KR20130126273A - Method and system for estimating characteristics of blended-electrode for secondary battery - Google Patents

Method and system for estimating characteristics of blended-electrode for secondary battery Download PDF

Info

Publication number
KR20130126273A
KR20130126273A KR1020120050252A KR20120050252A KR20130126273A KR 20130126273 A KR20130126273 A KR 20130126273A KR 1020120050252 A KR1020120050252 A KR 1020120050252A KR 20120050252 A KR20120050252 A KR 20120050252A KR 20130126273 A KR20130126273 A KR 20130126273A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
electrode
equilibrium potential
potential value
equivalent
Prior art date
Application number
KR1020120050252A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101521328B1 (en
Inventor
정승훈
신동석
신영준
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020120050252A priority Critical patent/KR101521328B1/en
Publication of KR20130126273A publication Critical patent/KR20130126273A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101521328B1 publication Critical patent/KR101521328B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/12—Measuring electrostatic fields or voltage-potential
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
    • G01R31/3644—Constructional arrangements
    • G01R31/3648—Constructional arrangements comprising digital calculation means, e.g. for performing an algorithm
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

The present invention provides a method for evaluating characteristics of a blended-electrode of a secondary battery and a system thereof. The method for evaluating characteristics of the blended-electrode of the secondary battery includes the steps of: calculating stoichiometry and capacity or the state of charge (SOC) of each of a plurality of active materials constituting the blended-electrode in correspondence to an equilibrium potential value; calculating each mixing proportion of a plurality of active materials constituting the blended-electrode; detecting the stoichiometry of each active material corresponding to the equilibrium potential value according to the mixing proportion; and calculating the capacity or SOC of the blended-electrode on the basis of the detected stoichiometry of each active material. According to the present invention, costs and time required in developing the blended-electrode are saved by evaluating the characteristics of the blended-electrode without experiment, when the blended-electrode is produced by mixing a random number of active materials in a random mixing proportion. [Reference numerals] (AA) No;(BB) Yes;(S210) Obtain first and third function data of each active material forming multi-component electrode;(S220) Calculate each mixing ratio of active material forming multi-component electrode;(S230) Set equilibrium electric potential as a maximum value of a predetermined range;(S240) Detect equivalent of each active material corresponding to the given equilibrium electric potential by using reversed function data of first and third function data of each active material according to the mixing ratio;(S250) Calculate SOC and volume of the multi-component electrode at the given average electric potential according to the detected active material equivalent;(S260) Equilibrium electric potential ��Minimum value of the predetermined range?;(S270) Reduce the equilibrium electric potential by a preset unit value;(S280) Generate feature data of the multi-component electrode

Description

이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 방법 및 시스템{Method and system for estimating characteristics of blended-electrode for secondary battery}Method and system for estimating characteristics of blended-electrode for secondary battery

본 발명은 이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method and system for evaluating the characteristics of a multicomponent electrode of a secondary battery.

전자, 통신, 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라, 캠코더, 휴대폰, 노트북 등이 눈부신 발전을 거듭함에 따라, 이들 휴대용 전자통신 기기들을 구동할 수 있는 동력원으로서 리튬 이차전지의 수요가 나날이 증가하고 있다.With the rapid development of the electronics, telecommunications, and computer industries, the rapid development of camcorders, mobile phones, laptops, and the like, the demand for lithium secondary batteries as a power source capable of driving these portable electronic communication devices is increasing day by day.

특히 친환경 동력원으로서 전기자동차, 무정전 전원장치, 전동공구 및 인공위성 등의 응용과 관련하여 국내는 물론 일본, 유럽 및 미국 등지에서 연구개발이 활발히 진행되고 있다. In particular, R & D is actively being conducted in Japan, Europe, and the United States as well as in Korea in relation to the application of electric vehicles, uninterruptible power supplies, power tools, and satellites as eco-friendly power sources.

리튬 이차전지의 양극 활물질로서는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)(LCO)이 주로 사용되었지만, 현재는 다른 층상 양극 활물질로서 리튬 니켈 산화물(Li(Ni-Co-Al)O2)(NCA), 리튬 복합금속 산화물(Li(Ni-Co-Mn)O2)(NMC) 등도 사용되고 있으며, 그 외에도 저가격 고안정성의 스피넬형 리튬 망간 산화물(LiMn2O4)(LMO) 및 올리빈형 인산철 리튬 화합물(LiFePO4)(LFP)도 주목을 받고 있다. 이러한 활물질은 그 종류에 따라 고유한 특성을 나타낸다. 예컨대, NMC 계열의 활물질은 용량이 크며, LMO 계열의 활물질은 출력이 크다. Lithium cobalt oxide (LiCoO2) (LCO) was mainly used as a positive electrode active material of a lithium secondary battery, but now lithium nickel oxide (Li (Ni-Co-Al) O2) (NCA) and a lithium composite metal oxide are used as other layered positive electrode active materials. (Li (Ni-Co-Mn) O2) (NMC) is also used, and in addition, low-cost, high-stability spinel-type lithium manganese oxide (LiMn2O4) (LMO) and olivine-type iron phosphate lithium compound (LiFePO4) (LFP) are also noted. Is getting. Such active materials exhibit inherent properties depending on their kind. For example, an NMC-based active material has a large capacity, and an LMO-based active material has a large output.

예컨대, 종래 국내 등록특허 10-0595896호에 리튬 이차 전지용 음극 활물질 및 그의 제조 방법이 개시되어 있고, 국내 등록 등록특허 10-0406816호에 리튬 이차 전지용 양극 활물질의 제조 방법이 개시되어 있다.For example, Korean Patent No. 10-0595896 discloses a negative electrode active material for a lithium secondary battery and a method of manufacturing the same, and Korean Patent No. 10-0406816 discloses a method of manufacturing a positive electrode active material for a lithium secondary battery.

최근에는 각각의 활물질의 장점을 취하기 위해 몇가지 서로 다른 활물질을 섞어서 양극이나 음극을 개발하고 있는 추세에 있다. 여기에서, 몇가지 서로 다른 활물질을 섞은 양극이나 음극을 다성분 전극(Blended-electrode)이라고 한다. Recently, in order to take advantage of each active material, several different active materials are mixed to develop a positive electrode or a negative electrode. Here, a positive electrode or a negative electrode mixed with several different active materials is called a multi-component electrode (Blended-electrode).

다성분 전극은 이를 구성하는 활물질의 종류 및 배합비에 따라 무수히 많은 경우의 수가 나올 수 있으며, 발현되는 전극의 성능도 그에 따라 달라지게 된다. The multicomponent electrode may have a myriad of cases depending on the type and the mixing ratio of the active material constituting the multicomponent electrode, and the performance of the electrode to be expressed may also vary accordingly.

이들 종래 기술에서 음극 활물질 또는 양극 활물질의 제조시에 음극 활물질 또는 양극 활물질의 특성을 실험으로 측정하고 있다. 따라서, 실험적으로 새로운 다성분 전극을 개발하려면 엄청난 비용과 시간 및 노력이 필요하다.In these prior arts, the characteristics of a negative electrode active material or a positive electrode active material are measured experimentally at the time of preparation of a negative electrode active material or a positive electrode active material. Therefore, developing a new multicomponent electrode experimentally requires enormous cost, time and effort.

국내 등록특허 10-0595896Domestic Patent 10-0595896

등록 등록특허 10-0406816Patent Registration 10-0406816

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 임의의 수의 활물질을 임의의 배합비로 혼합한 다성분 전극의 특성을 실험 없이 평가할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide a method and a system capable of evaluating, without experiments, the characteristics of a multicomponent electrode in which any number of active materials are mixed at any mixing ratio. .

