리튬이온전지의 환경온도를 고려한 충/방전 거동과 내구수명 모델링
Modeling the effect of environmental temperature on the charge and discharge behaviors and the cycle life prediction of a lithium-ion battery
- 주제(키워드) 리튬이온전지 , 모델링 , 배터리
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 신치범
- 발행년도 2021
- 학위수여년월 2021. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000030484
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
자동차용 전지의 성능은 운전자의 안전과 밀접하게 연결되어 있기 때문에 엄격한 성능 조건이 요구된다. 리튬이온전지는 높은 에너지 밀도, 고전압, 고출력 등 뛰어난 성능으로 인해 전기자동차의 전력 공급원으로 널리 사용되고 있으며, 차량 내부의 BMS(Battery Management System)을 통해 전지의 상태를 실시간으로 체크한다. 그러나 리튬이온전지의 성능 및 수명은 온도, SOC, 충‧방전 횟수 등의 다양한 물리적 및 화학적 작용으로 인해 열화된다. 따라서 전지의 성능 및 상태를 파악하고 최적화하기 위해서는 이러한 요소들을 고려한 성능 예측 모델의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 리튬이온전지의 환경온도에 따른 전기적 거동을 예측하고, 노화로 인한 내구수명 변화를 예측할 수 있는 수학적 모델을 사용하였다. 환경 온도 25℃ 에서의 전위 및 전류 밀도 분포에 사용되는 모델링 방법론을 다른 온도로 확장하기 위해 실험 데이터로부터 모델링에 필요한 파라미터를 얻었다. 또한 리튬이온전지의 충‧방전 횟수에 따른 전기적 거동 및 용량 변화를 확인하기 위해 모델링을 진행하였다. 특히, 기존의 내구수명 예측 모델에 BOL(Beginning of life)에서 일어나는 현상 중 하나인 Break-in 메커니즘을 반영하여 예측 정확도를 향상시켰다. 모델링 결과와 실제 실험 결과를 비교해 리튬이온전지의 전기적 거동 및 내구수명 예측 모델의 타당성을 검증하였다.
more목차
1 서론 1
1.1 일차 전지와 이차 전지 1
1.2 리튬이온전지 2
1.3 연구목표 6
2. 수학적 모델 7
2.1 1차원 충·방전 모델 7
2.2 내구수명 예측 모델 15
3. 리튬이온전지의 시험 17
3.1 충전 시험 19
3.2 방전 시험 27
3.3 내구수명 시험 35
4. 결과 52
4.1 충전 모델링 결과 52
4.2 방전 모델링 결과 58
4.3 내구수명 모델링 결과 64
5. 결론 78
참고문헌 79
Abstract 81
