초록

본 발명은 리튬-이온 전지의 전기화학적 성능 예측 방법, 구체적으로는 2차원 이종적층구조의 전극 활물질에 따른 전지 성능을 예측하는 방법 및 이를 이용하는 시스템 및 장치에 관한 것이다.

대표청구항 ▼

이종적층구조의 전극 활물질에 따른 전지 성능을 예측하는 방법으로서,그래핀 또는 MX2로 표현되는 전이금속 디칼코게나이드인 2차원 구조(상기 M은 Mo, W, Nb, 및 Ti 등 전이금속으로 이루어진 군에서 선택되는 하나이고, 상기 X는 S, Se, 및 Te으로 이루어진 군에서 선택되는 하나이다)에 대한 데이터베이스를 제공하는 단계;사용자의 입력에 의해 선택된 2 이상의 상기 2차원 구조에 기초하여, 진공(vacuum) 영역을 감지하여 평면 외(out of plane) 방향을 z축으로 설정하고, 슈퍼셀(super-cell) 탐색 시

이종적층구조의 전극 활물질에 따른 전지 성능을 예측하는 방법으로서,그래핀 또는 MX2로 표현되는 전이금속 디칼코게나이드인 2차원 구조(상기 M은 Mo, W, Nb, 및 Ti 등 전이금속으로 이루어진 군에서 선택되는 하나이고, 상기 X는 S, Se, 및 Te으로 이루어진 군에서 선택되는 하나이다)에 대한 데이터베이스를 제공하는 단계;사용자의 입력에 의해 선택된 2 이상의 상기 2차원 구조에 기초하여, 진공(vacuum) 영역을 감지하여 평면 외(out of plane) 방향을 z축으로 설정하고, 슈퍼셀(super-cell) 탐색 시 육각형(hexagonal) 구조를 직사각형(rectangular) 구조로 변환하는 것을 포함하며, 아래 식 1과 같이 적층시 각 층의 평면 내(in-plane) 방향 시프트를 통해 층간의 원자간 최소거리를 최대화하는 구조를 생성하여 2차원 이종적층구조를 생성하는 단계;복수의 상기 2차원 이종적층구조 중 사용자의 입력에 의해 선택된 최적 2차원 이종적층구조를, 원자 배열을 최적화하여 인접한 복수의 이종적층구조 간 원자 사이의 반발을 최소화하는 방식으로 구조적으로 최적화하는 단계;구조의 보로노이 다이어그램(Voronoi diagram) 분석을 통해 양이온 삽입 위치 후보 선별하는 것, 아래 식 2의 DFT 계산을 통해 각 위치 별 1차 양이온 삽입 에너지를 계산하는 것 및 가장 낮은 양이온 삽입 에너지 구조로부터 양이온 삽입 위치를 결정하는 것을 포함하여, 상기 구조적으로 최적화된 2차원 이종적층구조의 양이온 삽입 위치를 탐색하는 단계;하기 식 3이 최대가 되는 구조를 계산하여 상기 양이온이 순차적으로 삽입되는 구조를 계산하는 단계; 및 상기 계산 결과로부터 하프셀(half-cell) 전압 및 최대 양이온 삽입 용량을 도출하는 단계;를 포함하고,상기 복수의 상기 2차원 이종적층구조 중 사용자의 입력에 의해 선택된 최적 2차원 이종적층구조를, 원자 배열을 최적화하여 인접한 복수의 이종적층구조 간 원자 사이의 반발을 최소화하는 방식으로 구조적으로 최적화하는 단계;는사용자가 설정한 가장 긴 격자(lattice) 길이에 대한 제한 및 검색된 가능한 모든 방향을 기초로, 인접한 원자 사이의 반발을 최소화되도록 원자 배열을 최적화하여, 2개의 개별 계층구조에서 2차원 이종적층구조를 생성하는 것인, 전지 성능 예측 방법.[식 1][식 2][식 3](상기 식 3에서, Lii는 i번째 양이온 삽입 위치이고, Lij는 j번째 양이온 삽입 위치이며, 는 i번째 양이온 삽입 위치와 j번째 양이온 삽입 위치 간의 거리이다)