화학공학실험1, 화공신소재기초실험 전극캐스팅 실험 예비보고서

소개

"화학공학실험1, 화공신소재기초실험 전극캐스팅 실험 예비보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험4: 전극 캐스팅
1) 실험 목적
2) 실험 원리
3) 실험 방법
4) 예상 실험 결과(Pre-result)

2. 실험5: 전지 조립
1) 실험 목적
2) 실험 원리
3) 실험 방법
4) 예상 실험 결과(Pre-result)

본문내용

실험 목적
양극재 casting의 과정을 이해하고, 전극을 제작한다.
실험 원리
-용어정리
활물질(Active material): 배터리의 양극재와 음극재에서 화학적으로 반응하여 전기 에너지를 만들어내는 활성물질. 양극재 속엔 양극 활물질, 음극재 속엔 음극 활물질이 있다. 양극 활물질은 리튬 이온을 가지고 있다가, 배터리를 충전할 때 음극으로 리튬 이온을 제공한다. (양극 활물질LCO, LMO, NCM, NCA 사용) 음극 활물질은 배터리가 방전될 때 양극에서 이동해 온 리튬 이온을 저장 및 방출하여 전기 에너지를 발생시킨다.
도전재: 활물질 사이의 빈틈을 메우기 위해 사용되는 물질이다. 활물질의 입자 크기에 따라 전극의 품질이 결정된다. 분진을 방지하고 빈틈을 메꿔 용량이 줄어드는 것을 방지하는데에 도전제가 필요하다.
바인더: 활물질과 도전재가 집전체(슬러리)에 잘 붙을 수 있도록 넣어주는 접착제이다. 구조적 안정화를 위해 고분자 구조를 갖추었다. 슬러리를 제조하는 과정에서 활물질, 도전재,용매, 첨가제 등이 균일하게 섞이고, 집전체에 균일하게 도포되어야 배터리의 성능이 좋아진다. 슬러리가 집전체에 균일하게 도포될 수 있도록 바인더를 첨가하게 된다. 지속적인 충방전이 반복되는 배터리는 음극재의 부피 변화가 있기 때문에 사용할수록 배터리의 수명과 충전 시간 등의 성능이 떨어지게 된다. 이 때 바인더는 결착력을 높임으로써 이러한 문제를 보완할 수 있다.
슬러리:고형물이 분산되어 있는 형태를 말하며, 다양한 불용해물과 액체의 혼합현탁액을 일컫는다. (활물질, 도전재, 바인더와 용매, 각종 첨가제가 섞임) 슬러리 형태의 경우 코팅공정을 쉽게 진행할 수 있다.
집전체: 슬러리를 집전체에 균일하게 코팅하는 과정에서 사용되는 막을 가리킨다. 보통10μm 두께의 막이며 배터리를 충방전할 때 전자의 이동이 이루어진다.

참고자료

· BatteryDesign.net. (n.d.). “Battery Cell Manufacturing Process.” Battery Design. Retrieved from https://www.batterydesign.net/battery-cell-manufacturing-process/ (accessed November 4, 2024).
· Fernandez, M., & Angulo, J. (2022). “A comprehensive study on electrode materials for lithium-ion batteries: Synthesis, properties, and performance.” Electrochimica Acta, 138(2), 12-21. Retrieved from https://addi.ehu.es/bitstream/handle/10810/56878/1-s2.0-S1388248122000121-main.pdf?sequence=1 (accessed November 4, 2024).
· 이창형, 전희자, 신상호 (2013). “리튬 이온 전지의 전극 소재에 대한 전기화학적 특성 연구”, 디지털콘텐츠학회논문지,14(9),pp.215-224. https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=DIKO0013036350
· 이상철, 박수영, 김경아 (2016). “전극 조성에 따른 전극의 물성 및 성능 특성 연구”, 대한환경공학회지, 38(6), pp. 291-298. https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201625749458999