개요
- 음극과 양극 사이를 리튬이온 충,방전 시 왕복이동시키는 원리를 이용한 전지이다
- 충, 방전의 어느 과정에 있어서도 금속상태의 리튬은 존재하지 않게 되므로 리튬이온 축전지라 한다
리튬이온 축전지의 구조
리튬이온축전지의 충,방전 메커니즘
1)충전
양극으로부터 리튬이 Undoping되고, 음극의 탄소층간에 리튬이 Doping된다
첫충전 :
\[LiCoO_2+C \to Li_{1-x}CoO+Li_xC\]
충전 시:
\[Li_{1-x}CoO_2+Li_xC \to Li_{1-x+dx}CoO_2+Li_{x-dx}C\]
2)방전
음극의 탄소층간으로부터 리튬이 Undoping되고, 양극 층간에 리튬이 Doping된다.
방전시 :
\[Li_{1-x+dx}CoO_2+Li_{x-dx}C=\gt; Li_{1-x}CoO_2+Li_xC\]
리튬이온 축전지의 특징
- 에너지밀도가 높다
- 전압이 높다
- 자기방전이 적다
- 메모리효과가 없다
- 방전곡선의 특징을 이용하여 잔존량 표시가 용이하다
- 충방전 사이클 특성이 우수하고 500회 이상 충방전 반복이 가능하다
- 금속리튬과 리튬합금을 사용하고 있지 않기 때문에 안전성이 높다
리튬이온 축전지의 특성
1)충전특성
- 전지전압 : 서서히 상승하여 설정한 최대충전전압에 도달한다
- 충전량 : 약80[%]에 도달하면 정전압 충전으로 변환된다
- 충전전류 : 최대 충전전압 도달후 충전량이100[%]에 도달할 때까지 감소한다
2)방전특성
- 초기 방전전압은 약4V정도이며 평균적으로 약3.6V이다
- 니켈카드뮴전지의 3배정도이다
- 방전곡선을 이용하여 전지의 잔존용량 표시가 용이해진다
- 최대설정전압은 4.2[V], 방전종지전압은2.5[V]를 유지하는것이 좋다.
3)방전온도특성
- 저온으로 방전하는 경우 전지전압이 저하되어 방전용량도 감소한다
자기방전특성
1)리튬이온축전지의 제조
- 전극공정 : 전극을 제조하는 공정이다
- 조립공정 : 탈수, 제진이 핵심공정이다
- 충,방전 공정 : 충,방전 용량 검사를 수행한다
2)리튬이온축전지의 안전기구
- 각 전지 내 전류차단장치, 안전밸브(내압상승), 플리스위치(가볍저항)의 안전기구가 부착되어있다
3)보호회로
- 과충전방지 회로
- 과방전방지 회로
- 과전류방지 회로
4)조전지
- 리튬이온축전지의 충,방전 심도는 전압에 의해 결정되기 때문에, 병렬접속의 조전지가 용이하다
- 용량이 다른 전지가 병렬 접속되는 경우 전압이 높은 전지로부터 낮은 전지로 전류가 흘러 단자전압이 자동으로 동일해진다.
- 접속편은 전기저항이 충분히 작은 재료를 사용해야 한다
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