LiCoO₂/Graphite 리튬이온전지의 설계 최적화를 위한 시뮬레이션 연구

국문 초록 (Abstract)

중대형 리튬이온전지는 전극 및 전해질 소재뿐만 아니라, 전극 및 전지 설계도 소형 대비 크게 변화되고 있다. 예를 들어, Hybrid Electric Vehicle용 리튬이온전지는 고출력 설계에 중심을 맞추는 반면, Electric Vehicle에서는 고에너지밀도 설계를 하고 있다. 하지만, 실험을 통해 전극 및 전지 설계 최적화를 수행하기에는, 많은 비용과 오랜 시간이 요구된다. 이를 개선하기 위해, 시뮬레이션 Tool을 이용한 최적화 연구가 기업 중심으로 활발히 진행중이다. 본 연구에서는 동일 조성(LiCoO₂:Carbon Black:PVdF = 90:5:5, wt. ratio)에서, 두께(20, 40, 60μm)와 공극률(20, 30, 40%)이 다른 양극을 제조한다. 이를 Graphite 음극과 Full Cell 형태로 조립하여, 전기화학적 특성, 특히 율별 특성의 변화를 측정하였다. 이를 COMSOL Multiphysics라는 시뮬레이션 Tool에 적용하여, 다양한 전극 및 전지 설계 영역에서의 에너지 밀도와 출력 특성 등을 예측함으로써 최적 설계 인자를 제시하고자 한다.