전극 캐스팅 및 전지 조립 실험 결과보고서

문서 내 토픽

1. 전극 캐스팅

활물질, 도전재, 바인더를 15분간 혼합하여 슬러리를 제조하고 OHP필름을 이용해 기판에 도포하는 실험. 슬러리의 점도 조절과 균일한 도포가 중요하며, 건조 전후 기판의 무게 변화를 측정하여 활물질의 양을 계산. 13번과 18번 기판에서 각각 1.4mg, 2.1mg의 활물질이 코팅되었으며, 도전재의 균일한 분포가 전극 품질에 영향을 미침.
2. 코인 셀 조립

Bottom cap, Cathode, Separator, Gasket, Anode, Electrolyte, Spacer, Spring, Top cap의 순서로 코인 셀을 제작. 마이크로피펫을 사용하여 0.3ml의 전해질을 주입. Anode로 사포로 간 Zn을 사용하여 표면 거칠기를 증가시켜 용약과의 접촉면적을 높이고 이온 이동을 촉진하여 셀 성능을 향상.
3. 배터리 구성요소 및 성능

전극과 전해질이 배터리의 가장 중요한 구성요소로, 이온 이동의 필수 요소. 전극은 화학반응을 시작하고 전해질은 이온 이동 통로 역할. 활물질의 양과 분포, 도전재의 균일성이 배터리의 용량, 수명, 성능을 결정하는 핵심 요소.
4. 리튬이온전지와 수계아연전지 비교

리튬이온전지는 리튬이온 활물질과 유기용매 전해질을 사용하며 높은 성능이지만 인화성과 높은 단가가 단점. 수계아연전지는 물을 전해질로 아연 금속을 전극으로 사용하여 친환경적이고 저가이지만 아연 부식으로 인한 짧은 수명이 단점. 공정상 전극과 전해질 성분만 차이.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 전극 캐스팅

전극 캐스팅은 배터리 제조의 핵심 공정으로, 활물질과 바인더를 균일하게 혼합하여 집전체에 코팅하는 과정입니다. 이 공정의 품질은 배터리의 전기화학적 성능과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 캐스팅 두께, 밀도, 균일성 등의 정밀한 제어가 필수적이며, 이를 통해 에너지 밀도와 사이클 수명을 최적화할 수 있습니다. 현대 배터리 산업에서는 자동화된 캐스팅 기술과 품질 관리 시스템이 경쟁력의 중요한 요소가 되고 있으며, 지속적인 공정 개선이 배터리 성능 향상의 핵심입니다.
2. 코인 셀 조립

코인 셀 조립은 배터리 연구 및 개발 단계에서 새로운 재료와 화학을 평가하기 위한 표준화된 방법입니다. 소형 규모의 코인 셀은 빠른 프로토타이핑과 비용 효율적인 테스트를 가능하게 하며, 재현성 있는 결과를 제공합니다. 정확한 조립 기술과 엄격한 환경 제어(건조실 등)가 신뢰할 수 있는 데이터 확보에 필수적입니다. 다만 코인 셀의 결과가 상용 규모의 배터리로 완벽하게 확대되지 않을 수 있다는 한계가 있으므로, 추가적인 검증 단계가 필요합니다.
3. 배터리 구성요소 및 성능

배터리의 성능은 양극, 음극, 전해질, 분리막 등 모든 구성요소의 상호작용에 의해 결정됩니다. 각 요소의 물리화학적 특성, 이온 전도도, 전자 전도도, 열안정성 등이 종합적으로 에너지 밀도, 출력 특성, 안전성, 수명을 좌우합니다. 배터리 성능 최적화는 단순히 개별 요소의 개선이 아닌 전체 시스템의 균형 있는 설계를 요구합니다. 따라서 배터리 개발에서는 각 구성요소 간의 호환성과 시너지 효과를 고려한 통합적 접근이 매우 중요합니다.
4. 리튬이온전지와 수계아연전지 비교

리튬이온전지는 높은 에너지 밀도와 성숙한 기술로 현재 주류 배터리이지만, 가격, 환경 영향, 안전성 측면에서 한계가 있습니다. 반면 수계아연전지는 풍부한 자원, 낮은 비용, 우수한 안전성, 환경친화성 등의 장점을 가지고 있습니다. 다만 에너지 밀도가 낮고 사이클 수명이 상대적으로 짧다는 단점이 있습니다. 향후 에너지 저장 시스템은 용도에 따라 두 기술이 상호보완적으로 활용될 것으로 예상되며, 수계아연전지의 기술 발전은 특히 대규모 정상 에너지 저장과 저가 응용 분야에서 중요한 역할을 할 것입니다.

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