KR101952564B1 - 전기화학 시스템의 성능 평가 방법 - Google Patents

전기화학 시스템의 성능 평가 방법 Download PDF

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Abstract

충방전을 수행하는 평가 대상 전기화학 시스템의 방전시간, 방전전압, 및 온도 중 어느 하나 이상의 파라미터에 대하여 기준 값에 따른 이론적 변동값을 산출하는 단계; 상기 이론적 변동값을 산출한 조건과 소정의 오차 범위 내에서 동일한 조건으로, 평가 대상 전기화학 시스템의 상기 파라미터에 대한 실험 변동값을 측정하는 단계; 및 상기 이론적 변동값과 실험 변동값을 파라미터별로 비교하는 단계를 포함하는 전기화학 시스템의 성능 평가 방법을 제공하며, 이를 통해 전기화학 시스템에 대한 정확하고도 효과적인 성능 평가가 가능하다.

Description

전기화학 시스템의 성능 평가 방법{PERFORMANCE TEST METHOD FOR ELECTROCHEMICAL SYSTEM}
본 발명은 전기화학 시스템에 대한 성능 평가 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기화학 시스템에서 예를 들어 저온 특성과 같은 특정 조건에서의 성능 평가를 보다 효과적으로 수행할 수 있다.
에너지 저장 장치로서의 전기화학 소자, 예를 들어 커패시터(capacitor)나 리튬 이온(Li+) 전지 등의 이차 전지 셀은 전압이나 용량 등의 전기적 성능이 측정된다. 셀의 성능 측정은 셀을 성능(등급)별로 선별하는 데에도 목적이 있지만, 무엇보다 소비자와의 신뢰성을 위해서 매우 중요하다. 셀이 요구 성능에 미치지 못하는 경우, 관련 전기ㆍ전자 제품에 손상을 줄 수 있기 때문이다.
대부분의 셀은 패키지 형태로 전자기기 등에 설치된다. 즉, 셀은 복수개로 직렬 또는 병렬 연결된 모듈 형태로 전자기기 등에 설치된다. 그러나, 기존의 전기화학 소자에 대한 성능 평가 방법은 단위 셀에 대한 평가 방법을 제시하고 있다. 즉, 패키지화된 중대형 모듈 혹은 전기화학 시스템에 대한 적절한 성능 평가 방법은 제시되지 않은 상황이다.
따라서, 중대형화된 전기화학 시스템에 대해서 보다 효율적이면서 간편한 방법으로 성능을 평가할 수 있는 방법이 요구되는 실정이다.
대한민국 특허공개 제2013-0141357호
본 발명은 전기화학 시스템에 대한 보다 효율적이고 다양한 조건에서 성능 평가를 수행할 수 있는 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
충방전을 수행하는 평가 대상 전기화학 시스템의 방전시간, 방전전압, 및 온도 중 어느 하나 이상의 파라미터에 대하여 기준 값에 따른 이론적 변동값을 산출하는 단계;
상기 이론적 변동값을 산출한 조건과 소정의 오차 범위 내에서 동일한 조건으로, 평가 대상 전기화학 시스템의 상기 파라미터에 대한 실험 변동값을 측정하는 단계; 및
상기 이론적 변동값과 실험 변동값을 파라미터별로 비교하는 단계를 포함하며,
상기 실험 변동값은,
하기 조건 1을 만족하는 상태에서 평가 대상 전기화학 시스템에 대한 충방전을 수행하는 서브 사이클을 포함하는 메인 사이클을 2회 이상 거친 후, 산출하는 전기화학 시스템의 성능 평가 방법을 제공한다.
[조건 1]
Crate X Ncycle = P
조건 1에서,
Crate는 충방전시 충방전율을 나타내고,
Ncycle은 충방전 횟수를 나타내며,
P은 1 이상의 수이고,
하나의 메인 사이클에 속하는 각 서브 사이클에서,
k번째 서브 사이클에서의 충방전율(Crate-k)과 k+1번째 서브 사이클에서의 충방전율(Crate-k+1)은 서로 동일하지 않으며,
여기서 k는 1 내지 n 사이의 정수이고,
n은 해당 서브 사이클에서의 충방전 횟수(Ncycle)를 나타낸다.
