화학공학실험1/화공신소재기초실험 전극캐스팅 실험 결과보고서 레포트

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- 💡 전극 캐스팅과 코인 셀 제작의 실무적 노하우 공유
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소개

"화학공학실험1/화공신소재기초실험 전극캐스팅 실험 결과보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 1: 전극 캐스팅
2. 실험 2: 전지 조립

본문내용

실험 1: 전극 캐스팅
실험 날짜: 2024.11.04
제출 날짜: 2024.11.18
실험 결과
활물질, 도전재, 바인더를 15분 가량 섞어 슬러리를 제조했다. 본 팀의 슬러리는 이론상의 슬러리보다 걸쭉하게 만들어져 가마에 잠시 두었다 실험을 재개했다. 제작된 슬러리를 OHP필름을 이용해 얇고 일정하게 기판에 바르려 했지만, 걸쭉한 슬러리로 인해 얇고 일정하게 발리지 못한 것 같다.
본 실험의 결괏값을 건조 전 기판/건조 후 기판의 표로 표시하였다. 과정에서 버려진 기판은 건조 후 결과를 작성하지 않았다. 이론적으로 슬러리가 올라간 기판이 올리기 전보다 무게가 더 나가야 하지만 13,14,18번 기판을 제외한 많은 기판이 무게 전후 차이가 음의 값이었고, 그중 가장 고르게 발린 13번과 18번으로 다음 실험을 진행했다.

참고자료

· 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
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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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