전술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 방법은 다성분 전극을 이루는 복수개의 활물질 각각의 당량 및 용량 또는 SOC(state of charge)을 평형 전위값에 대응하여 산출하는 단계; 다성분 전극을 이루는 복수개의 활물질의 각 배합비를 산출하는 단계; 상기 평형 전위값에 대응하는 각 활물질의 당량을 상기 배합비에 따라 검출하는 단계; 및 상기 검출된 각 활물질의 당량에 기초하여 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 산출하는 단계를 포함한다.Method for evaluating the characteristics of the multi-component electrode of the secondary battery according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is to equilibrate the equivalent and capacity or the state of charge (SOC) of each of the plurality of active materials constituting the multi-component electrode Calculating corresponding to the potential value; Calculating each compounding ratio of the plurality of active materials constituting the multicomponent electrode; Detecting an equivalent of each active material corresponding to the equilibrium potential value according to the blending ratio; And calculating the capacitance or SOC of the multicomponent electrode based on the equivalents of the detected active materials.

상기 활물질 각각의 특성은 발현 용량에 관한 평형 전위값의 함수, 당량에 관한 평형 전위값의 함수 및 SOC에 관한 평형 전위값의 함수중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The characteristics of each of the active materials may include at least one of a function of the equilibrium potential value with respect to the expression capacity, a function of the equilibrium potential value with respect to the equivalent, and a function of the equilibrium potential value with respect to the SOC.

상기 복수개의 활물질 각각의 당량 및 용량 또는 SOC(state of charge)을 평형 전위값에 대응하여 산출하는 단계는 Computing the equivalent and capacity of each of the plurality of active materials or SOC (state of charge) corresponding to the equilibrium potential value

상기 복수개의 활물질 각각의 발현 용량에 대한 평형 전위값을 획득하는 단계;Obtaining an equilibrium potential value for the expression capacity of each of the plurality of active materials;

상기 복수개의 활물질의 이론 용량값 및 발현 용량값을 획득하는 단계; 및Obtaining theoretical dose values and expression dose values of the plurality of active materials; And

상기 이론 용량값 및 발현 용량값을 이용하여 평형 전위값에 대한 당량을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.Comprising the theoretical dose value and the expression dose value may include the step of calculating the equivalent to the equilibrium potential value.

상기 평형 전위값에 대한 당량은 하기 수학식에 따라 산출될 수 있다.Equivalent to the equilibrium potential value can be calculated according to the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식에서, ScoichSOC100 %는 100% 충전 상태에서의 활물질의 당량을 나타내며, capause는 활물질의 발현 용량값이고, capathe는 활물질의 이론 용량값이며, ScoichSOC0%는 0% 충전 상태에서의 활물질의 당량을 나타낸다.In the equation, Scoich SOC100% represents the active equivalents of the 100% state of charge, capa use is the expression of the capacitance of the active material, capa the is the theoretical capacity values of active materials, Scoich SOC0% is 0% in the charge The equivalent of active material is shown.

상기 복수개의 활물질 각각의 당량 및 용량 또는 SOC(state of charge)을 평형 전위값에 대응하여 산출하는 단계는, 발현 용량 구간을 1로 정규화함으로써 평형 전위값에 대한 SOC를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.Computing the equivalent and capacity or SOC (state of charge) of each of the plurality of active materials corresponding to the equilibrium potential value further comprises calculating the SOC for the equilibrium potential value by normalizing the expression dose interval to 1. Can be.

상기 각 활물질의 당량을 상기 배합비에 따라 검출하는 단계는 평형 전위값을 미리 결정된 범위의 최대값에서 최소값까지 스위프하면서 각 활물질의 각 평형 전위값에 해당하는 각 활물질의 당량을 상기 배합비에 따라 검출하는 단계일 수 있다.The step of detecting the equivalent of each active material according to the blending ratio detects the equivalent of each active material corresponding to each equilibrium potential value of each active material according to the blending ratio while sweeping the equilibrium potential value from the maximum value to the minimum value of the predetermined range. It may be a step.

상기 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 산출하는 단계는, 상기 검출된 각 활물질의 당량에 상기 각 활물질의 해당 평형 전위값에서의 용량 또는 SOC를 곱한 후 합산하여 해당 평형 전위값에서의 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 산출하는 단계; 및 상기 각 평형 전위값에서의 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 모두 결합하여 다성분 전극의 특성 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Computing the capacitance or SOC of the multi-component electrode, multiplying the detected equivalent of the active material by the capacitance or SOC at the corresponding equilibrium potential value of each active material and adds the sum of the multi-component electrode at the equilibrium potential value Calculating a capacity or SOC; And combining the capacitances or SOCs of the multicomponent electrodes at the respective equilibrium potential values to generate characteristic data of the multicomponent electrodes.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 시스템은 각각의 단일 활물질의 특성값들을 평형 전위값(OCV) 데이터에 관련하여 함수화한 특성 데이터를 획득하는 활물질 특성 획득부; 다성분 전극을 이루는 활물질들의 각 배합비를 산출하는 배합비 산출부; 평형 전위값을 미리 결정된 범위의 최대값으로부터 최소값까지 스위프(sweep)하면서 각 평형 전위값에 해당하는 각 활물질의 당량을 배합비에 따라 상기 활물질의 특성 데이터를 이용하여 찾아내는 활물질 당량 검출부; 및 상기 활물질의 당량에 기초하여 각 활물질이 차지하는 당량에 해당 평형 전위값에서의 SOC(state of charge) 또는 용량을 곱하여 합산하고, 각각의 평형 전위값에서의 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 모두 결합하여 다성분 전극의 특성 데이터를 생성하는 다성분 전극 특성 데이터 생성부를 포함한다. In addition, the system for evaluating the characteristics of the multi-component electrode of the secondary battery according to another embodiment of the present invention, the active material characteristics to obtain the characteristic data obtained by functionalizing the characteristic values of each single active material with respect to the equilibrium potential value (OCV) data Acquisition unit; A compounding ratio calculator configured to calculate respective compounding ratios of the active materials forming the multicomponent electrode; An active material equivalent detection unit which finds an equivalent of each active material corresponding to each equilibrium potential value by using the characteristic data of the active material according to a blending ratio while sweeping an equilibrium potential value from a maximum value to a minimum value of a predetermined range; And multiplying the equivalents of each active material by SOC (state of charge) or capacity at the equilibrium potential value based on the equivalent weight of the active material, and combining all the capacitances or SOCs of the multicomponent electrodes at each equilibrium potential value. And a multicomponent electrode characteristic data generator for generating characteristic data of the multicomponent electrode.

상기 특성값들은 용량(capacity), 당량(stoichiometry), SOC(state of charge) 및 SOD(state of discharge)를 포함할 수 있다.The characteristic values may include capacity, equivalent weight, state of charge, and state of discharge.

본 발명에 따르면, 임의의 수의 활물질을 임의의 배합비로 섞어서 다성분 전극을 생산할 때, 다성분 전극의 특성을 실험하지 않고도 평가할 수 있어 다성분 전극의 개발시 소요되는 비용 및 시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when producing a multi-component electrode by mixing any number of active materials in any compounding ratio, it is possible to evaluate the characteristics of the multi-component electrode without experimenting to save the cost and time required for the development of the multi-component electrode It has an effect.

