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SEI(Solid Electrolyte Interphase)에 대한 간단한 이해 [필요 사전 지식] 리튬배터리의 충/방전 원리 : https://limitsinx.tistory.com/11 LUMO,HOMO에 대한 이해 : https://limitsinx.tistory.com/26 SEI 층(SEI layer)란 무엇일까요?? 영어로 풀어쓰면, Solid electrolyte interphase로 "전해질 내에서 고체로 분열(생성)한다" 라는 뜻입니다. *interphase : 세포주기에 있어, 분열기와 다음 분열기 사이의 중간 기간 즉, 단어만 풀어 써보면 전해질 내부에 고체형태의 어떤것이 생긴다라고 추측 해볼 수 있습니다. ① SEI 란 무엇인가? [참고] : 리튬배터리의 충/방전 원리 : https://limitsinx.tistory.com/11 : 리튬배터리를 충전하게되면 캐.. 2020. 12. 1.
배터리 건식공정(Dry coating)에 대한 간단한 이해 테슬라의 배터리데이(Battery day by TESLA)를 비롯해서 멕스웰社(Maxwell corporation)의 기술로 유명한(지금은 테슬라가 인수) '건식공정(Dry coating)'은 대체 무엇일까요?? 기존의 리튬배터리 제조과정에서 [전극공정] 에서는 양극을 만들때 양극재(NCM,NCA,LFP...) + 바인더 + 도전재를 solvent(용매)로 녹여서 액체상태로 만들어 슬러리를 섞듯이 섞어준 다음, 집전체(Al or Cu)에 잘 펴바르고(코팅) 건조시킨후, 용매를 증발시키는 과정을 거칩니다. 결과적으로, 전극공정의 아웃풋 결과물은 집전체에 잘 발려진 양극재+바인더+도전재입니다. https://blog.naver.com/limitsinx/222001761537 리튬배터리 제조공정과정 간단 요약.. 2020. 11. 30.
리튬이온 배터리의 충방전 원리(The principle of lithium-ion battery) *본론에 들어가기에 앞서 배터리를 이해하기 위한 사전지식 '산화환원반응'에 대해 정리하면 "전자를 잃은쪽은 산화수가 증가하고 산화되며, 전자를 얻는쪽은 산화수가 줄어들고 이때 잃은 전자수와 얻은 전자수는 항상같습니다" 예를 들면 수소이온 H+는 산화수가 1인 이온이며, 산소이온 O2-는 산화수가 -2인 이온입니다.  ① 리튬이온 배터리의 충방전 원리 이제 배터리내 이온과 전자의 거동에 관해서 다루어 보겠습니다! 제가 가장 해깔렸던 부분과 도무지 다른사람들은 왜 이렇게 설명을 하는지 이해가 안되는 그림이 바로 밑의 그림입니다. 보통 리튬배터리 원리라고 치면 나오는 이미지인데요  그림을 상세하게 보지 않으면 전자가 어떻게 움직이는지 파악이 힘듭니다. 리튬은 배터리안에서 왔다갔다하는것 같은데 전자는 배터리 바.. 2020. 11. 29.
태양광 배터리(Solar battery)에 대한 간단한 이해 -태양광 배터리 (Solar battery) 개인적으로는 태양전지가 앞으로 사라질 배터리 중 하나라고 생각하고 있습니다.. 효율적인 측면이나 전지 자체 특성적인 문제나...한계점이 뚜렷하게 보이기 때문인데요..(개인적 의견입니다.) 태양광 배터리는 주변 환경의 영향을 너무나도 많이 받을 뿐 아니라, 특히 한국은 태양광발전에는 최악의 환경이기 때문입니다. 비옥한 땅이 남아돌며, 눈/비는 오지 않으며 태양광이 언제나 고점으로 들어오는 샌프란시스코 같은 지역이 아닌이상.. http://www.energycenter.co.kr/news/articleView.html?idxno=337 ① 태양광배터리의 간단한 원리 태양광 배터리 패널의 재료로는 보통 실리콘을 사용하는데요 태양광 패널로 실리콘을 쓰는 이유는 반도체.. 2020. 11. 28.
EIS(임피던스 분광법)/와버그 임피던스(warburg impedance)에 대한 간단한 이해 와버그 임피던스(Warburg impedance)란? 배터리의 EIS(Electrochemical Impedance Spectronization, 한국어로 임피던스분광법)를 실행할때 나오는 RLC성분들을 일컫는 용어입니다. *EIS란 Impedance를 측정하기 위해 AC전원을 인가하여 나오는 결과물을 nyquist plot으로 옮겨 해석하는것으로, 아래의 그림처럼 AC전원은 주파수를 가지고 이것은, 시간축으로는 원운동을 한다고 생각하시면 됩니다. 시간에(Time domain) 따라 그려지는것을, 임피던스_real(실수),임피던스_image(허수)성분으로 나누어 그린것이 nyquist plot이며, 이것을 해석하는 행위를 EIS 분석법(임피던스 분광법) 이라고 합니다. *electrolyte concen.. 2020. 11. 27.
