차량용 리튬 이온 전지 주요 부품의 재료 물성 모델링
저자
명동준(Dongjoon Myung) ; 김재승(Jaeseung Kim) ; 이한솔(Hansol Lee) ; 최용석(Yongseok Choi) ; 이명규(Myoung-gyu Lee)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
KDC
556
자료형태
학술저널
수록면
761-761(1쪽)
제공처
전기차 시장의 급격한 성장과 함께 차량용 리튬 이온 전지에 대한 연구 또한 활발히 수행되고 있다. 특히 전지의 에너지 밀도를 높이기 위한 전기, 화학적 분야에서의 연구가 활발히 진행중이다. 최근 리튬 이온 전지의 에너지 밀도가 높아지고 또 다양한 기계적 부하로 인해 발생할 수 있는 전지의 파손과 내부 단락 발생 등으로 전지의 기계적 거동에 대한 연구의 필요성이 증가하고 있다. 본 연구에서는 차량용 리튬 이온 전지의 주요 부품들인 전극, 활물질, 집전체 그리고 분리막의 탄, 소성 및 파단 거동에 대한 연구를 수행하였다. 리튬 이온 전지의 각 주요 부품들의 탄, 소성 물성을 확보하기 위해 일축 인장 실험을 수행하였다. 전극의 경우 복합재 형태의 집전체와 코팅층으로 구성되어 활물질만을 독립적으로 추출할 수 없기 때문에 전극 단위에서의 재료 물성과 집전체의 재료 물성을 바탕으로 유한요소 해석을 적용한 역해석법을 통해 활물질의 물성을 확보하였다. 분리막은 전극과는 달리 소성 이방성이 매우 크다고 알려져 방향별 일축 인장 실험을 수행하여 이방성을 포함한 기계적 물성을 확보할 수 있었다. 또한, 리튬 이온 전지의 각 주요 부품들의 두께는 수십 마이크로 수준으로 매우 얇기 때문에 시편의 펴면 결함이 파단에 영향을 미칠 수 있어 이러한 재료 표면효과를 최소화할 수 있는 다축 실험법을 개발하여 파단 변형율을 측정하였다. 측정된 각 주요 부품들의 탄, 소성 및 파단 물성의 바탕으로 바이 셀(bi-cell) 단위의 재료 모델링 및 유한요소 해석을 수행하였으며, 해석 결과 실험에서 관찰되는 주요 특성이 잘 일치함을 확인하였다.
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