이러한 본 발명에 따른 이차 전지의 다성분 전극 특성 평가 방법 및 시스템은 전지/전극의 설계 및 분석 외에도 전지/전극을 제어하는 BMS(Battery Management system)의 알고리즘 등에도 응용할 수 있다.The method and system for evaluating the multi-component electrode characteristics of the secondary battery according to the present invention can be applied to algorithms of battery management system (BMS) for controlling the battery / electrode in addition to the design and analysis of the battery / electrode.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 활물질의 특성 데이터를 획득하는 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 단일 활물질의 제1 내지 제3 함수 데이터를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 4는 다성분 전극을 이루는 활물질들의 특성 데이터를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 평가된 다성분 전극의 특성 데이터의 일 예 및 상기 일 예와 관련하여 실제로 측정된 특성 데이터를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 평가된 다성분 전극의 특성 데이터의 다른 예 및 상기 다른 예와 관련하여 실제로 측정된 특성 데이터를 도시한 도면이다.
도 7은 각각의 활물질과 다성분 전극의 용량 사이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 8은 각각의 활물질과 다성분 전극의 SOC 특성 사이의 관계를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 다성분 전극 평가 시스템의 블록 구성도를 나타낸 도면이다. 1 is a flowchart of a method of obtaining characteristic data of a single active material according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the first to third function data of a single active material according to the present invention.
3 is a flowchart illustrating a method of evaluating characteristics of a multicomponent electrode of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating characteristic data of active materials forming a multicomponent electrode.
5 is a diagram showing an example of the characteristic data of the multi-component electrode evaluated according to the present invention and the characteristic data actually measured in relation to the example.
6 shows another example of the characteristic data of a multicomponent electrode evaluated according to the present invention and characteristic data actually measured in relation to the other example.
7 is a diagram illustrating a relationship between the capacities of respective active materials and multicomponent electrodes.
8 is a diagram showing a relationship between SOC characteristics of each active material and multicomponent electrode.
9 is a block diagram illustrating a multi-component electrode evaluation system of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시형태에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail to avoid unnecessarily obscuring the subject matter of the present invention. In addition, the size of each component in the drawings may be exaggerated for the sake of explanation and does not mean a size actually applied.

본 발명은 여러가지 활물질로 혼합(blending)된 다성분전극의 기초성능을 평가한다. 이를 위해 본 발명은 다성분전극을 구성할 수 있는 복수개의 활물질에 대한 특성 데이터 예컨대, OCV(open circuit voltage) 데이터를 획득한다. 복수개의 단일 활물질은 양극 활물질 및 음극 활물질을 포함한다. 이하 실시예드에서 양극 활물질로서 LMO 활물질, NMC 활물질 및 LFP 활물질을 사용하였고, 음극 활물질로서 그라파이트(graphite), 카본(carbon) 등을 사용하였다.The present invention evaluates the basic performance of multicomponent electrodes blended with various active materials. To this end, the present invention obtains characteristic data, for example, open circuit voltage (OCV) data for a plurality of active materials that can form a multicomponent electrode. The plurality of single active materials includes a positive electrode active material and a negative electrode active material. In the following examples, an LMO active material, an NMC active material, and an LFP active material were used as the cathode active material, and graphite, carbon, and the like were used as the anode active material.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일 활물질의 특성 데이터를 획득하는 방법의 흐름도를 나타내며, 도 2는 본 발명에 따른 단일 활물질의 제1 내지 제3 함수 데이터를 나타낸 도면이다. 1 is a flowchart illustrating a method of acquiring characteristic data of a single active material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram illustrating first to third function data of a single active material according to the present invention.

먼저, 단계 110에서 단일 활물질의 발현용량 대비 평형전위(OCV)를 측정하거나 획득하여 제1 함수 데이터를 생성한다. 제1 함수 데이터는 OCV=f1(capacity)로 표현될 수 있다.First, in operation 110, an equilibrium potential (OCV) relative to an expression capacity of a single active material is measured or obtained to generate first function data. The first function data may be expressed as OCV = f 1 (capacity).

OCV(open circuit voltage)는 전극에 전류가 흐르지 않을 때 걸리는 전위를 말한다. OCV는 물질전달과 무관하게 활물질 내부에 존재하는 리튬의 당량에 따라서 결정되므로 각각의 활물질의 고유 특성이라고 할 수 있다. OCV는 전극에 매우 작은 전류를 흘려보내면서 연속적으로 전극의 전위를 측정하면 근사값을 얻을 수 있다. Open circuit voltage (OCV) refers to the potential applied when no current flows through an electrode. Since OCV is determined according to the amount of lithium present in the active material irrespective of material transfer, it can be said to be inherent in each active material. OCV can be approximated by measuring the potential of the electrode continuously while sending a very small current through the electrode.

도 2(a)에 LMO 활물질의 제1 함수 데이터가 나타나 있다. 제1 함수 데이터는 전극의 발현 용량 대비 평형 전위값을 나타낸다. x축은 발현 용량을 나타내며 y축은 평형 전위값을 나타낸다.2 (a) shows first function data of the LMO active material. The first function data represents the equilibrium potential value relative to the expression capacity of the electrode. The x axis represents the expression dose and the y axis represents the equilibrium potential value.

이어서, 단계 120에서 단일 활물질의 이론 용량값 및 발현 용량값을 획득하고, 단계 130에서 평형 전위값에 대한 당량을 산출하여 제2 함수 데이터를 생성한다. 제2 함수 데이터는 OCV=f2(stoichiometry)로 표현될 수 있다.Subsequently, in step 120, the theoretical and expression capacity values of the single active material are obtained, and in step 130, an equivalent to the equilibrium potential value is calculated to generate second function data. The second function data may be expressed as OCV = f 2 (stoichiometry).

당량(stoichiometry)은 하기 수학식 1에 따라 산출될 수 있다.Equivalent weight (stoichiometry) can be calculated according to the following equation (1).

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 수학식 1에서, ScoichSOC100 %는 100% 충전 상태에서의 활물질의 당량을 나타내며, capause는 활물질의 발현 용량값이고, capathe는 활물질의 이론 용량값이다. ScoichSOC0 %는 0% 충전 상태에서의 활물질의 당량을 나타낸다.In Equation 1, Scoich SOC100% represents the equivalent weight of the active material at 100% state of charge, capa use is the expression of the capacitance of the active material, the capa is the theoretical capacity values of active materials. Scoich SOC0 % represents the equivalent of the active material at 0% state of charge.

예컨대, LMO(리튬 망간 산화물) 활물질에 대해 이론 용량값은 150 [mAg/g] 이고, 발현 용량값은 107 [mAg/g]이다. 활물질의 이론 용량값과 발현 용량값 사이에 차이가 발생하는 것은 비가역성 때문이다. ScoichSOC100 %는 0.287이 된다. For example, the theoretical capacity value is 150 [mAg / g] and the expression capacity value is 107 [mAg / g] for the LMO (lithium manganese oxide) active material. The difference between the theoretical capacity value and the expression capacity value of the active material is due to irreversibility. Scoich SOC100 % is 0.287.

도 2(b)에 LMO 활물질의 제2 함수 데이터가 나타나 있다. 제2 함수 데이터는 활물질의 당량(stoichiometry) 대비 평형 전위값을 나타낸다. x축은 단일 활물질의 당량을 나타내며 y축은 평형 전위값을 나타낸다.2 (b) shows second function data of the LMO active material. The second function data represents the equilibrium potential value relative to the equivalent of stoichiometry of the active material. The x axis represents the equivalent weight of a single active material and the y axis represents the equilibrium potential value.

