, New York, 2002 

  3. C. Marc Doyle, "Design and Simulation of Lithium Rechargeable Batteries", Ph.D Dissertation, University of California, Berkeley, 1995 

  4. Kyung-Min Jang and Kwang Sun Kim, "Numerical Analy-sis of Inner Reaction Effects of Cylindrical Li-ion Battery by Discharge Rates," Proc. IMECE-63610, ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Denver, CO, USA, 2012 

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