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Vol.19, No.3, August 2016

A CFD Modeling of Heat Generation and Charge-Discharge Behavior of a Li-ion Secondary BatteryLi-ion 이차전지의 충방전 시 발열 및 충방전 특성의 CFD 모델링
JKES Vol.19, No.3, pp.114-121, August 2016
DOI : 10.5229/JKES.2016.19.3.114
Hyeji Kang*, Hongbeom Park, Kyoungho Han, and Do Young Yoon**강혜지*·박홍범·한경호·윤도영*
Department of Chemical Engineering, Kwangwoon University, Seoul 01897, Korea광운대학교 공과대학 화학공학과
본 연구에서는 리튬이온전지의 충방전시 발생하는 발열특성을 CFD 모델링하고, 발열에 따른 충 방전 특성을 해석하였다. 리튬이온전지는 직교 파우치형 구조로서 두께방향으로의 1차원계로 설정 하여, 전류밀도 방정식, 열 및 물질전달 지배방정식을 도입하였다. Cut-off 전압이 3 V에서 충방 전 전류밀도가 1C(17.5 A/m2), 3C(52.5 A/m2) 와 5C(87.5 A/m2)에 대하여, 298K의 등온계와 충방전 전류밀도 별 발열계로 각각 설정하였다. 등온계와 발열계에서 모두 충방전 전류밀도가 높 을수록 전지의 용량은 감소되는 것으로 나타났다. 등온계에 비하여 발열계에서 충방전 시간이 증 가하였으며, 이는 발열에 의한 온도의 증가로 인해 전극의 평형전위가 감소하고, 리튬이온의 확 산계수가 증가하기 때문인 것으로 고려된다. 또한, 리튬이온전지의 충전과 방전에 의한 열 발생 영향을 제어하기 위한 냉각효과를 분석하였다.
Keyword : Li-ion secondary battery, CFD modelling, charge-discharge, heat generation, current density

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