이어서, 단계 140에서 발현 용량 구간을 1로 정규화함으로써 평형 전위값에 대한 SOC(state of charge) 또는 SOD(state of discharge)를 산출하여 제3 함수 데이터를 생성한다. SOC 값은 예컨대, 아래 수학식 2와 같이 산출될 수 있다. Subsequently, in step 140, the expression dose interval is normalized to 1 to calculate a state of charge (SOC) or a state of discharge (SOD) for an equilibrium potential value to generate third functional data. The SOC value may be calculated by, for example, Equation 2 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 수학식 2에서 capa는 각 평형 전위값에서의 용량값이며, capause는 활물질의 발현 용량값이다. 제3 함수 데이터는 OCV=f3(SOC) 또는 OCV=f3(SOD)로 표현될 수 있다.In Equation 2, capa is a capacity value at each equilibrium potential value, and capa use is an expression capacity value of the active material. The third function data may be expressed as OCV = f 3 (SOC) or OCV = f 3 (SOD).

도 2(c)에 LMO 활물질의 제3 함수 데이터가 나타나 있다. 제3 함수 데이터는 SOC 또는 SOD 대비 평형 전위값을 나타낸다. x축은 단일 활물질의 SOC값을 나타내며 y축은 평형 전위값을 나타낸다.3 (c) shows third function data of the LMO active material. The third function data represents the equilibrium potential value relative to the SOC or SOD. The x axis represents the SOC value of the single active material and the y axis represents the equilibrium potential value.

이어서, 단계 150에서 제1 내지 제3 함수 데이터를 저장한다.The first to third function data are then stored in step 150.

전술한 바와 같이, 단일 활물질의 특성값들은 평형 전위값(OCV) 데이터에 관련하여 함수화될 수 있다. 즉, 단일 활물질의 특성을 나타내는 용량(capacity), 당량(stoichiometry) 및 SOC(state of charge)는 OCV 데이터에 대해 함수될 수 있다. 본 발명은 단일 활물질의 특성을 OCV 데이터에 대해 함수화한 제1 내지 제3 함수 데이터를 획득한 후 저장한다. 제1 내지 제3 함수 데이터는 아래 수학식 3과 같이 정리될 수 있다.As noted above, the characteristic values of a single active material can be functionalized with respect to equilibrium potential value (OCV) data. That is, capacity, equivalent weight, and state of charge (SOC), which represent the properties of a single active material, can be functioned on OCV data. The present invention obtains and stores first to third functional data obtained by functionalizing properties of a single active material against OCV data. The first to third function data may be arranged as in Equation 3 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 제1 내지 제3 함수 데이터는 이하 수학식 4와 같이 역함수 데이터로 정리할 수 있다.The first to third function data may be summarized into inverse function data as shown in Equation 4 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

본 발명은 전술한 도 1에 도시된 단일 활물질의 특성 데이터를 획득하는 방법에 따라 다성분 전극을 구성할 수 있는 복수개의 단일 활물질에 대하여 특성 데이터를 획득하여 저장한다. 이러한 순수 단일 활물질의 특성은 실험 또는 문헌 정보로부터 획득할 수도 있다.이어서 본 발명에 따른 이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 방법을 설명한다. The present invention obtains and stores characteristic data for a plurality of single active materials that can form a multi-component electrode according to the method of obtaining the characteristic data of the single active material shown in FIG. 1 described above. The properties of such a pure single active material may be obtained from experiment or literature information. Next, a method of evaluating the properties of the multicomponent electrode of the secondary battery according to the present invention will be described.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 방법의 흐름도를 나타낸다.3 is a flowchart illustrating a method of evaluating characteristics of a multicomponent electrode of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 단계 210에서 다성분 전극을 이루는 활물질들 각각의 특성을 획득한다. 전술한 바와 같이 다성분 전극을 이루는 확물질의 특성은 제1 내지 제3 함수 데이터일 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 1에 도시된 방법에 따라, 다성분 전극을 이루는 복수개의 단일 활물질에 대한 특성 데이터를 획득할 수 있다. 특성 데이터는 제1 내지 제3 함수 데이터를 포함한다. 제1 함수 데이터는 활물질의 발현용량 대비 평형전위(OCV)를 나타내며, 제2 함수 데이터는 평형전위 대비 당량을 나타내며, 제3 함수 데이터는 평형전위 대비 SOC를 나타낸다. Referring to FIG. 3, first, in step 210, characteristics of each of the active materials constituting the multicomponent electrode are obtained. As described above, the properties of the expandable material constituting the multicomponent electrode may be first to third function data. As described above, according to the method illustrated in FIG. 1, characteristic data of a plurality of single active materials constituting the multicomponent electrode may be obtained. The characteristic data includes first to third function data. The first function data represents the equilibrium potential (OCV) relative to the expression capacity of the active material, the second function data represents the equivalent to the equilibrium potential, and the third function data represents the SOC relative to the equilibrium potential.

도 4에는 다성분 전극을 이루는 활물질들의 특성 데이터가 도시되어 있다. 도 4(a)는 LMO 활물질에 대한 특성 데이터를 도시하며, 도 4(b)는 NMC 활물질에 대한 특성 데이터를 도시하며, 도 4(c)는 LiFePO4 활물질에 대한 특성 데이터를 도시한다. 4 shows characteristic data of active materials constituting the multicomponent electrode. 4 (a) shows the characteristic data for the LMO active material, FIG. 4 (b) shows the characteristic data for the NMC active material, and FIG. 4 (c) shows the characteristic data for the LiFePO 4 active material.

이어서, 단계 220에서 다성분 전극을 이루는 활물질들의 각 배합비(Blending ratio)를 산출한다. 다성분 전극은 몇가지 서로 다른 활물질을 혼합하여 형성된다. 다성분 전극의 이루는 활물질들의 배합비들의 총합을 1로 했을 때 각 배합비는 각 활물질이 다성분 전극에서 차지하는 비율을 나타낸다. Subsequently, each blending ratio of active materials constituting the multicomponent electrode is calculated in operation 220. Multicomponent electrodes are formed by mixing several different active materials. When the sum total of the compounding ratios of the active materials constituting the multicomponent electrode is 1, each compounding ratio represents the proportion of each active material in the multicomponent electrode.

이어서 단계 230 내지 260에서 평형 전위값을 미리 결정된 범위의 최대값으로부터 최소값까지 스위프(sweep)하면서 각 평형 전위값에 해당하는 각 활물질의 당량을 배합비에 따라 제1 내지 제3 역함수 데이터를 이용하여 찾아낸다. Subsequently, in steps 230 to 260, the equilibrium potential value is swept from the maximum value to the minimum value of the predetermined range, and the equivalent of each active material corresponding to each equilibrium potential value is found using the first to third inverse function data according to the compounding ratio. Serve

구체적으로, 단계 230에서 평형 전위값을 미리 결정된 범위의 최대값으로 설정한다. 평형 전위값은 일반적으로 6.0 V 내지 0.0 V의 범위 내에서 결정된다. 미리 결정된 범위는 6.0 V 내지 0.0 V의 범위가 될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 활물질의 종류 또는 다른 조건에 따라 평형 전위값의 미리 결정된 범위는 다르게 결정될 수 있다. Specifically, in step 230 the equilibrium potential value is set to a maximum value in a predetermined range. The equilibrium potential value is generally determined within the range of 6.0 V to 0.0 V. The predetermined range may be in the range of 6.0 V to 0.0 V, but the present invention is not limited thereto. The predetermined range of the equilibrium potential value may be determined differently according to the type of active material or other conditions.