본 발명에 따르면, 전기화학 시스템에 대한 보다 효율적이고 다양한 조건에서 성능 평가를 수행할 수 있으며, 보다 구체적으로는, 다양한 충방전 조건을 거친 전기화학 시스템의 방전시간, 방전전압, 및 온도 중 어느 하나 이상의 파라미터를 측정함으로써 효율적인 성능 평가가 가능하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 하나의 실시예에 따른 전기화학 시스템의 성능 평가 방법은,
충방전을 수행하는 평가 대상 전기화학 시스템의 방전시간, 방전전압, 및 온도 중 어느 하나 이상의 파라미터에 대하여 기준 값에 따른 이론적 변동값을 산출하는 단계;
상기 이론적 변동값을 산출한 조건과 소정의 오차 범위 내에서 동일한 조건으로, 평가 대상 전기화학 시스템의 상기 파라미터에 대한 실험 변동값을 측정하는 단계; 및
상기 이론적 변동값과 실험 변동값을 파라미터별로 비교하는 단계를 포함한다.
본 발명에서 전기화학 시스템은 전기화학 전기화학 시스템 내지 시스템을 총칭하는 의미이며, 복수의 셀들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 전기화학 시스템은 복수의 셀들을 포함하는 이차전지 모듈일 수 있다. 기존의 선행기술들은 단위 셀에 대한 성능 평가를 목적으로 하고 있으나, 본 발명은 복수의 셀을 포함하고 있는 전기화학 시스템에 대해서도 효과적인 성능 평가가 가능하다.
하나의 예로서, 상기 실험 변동값은,
하기 조건 1을 만족하는 상태에서 평가 대상 전기화학 시스템에 대한 충방전을 수행하는 서브 사이클을 포함하는 메인 사이클을 2회 이상 거친 후, 산출할 수 있다.
[조건 1]
Crate X Ncycle = P
조건 1에서,
Crate는 충방전시 충방전율을 나타내고,
Ncycle은 충방전 횟수를 나타내며,
P은 1 이상의 수이다.
상기 조건 1에서, P 값은 5 내지 50, 5 내지 20, 20 내지 50 혹은 7 내지 15 범위의 임의의 수일 수 있다. 예를 들어, 상기 조건 1에서 P 값은 10일 수 있다. 상기 P 값은 충방전시 충방전율과 해당 충방전율에서의 충방전 횟수의 곱을 의미한다. P 값이 지나치게 높은 경우에는 평가 대상 전기화학 시스템에 손상을 주거나 평가 시간이 지연되는 문제가 있고, 반대로 P 값이 지나치게 낮은 경우에는 충분한 평가가 이루어지지 못할 수 있다.
또한, 하나의 메인 사이클에 속하는 각 서브 사이클에서,
k번째 서브 사이클에서의 충방전율(Crate-k)과 k+1번째 서브 사이클에서의 충방전율(Crate-k+1)은 서로 동일하지 않으며,
여기서 k는 1 내지 n 사이의 정수이고,
n은 해당 서브 사이클에서의 충방전 횟수(Ncycle)를 나타낸다.
구체적으로는, 하나의 메인 사이클에 속하는 각 서브 사이클은 충방전율이 점진적으로 증가하거나 감소하는 경향을 가지도록 설계될 수 있다. 혹은 각 서브 사이클 별로 충방전율이 증가하다가 감소되도록 설계하는 것도 가능하다.
하나의 예로서, 어느 하나의 메인 사이클에 속하는 각 서브 사이클에서, 서브 사이클별 Crate의 최대값은 서브 사이클별 Crate의 최소값의 2배 이상일 수 있다. 혹은 서브 사이클별 Crate의 최대값과 서브 사이클별 Crate의 최소값의 비율은 2배 내지 30배, 4배 내지 20배, 혹은 10 내지 30배 범위일 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 성능 평가 방법은, 정상 조건에서 충/방전하는 싸이클 및 가속 조건에서 충/방전하는 싸이클을 포함하거나; 혹은 정상 조건에서 충/방전하는 싸이클, 가속 조건에서 충/방전하는 싸이클 및 감속 조건에서 충/방전하는 싸이클 모두를 포함하도록 설계 가능하다. 예를 들어, 정상 조건에서 충/방전하는 싸이클 및 가속 조건에서 충/방전하는 싸이클을 동시에 포함하도록 설계함으로써, 정상 조건에서의 충/방전 성능과 가혹 조건에서의 충/방전 성능을 모두 고려한 성능 평가가 가능하다.
