전기화학의 이해 썸네일형 리스트형 #20. 젤 고분자 전해질 젤 고분자 전해질은 고분자와 유기용매, 리튬염으로 구성되는 전해질을 의미하는 것으로 고체 고분자 매트릭스 내에 유기 전해액을 함침시켜 제조한다. 일반적으로 고체 필름 상태이기는 하나 고분자 사슬내로 스며든 전해질에 의해 이온 전도도 값이 10-3 S/cm 수준을 나타내기 때문에 고체 고분자 전해질이 갖는 가공성과 안전성에 대해 액체 전해질의 높은 이온 전도 특성을 모두 갖고 있어 리튬 이차전지용 고분자 전해질로서 활발한 연구가 진행되어 오고 있다. 젤 고문자 전해질의 매트릭스 고분자로는 보통 PAN, PVdF, PMMA, PEO 등이 있으며, 각각의 특징에 대하여 알아보자.1) PAN계PAN은 고분자 측쇄에 큰 극성을 갖는 CN기를 보유하고 있기 때문에 리튬이온이나 용매와의 강한 인력이 작용하는 등으로 .. 더보기 #19. 고체 고분자 전해질 (1) : 장점, 필요조건 고분자 물질이 이온을 전달할 수 있다는 사실이 발견된 후 고체 고분자 전해질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 고체 고분자 전해질의 장점은 다음과 같다.고체 고분자 전해질의 장점1. 음극에 리튬메탈을 사용할 수 있어 전지의 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.2. 누액 염려가 없어 신뢰성이 높다.3. 다양한 모양과 디자인을 갖는 전지 제조가 가능하다.4. 초박막 전지 제조가 가능하다.5. 전지온도가 상승하여도 가연성 가스의 분출이 없다.6. 분리막 및 보호회로 등이 필요 없어 저비용으로 전지 제조가 가능하다. 고체 고분자 전해질의 필요조건'1. 이온 배위능을 가지는 극성기가 고분자 사슬 내에 존재하고, 인접 사슬의 극성기가 이온과 협동배위를 할 수 있어야 한다.2. 염을 해리하기 위하여 사슬의 공간적.. 더보기 #18. 전해질 (Electrolyte) 첨가제(Additive)의 기능 및 종류 별 특성 1) 첨가제 기능전해질 첨가제의 주요 기능은 전해질의 이온전도도, 전지의 수명 또는 안전성을 향상시키는것이 주된 목적이다. 전지에 적용되는 대부분의 액체 전해질들은 다양한 첨가제들을 미량으로 반드시 포함하고 있으며, 실제로 첨가제에 의하여 전지의 성능과 안전성이 크게 영향을 받는다. 이 첨가제가 양극에 미치는 영향과 음극의 미치는 영향이 서로 다르기 때문에 양극을 보호하고 성능을 향상 시켜주는 첨가제를 양극 첨가제라 부르고, 음극을 보호하고 성능을 향상 시켜주는 첨가제를 음극 첨가제라고 부른다. 2) 첨가제 종류별 특성양극 첨가제 : 양극 표면에 보호막을 생성 시켜 성능을 향상시키는 역할을 하는데, 양극에 생성되는 보호막을 CEI(Cathode Electrolyte Interphase)라고 한다. 음극 .. 더보기 #17. 분리막(separator) 기능 및 기본 특성 1) 분리막분리막은 전기화학 반응에 참여하지 않는 비활성 소재이지만, 리튬 이온이 이동하는 경로를 제공하는 역할을 하면서 동시에 음극과 양극의 물리적인 접촉을 분리하는 중요한 소재이기도 하다. 전지내의 전해질 특성을 이해하기 위해서는 분리막의 역할과 구조, 특성을 파악하는것이 중요하다. 2) 분리막의 기능분리막은 수 nm~수 um 크기의 기공을 갖고 있어 미세 다공성 고분자 막이라고 할 수 있다. 가장 일반적으로 사용하는 분리막은 PE, PP 등의 폴리올레핀계를 들 수 있는데 이는 우수한 기계적 강도 및 화학적 안정성을 갖고 있어 가격 또한 낮다는 장점이 있다. 분리막의 기공도는 30~50% 정도 이며, 기공이 높은 온도에서 막혀 리튬이온의 이동을 차단시키는 온도는 각각 PE : 135도, PP:165도.. 