만약, 미리 결정된 범위가 6.0 V 내지 0.0 V의 범위라면, 단계 230에서 평형 전위값은 6.0V로 결정된다. 단계 240에서, 해당 평형 전위값에 대응하는 각 활물질의 당량을 배합비(blending ratio)에 따라 각 활물질의 제1 내지 제3 함수 데이터의 역함수 데이터를 이용하여 검출한다. 제1 내지 제3 함수 데이터는 각각의 활물질에 대한 발현 용량에 관한 평형 전위값, 당량에 관한 평형 전위값 및 SOC에 관한 평형 전위값이다. If the predetermined range is in the range of 6.0 V to 0.0 V, then in step 230 the equilibrium potential value is determined to be 6.0V. In step 240, the equivalent of each active material corresponding to the equilibrium potential value is detected using inverse function data of the first to third function data of each active material according to a blending ratio. The first to third function data are equilibrium potential values for the expression capacity for each active material, equilibrium potential values for the equivalents, and equilibrium potential values for the SOC.

그런 다음, 단계 250에서 검출된 각 활물질의 특성 데이터를 이용하여 다성분 전극의 SOC 또는 용량(capacity)을 계산한다. 다시 말해, 각 활물질이 차지하는 당량에 해당 평형 전위값에서의 SOC 또는 용량을 곱하여 합산한다. Then, the SOC or capacity of the multicomponent electrode is calculated using the characteristic data of each active material detected in step 250. In other words, the equivalent weight of each active material is added by multiplying by SOC or capacity at the equilibrium potential value.

단계 260에서 평형 전위값이 미리 결정된 범위의 최소값인지 판단한다. 미리 결정된 범위는 전술한 바와 같이 1V 내지 6V의 범위일 수 있으며 이 경우, 최소값은 0V가 된다. 따라서, 평형 전위값이 0V인지 판단하고 평형 전위값이 0V가 아니면 단계 270으로 진행하여 평형 전위값을 소정 단위만큼 감소하고 단계 240으로 되돌아 간다. 소정 단위는 당업자 또는 다양한 조건에 의해 결정될 수 있다. In step 260 it is determined whether the equilibrium potential value is the minimum value of the predetermined range. The predetermined range may be in the range of 1V to 6V as described above, in which case the minimum value is 0V. Accordingly, it is determined whether the equilibrium potential value is 0V, and if the equilibrium potential value is not 0V, the process proceeds to step 270 to decrease the equilibrium potential value by a predetermined unit and returns to step 240. The predetermined unit can be determined by those skilled in the art or by various conditions.

만약 평형 전위값이 미리 결정된 범위의 최소값이면, 단계 280에서 다성분 전극의 특성 데이터를 생성한다. 예컨대, 각각의 평형 전위값에서의 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 모두 결합하여 다성분 전극의 특성 데이터를 생성할 수 있다. 그에 따라, 다성분 전극의 각각의 평형 전위값에 대한 용량 또는 SOC를 획득할 수 있다. If the equilibrium potential value is the minimum value of the predetermined range, the characteristic data of the multicomponent electrode is generated in step 280. For example, the capacitance data or SOC of the multicomponent electrode at each equilibrium potential value may be combined to generate the characteristic data of the multicomponent electrode. Thus, the capacitance or SOC for each equilibrium potential value of the multicomponent electrode can be obtained.

도 5에는 본 발명에 따라 평가된 다성분 전극의 특성 데이터의 일 예 및 상기 일 예와 관련하여 실제로 측정된 특성 데이터가 도시되어 있다. 도 5(a)는 LMO와 NMC를 포함하는 다성분 전극에서 LMO와 NMC의 배합비를 변경하면서 산출된 특성 데이터가 도시되어 있다. 도 5(b)는 LMO와 NMC을 포함하는 다성분 전극의 특성을 측정한 그래프가 도시되어 있다. 5 shows an example of the characteristic data of the multicomponent electrode evaluated according to the present invention and the characteristic data actually measured in relation to the example. FIG. 5 (a) shows characteristic data calculated while changing the mixing ratio of LMO and NMC in a multicomponent electrode including LMO and NMC. 5 (b) shows a graph measuring the properties of a multicomponent electrode including LMO and NMC.

도 5(a)를 참조하면, LMO의 배합비는 0.0 에서 1.0까지 0.1 단위로 증가하며, NMC의 배합비는 1.0 에서 0.0까지 0.1 단위로 감소한다. 그에 따라 11개의 LMODHK NMC의 조합들에 대하여 평형 전위(OCV)에 대한 발현용량(capacity)을 나타내는 그래프들이 도시되어 있다. 평가된 다성분 전극의 그래프들을 보면, NMC의 비율이 높을수록 다성분 전극의 발현 용량이 늘어나고 시작 전압이 높아진다. 또한, LMO의 비율이 높을수록 평형 전위의 중간 영역(3.75V 내지 4.15V)에서 발현 용량이 증가한다.Referring to FIG. 5 (a), the compounding ratio of LMO is increased by 0.1 unit from 0.0 to 1.0, and the compounding ratio of NMC is decreased by 0.1 unit from 1.0 to 0.0. Accordingly, graphs showing the capacity capacity for the equilibrium potential (OCV) for the combinations of 11 LMODHK NMCs are shown. The graphs of the evaluated multicomponent electrodes show that the higher the ratio of NMC, the higher the expression capacity of the multicomponent electrode and the higher the starting voltage. In addition, the higher the ratio of LMO, the higher the expression dose in the middle region (3.75V to 4.15V) of the equilibrium potential.

이들 조합들 중 LMO:NMC=5:5의 조합에 대해 실제로 측정된 특성이 도 5(b)에 나타나 있다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다성분 전극의 특성 데이터와 실제 측정한 특성 데이터가 거의 유사함을 알 수 있다. Of these combinations, the properties actually measured for the combination of LMO: NMC = 5: 5 are shown in FIG. 5 (b). As shown, it can be seen that the characteristic data of the multi-component electrode according to the present invention and the actual measured characteristic data are almost similar.

도 6에는 본 발명에 따라 평가된 다성분 전극의 특성 데이터의 다른 예 및 상기 다른 예와 관련하여 실제로 측정된 특성 데이터가 도시되어 있다. 도 6(a)는 그라파이트(graphite) 및 카본(carbon)을 포함하는 다성분 전극에서 그라파이트와 카본의 배합비를 변경하면서 산출된 특성 데이터가 도시되어 있다. 도 6(b)는 그라파이트와 카본을 포함하는 다성분 전극의 특성을 측정한 그래프가 도시되어 있다. 6 shows another example of the characteristic data of a multicomponent electrode evaluated according to the present invention and the characteristic data actually measured in relation to the other example. FIG. 6 (a) shows characteristic data calculated while changing the blending ratio of graphite and carbon in a multicomponent electrode including graphite and carbon. FIG. 6 (b) shows a graph in which the characteristics of the multicomponent electrode including graphite and carbon are measured.

도 6(a)를 참조하면, 그라파이트의 배합비는 0.0 에서 1.0까지 0.1 단위로 증가하며, 카본의 배합비는 1.0 에서 0.0까지 0.1 단위로 감소한다. 그에 따라 11개의 그라파인트와 카본의 조합들에 대하여 평형 전위(OCV)에 대한 발현용량(capacity)을 나타내는 그래프들이 도시되어 있다. 평가된 다성분 전극의 그래프들을 보면, 그라파인트의 비율이 높으면 발현 용량이 늘어나는데, 발현 용량은 계산 모양으로 증가한다. 또한, 카본의 비율이 높으면 발현 용량이 줄어드는데, 발현 용량이 완만하게 감소한다. Referring to FIG. 6 (a), the compounding ratio of graphite is increased by 0.1 unit from 0.0 to 1.0, and the compounding ratio of carbon is decreased by 0.1 unit from 1.0 to 0.0. Accordingly, graphs showing the capacity versus equilibrium potential (OCV) for the 11 graphene and carbon combinations are shown. Looking at the graphs of the multicomponent electrodes evaluated, the higher the ratio of graphene, the greater the expression dose, which increases in the calculated form. In addition, the higher the ratio of carbon, the smaller the expression dose, the slower the expression dose.

