다중물리모델을 기반으로 한 리튬이온 배터리의 열거동 분석 (Analysis of Thermal Behavior of Li-Ion Battery based on Multiphysics Model)

서지정보

· 발행기관 : 대한기계학회
· 수록지 정보 : 대한기계학회논문집 A / 46권 / 5호 / 445 ~ 449페이지
· 저자명 : 이수빈, 박세현, 유기수

초록

리튬이온 전지를 사용하는 전지 모듈, 팩에서 열관리는 매우 중요한 문제이다. 이러한 측면에서 본 연구는 배터리 열거동을 엄밀히 예측할 수 있는 발열 모델을 제시하고자 하였다. 열생성 및 소산과 관련된 리튬 전지 발열 요소는 가역 발열과 비가역 발열로 구분할 수 있다. 이때 비가역 발열의 경우, 등가 저항을 기반으로 한 Joule-heating으로 모델링하였는데 이는 전기화학적 반응 계산을 회피하기 위한 것으로 수치 계산 부담을 현격히 줄일 수 있었다. 또한 전기적인 등가 저항은 임피던스 분광법에 의하여 결정하는데 본 연구에서는 SOC를 등간격으로 나누어 저항값의 변화를 살펴보았다. 추가적으로 Butler-Volmer equation, ionic conduction equation의 해석적인 접근법을 통하여 등가 저항값의 변화를 설명하였으며 실험적으로 구한 값과 비교 분석하였다.

영어초록

Heat management is a critical issue encountered during the operation of a battery cell, module and pack. In this study, we presented a heat model of a lithium-ion cell that is suitable for predicting battery thermal behavior. The heat generation and dissipation terms were classified for both irreversible and reversible heat. Additionally, the irreversible heat was formulated according to Joule-heating with internal resistance to avoid the calculation of electrochemical reactions that require a considerable computational load. Furthermore, the electrical equivalent resistance was determined through EIS analysis, and in this study, the change in its value was investigated using equal intervals of SOC. Moreover, through the analytical approach of the Butler-Volmer equation and ionic conduction equation, the change in the equivalent resistance value was explained and compared with the value obtained experimentally.

참고자료

· 없음