지식나눔

이차전지 셀 테스트

sodium을 활용하여 양극재 분말을 만들어 이차전지 셀 테스트를 하고 있는 사람입니다.
일반적으로 cycle수가 증가할수록 점점 충방전양이 감소하게 되던데
그 이유는 무엇일까요?
최근에 진행한 실험에서 충방전양이 점점 증가하는 현상이 나타나는데
이것은 또 왜이런건가요?
이 경우에는 셀을 잘못만든건가요?
  • 이차전지
  • cell
  • cycle
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각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
답변 3
  • 답변

    안길홍님의 답변

    첨부 자료에 의하면 Na이온 battery에 대하여 아직 규명되지 않은 사항이 많으며 이는 연구대상으로
    검토되고 있으며, 하나의 단점은 Na이온 battery는 고온에서 작동되어져야 한다는 것 입니다.
    이러한 작동조건으로 인하여 충방전에 단점이 발생하는 것이 아닌지 모르겠습니다.
    첨부 자료에 의하면 Na이온 battery에 대하여 아직 규명되지 않은 사항이 많으며 이는 연구대상으로
    검토되고 있으며, 하나의 단점은 Na이온 battery는 고온에서 작동되어져야 한다는 것 입니다.
    이러한 작동조건으로 인하여 충방전에 단점이 발생하는 것이 아닌지 모르겠습니다.
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  • 답변

    양상기님의 답변

    방전용량이 설계한 양극의 이론용량에 못미친다면 Design관련 문제입니다. (조성, 조립, 활성)

    대극(음극)에 따라 영향을 받습니다만, 음극이 충분히 큰 전기용량이라면 용량부족은 양극에서 원인을 찾아야합니다.

    1회 이후 계속 감소한다면 극판 구성이 물리적(기계적) 또는 전기화학적으로 불안정하다고 보며, 또 다른 실험에서 충방전양이 모두 늘어난다는것은 물리적인 부분은 안정적이나 활성화가 늦다는것입니다. 최적의 활성화(충방전) 조건을 찾아야 하겠습니다.

    극판,전해액,셀조립,충방전조건등이 복합적으로 움직이면 요인을 찾기 어렵게되니 검토대상인factor외의 다른 항목은 최대한 고정하는것이 좋습니다.

    기존의 상업회된 전지가 아니라면, 개발하고자하는 극판을 단극시험이나 전기화학적 측정으로 충분히 분석한 후 셀조립(음극,분리막,전해액,조립방법이 변수가 되기시작함)을 진행하는것이 빠른길입니다.

    각 시험별 셀조립 사진이나 충방전 그래프를 잘 기록하시고, 비교검토하는것이 좋겠습니다.
    방전용량이 설계한 양극의 이론용량에 못미친다면 Design관련 문제입니다. (조성, 조립, 활성)

    대극(음극)에 따라 영향을 받습니다만, 음극이 충분히 큰 전기용량이라면 용량부족은 양극에서 원인을 찾아야합니다.

    1회 이후 계속 감소한다면 극판 구성이 물리적(기계적) 또는 전기화학적으로 불안정하다고 보며, 또 다른 실험에서 충방전양이 모두 늘어난다는것은 물리적인 부분은 안정적이나 활성화가 늦다는것입니다. 최적의 활성화(충방전) 조건을 찾아야 하겠습니다.

    극판,전해액,셀조립,충방전조건등이 복합적으로 움직이면 요인을 찾기 어렵게되니 검토대상인factor외의 다른 항목은 최대한 고정하는것이 좋습니다.

    기존의 상업회된 전지가 아니라면, 개발하고자하는 극판을 단극시험이나 전기화학적 측정으로 충분히 분석한 후 셀조립(음극,분리막,전해액,조립방법이 변수가 되기시작함)을 진행하는것이 빠른길입니다.

    각 시험별 셀조립 사진이나 충방전 그래프를 잘 기록하시고, 비교검토하는것이 좋겠습니다.
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  • 답변

    김정섭님의 답변

    - 일반적으로 cycle수가 증가할수록 점점 충방전양이 감소하게 되던데 그 이유?
    = 셀이 죽는 이유는 여러가지가 있습니다. case by case라고 할 수 있지요. 어떤 물질인지는 모르겠습니다만 Cell 반응 매커니즘상 Na이 나갔던 자리에서 다시 돌아 오지 못해서 셀이 죽는 경우도 있고 전해질 분해 반응으로 인한  solid electrolyte interface layer 형성으로 인해 interface에서 저항이 점차 증가하여 셀이 점차 죽어가는 경우도 있고요, Na과 반응해서 mechanical stress를 발생시키는 전극이라면 전극 자체의 peel off 문제일 가능성도 있습니다. 물질마다 case by case라서 뭐라고 말씀 드리기 애매모호 합니다.

    - 실험에서 충방전양이 점점 증가하는 현상이 나타나는데
    이것은 또 왜이런건가요?
    =충반전양 ?? 이라는 말이 이해가 잘 되지않네요. 사이클에 따른 charge/discharge capacity (충방전 용량)이라고 가정하고 말씀 드릴께요.  
    단도직입적으로 전해질 함침 문제+activation 문제 입니다.
    전해질 함침문제는 LiPF6 또는 NaCl4 또는 NaPF6 와 같은 salt를 쓰셨다면 몰 수를 컨트롤 하시길 바라겠습니다. 두번째로 activation문제는 전지를 만들고 바로 test하지말고 12또는 24시간 전해질이 충분히 스며들도록 하신다음에 전지를 평가하는 것이 옳습니다. 간혹 nano sized active material에서 activation문제가 발생하게 되는데 current density를 높여주면 별문제 없습니다.
    그렇다고 해서 셀 잘못만드신것은 아니오니 걱정 하지마세요.
    - 일반적으로 cycle수가 증가할수록 점점 충방전양이 감소하게 되던데 그 이유?
    = 셀이 죽는 이유는 여러가지가 있습니다. case by case라고 할 수 있지요. 어떤 물질인지는 모르겠습니다만 Cell 반응 매커니즘상 Na이 나갔던 자리에서 다시 돌아 오지 못해서 셀이 죽는 경우도 있고 전해질 분해 반응으로 인한  solid electrolyte interface layer 형성으로 인해 interface에서 저항이 점차 증가하여 셀이 점차 죽어가는 경우도 있고요, Na과 반응해서 mechanical stress를 발생시키는 전극이라면 전극 자체의 peel off 문제일 가능성도 있습니다. 물질마다 case by case라서 뭐라고 말씀 드리기 애매모호 합니다.

    - 실험에서 충방전양이 점점 증가하는 현상이 나타나는데
    이것은 또 왜이런건가요?
    =충반전양 ?? 이라는 말이 이해가 잘 되지않네요. 사이클에 따른 charge/discharge capacity (충방전 용량)이라고 가정하고 말씀 드릴께요.  
    단도직입적으로 전해질 함침 문제+activation 문제 입니다.
    전해질 함침문제는 LiPF6 또는 NaCl4 또는 NaPF6 와 같은 salt를 쓰셨다면 몰 수를 컨트롤 하시길 바라겠습니다. 두번째로 activation문제는 전지를 만들고 바로 test하지말고 12또는 24시간 전해질이 충분히 스며들도록 하신다음에 전지를 평가하는 것이 옳습니다. 간혹 nano sized active material에서 activation문제가 발생하게 되는데 current density를 높여주면 별문제 없습니다.
    그렇다고 해서 셀 잘못만드신것은 아니오니 걱정 하지마세요.
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