2차전지 전공이론 7일완성 빡공스터디 4일차 - 전기자동차용 전지-

[강의 내용]

전기 자동차의 역사 – 자동차 초기부터 시작

HEV : 엔진 + 모터

Power-assist HEV (동력 지원 HEV) : 충전이 필요없고, 전지 용량이 작아서 사업성이 좋음

ZEV (Zero Emission Vehicle)

PHEV (Plug-in HEV) : EV mode로 구동하다 전지 용량이 떨어지면 HEV mode로 전환

HEV (Hybrid Electric Vehicle)

 

용량이 5Ah 이상이면 NCA 양극 위험 -> NCM 사용 (원통형 전지)

 

EV 전지 문제점

(1) 저온 충전 시 음극에 리튬 금속 석출

온도가 내려가면 음극 저항이 급증

-> 리튬이 흑연 안으로 들어가지 못하고 표면에 석출

-> 충전 문제, 발화 폭발 위험

-> 흑연에 소프트 카본을 소량 첨가하여 저온 충전 時 저항 증가 현상 완화

 

(2) 중대형 원통형 전지에서 아크 발생 위험

원통형 전지는 에너지 밀도가 높아 정교한 벤트가 필요하여 CID 설치

96개 中 1개의 전지에서 CID 작동 -> 360V가 열려진 CID에 집중 -> CID에 아크 발생 (220V가 넘으면 아크 발생 – 삼성SDI 연구 결과)

아직까지도 해결X

 

EV 전지 개발 프로세스

IR : 전지 개발 완료 의미 -> Chemistry freezing : 전지 설계, 소재, 업체 결정

M1 : 360V 팩을 만들어 성능과 안전성 시험을 함

J1 : 실장 시험

 

Cost reduction

(1) 양극 : 고위험 설계 (8:1:1) NCM + LMO vs. NCM + NCA

(2) 음극 : Si + 흑연

(3) 분리막 : 건식 분리막

(4) 규모의 경제 : 기가팩토리

(5) 표준화 : 전지 형태

 

음극 소재(고용량)

Si 음극

충방전 시 부피 변화 300 ~ 400% -> 부피 변화를 줄이는 방법 강구

 

음극 소재(급속충전)

리튬티탄산(LTO:Li4Ti5O12) -> 스피넬 구조 (산소가 골격을 이루고 빈 공간으로 리튬이 출입하는 구조)

- 충방전시 부피 변화X

비표면적이 큼

장점 (1) 급속 충전 (2) 장수명

문제점 (1) 낮은 전압 (2 ~ 2.4V) (2) 부풂 현상 -> 원인 : 전해액과 반응하여 가스 발생 -> 해결 : 카본으로 코팅하여 SEI 필름 형성으로 해결

 

자원 문제

Li, Co : 지속적으로 공급 문제가 예상되는 금속

 

[소감]

희망하는 직무가 전장용 배터리라 관련 내용을 배울 수 있어 유익했습니다.