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Journal of Industrial and Engineering ChemistryVolume 70, 25 February 2019, Pages 178-185
리튬이온배터리는 가벼운 무게, 높은 작동 전압, 높은 에너지 밀도, 높은 전력 밀도, 긴 수명, 낮은 자가 방전의 우수한 성질을 갖고 있습니다. 그로 인해 전기 자동차 및 최신 전자기기에 대한 수요가 점점 증가하고있다. 많은 연구들이 출력밀도와 에너지 밀도를 높이기위해 활물질 단계에서 초점이 맞춰져있다. 하지만 이 연구는 전극을 레이저 가공을 통해 전해질과 전극 활물질의 반응 면적을 넓힘으로서배터리 성능을 향상시키는데 목적을 두고있다.
Experimental setup
Material: NMC electrode
Parameter: Elecrode thickness(100㎛,140㎛, 175㎛, 210㎛)
Porosity(26%, 50%)
Laser structuring(O,X)
Results and discussion
1.SEM Images
a : High Porosity(50%)
Laser structuring(X)
b : High Porosity(50%)
Laser structuring(O)
c : Low Porosity(26%)
Laser structuring(X)
d : High Porosity(26%)
Laser structuring(O)
2. C-rate와 Specific energy의 관계
High : 50% Porosity Low : 26% Porosity
S : Laser structuring(O) U : Laser structuring(X)
Number: Thickness
배터리 성능 테스트 결과 그래프를 보면 전극이 두껍고 공극률이 낮을수록 비에너지량이 높은것을 확인할수 있습니다.
하지만 C-rate가 높아지면, 즉 충방전되는 전류의 속도가 증가함에 따라 두껍고 공극률이 낮을수록 비에너지량이 급격하게 감소하는것을 확인할수있습니다.
Conclusion
- 전극이 두꺼워질수록 비에너지량이 증가한다.
- 레이저 가공을하면 두께와 공극률에 상관없이 전해질과 반응하는 표면적이 증가함으로 C-rate가 증가해도 비에너지량이 감소량이 작거나 유지된다.