이들 조합들 중 그라파이트:카본(GPT:CBN)=9:1의 조합에 대해 실제로 측정된 특성이 도 6(b)에 나타나 있다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다성분 전극의 특성 데이터와 실제 측정한 특성 데이터가 거의 유사함을 알 수 있다. Of these combinations, the properties actually measured for the combination of graphite: carbon (GPT: CBN) = 9: 1 are shown in FIG. 6 (b). As shown, it can be seen that the characteristic data of the multi-component electrode according to the present invention and the actual measured characteristic data are almost similar.

도 7은 각각의 활물질과 다성분 전극의 용량 사이의 관계를 나타낸 도면이다. 도 7은 다성분 전극을 구성하는 각각의 활물질 성분이 다성분 전극의 용량 발현에 어떻게 기여하는 지를 설명한다.7 is a diagram illustrating a relationship between the capacities of respective active materials and multicomponent electrodes. 7 illustrates how each active material component constituting the multicomponent electrode contributes to capacity expression of the multicomponent electrode.

도 7을 참조하면, LMO:NMC = 5:5로 구성된 다성분 양극의 평형전위 프로파일과 다성분 전극의 용량이 발현될 때 LMO와 NMC가 어느 정도 발현 용량에 기여하는 지를 알 수 있다. 다성분 전극의 발현 용량이 약 85 mAh에서 LMO의 용량 발현이 중단되지만 NMC는 전극의 용량이 132 mAh에 다다를 때까지 작동한다.Referring to FIG. 7, it can be seen how much the LMO and NMC contribute to the expression capacity when the equilibrium potential profile of the multicomponent anode composed of LMO: NMC = 5: 5 and the capacity of the multicomponent electrode are expressed. The expression of the LMO ceases at the expression capacity of the multicomponent electrode at about 85 mAh, but the NMC operates until the electrode reaches 132 mAh.

도 8은 각각의 활물질과 다성분 전극의 SOC 특성 사이의 관계를 나타낸 도면이다.8 is a diagram showing a relationship between SOC characteristics of each active material and multicomponent electrode.

도 8을 참조하면, 다성분 전극의 SOC가 1.0에서 0.0으로 갈 때 각각의 활물질의 SOC 변화를 알 수 있다. 다성분 전극의 SOC가 40%에 다다를 때 LMO의 SOC는 거의 0%로 떨어져서 더 이상 작동하지 않는 반면, NMC는 다성분 전극의 SOC가 0%에 다다를 때까지 지속적으로 작동한다.Referring to FIG. 8, when the SOC of the multicomponent electrode goes from 1.0 to 0.0, it can be seen that the SOC change of each active material. When the SOC of the multicomponent electrode reaches 40%, the SOC of the LMO drops to almost 0% and no longer works, while the NMC continues to operate until the SOC of the multicomponent electrode reaches 0%.

한편, 본 발명의 실시예에 따라, 이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 방법을 구현하는 다성분 전극 평가 시스템을 구현할 수 있다.On the other hand, according to an embodiment of the present invention, it is possible to implement a multi-component electrode evaluation system for implementing a method for evaluating the characteristics of the multi-component electrode of the secondary battery.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 다성분 전극 평가 시스템의 블록 구성도를 나타낸 도면이다. 9 is a block diagram illustrating a multi-component electrode evaluation system of a rechargeable battery according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라, 이차 전지의 다성분 전극 평가 시스템은 활물질 특성 획득부(310), 배합비 산출부(320), 활물질 당량 검출부(330) 및 다성분 전극 특성 데이터 생성부(340)를 포함한다. Referring to FIG. 9, according to an exemplary embodiment of the present invention, a multi-component electrode evaluation system of a secondary battery may include an active material property acquisition unit 310, a compounding ratio calculation unit 320, an active material equivalent detection unit 330, and multicomponent electrode property data. The generation unit 340 is included.

활물질 특성 획득부(310)는 다성분 전극을 구성하는 각각의 단일 활물질의 특성값들은 평형 전위값(OCV) 데이터에 관련하여 함수화한 데이터를 획득한다. 즉, 단일 활물질의 특성을 나타내는 용량(capacity), 당량(stoichiometry) 및 SOC(state of charge) 또는 SOD(state of discharge)는 OCV 데이터에 대해 함수될 수 있다. 활물질 특성 획득부(310)는 다성분 전극을 구성하는 각각의 활물질의 특성 즉, 용량, 당량 및 SOC(또는 SOD)을 OCV 데이터에 대해 함수화한 함수 데이터를 획득한다. 활물질 특성 획득부(310)는 복수개의 단일 활물질에 대한 특성 데이터를 활물질 당량 검출부(320)에 제공한다. The active material property acquisition unit 310 acquires data obtained by functionalizing the characteristic values of each single active material constituting the multicomponent electrode with respect to the equilibrium potential value (OCV) data. That is, capacity, equivalent weight, and state of charge (SOC) or state of discharge (SOD), which characterize a single active material, can be functioned on OCV data. The active material property acquisition unit 310 obtains the function data of the properties of each active material constituting the multicomponent electrode, that is, the capacity, the equivalent amount, and the SOC (or SOD), are functionalized with respect to the OCV data. The active material property acquisition unit 310 provides property data for a plurality of single active materials to the active material equivalent detection unit 320.

배합비 산출부(320)는 다성분 전극을 이루는 활물질들의 각 배합비(Blending ratio)를 산출한다. 다성분 전극은 몇가지 서로 다른 활물질을 혼합하여 형성된다. 다성분 전극의 이루는 활물질들의 배합비들의 총합을 1로 했을 때 각 배합비는 각 활물질이 다성분 전극에서 차지하는 비율을 나타낸다. 배합비 산출부(320)는 활물질들의 각 배합비(Blending ratio)를 활물질 당량 검출부(320)에 제공한다. The blending ratio calculator 320 calculates each blending ratio of the active materials forming the multicomponent electrode. Multicomponent electrodes are formed by mixing several different active materials. When the sum total of the compounding ratios of the active materials constituting the multicomponent electrode is 1, each compounding ratio represents the proportion of each active material in the multicomponent electrode. The blending ratio calculator 320 provides the blending ratios of the active materials to the active material equivalent detector 320.

활물질 당량 검출부(320)는 평형 전위값을 미리 결정된 범위의 최대값으로부터 최소값까지 스위프(sweep)하면서 각 평형 전위값에 해당하는 각 활물질의 당량을 배합비에 따라 활물질 특성 데이터를 이용하여 찾아낸다. 활물질 당량 검출부(320)는 각 활물질의 당량을 다성분 전극 특성 데이터 생성부(340)에 제공한다. The active material equivalent detection unit 320 sweeps the equilibrium potential value from the maximum value to the minimum value of the predetermined range, and finds the equivalent of each active material corresponding to each equilibrium potential value using the active material property data according to the compounding ratio. The active material equivalent detection unit 320 provides the equivalent of each active material to the multi-component electrode characteristic data generator 340.

