양극 활물질 크랙 현상을 반영한 고신뢰성 수명 예측 모델 개발

국문 초록 (Abstract)

리튬이온전지는 높은 에너지 밀도와 출력 특성을 바탕으로 에너지저장장치(Energy Storage Systems; ESSs)에 주 전원으로 사용되고 있다. 하지만, 소형디바이스와 달리ESS 내 리튬이온전지의 경우 장기간에 걸쳐 복잡한 전력 패턴을 경험하기 때문에 정확한 교환시기를 결정하는 것은 한계가 있다. 즉, 가상의 전지 모델을 구축하고, 이를 활용하여 다양한 전력 운영 패턴하에서 수명을 예측하는 연구는 필수적이다. 그러나, 기 보고된 SEI(Solid Electrolyte Interphase) 열화 수명 예측 모델은 다양한 전력 운영 패턴을 경험한 ESS용 리튬이차전지의 수명을 정확하게 예측할 수 없었다. 이를 타개하기 위해, 본 연구그룹은 양극 활물질에서 발생하는 크랙 열화 현상을 수식화하고, 이를 반영하여 기존의 수명 예측 모델을 고도화하였다. 본 개발 모델을 활용하여 실 ESS 운영 패턴을 경험한 18650 리튬이온 전지의 수명을 예측하였으며, 예측 결과는 실제 실험 결과와 낮은 오차율을 보였다.