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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 이성수
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수30
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리튬이온 배터리셀은 대표적인 이차 전지로 높은 에너지 밀도와 다양한 형태로 제작이 가능한 장점이 있어 다양한 산업에서 전력원으로 사용된다. 그러나 외부 충격에 의한 리튬이온 배터리셀의 단락은 급격한 온도 상승을 일으켜 화재나 폭발을 발생시킬 수 있기 때문에 안전한 리튬이온 배터리셀을 개발하기 위한 연구가 필요하다.
본 논문은 안전성 시험 중 하나인 압입 시험을 모사하고 리튬이온 배터리셀의 단락과 압입에 의한 발열 특성을 분석하기 위해 압자에 의해 압입 하중을 받는 파우치형 리튬이온 배터리셀에 대하여 2-way 구조-전기-열 연성해석을 수행하였다. 리튬이온 배터리셀은 구성요소(캐소드 집전장치, 애노드 집전장치, 캐소드, 애노드, 분리막)에 따라 층별로 나누어 유한요소모델을 생성하였으며 생성한 리튬이온 배터리셀 모델은 단락이 발생하는 시점과 지점을 정확히 예측할 수 있고 다양한 응답을 산출할 수 있다. 또한, 압자의 모양이 단락에 미치는 영향을 분석하기 위해, 모양이 다른 3가지 압자(구형 압자, 원통형 압자, 원추형 압자)를 이용하여 압입 시험 중인 파우치형 리튬이온 배터리셀의 단락 거동을 모사하였다. 강체 압자에 의해 압입 하중을 받는 배터리셀의 변형을 계산하고, 변형에 따라 변하는 전기 저항, 전압, 전류 밀도 등의 전기적 응답과 열 응답인 온도를 계산하였다. 또한, 압자 종류에 따라 발생한 단락 면적과 발열 특성의 관계를 분석하였다.
본 논문은 안전성 시험 중 하나인 압입 시험을 모사하고 리튬이온 배터리셀의 단락과 압입에 의한 발열 특성을 분석하기 위해 압자에 의해 압입 하중을 받는 파우치형 리튬이온 배터리셀에 대하여 2-way 구조-전기-열 연성해석을 수행하였다. 리튬이온 배터리셀은 구성요소(캐소드 집전장치, 애노드 집전장치, 캐소드, 애노드, 분리막)에 따라 층별로 나누어 유한요소모델을 생성하였으며 생성한 리튬이온 배터리셀 모델은 단락이 발생하는 시점과 지점을 정확히 예측할 수 있고 다양한 응답을 산출할 수 있다. 또한, 압자의 모양이 단락에 미치는 영향을 분석하기 위해, 모양이 다른 3가지 압자(구형 압자, 원통형 압자, 원추형 압자)를 이용하여 압입 시험 중인 파우치형 리튬이온 배터리셀의 단락 거동을 모사하였다. 강체 압자에 의해 압입 하중을 받는 배터리셀의 변형을 계산하고, 변형에 따라 변하는 전기 저항, 전압, 전류 밀도 등의 전기적 응답과 열 응답인 온도를 계산하였다. 또한, 압자 종류에 따라 발생한 단락 면적과 발열 특성의 관계를 분석하였다.
목차
제1장 서론 1제2장 배경 이론 4제1절 리튬이온 배터리셀의 원리 4제2절 구조-전기-열 연성모델 6제3장 해석 모델 9제1절 유한요소모델 11제2절 리튬이온 배터리셀 구성요소들의 재료 물성 14제4장 해석 결과 15제1절 분리막의 파손조건 결정 15제2절 단락이 발생한 리튬이온 배터리셀의 응답 분석 171. 구조적 응답 분석 172. 전기적 응답 분석 203. 발열 특성 분석 26제5장 결론 30참고문헌 31국문초록 33
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