개요
- 음극과 양극 사이를 리튬이온 충,방전 시 왕복이동시키는 원리를 이용한 전지이다
- 충, 방전의 어느 과정에 있어서도 금속상태의 리튬은 존재하지 않게 되므로 리튬이온 축전지라 한다
리튬이온 축전지의 구조
리튬이온축전지의 충,방전 메커니즘
1)충전
양극으로부터 리튬이 Undoping되고, 음극의 탄소층간에 리튬이 Doping된다
첫충전 :
\[LiCoO_2+C \to Li_{1-x}CoO+Li_xC\]
충전 시:
\[Li_{1-x}CoO_2+Li_xC \to Li_{1-x+dx}CoO_2+Li_{x-dx}C\]
2)방전
음극의 탄소층간으로부터 리튬이 Undoping되고, 양극 층간에 리튬이 Doping된다.
방전시 :
\[Li_{1-x+dx}CoO_2+Li_{x-dx}C=> Li_{1-x}CoO_2+Li_xC\]
리튬이온 축전지의 특징
- 에너지밀도가 높다
- 전압이 높다
- 자기방전이 적다
- 메모리효과가 없다
- 방전곡선의 특징을 이용하여 잔존량 표시가 용이하다
- 충방전 사이클 특성이 우수하고 500회 이상 충방전 반복이 가능하다
- 금속리튬과 리튬합금을 사용하고 있지 않기 때문에 안전성이 높다
리튬이온 축전지의 특성
1)충전특성
- 전지전압 : 서서히 상승하여 설정한 최대충전전압에 도달한다
- 충전량 : 약80[%]에 도달하면 정전압 충전으로 변환된다
- 충전전류 : 최대 충전전압 도달후 충전량이100[%]에 도달할 때까지 감소한다
2)방전특성
- 초기 방전전압은 약4V정도이며 평균적으로 약3.6V이다
- 니켈카드뮴전지의 3배정도이다
- 방전곡선을 이용하여 전지의 잔존용량 표시가 용이해진다
- 최대설정전압은 4.2[V], 방전종지전압은2.5[V]를 유지하는것이 좋다.
3)방전온도특성
- 저온으로 방전하는 경우 전지전압이 저하되어 방전용량도 감소한다
자기방전특성
1)리튬이온축전지의 제조
- 전극공정 : 전극을 제조하는 공정이다
- 조립공정 : 탈수, 제진이 핵심공정이다
- 충,방전 공정 : 충,방전 용량 검사를 수행한다
2)리튬이온축전지의 안전기구
- 각 전지 내 전류차단장치, 안전밸브(내압상승), 플리스위치(가볍저항)의 안전기구가 부착되어있다
3)보호회로
- 과충전방지 회로
- 과방전방지 회로
- 과전류방지 회로
4.)조전지
- 리튬이온축전지의 충,방전 심도는 전압에 의해 결정되기 때문에, 병렬접속의 조전지가 용이하다
- 용량이 다른 전지가 병렬 접속되는 경우 전압이 높은 전지로부터 낮은 전지로 전류가 흘러 단자전압이 자동으로 동일해진다.
- 접속편은 전기저항이 충분히 작은 재료를 사용해야 한다
★신개념에너지
스마트그리드
마이크로 그리드
전기자동차 전원공급설비
전기자동차의 충전방식의 종류
V2G
전력저장장치
ESS의 제어기술
이차전지를 이용한 전기저장장치의 시설
ESS의 안전강화
리튬이온 축전지
리튬이온 전지의 ESS로 사용할 경우 안전의 문제점과 대책
SMES(초전도 에너지 저장장치)
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압축공기 에너지 저장장치
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분산형 전원 배전계통 연계 기술 기준
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