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제품정보 > 저항계

극판 저항 측정으로 리튬 이온 배터리 성능 향상 (RM2610)

요약

전극 시트의 저항이 배터리 최적화에 미치는 역할에 대해 자세히 알아보겠습니다.

 

배터리 개발에서 전극 저항의 중요성

리튬 이온 배터리는 전기 자동차, 재생 에너지 시스템, 휴대용 전자기기의 발전을 뒷받침하고 있습니다. 한편으로 낮은 에너지 용량, 느린 충전 속도, 짧은 수명 등 풀어나가야 할 문제가 있습니다. 이러한 문제의 대부분은 전극 시트 내부의 저항이라는 눈에 잘 보이지 않는 요소에 기인하고 있습니다. 배터리 성능은 일반적으로 셀 단위로 평가되지만, 실제로는 전극의 미세한 구조가 비효율의 원인이 될 수 있습니다. 특히, 합판층과 계면의 저항을 측정하면 배터리

 

전극 시트 층의 저항값 알기

설계 및 제조를 개선하는 데 도움이 되는 중요한 정보를 얻을 수 있습니다.

 

전극 시트는 세 가지 기능 층으로 구성됩니다.

 

・ 합판층: 리튬이온을 저장하고 방출하는 활성 재료
・ 계면: 합판층과 호일 접촉면
・ 금속 호일: 일반적으로 알루미늄 또는 구리 전도성 기판

 


그림1: 전기적 관점으로 본 전극시트의 3가지 기능 층

이러한 각 층의 저항값이 전극 시트의 총 저항값에 기여합니다. 대부분의 기존 측정 도구는 전극 시트의 총 저항값만 제공하므로 기능 층별 저항값을 알 수 없습니다.

HIOKI의 전극 저항 측정 시스템 RM2610은 각 층의 저항값을 분리하여 정확하게 측정함으로써 이 문제를 해결합니다.

 

RM2610 시스템을 통해 층별 측정

RM2610은 전극 저항을 상세하게 분석할 수 있습니다.

​

・ 합판 저항과 계면 저항을 분리
・ 간편한 작업성으로 재현성 높은 데이터 제공
・ 누구나 쉽게 사용할 수 있는 직관적인 소프트웨어 제공

​

이를 통해 연구자들은 완전한 셀 조립 이후 뿐만 아니라 개발 중에도 전극 재료의 전기적 특성을 상세하게 파악할 수 있습니다.

그림2: HIOKI 전극저항측정시스템 RM2610

 

[사례소개] 도전조제(導電助剤) '아세틸렌 블랙'의 영향을 가시화

RM2610의 성능을 입증하기 위해 아세틸렌 블랙(ASB) 농도가 다른 두 종류의 전극 시트를 비교했습니다.

​

・ 시트 A: 2.8% ASB
・ 시트 B: 8.3% ASB

 

RM2610은 두 샘플의 합판층 저항과 계면 저항을 측정했습니다.

​

결과

・ 두 시료 모두 계면 저항이 총 저항의 대부분을 차지하였다.
・ 8.3% ASB 시트는 총 저항이 훨씬 낮았다.

​

이러한 결과는 총 저항을 줄이기 위해 합판층 저항뿐만 아니라 계면 저항을 최적화하는 것이 중요하다는 것을 보여줍니다.

그림3 저항비교: 2.8% 대 8.3% ASB 전극 시트, HIOKI RM2610으로 측정한 결과


RM2610은 층별 저항을 어떻게 포착하는가?

RM2610 시스템은 최소한의 설정으로 쉽게 사용할 수 있도록 설계되었습니다. 사용자는 전극 시트를 설치하고 소프트웨어의 '측정 시작' 버튼을 누르기만 하면 됩니다. 시스템은 자동으로 기능 층별로 저항을 분리하고 결과를 직관적인 수치로 표시하여 실험실, 생산 현장, 품질 관리 등 모든 담당자가 사용하기에 적합합니다.

 

전극 시트의 저항 감소가 배터리 성능에 미치는 영향

앞서 설명한 바와 같이, RM2610을 활용해 합판 저항과 계면 저항을 측정한 결과, ASB 함량이 높은 시트(8.3%)에서 전체 저항이 현저히 낮게 나타났습니다(그림 3). 이 전극을 배터리 셀에 조립하여 충방전 시험을 수행한 결과, 저항이 낮은 시트로 구성된 셀이 방전 용량 증가와 고전류 부하 시 전압 강하 감소 등 뛰어난 성능을 보였습니다(그림 4).

그림 4: 저ASB 와 고ASB 전극 시트의 저항과 셀 성능 비교

 

이러한 결과는 전극 시트 저항과 배터리 효율 사이에 직접적인 관계가 있음을 뒷바침합니다. 전극 시트의 저항을 줄이면 에너지 출력과 충전 동작을 개선하여 현대 배터리 설계의 중요한 두가지를 개선할 수 있습니다. 또한, 개발 프로세스 초기에 전극 시트의 저항을 측정하는 것은 장기적인 기술적·경제적 가치를 제공합니다. 층별 통찰력을 통해 개발자는 더 높은 에너지 밀도를 위해 재료를 최적화하고, 내부 손실을 최소화하여 충전을 가속화하고, 재료 변형을 조기에 감지하여 생산 일관성을 개선할 수 있습니다. 또한, 반복적인 사이클에 의한 발열과 기계적 열화를 줄여 배터리의 수명을 연장하는 데에도 기여합니다. 각 층의 저항이 총 저항에 어떻게 기여하는지 이해함으로써 개발자는 처음부터 정보에 입각한 설계 및 재료 선택을 위한 실용적인 데이터를 얻을 수 있습니다.

보다 뛰어난 측정으로 배터리 향상을 촉진

전극 시트 저항은 리튬 이온 배터리의 성능을 나타내는 중요한 지표이자 정확하고 층 단위로 측정해야 하며, HIOKI 전극 저항 측정 시스템 RM2610은 합판층과 계면 저항을 측정할 수 있는 간단하고 신뢰할 수 있는 시스템입니다. 이를 통해 배터리 개발자는 연구 개발을 가속화하고 성능 위험을 줄이며 제품 일관성을 향상시킬 수 있습니다.

 

전극 저항 측정 시스템 RM2610의 측정 및 제품에 대한 자세한 정보는 HIOKI 제품 페이지에서 확인할 수 있습니다. 또한, 데모를 원하시면 언제든지 연락 주시기 바랍니다.