다성분 전극 특성 데이터 생성부(340)는 각 활물질의 당량에 기초하여 각 활물질의 특성 데이터를 이용하여 다성분 전극의 SOC 또는 용량(capacity)을 계산한다. 다시 말해, 각 활물질이 차지하는 당량에 해당 평형 전위값에서의 SOC 또는 용량을 곱하여 합산한다. 그런 다음, 다성분 전극 특성 데이터 생성부(340)는 각각의 평형 전위값에서의 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 모두 결합하여 다성분 전극의 특성 데이터를 생성한다. 즉, 다성분 전극 특성 데이터 생성부(340)는 각각의 평형 전위값에서의 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 모두 결합하여 다성분 전극의 특성 데이터를 생성할 수 있다.The multi-component electrode characteristic data generator 340 calculates the SOC or capacity of the multi-component electrode using the characteristic data of each active substance based on the equivalent of each active substance. In other words, the equivalent weight of each active material is added by multiplying by SOC or capacity at the equilibrium potential value. Then, the multi-component electrode characteristic data generator 340 combines both the capacitance or SOC of the multi-component electrode at each equilibrium potential value to generate the characteristic data of the multi-component electrode. That is, the multicomponent electrode characteristic data generator 340 may combine the capacities or SOCs of the multicomponent electrodes at the respective equilibrium potential values to generate the characteristic data of the multicomponent electrodes.

전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.In the foregoing detailed description of the present invention, specific examples have been described. However, various modifications are possible within the scope of the present invention. The technical spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments of the present invention, but should be determined by the claims and equivalents thereof.

Claims (9)

이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 방법에 있어서,
다성분 전극을 이루는 복수개의 활물질 각각의 당량 및 용량 또는 SOC(state of charge)을 평형 전위값에 대응하여 산출하는 단계;
다성분 전극을 이루는 복수개의 활물질의 각 배합비를 산출하는 단계;
상기 평형 전위값에 대응하는 각 활물질의 당량을 상기 배합비에 따라 검출하는 단계; 및
상기 검출된 각 활물질의 당량에 기초하여 다성분 전극의 용량 또는 SOC(state of charge)를 산출하는 단계를 포함하는 다성분 전극 특성 평가 방법.In the method of evaluating the characteristics of the multicomponent electrode of a secondary battery,
Calculating equivalent and capacity or SOC (state of charge) of each of a plurality of active materials constituting the multicomponent electrode corresponding to an equilibrium potential value;
Calculating each compounding ratio of the plurality of active materials constituting the multicomponent electrode;
Detecting an equivalent of each active material corresponding to the equilibrium potential value according to the blending ratio; And
Comprising the step of calculating the capacity or state of charge (SOC) of the multi-component electrode based on the equivalent amount of each active material. 청구항 1에 있어서,
상기 활물질 각각의 특성은 발현 용량에 관한 평형 전위값의 함수, 당량에 관한 평형 전위값의 함수 및 SOC에 관한 평형 전위값의 함수중 적어도 하나를 포함하는 다성분 전극 특성 평가 방법.The method according to claim 1,
Wherein each characteristic of the active material comprises at least one of a function of the equilibrium potential value with respect to the expression capacity, a function of the equilibrium potential value with respect to the equivalent, and a function of the equilibrium potential value with respect to the SOC. 청구항 1에 있어서,
상기 복수개의 활물질 각각의 당량 및 용량 또는 SOC(state of charge)을 평형 전위값에 대응하여 산출하는 단계는
상기 복수개의 활물질 각각의 발현 용량에 대한 평형 전위값을 획득하는 단계;
상기 복수개의 활물질의 이론 용량값 및 발현 용량값을 획득하는 단계; 및
상기 이론 용량값 및 발현 용량값을 이용하여 평형 전위값에 대한 당량을 산출하는 단계를 포함하는 다성분 전극 특성 평가 방법.The method according to claim 1,
Computing the equivalent and capacity of each of the plurality of active materials or SOC (state of charge) corresponding to the equilibrium potential value
Obtaining an equilibrium potential value for the expression capacity of each of the plurality of active materials;
Obtaining theoretical dose values and expression dose values of the plurality of active materials; And
And calculating an equivalent weight for an equilibrium potential value using the theoretical capacity value and the expression capacity value. 청구항 3에 있어서,
상기 평형 전위값에 대한 당량은 하기 수학식에 따라 산출되는 다성분 전극 특성 평가 방법.
상기 수학식에서, ScoichSOC100 %는 100% 충전 상태에서의 활물질의 당량을 나타내며, capause는 활물질의 발현 용량값이고, capathe는 활물질의 이론 용량값이며, ScoichSOC0%는 0% 충전 상태에서의 활물질의 당량을 나타낸다.The method according to claim 3,
The equivalence of the said equilibrium potential value is calculated according to the following formula.
In the equation, Scoich SOC100% represents the active equivalents of the 100% state of charge, capa use is the expression of the capacitance of the active material, capa the is the theoretical capacity values of active materials, Scoich SOC0% is 0% in the charge The equivalent of active material is shown. 청구항 3에 있어서,
상기 복수개의 활물질 각각의 당량 및 용량 또는 SOC(state of charge)을 평형 전위값에 대응하여 산출하는 단계는
발현 용량 구간을 1로 정규화함으로써 평형 전위값에 대한 SOC를 산출하는 단계를 더 포함하는 다성분 전극 특성 평가 방법.The method according to claim 3,
Computing the equivalent and capacity of each of the plurality of active materials or SOC (state of charge) corresponding to the equilibrium potential value
Comprising the step of calculating the SOC for the equilibrium potential value by normalizing the expression capacity interval to 1. 청구항 1에 있어서,
상기 각 활물질의 당량을 상기 배합비에 따라 검출하는 단계는
평형 전위값을 미리 결정된 범위의 최대값에서 최소값까지 스위프하면서 각 활물질의 각 평형 전위값에 해당하는 각 활물질의 당량을 상기 배합비에 따라 검출하는 단계인 다성분 전극 특성 평가 방법.The method according to claim 1,
Detecting the equivalent of each active material according to the blending ratio
A method of evaluating a multi-component electrode characteristic, wherein the equivalent potential of each active material corresponding to each equilibrium potential value of each active material is detected according to the blending ratio while sweeping the equilibrium potential value from the maximum value to the minimum value of the predetermined range. 청구항 6에 있어서,
상기 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 산출하는 단계는
상기 검출된 각 활물질의 당량에 상기 각 활물질의 해당 평형 전위값에서의 용량 또는 SOC를 곱한 후 합산하여 해당 평형 전위값에서의 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 산출하는 단계; 및
상기 각 평형 전위값에서의 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 모두 결합하여 다성분 전극의 특성 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 다성분 전극 특성 평가 방법.The method of claim 6,
Calculating the capacitance or SOC of the multi-component electrode
Calculating the capacitance or SOC of the multi-component electrode at the equilibrium potential value by multiplying the equivalents of the detected active materials by the capacitance or the SOC at the equilibrium potential value of each active material; And
And combining the capacitances or SOCs of the multicomponent electrodes at the respective equilibrium potential values to generate characteristic data of the multicomponent electrodes. 이차 전지의 다성분 전극의 특성을 평가하는 시스템에 있어서,
각각의 단일 활물질의 특성값들을 평형 전위값(OCV) 데이터에 관련하여 함수화한 특성 데이터를 획득하는 활물질 특성 획득부;
다성분 전극을 이루는 활물질들의 각 배합비를 산출하는 배합비 산출부;
평형 전위값을 미리 결정된 범위의 최대값으로부터 최소값까지 스위프(sweep)하면서 각 평형 전위값에 해당하는 각 활물질의 당량을 배합비에 따라 상기 활물질의 특성 데이터를 이용하여 찾아내는 활물질 당량 검출부;
상기 활물질의 당량에 기초하여 각 활물질이 차지하는 당량에 해당 평형 전위값에서의 SOC(state of charge) 또는 용량을 곱하여 합산하고, 각각의 평형 전위값에서의 다성분 전극의 용량 또는 SOC를 모두 결합하여 다성분 전극의 특성 데이터를 생성하는 다성분 전극 특성 데이터 생성부를 포함하는 다성분 전극 특성 평가 시스템.In the system for evaluating the characteristics of the multicomponent electrode of the secondary battery,
An active material property acquisition unit for acquiring the property data by functionalizing the property values of each single active material with respect to the equilibrium potential value (OCV) data;
A compounding ratio calculator configured to calculate respective compounding ratios of the active materials forming the multicomponent electrode;
An active material equivalent detection unit which finds an equivalent of each active material corresponding to each equilibrium potential value by using the characteristic data of the active material according to a blending ratio while sweeping an equilibrium potential value from a maximum value to a minimum value of a predetermined range;
Based on the equivalent of the active material, the equivalent of each active material is added by multiplying by SOC (state of charge) or capacity at the equilibrium potential value, and combined with the capacitance or SOC of the multicomponent electrode at each equilibrium potential value A multi-component electrode characteristic evaluation system comprising a multi-component electrode characteristic data generator for generating characteristic data of the multi-component electrode. 청구항 8에 있어서,
상기 특성값들은 용량(capacity), 당량(stoichiometry), SOC(state of charge) 및 SOD(state of discharge)를 포함하는 다성분 전극 특성 평가 시스템.The method according to claim 8,
Wherein said characteristic values include capacity, equivalent weight, state of charge, and state of discharge.
KR1020120050252A 2012-05-11 2012-05-11 Method and system for estimating characteristics of blended-electrode for secondary battery KR101521328B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120050252A KR101521328B1 (en) 2012-05-11 2012-05-11 Method and system for estimating characteristics of blended-electrode for secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120050252A KR101521328B1 (en) 2012-05-11 2012-05-11 Method and system for estimating characteristics of blended-electrode for secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130126273A true KR20130126273A (en) 2013-11-20
KR101521328B1 KR101521328B1 (en) 2015-05-18

