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리튬이온 배터리의 충전시간을 이용한 SOH 추정방법 연구

  • 김종찬 (대학원 전기전자공학과 전기에너지)

초록/요약

A battery is the most widely used as electrical energy storage device and lithium ion battery is the most popular battery. Because it has high galvanic potential, long life time and high energy density. Therefore a lithium ion battery can supply high power and capacity for a long time, compare with a lead acid battery or a nickel metal hydride battery. These advantages of lithium ion battery stand out the solution for a renewable energy storage device and its attention is also growing. For this reason, applications demanding high power and capacity already adopt a lithium ion battery like ESS (Energy Storage System) and xEV (Electrical Vehicle). Generally, a battery usage like charging and discharging accompany with life degradation, thus usable energy and power are decreased . Therefore, to prevent the safety issue like abuse and manage a battery within usage condition, it is very important to precisely predict state of health(SOH) for a battery This paper is for estimating the SOH of battery. Due to the complex chemical reactions, it is hard to predict the SOH. However a battery voltage profile can be a reliable index of SOH estimation because a battery voltage profile shows the total result of these reactions. The method to easily estimate SOH is proposed by correlating the SOH with the time of charging battery profile.

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목차

제 1 장 서 론
1.1 연구 배경 및 동향
1.2 연구 목적 및 방법
1.3 논문의 구성

제 2 장 전기화학 배터리의 특징 및 구성요소
2.1 배터리의 종류 및 특징
2.1.1 2차 배터리
2.1.1.1 납축 배터리
2.1.1.2 니켈 카드뮴 배터리
2.1.1.3 니켈 수소 배터리
2.1.1.4 리튬계열 배터리
2.1.1.5 초고용량 캐패시터
2.1.2 연료배터리
2.2 전기화학 배터리의 동작 원리
2.2.1 전기화학 배터리와 표준 환원전위
2.2.2 전기화학 배터리의 전극
2.3 리튬이온 배터리의 특징
2.4 리튬이온 배터리의 소재
2.4.1 양극
2.4.2 음극
2.4.3 전해액
2.4.4 분리막
2.4.5 집전체

제 3 장 리튬이온 배터리의 특성 평가
3.1 리튬이온 배터리의 평가 항목
3.1.1 배터리 용량
3.1.2 C-rate
3.1.3 정격 전류
3.1.4 사이클 수명
3.1.5 방치 수명
3.2 리튬이온 배터리의 평가 방법
3.2.1 전압 곡선
3.2.2 정전류 충방전 방법
3.2.3 순환전압 전류법
3.2.4 전류 중단법
3.2.5 EVS 측정법
3.2.6 교류 측정법

제 4 장 리튬이온 배터리의 수명 열화 인자
4.1 리튬이온 배터리 수명 열화 인자
4.1.1 SEI Layer
4.1.2 SEI Layer에 의한 용량 저하 및 저항 증가
4.1.3 충방전에 의한 SEI Layer 재형성
4.1.4 고율 충방전에 의한 SEI Layer 재형성

제 5 장 리튬이온 배터리의 SOH
5.1 BMS에서 SOH의 중요성
5.2 SOC
5.3 SOH
5.3.1 SOH 추정의 필요성
5.3.2 충전 시간의 변화를 이용한 SOH 추정방법

제 6 장 실험 세트의 구성 및 실험 방법
6.1 실험 세트의 구성
6.1.1 장비 구성
6.1.2 충방전기
6.1.3 챔버
6.1.4 리튬이온 배터리
6.2 실험 개요 및 방법
제 7 장 실험 결과 및 고찰
7.1 실험 결과
7.1.1 온도의 영향
7.1.2 SOC 사용 범위의 영향
7.1.3 충전 전류의 영향
7.1.4 방전 전류의 영향
7.1.5 복합 열화 인자에 의한 영향
7.2 결과 및 고찰

제 8 장 결론

참고문헌

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