리튬이차전지 출력측정법의 원리 및 측정법간 비교 연구

Abstract

리튬이차전지의 수요가 소형 휴대용 전자기기에서 중대형 전기자동차와 에너지저장장치로 변화함에 따라, 요구되는 전지 특성도 크게 달라지고 있다. 10년 이상의 장기 신뢰성, 팩 수준의 안전성, 가격 경쟁력 확보 등 기존 소형 전지보다 크게 강화된 요구 조건뿐만 아니라, 고출력 특성도 함께 필요로 한다. 그런데, 출력을 측정하기 위해서는 전압과 전류가 동시에 측정 및 제어되어야 하기 때문에, 기존의 단위셀 용량 측정보다 훨씬 어렵다. 또한, 측정 방법의 선택뿐만 아니라 출력유지시간, 충전상태(State-of-Charge, SOC), Cut-off 조건, 측정온도 등의 측정 조건에 따라서도 그 측정값이 크게 달라지는 경향이 있다. 본 논문에서는 HPPC (Hybrid Pulse Power Characterization)법, J-pulse(Japan Electric Vehicle Association Standards, JEVS D 713)법, 정출력 측정법(Constant Power Measurement)의 측정 원리 및 실제 실험에 어떻게 적용해야 하는지 설명하고, HEV(Hybrid Electric Vehicle)용 단위셀을 이용해 출력법간 측정 결과를 비교 분석한다. As the market of lithium secondary batteries moves from mobile IT devices to large-format electric vehicles or energy storage systems, the strengthened battery specifications such as long-term reliability longer than 10 years, pack-level safety and tough competitive price have been required. Moreover, even though high power properties should also be achieved for hybrid electric vehicles, it is not easy to measure accurate power values at various conditions. Because it is difficult to choose a proper measurement method and its experimental condition is more complex comparing to capacity measurement. In addition, the power values are very sensitive to power duration time, state-of-charge (SOC) of cells, cut-off voltages, and temperatures, whereas capacity values are not. In this paper, we introduce three kinds of power measurement methods, hybrid pulse power characterization (HPPC) suggested by US FreedomCar, so-called J-pulse by Japan electric vehicle association standards (JEVS) and constant power measurement, respectively. Moreover, with pouch-type unit cells for HEV, experimental power data are discussed in order to compare each power measurement.