더보기 #16. LFP,LMFP 양극활물질의 특징 및 개발 현황 1) LFP 양극활물질 특징LFP 양극활물질은 높은 에너지 밀도와 안정적인 충방전, 높은 안전성 등으로 배터리 업계의 시장에서 주목을 받고 있는 대표적인 소재 중 하나이다. 특히 가격이 저렴한 점이 매력적으로 다가온다. 하지만 낮은 이온 확산 속도 및 낮은 전기 전도성으로 출력이 좋지 못하고, 충전 속도와 특히 저온 성능에 어려움이 있다. 이를 해결하고자 다양한 연구가 진행되고 있는데, 나노 크기의 LFP 입자를 사용하여 리튬 이온 확산 경로를 단축하고 고전류에서 재료의 방전 성능을 향상시켜 전해질과의 접촉 면적 또한 증가하여 반응이 활성화 되며 비표면적이 늘어나 문제점을 완화하는 방법이다. 하지만, 나노 크기의 파티클 사이즈는 탭 밀도를 안좋게 만들어 균일한 코팅이 어려워 자가 방전에 문제를 야기 할 .. 더보기 #15. 전지의 제조 과정 3 : 화성 공정 (목적, 순서 및 역할) 1) 화성공정의 목적화성 공정은 활성화 공정, 불량 전지 제거 공정, 용량 선별 공정으로 구성된다. 활성화 공정은 조립한 전지를 충전, 에이징, 방전 등의 공정을 통해 전지를 안정화하여 사용 가능한 상태로 만드는 것이다. 초기 충전 시 3.3V 부근에서 음극 표면에 SEI 피막이 형성되어 전해액-전극계면에서 리튬 이온의 이동을 용이하게 하고 전해액의 분해를 억제한다. 활성화 정도는 전지의 성능, 수명, 안전성 등 기초 특성에 영향을 주게 된다. 불량 전지는 에이징 중의 개방회로 전압 및 방전 용량을 통해 제거할 수 있다. 일반적으로 불량의 원인은 미세 단락에 의한 것이 많다. 이는 에이징 중의 개방회로 전압 및 방전 용량 저하 현상을 통해 알 수 있고, 불량 전지는 성능 저하 뿐만 아니라 안전성 문제가 .. 더보기 #14. 전지의 제조 과정 2 : 조립 공정 1) 권취 공정 권취 공정은 전극에 텝을 붙이고 전극사이에 분리막을 삽입시켜 원기둥 모양으로 테이프를 고정하여 젤리롤 형태의 배터리를 제조하는 공정이다. 이 공정은 탭 초음파 용접 공정, 센터 리포밍 공정, 내부 단락 검사 공정으로 구성된다. 탭 초음파 용접 공정은 전극 무지부에 탭을 용접하는 공정이다. 센터 리포밍 공정은 젤리롤 중심에 용접팁이 삽입될 수 있도록 중심부를 원형으로 만드는 공정이다. 내부 단락 검사는 최종적으로 만들어진 젤리롤의 내부에 발생될 수 있는 단락여부를 검사하여 불량품을 선별하는 공정이다. 이 공정에서는 수십 옴(Ohm) 이상의 저항을 가져야 한다. 2) 젤리롤 삽입/음극 탭 용접/ 비딩 공정젤리롤 삽입 공정은 젤리롤을 캔에 삽입 후 X선 검사기로 얼마나 삽입되었는지를 알아보는 .. 더보기 #13. 전지의 제조 공정 1 : 전극 제조 공정 1) 활물질 혼합 공정활물질 혼합 공정은 일반적으로 바인더와 용매를 우선 용해 시켜 선분산액을 제조한 후 활물질과 도전재를 혼합/분산하여 슬러리를 제조하는 공정을 의미한다. 이 공정은 바인더 용액 제조 공정, 바인더 용액 이송 공정, 슬러리 제조 공정, 슬러리 보관 공정 및 이송 공정으로 구분할 수 있다. 슬러리 보관 공정에서는 믹서에서 제조된 슬러리를 펌프를 이용하여 저장믹서로 이동시켜 굳지 않도록 점도를 유지시켜 주는것이 중요하다.2) 전극 코팅전극코팅 공정은 혼합공정에서 제조된 슬러리를 코터를 통과시켜 정해진 패턴 및 일정한 두께로 금속 집전체 상에 코팅한 후 건조하는 공정을 의미한다. 이 공정은 권출 공정, 코팅공정, 건조공정, 밀도측정공정, 권취 공정으로 구성되며 전극 구조 특성상 전극전면 및 .. 더보기 이전 1 2 다음