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IBL-26-2402

리튬 이차 전지 구동방법

등록일
2026-10-07
이차전지› 전지› 전지 상태 모니터링 및 제어
저전류 핵생성 후 고전류 소성변형을 거치는 2단계 리튬 증착 충전 기법

본 기술은 음극 집전체 위에 리튬을 증착할 때 처음에는 낮은 전류 밀도로 구형 또는 반구형 리튬 결정핵을 만들고, 이후 높은 전류 밀도로 전환해 이를 플라스틱 변형시킴으로써 표면적이 작은 선형 리튬 증착물층을 형성하는 전지 구동 기술입니다.

리튬 금속 음극을 사용하면 리튬 덴드라이트가 성장하고 리튬과 전해질 계면에서 부반응이 계속 일어나는 문제가 있었습니다. 이 때문에 쿨롱 효율이 낮고 전지 수명이 짧으며 에너지 효율도 떨어지는 한계가 존재했습니다.

본 기술은 충전 과정을 평균 전류 밀도의 0.1~0.3배인 제1 전류 밀도 구간과 1.5~2배인 제2 전류 밀도 구간의 두 단계로 나누어, 먼저 형성된 리튬 결정핵을 뒤이은 고전류로 플라스틱 변형시키도록 구성됩니다. 이렇게 생성된 2~3㎛ 폭의 선형 리튬 증착물은 전해질과 맞닿는 면적이 작아 부반응이 크게 줄어듭니다. 무음극 리튬 이차전지의 충전 프로토콜, BMS 충전 알고리즘, 배터리 화성 공정에 적용될 수 있어 셀 소재를 바꾸지 않고 충전 전류 순서만 조정하여 쿨롱 효율을 끌어올릴 수 있습니다.

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Key Features:
  • 양극, 음극 집전체를 포함하는 음극, 리튬염과 용매로 된 액체 전해질을 구비한 리튬 이차 전지를 제공하는 단계
  • 리튬 결정핵이 구형 혹은 반구형으로 성장하는 제1 전류밀도로 충전하여 음극 집전체 상에 다수의 리튬 결정핵을 형성하는 단계
  • 제1 전류밀도보다 높은 제2 전류밀도로 충전하여 리튬 결정핵을 플라스틱 변형시켜 리튬증착물층을 형성하는 단계
  • 리튬증착물층이 형성된 리튬 이차 전지를 방전시켜 리튬증착물층의 적어도 일부를 산화시키는 단계

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한양대학교 산학협력단
이윤정 | 박세환
문서
출원일:
2021-05-04
|
특허등록번호:
10-2654676
산업
이차전지
에너지
기술
에너지•배터리
전기전자공학
국가
Korea
패밀리 특허

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