또 다른 하나의 예로서, 어느 하나 이상의 메인 사이클은,
30 내지 45℃의 고온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클;
15 내지 25℃의 중온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클; 및
0 내지 10℃의 저온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클 중 어느 하나 이상의 서브 사이클을 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 성능 평가 방법에서, 어느 하나 이상의 메인 사이클은, 고온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클 및 중온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클을 포함할 수 있다. 혹은, 어느 하나 이상의 메인 사이클은, 중온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클 및 저온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클을 포함할 수 있다. 혹은, 어느 하나 이상의 메인 사이클은, 고온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클, 중온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클 및 저온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클을 포함할 수 있다.
전기화학 시스템의 성능 평가 과정에서, 고온 혹은 저온 조건을 부여함으로써, 평가 효율을 높이고, 평가 시간을 단축할 수 있다.
또 다른 하나의 예로서, 어느 하나 이상의 서브 사이클은,
30 내지 45℃의 고온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클;
15 내지 25℃의 중온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클; 및
0 내지 10℃의 저온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클 중 어느 하나 이상의 충방전 사이클을 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 성능 평가 방법에서, 어느 하나 이상의 서브 사이클은, 고온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클 및 중온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클을 포함할 수 있다. 혹은, 어느 하나 이상의 서브 사이클은, 중온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클 및 저온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클을 포함할 수 있다. 혹은, 어느 하나 이상의 서브 사이클은, 고온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클, 중온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클 및 저온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클을 포함할 수 있다.
전기화학 시스템의 성능 평가 과정에서, 하나의 서브 사이클 내에서도 고온 혹은 저온 조건을 부여함으로써, 평가 효율을 높이고, 평가 시간을 단축할 수 있다.
필요에 따라서는, 본 발명에 따른 전기화학 시스템의 성능 평가 방법은, 어느 하나 이상의 메인 사이클 내에 온도 조건이 상이한 서브 사이클들을 포함할 수 있고, 혹은 어느 하나 이상의 서브 사이클 내에서 온도 조건이 상이한 충방전 사이클을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전기화학 시스템의 성능 평가 방법에서, 어느 하나 이상의 메인 사이클은, 예를 들어, 0.5C 조건에서 충방전 20회 실시하는 제1 서브 사이클; 1C 조건에서 충방전 10회 실시하는 제2 서브 사이클; 및 2C 조건에서 충방전 5회 실시하는 제3 서브 사이클을 포함한다. 이는 상기 조건 1에서, P 값을 10으로 설정한 경우를 상정한 것이다.
본 발명에 따른 전기화학 시스템의 성능 평가 방법에서, 메인 사이클은 복수회 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 메인 사이클은 2회 내지 500회, 10회 내지 100회, 혹은 150회 내지 500회 반복할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 전기화학 시스템의 성능 평가 방법은,
기준 온도(To) 및 기준 부하(Lo) 조건에서, 초기 전압(V1)에서 기준 전압(Vo)까지 방전되는 이론적인 기준 방전 시간(to)을 산출하는 단계;
평가 대상 전기화학 시스템을, 기준 전압(Vo)까지 방전시킨 후, 소요된 방전 시간 (ta)를 측정하는 단계; 및
기준 방전 시간(to)과 측정 방전 시간 (ta)을 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로는, 온도와 부하가 정해진 기준 조건에서, 일정량의 전압 강하가 이루어지는 기준 방전 시간(to)을 산출하게 된다. 동일한 조건에서 실제 평가 대상 전기화학 시스템을 방전시킨 경우 소요된 측정 방전 시간(ta)을 산출하게 된다. 기준 방전 시간(to)과 측정 방전 시간 (ta)을 비교함으로써, 전기화학 시스템의 성능 평가가 가능하다.
상기 기준 방전 시간(to)과 측정 방전 시간(ta)을 비교하는 단계는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 기준 방전 시간(to)과 측정 방전 시간(ta)의 비율을 평가 요소로 활용하여 평가를 수행할 수 있다.
예를 들어, 하기 수학식 1을 통해 산출된 수치(X)가 평가 기준에 만족하는지 여부를 통해 평가하는 과정을 포함할 수 있다.
[수학식 1]
|ta/to|= X.
상기 수학식 1은 하나의 예로서 나타낸 것이며, 상기 수학식 1에 개시된 수식을 이용하여 비례 상수, 지수함수 및/또는 로그함수를 이용하여 변형 내지 추가 가능하다. 이러한 변형 내지 추가는 위 수학식 1을 통해 산출된 수치(X)가 직선형의 기울기는 갖는 방향으로 적용될 수 있다.
