2차 전지 수명예측방법에 대한 고찰

Abstract

2차 전지는 생산하는 메이커에 따라 전지를 구성하는 음극재, 양극재 및 분리막의 구성 성분이 달라지게 되며 양극 활물질, 음극재질, 분리막 등의 구성 재질에 따라 그 수명(Cycle)이 다르게 된다. 현재까지의 수명예측 방법은 전지의 종류나 구성 재질에 관계없이 전지의 열화도, 전지의 전압 변화, 전지의 내부 저항변화 측정값을 적산하거나 기록하는 방법 등으로 전지의 기대수명을 예상하는 방법을 사용하여 왔으나 가장 중요한 전지의 구성재질에 따른 수명예측은 고려되고 있지 않아 예측되는 전지의 기대 수명치는 일정한 사용 기간이 경과되어야 하고 전지 사용 중 특정 조건이 만족되어야 하는 등의 문제가 있다. 또한, 충방전 전류의 적산치 및 충전 방전 전압의 변화를 추적함으로서 정확한 측정치가 항상 수반되어야 하므로 시스템에서 전류치, 전압치, 온도 등 외부 요건을 정확히 측정할 수 있는 외부 제어장치가 필수적으로 구비 되어야 하고 그 제어장치의 정확도에 따라 전체 시스템의 기대수명치의 정확도가 좌우된다고 할 수 있다. 더불어, 충방전 조건에서 전지의 수명이 다할 때까지 만충전, 만방전이 한번도 이루어지지 않는 경우 등 일어날 수 있는 여러가지 충방전 조건에 모두 대응할 수 없어 정확한 수명을 예측하기는 어려운 점이 있다. 2차 전지는 전지내부의 양극재, 음극재, 전해질, 분리막 등 전지 구성요소의 근소한 차이에 의해서도 전지의 용량 및 기대수명(Cycle)에 차이가 있을 수 있다. 따라서 한개의 시스템에 구성되는 복수의 직병렬로 연결된 개별 전지들은 전지의 특성상 모두 같은 기대수명을 가지기는 어려운 점이 있다. 만약 시스템에 구성되어 있는 각각의 전지들의 개별 기대수명을 정확히 예측하여 표시하여 줄 수 있다면 전체 시스템의 SOH (System Of Health)를 유지하면서 문제가 되는 전지만 미리 교체 할 수 있게 된다. 이러한 개별 기대수명 예측 방법으로는 시스템에 구성된 개별 전지의 기대수명을 예측하여 시스템 본체에 제공하는 방법으로 가능하다. 본 연구 보고서는 각 전지 제조업체에서 제공하는 전지의 DOD(Discharge of Depth) 별 Cycle 데이터를 근거로 기존의 일반적인 수명 예측장치의 예측 정확도를 개선하여 전지 제조업체별 전지의 상세한 수명 예측을 가능하게 하는 방법과 전지의 개별 수명 예측을 해야 하는지에 대한 필요성을 설명하고 있다.