전극 casting, 전지조립 예비보고서

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문서 내 토픽

• 1. 전극 casting

  전극 casting 과정은 믹싱, 코팅, 롤프레싱, 슬리팅&노칭으로 나뉘어 있습니다. 믹싱 과정에서는 활물질, 도전재, 바인더를 적절한 비율로 섞어 슬러리를 만듭니다. 코팅 과정에서는 슬러리를 집전체에 얇게 코팅하며, 롤프레싱 과정에서는 전극에 압력을 가해 두께를 줄이고 에너지 밀도를 높입니다. 슬리팅&노칭 공정에서는 전극의 폭 사이즈를 규격에 맞게 자릅니다. 전극 casting 과정에서 활물질에 따라 전지의 성능이 달라질 수 있습니다.

• 2. 전지조립

  전지조립 공정은 양극판, 음극판, 분리막을 셀 형태로 조립하는 과정입니다. 동전형 배터리를 사용하며, 부품은 Bottom & top cap, gasket, spacer, spring으로 구성됩니다. 밑에서부터 Bottom cap, Cathode, Separator, Gasket, Anode, Electrolyte, Spacer, Spring, Top cap 순으로 전지를 조립합니다.

• 3. 수계 아연 이차 전지

  수계 아연 이차 전지는 양극, 음극, 전해질, 분리막으로 구성되어 있습니다. 아연을 양극 활물질로 사용하며, 물을 기반으로 하는 전해질을 사용하여 높은 이온 전도성과 안전성을 가집니다. 하지만 전지의 고전압화가 어렵다는 단점이 있습니다. 충전 및 방전 시 아연 음극 표면에 부산물이 생성되는 문제가 있어 이를 해결하기 위해 ZnSO4 전해질을 사용합니다.

• 4. 실험 시약 물성

  실험에 사용되는 시약들의 물리화학적 성질은 다음과 같습니다. α-MnO2는 활물질로 분자량 86.94 g/mol, 분해온도 535°C, 밀도 5.21 g/cm³입니다. Super P는 도전재로 분자량 12.01 g/mol, 분해온도 400°C 이상, 밀도 1.8 g/cm³입니다. PVDF-HFP는 바인더로 평균분자량 약 400,000 g/mol, 끓는점 140°C, 밀도 1.77 g/ml입니다. Zn metal은 음극으로 분자량 65.39 g/mol, 끓는점 907°C, 녹는점 411°C, 밀도 7.14 g/cm³입니다. ZnSO4는 전해질로 분자량 287.56 g/mol, 끓는점 280°C, 녹는점 680°C, 밀도 1.97 g/cm³입니다.

• 5. 실험 방법

  실험 1에서는 활물질, 도전재, 바인더를 7:2:1의 비율로 준비하고 NMP를 사용하여 슬러리를 만듭니다. 이를 SUS 집전체에 도포하고 건조시켜 양극재를 제작합니다. 실험 2에서는 Coin Cell 부품을 이용하여 양극, 음극, 분리막, 전해질을 순서대로 조립하여 수계 아연 이차 전지를 제작합니다.

• 6. 실험 결과 예상

  실험 1에서는 바인더와 NMP의 조합으로 접착성이 우수하고 도전재가 잘 분산된 슬러리를 만들 수 있을 것으로 예상됩니다. 슬러리를 균일하게 도포하고 건조시키면 두께 조절이 가능할 것입니다. 실험 2에서는 양극활물질에 따라 전지의 성능이 달라질 것으로 예상됩니다. 수계 아연 이차 전지의 경우 망간계 양극재 사용으로 인한 낮은 수명이 문제가 될 수 있지만, 물 기반 전해질로 인한 안전성은 장점이 될 것입니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

• 1. 전극 casting

  전극 casting은 전지 제조에 있어 매우 중요한 공정입니다. 전극 casting 공정에서는 활물질, 도전재, 바인더 등의 재료를 적절한 비율로 혼합하여 균일한 슬러리를 만들고, 이를 집전체 위에 도포하여 전극을 제조합니다. 이 과정에서 전극의 두께, 밀도, 균일성 등이 결정되며, 이는 전지의 용량, 출력, 수명 등의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 전극 casting 공정의 최적화는 고성능 전지 개발을 위해 매우 중요한 요소라고 할 수 있습니다. 전극 casting 공정에 대한 깊이 있는 이해와 체계적인 공정 개선 연구가 필요할 것으로 보입니다.