Family

ID=49854404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120050252A KR101521328B1 (en) 2012-05-11 2012-05-11 Method and system for estimating characteristics of blended-electrode for secondary battery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101521328B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104698385A (en) * 2013-12-06 2015-06-10 株式会社东芝 Cell state calculation apparatus and cell state calculation method
KR20170095735A (en) 2016-02-15 2017-08-23 주식회사 엘지화학 Method for manufacturing of negative electrode and negative electrode
WO2017195979A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-16 에스케이이노베이션 주식회사 Method for evaluating secondary battery active material
US10338144B2 (en) 2014-03-17 2019-07-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Calculation apparatus and calculation method
WO2020116850A1 (en) * 2018-12-03 2020-06-11 주식회사 엘지화학 Nondestructive method for measuring active area of active material
CN116840700A (en) * 2023-08-31 2023-10-03 深圳市安德普电源科技有限公司 Method, device, equipment and storage medium for monitoring battery state in real time

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210158685A (en) 2020-06-24 2021-12-31 주식회사 티피에스 Method and apparatus for testing erosion resistance of coin cell type secondary battery electrode terminal
KR102393385B1 (en) 2020-06-24 2022-05-02 주식회사 동지케미칼 Method and apparatus for evaluating erosion resistance of coin cell type secondary battery electrode terminal

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4884404B2 (en) * 2007-09-07 2012-02-29 日立ビークルエナジー株式会社 Method and apparatus for detecting internal information of secondary battery
JP2011215083A (en) * 2010-04-01 2011-10-27 Toyota Motor Corp Device for acquiring positive/negative potential relation of secondary battery, control device of secondary battery, vehicle, method for acquiring positive/negative potential relation of secondary battery, and control method of secondary battery

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104698385A (en) * 2013-12-06 2015-06-10 株式会社东芝 Cell state calculation apparatus and cell state calculation method
US10871522B2 (en) 2013-12-06 2020-12-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Cell calculation apparatus and method for calculating an open-circuit voltage of a cell
US10338144B2 (en) 2014-03-17 2019-07-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Calculation apparatus and calculation method
KR20170095735A (en) 2016-02-15 2017-08-23 주식회사 엘지화학 Method for manufacturing of negative electrode and negative electrode
US10601026B2 (en) 2016-02-15 2020-03-24 Lg Chem, Ltd. Method of manufacturing negative electrode and negative electrode
WO2017195979A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-16 에스케이이노베이션 주식회사 Method for evaluating secondary battery active material
US10775240B2 (en) 2016-05-12 2020-09-15 Sk Innovation Co., Ltd. Method for evaluating secondary battery active material
WO2020116850A1 (en) * 2018-12-03 2020-06-11 주식회사 엘지화학 Nondestructive method for measuring active area of active material
US11313822B2 (en) 2018-12-03 2022-04-26 Lg Energy Solution, Ltd. Nondestructive method for measuring active area of active material
CN116840700A (en) * 2023-08-31 2023-10-03 深圳市安德普电源科技有限公司 Method, device, equipment and storage medium for monitoring battery state in real time
CN116840700B (en) * 2023-08-31 2023-10-31 深圳市安德普电源科技有限公司 Method, device, equipment and storage medium for monitoring battery state in real time

Also Published As

Publication number Publication date
KR101521328B1 (en) 2015-05-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mao et al. Identifying the limiting electrode in lithium ion batteries for extreme fast charging
KR101521328B1 (en) Method and system for estimating characteristics of blended-electrode for secondary battery
Monem et al. Lithium-ion batteries: Evaluation study of different charging methodologies based on aging process
Yang et al. A study of the relationship between coulombic efficiency and capacity degradation of commercial lithium-ion batteries
Yang et al. State of charge estimation for pulse discharge of a LiFePO4 battery by a revised Ah counting
Kim et al. On-line state-of-health estimation of Lithium-ion battery cells using frequency excitation
US10539621B2 (en) Method and apparatus for identifying a battery model
Ekström et al. Comparison of lumped diffusion models for voltage prediction of a lithium-ion battery cell during dynamic loads
Benger et al. Electrochemical and thermal modeling of lithium-ion cells for use in HEV or EV application
Rechkemmer et al. Empirical Li-ion aging model derived from single particle model
Eichi et al. Modeling and analysis of battery hysteresis effects
Tang et al. Systematic parameter acquisition method for electrochemical model of 4.35 V LiCoO2 batteries
JPWO2015005141A1 (en) Power storage device state estimation method
Gruet et al. On the electrochemical impedance response of composite insertion electrodes–Toward a better understanding of porous electrodes
CN109716152A (en) Method and apparatus for estimating the voltage of battery
EP2989675A1 (en) Method and system for estimating a capacity of individual electrodes and the total capacity of a lithium-ion battery system
Liu et al. Electrochemical performance of LiCoO2/SrLi2Ti6O14 batteries for high-power applications
CN110178284B (en) Apparatus and method for controlling discharge
JP2021048016A (en) Battery status estimation method and battery system
Bartlett et al. State of health estimation in composite electrode lithium-ion cells
Mbeya et al. Off-line method to determine the electrode balancing of Li-ion batteries
Shi et al. Influence of memory effect on the state-of-charge estimation of large-format Li-ion batteries based on LiFePO4 cathode
Mohtat et al. On identifying the aging mechanisms in li-ion batteries using two points measurements
Balagopal et al. Effect of anode conductivity degradation on the Thevenin Circuit Model of lithium ion batteries
Wang et al. Composite electrodes of disordered carbon and graphite for improved battery state estimation with minimal performance penalty

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 5