상기 수학식 1을 통해 산출된 수치(X)는, 예를 들어, 0.7 이상, 0.75 이상, 0.8 이상 혹은 0.9 이상의 값을 가지는 경우에는 평가 기준을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 상기 수치(X)는 이론적으로는 1을 만족하는 것이 가장 이상적인 경우이며, 1 미만의 수치까지 포함 가능하다.
또 하나의 예로서, 상기 전기화학 시스템의 성능 평가 방법은,
기준 온도(To) 및 기준 부하(Lo) 조건에서, 초기 전압(V1)에서 기준 방전 시간(to) 동안 방전시켜 기준 전압(Vo)을 산출하는 단계;
평가 대상 전기화학 시스템을, 기준 방전 시간(to) 동안 방전시킨 후, 측정 전압(Va)를 측정하는 단계; 및
기준 전압(Vo)과 측정 전압(Va)를 비교하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 성능 평가 방법은, 전기화학 시스템의 방전 시간에 따른 전압 레벨을 비교함으로써, 전기화학 시스템의 성능을 평가하게 된다.
상기 기준 전압(Vo)과 측정 전압(Va)을 비교하는 단계는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 기준 전압(Vo)과 측정 전압(Va)의 비율을 평가 요소로 활용하여 평가를 수행할 수 있다.
예를 들어, 하기 수학식 2를 통해 산출된 수치(Y)가 평가 기준에 만족하는지 여부를 통해 평가하는 과정을 포함할 수 있다.
[수학식 2]
|Va/Vo|= Y.
상기 수학식 2는 하나의 예로서 나타낸 것이며, 상기 수학식 2에 개시된 수식을 이용하여 비례 상수, 지수함수 및/또는 로그함수를 이용하여 변형 내지 추가 가능하다. 이러한 변형 내지 추가는 위 수학식 2를 통해 산출된 수치(Y)가 직선형의 기울기는 갖는 방향으로 적용될 수 있다.
상기 수학식 2를 통해 산출된 수치(Y)는, 예를 들어, 0.7 이상, 0.75 이상, 0.8 이상 혹은 0.9 이상의 값을 가지는 경우에는 평가 기준을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 상기 수치(Y)는 이론적으로는 1을 만족하는 것이 가장 이상적인 경우이며, 1 미만의 수치까지 포함 가능하다.
또 하나의 예로서, 상기 전기화학 시스템의 성능 평가 방법은,
기준 온도(To)를 확인하는 단계;
기준 부하(Lo) 조건에서, 초기 전압(V1)에서 기준 전압(Vo)까지 방전한 후, 전기화학 시스템의 측정 온도(Ta)를 측정하는 단계; 및
기준 온도(To)와 측정 온도(Ta)를 비교하는 과정을 포함할 수 있다.
이러한 성능 평가 방법은, 전기화학 시스템의 방전에 따른 온도 변화량을 통해, 전기화학 시스템의 성능을 평가하게 된다.
상기 기준 온도(To)와 측정 온도(Ta)를 비교하는 단계는, 특별히 제한되는 것은 아니나, 기준 온도(To)와 측정 온도(Ta)의 비율을 평가 요소로 활용하여 평가를 수행할 수 있다.
예를 들어, 하기 수학식 3을 통해 산출된 수치(Z)가 평가 기준에 만족하는지 여부를 통해 평가하는 과정을 포함할 수 있다.
[수학식 3]
|Ta/To|= Z.
상기 수학식 3은 하나의 예로서 나타낸 것이며, 상기 수학식 3에 개시된 수식을 이용하여 비례 상수, 지수함수 및/또는 로그함수를 이용하여 변형 내지 추가 가능하다. 이러한 변형 내지 추가는 위 수학식 3을 통해 산출된 수치(Z)가 직선형의 기울기는 갖는 방향으로 적용될 수 있다.
상기 수학식 3을 통해 산출된 수치(Z)는, 예를 들어, 0.7 이상 혹은 0.8 이상의 값을 가지는 경우에는 평가 기준을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 상기 수치(Z)는 이론적으로는 1을 만족하는 것이 가장 이상적인 경우이며, 1 미만의 수치까지 포함 가능하다.