• 2. 전지조립

  전지 조립 공정은 전지 제조의 마지막 단계로, 전극, 분리막, 전해질 등의 핵심 부품을 조립하여 완성된 전지 셀을 만드는 과정입니다. 이 공정에서는 각 부품의 정확한 적층 및 배치, 밀봉 등이 매우 중요하며, 이를 통해 전지의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있습니다. 또한 전지 조립 공정의 자동화와 공정 최적화를 통해 생산성과 수율을 높일 수 있습니다. 전지 조립 공정에 대한 깊이 있는 이해와 체계적인 공정 개선 연구가 필요할 것으로 보입니다.

• 3. 수계 아연 이차 전지

  수계 아연 이차 전지는 친환경적이고 저렴한 장점이 있어 차세대 에너지 저장 기술로 주목받고 있습니다. 하지만 아연 전극의 부식 및 덴드라이트 생성, 낮은 에너지 밀도 등의 문제점이 있어 실용화에 어려움이 있습니다. 이를 해결하기 위해서는 아연 전극 및 전해질 재료 개발, 전지 설계 최적화, 충방전 제어 기술 등의 연구가 필요할 것으로 보입니다. 또한 수계 아연 이차 전지의 안전성, 수명, 에너지 밀도 등의 성능 향상을 위한 종합적인 연구 개발이 요구됩니다.

• 4. 실험 시약 물성

  실험에 사용되는 시약의 물성은 실험 결과에 매우 큰 영향을 미칩니다. 시약의 순도, 입자 크기, 표면 특성 등이 실험 결과에 직접적으로 작용하기 때문입니다. 따라서 실험을 수행하기 전에 사용되는 시약의 물성을 정확히 파악하고, 이를 실험 설계에 반영하는 것이 중요합니다. 또한 실험 과정에서 시약의 변화를 모니터링하고, 이를 바탕으로 실험 결과를 해석하는 것이 필요합니다. 실험 시약의 물성 분석 및 관리에 대한 체계적인 접근이 실험의 재현성과 신뢰성을 높일 수 있을 것입니다.

• 5. 실험 방법

  실험 방법은 실험 결과의 정확성과 신뢰성을 결정하는 핵심 요소입니다. 실험 절차, 측정 방법, 데이터 분석 기법 등이 체계적이고 표준화되어야 합니다. 또한 실험 환경 조건, 실험 장비의 교정 및 유지보수, 실험자의 숙련도 등도 실험 결과에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 실험 방법에 대한 깊이 있는 이해와 체계적인 접근이 필요합니다. 실험 방법의 표준화, 자동화, 데이터 분석 기법 개선 등을 통해 실험의 재현성과 신뢰성을 높일 수 있을 것입니다.

• 6. 실험 결과 예상

  실험 결과를 예상하는 것은 실험 설계와 해석에 매우 중요합니다. 실험 결과에 대한 사전 예측을 통해 실험 목표와 가설을 명확히 할 수 있으며, 실험 과정에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 파악할 수 있습니다. 또한 실험 결과 예상과 실제 결과를 비교함으로써 실험 결과의 타당성을 검증할 수 있습니다. 실험 결과 예상을 위해서는 관련 이론, 선행 연구, 실험 조건 등에 대한 깊이 있는 이해가 필요합니다. 실험 결과 예상 능력을 향상시키기 위해서는 실험 경험 축적, 데이터 분석 기술 향상, 모델링 및 시뮬레이션 활용 등이 도움이 될 것입니다.