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신건 (한국기술교육대학교) 최성문 (한국기술교육대학교) 유현상 (한국기술교육대학교) 박찬욱 (한국기술교육대학교) 김지명 (한국기술교육대학교) 노대석 (한국기술교육대학교)
저널정보
한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제25권 제2호
발행연도
2024.2
수록면
779 - 786 (8page)
DOI
10.5762/KAIS.2024.25.2.779

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일반적으로, VRFB(vanadium redox-flow battery)는 20년 이상 반영구적으로 사용할 수 있고, 인체 유해성, 인화성, 화학반응성에 따른 위험도가 리튬이온배터리보다 낮아 안전성이 매우 뛰어나므로, 차세대의 ESS로 주목받고 있다. 하지만, VRFB는 배전계통에 연계되어 운용될 경우, 계통으로부터 위해요인들이 유입되어 VRFB 스택이 열화되고 내부 임피던스가 증가되어 출력성능과 수명이 저하될 가능성이 있다. 따라서, 본 논문에서는 VRFB의 열화정도를 나타내는 중요한 지표의 하나인 내부 임피던스의 특성을 정확하게 평가하기 위하여, VRFB의 운용특성을 모의하는 VRFB부와 주파수별로 저항과 리액턴스성분에 따라 Nyquist plot을 산정하는 임피던스 분광시험장치부의 모델링을 제시한다. 또한, VRFB 출력특성 및 내부 임피던스 특성을 평가하기 위하여, VRFB부, 임피던스 분광시험장치부 및 VRFB의 BMS부 등으로 구성된 6[kWh]급 VRFB용 내부저항 시험장치를 구현한다. 상기에서 제시한 VRFB용 임피던스 분광시험장치를 바탕으로 시뮬레이션 및 시험을 수행한 결과, VRFB의 전해질 저항, 전하전달 저항 및 Warburg 임피던스는 초기상태와 160 사이클 운용된 열화상태에서 모두 유사한 특성을 나타내어, 본 연구에서 제시한 모델링의 유효성을 확인할 수 있었다.
#VRFB #ESS #EIS #Internal Resistance #Impedance #Deterioration Characteristics #PSCAD/EMTDC

목차

요약
Abstract
1. 서론
2. ESS용 VRFB의 내부저항 측정 메커니즘
3. PSCAD/EMTDC를 이용한 VRFB용 임피던스 분광시험장치의 모델링
4. 6kWh급 VRFB용 내부저항 시험장치의 구현
5. 시뮬레이션 및 시험결과 분석
6. 결론
References

참고문헌 (13)

참고문헌 신청
K. M. Park, J. H. Kim, J. Y. Park, S. B. Bang, “A Study on the Fire Risk of ESS through Fire Status and Field Investigation”, Fire Science and engineering, vol. 32, no. 6, pp. 91-99, 2018 DOI: https://doi.org/10.7731/KIFSE.2018.32.6.091 google schola J. B. Jung, M. G. Lim, J. Y. Kim, D. S. Rho, “Characteristics of External Short-Circuit in Li-ion Battery Considering Operation and Environment Factors”, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 22, no. 8, pp. 663-672, 2021. DOI: https://doi.org/10.5762/KAIS.2021.22.8.663 google schola Kyle Lourenssen, James Williams, Faraz Ahmadpour, Ryan Clemmer, Syeda Tasnim, “Vanadium redox flow batteries: A comprehensive review”, Journal of Energy Storage, vol. 25, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.est.2019.100844 google schola J. S, Sohn, S. G. Rho, “Optimal Process Development of Vanadium Electrolyte for VRFB”, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, vol. 22, no. 10, pp. 17-23, 2021. DOI: https://doi.org/10.5762/KAIS.2021.22.10.17 google schola Xiao-Zi Yuan, Chaojie Song, Alison Platt, Nana Zhao, Haijiang Wang, Hui Li, Khalid Fatih, Darren Jang, “A review of all-vanadium redox flow battery durability: Degradation mechanisms and mitigation strategies”, International Journal of Energy Research, vol. 43, pp. 6567-7709, 2019. DOI: https://doi.org/10.1002/er.4607 google schola

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