원자와 전자에 관한 이해 (전기전자/화학공학의 근본) 전자공학과 졸업생들에게 "전자가 뭐에요?" 라고 물어보면 정확하게 대답하는 사람이 드문것을 알게되었습니다.. "전자"공학을 4년간 배웠음에도 "전자"가 뭔지 정확히 모른다는것.. 등잔밑이 어둡지 않을까 생각되네요.. 모든 전기전자 엔지니어링은 원자와 전자에 관한 이해에서 출발합니다! 원자란 무엇일까요? 보통 90년대생들에겐 익숙하게 'Atom'이라 불리는데 원자는 원자핵과 전자로 이루어져있습니다. 이 원자핵은 양성자(Proton)과 중성자(Neutron)으로 나누어져 있고, 전자의 개수는 양성자의 개수와 1:1 매칭됩니다. 즉, 지구가 달을 잡아당기는 것과 같이 , 원자핵이 전자들을 잡아 당기고 있는 것입니다. :) 여기서 원자핵이 전자를 당기고 있지만 한바퀴 궤도내에 존재할 수 있는 전자의 갯수는 정해.. 2020. 11. 26.
리튬이온배터리의 SOC와 SOH의 관계 리튬이온배터리는 이전 글에서 정리했지만 리튬이온과 전자가 Cathode와 Anode 사이를 왔다갔다하는 가역 이차전지에요 그럼 이 배터리가 평생 충/방전을 효율100%로 할 수 있을까요? 당연히 아닙니다. 배터리는 그 자체로 전기화학상태이기 때문에 여러가지 부반응이나 열에의한 노화가 일어나기 마련인데요 이런 배터리 열화 상태를, SOH(State of Health) 라고 합니다. 이 SOH는 SOC와 상당히 관계가 깊습니다. 배터리가 열화가 된다는 것은 SOC, 즉 용량이 줄어드는 것을 의미하고 이는 내 핸드폰의 배터리가 2년이지나면 빨리 닳는것과 동일한 의미입니다. 그럼 왜 이런 노화가 일어날까요? SOH의 발생에는 아주~~많은 이유가있지만 그 중 하나인 양극재크랙을 설명드릴까합니다. 위의 이미지와 같.. 2020. 11. 26.
[배터리 전기화학모델링2] - 버틀러발머 방정식(Bulter Volmer equation) [사전필요개념] : 이전 제가 운영하던 블로그에 정리해두었던 글입니다 :) https://blog.naver.com/limitsinx/221715432410 -배터리 양극재 정리 https://blog.naver.com/limitsinx/221715443398 ​-배터리 음극재 정리 버틀러-볼머 방정식(Butler-Volmer equation)은 배터리를 전기화학적 모델링을 하다보면 가장 자주 마주치게되는 수식중 하나입니다. 간단하게 정리를 하자면 배터리를 충/방전할때 양극과 음극 즉, 전극과 전해질 사이의 계면에서 발생하는 면적당 전류(전류밀도) 입니다. 더쉽게말하면, 배터리 전극계면에서의 전류밀도죠 이렇게 간단한것을 수식으로 말하면 이런 형태가 됩니다 i0는 초기 전류밀도며 R은 기체상수, T는 절대.. 2020. 11. 26.
배터리 열폭주(Thermal runaway)에 대한 간단한 이해 ESS(Energy Saving System)이든, EV(Electric Vehicle)이든 배터리를 사용하는 분야라면, 필드의 엔지니어라면 '열폭주(Thermal runaway)'에 대해 신경을 쓸 수밖에 없습니다. 리튬배터리의 화재는 일반 화재와는 달리 진압조차 할 수 없으며, 인명피해로 이어질 가능성이 높기 때문입니다. 이런 열폭주는 도대체 어떤 메커니즘으로 일어나는 것일까요?? 일단 배터리 셀의 관점에서 보면 배터리의 열관리가 안되서 일정 온도 이상 유지가 될 시 셀의 전해질이 기체화 되어 셀 내부 압력이 증가하게 됩니다. 이때 발생하는 가연성 전해줄밀질이 기화되고 분출될 뿐만아니라, 내부압력의 증가로 인해 분리막에도 소손이 갈 확률이 올라가게 됩니다. 여기서 내부쇼트 혹은 가연성 기체물질에 의해.. 2020. 11. 26.

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