열화현상에 따른 리튬이온 배터리 사이클 수명 예측에 대한 수치해석적 연구
- Alternative Title
- Numerical analysis on the prediction of the cycle life of lithium-ion batteries by degradation phenomena
- Abstract
- Policies to limit greenhouse gas emissions are being enacted globally to stop the growing climate crisis, and Korea has likewise committed to becoming carbon neutral by the year 2050 to help with the effort.
In particular, to lessen the direct use of fossil fuels, the availability of electric vehicles that run on batteries is growing. The market for waste batteries is anticipated to grow quickly as the electric vehicle industry grows.
In this study, the two main lithium-ion battery degradation processes—SEI growth and Li-plating—were examined with the aim of predicting cycle life by simulation of the P2D electrochemical model using GT-Autolion. Cycle life was then used to ascertain how the degradation influenced the internal temperature of the cell.
As a result, when the ambient temperature is low, the Li-plating phenomenon happens quickly and its capacity is rapidly degraded, and when the ambient temperature is high, the Li-plating phenomenon is decreased, and the SEI growth is accelerated. The Li-plating phenomenon also happens more quickly with a higher c-rate, which causes a rapid degradation in capacity. The inner cell temperature was then measured, and it showed that the battery degeneration was causing the temperature to rise.
- Issued Date
- 2023
- Awarded Date
- 2023-02
- Type
- Dissertation
- Alternative Author(s)
- Ko,Min Hyeok
- Affiliation
- 제주대학교 대학원
- Department
- 대학원 에너지응용시스템학부 기계공학전공
- Advisor
- 김남진
- Table Of Contents
- I. 서론 1
II. 연구 배경 7
2-1. 리튬이온 배터리의 구조와 원리 7
1) 리튬이온 배터리의 구조 7
2) 리튬이온 배터리의 원리 8
2-2. 리튬이온 배터리의 종류 10
1) 양극활물질에 따른 종류 10
2) 형태에 따른 종류 11
2-3. 리튬이온 배터리의 열화현상 12
1) 열화현상의 정의 12
2) SEI(Solid electrolyte interphase) 층의 성장 현상 12
3) 리튬도금 현상(Li-plating) 13
4) 상변화에 따른 전극 물질의 노화 현상 14
5) 충방전 방식에 따른 열화 현상 15
III. 이론적 해석 방법 16
1) 해석 모델링 수립 16
2) P2D 모델의 지배 방정식 17
3) 음극 SEI 층 성장 반응식 19
4) 음극 리튬도금 현상 반응식 21
IV. 해석 결과 및 분석 22
4-1. 모델 검증 22
1) 방전 전압 그래프 비교 22
2) 충방전 사이클에 따른 용량 저하 비교 24
4-2. 외기 온도에 따른 용량 저하 분석 결과 26
4-3. 충방전율(C-rate)에 따른 용량 저하 분석 결과 33
4-4. 용량 저하에 따른 배터리 셀 내부 온도분석 결과 39
V. 결론 45
참고문헌 47
감사의 글 51
- Degree
- Master
- Publisher
- 제주대학교 대학원
- Citation
- 고민혁. (2023). 열화현상에 따른 리튬이온 배터리 사이클 수명 예측에 대한 수치해석적 연구.
- Appears in Collections:
- Faculty of Applied Energy System > Mechanical Enginering
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