상기 전기화학 시스템의 성능 평가 방법에서, 전기화학 시스템은 복수의 셀을 포함하고, 전기화학 시스템의 측정 온도(Ta)는, 셀들의 평균 온도, 셀별 온도 편차 및 셀별 온도의 최대값 중 어느 하나를 나타낼 수 있다. 복수의 셀은 셀이 2 이상 구비된 경우를 총칭하며, 원하는 용량에 따라서 셀의 수는 달리할 수 있다. 예를 들어, 상기 전기화학 시스템은 2 이상 1,000 이하의 셀을 포함할 수 있다. 상기 전기화학 시스템의 측정 온도(Ta)는 평가의 목적에 따라 달리 설정 가능하며, 예를 들어, 셀들의 평균 온도를 측정하는 경우, 셀별 온도의 편차를 측정하는 경우, 또는 셀별 온도 중 최대값, 최소값 혹은 중간값을 선정하여 측정하는 경우 등을 모두 포함한다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 전기화학 시스템의 성능 평가 방법은, 전기화학 시스템의 방전시간, 방전전압, 및 온도 중에서 2 이상의 요소를 복합적으로 고려하여 평가할 수 있다.
예를 들어, 상기 전기화학 시스템의 성능 평가 방법은,
기준 온도(To)를 확인하는 단계;
기준 부하(Lo) 조건에서, 초기 전압(V1)에서 기준 방전 시간(to) 동안 방전시켜 기준 전압(Vo)을 산출하는 단계;
평가 대상 전기화학 시스템을, 기준 방전 시간(to) 동안 방전시킨 후, 측정 전압(Va) 및 전기화학 시스템의 측정 온도(Ta)를 측정하는 단계; 및
평가 요소로 기준 전압(Vo)과 측정 전압(Va)의 비율, 및 기준 온도(To)와 측정 온도(Ta)의 비율을 포함하는 성능 평가 단계를 포함할 수 있다.
하나의 예로서, 상기 성능 평가 단계는, 평가 요소로 기준 전압(Vo)과 측정 전압(Va)의 비율, 및 기준 온도(To)와 측정 온도(Ta)의 비율을 포함할 수 있다.
예를 들어, 하기 수학식 4를 통해 산출된 수치(P)가 평가 기준에 만족하는지 여부를 통해 평가하는 과정을 포함할 수 있다.
[수학식 4]
| (Va/Vo) x (Ta/To)| = P.
상기 수학식 4는 하나의 예로서 나타낸 것이며, 상기 수학식 4에 개시된 수식을 이용하여 비례 상수, 지수함수 및/또는 로그함수를 이용하여 변형 내지 추가 가능하다. 이러한 변형 내지 추가는 위 수학식 4를 통해 산출된 수치(P)가 직선형의 기울기는 갖는 방향으로 적용될 수 있다. 상기 수치(P)는 이론적으로는 1을 만족하는 것이 가장 이상적인 경우이며, 1 미만의 수치까지 포함 가능하다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 성능 평가 단계는, 평가요소로 기준 방전 시간(to)과 측정 방전 시간(ta)의 비율, 및 기준 온도(To)에 대한 측정 온도(Ta)의 비율을 포함할 수 있다.
예를 들어, 하기 수학식 5를 통해 산출된 수치(Q)가 평가 기준에 만족하는지 여부를 통해 평가하는 과정을 포함할 수 있다.
[수학식 5]
| (ta/to) x (Ta/To)| = Q.
상기 수학식 5는 하나의 예로서 나타낸 것이며, 상기 수학식 5에 개시된 수식을 이용하여 비례 상수, 지수함수 및/또는 로그함수를 이용하여 변형 내지 추가 가능하다. 이러한 변형 내지 추가는 위 수학식 5를 통해 산출된 수치(Q)가 직선형의 기울기는 갖는 방향으로 적용될 수 있다. 상기 수학식 5를 통해 산출된 수치(Q)는, 이론적으로는 1을 만족하는 것이 가장 이상적인 경우이며, 1 미만의 수치까지 포함 가능하다.
하나의 예로서, 본 발명에 따른 전기화학 시스템의 성능 평가 방법은,
기준 온도(To) 및 기준 부하(Lo)조건에서,
초기 전압(V1)에서 기준 방전 시간(to)까지 방전하는 단계(S1);
기준 유지 시간(tp) 동안 유지하는 단계(S2); 및
기준 충전 시간(tq)까지 충전하는 단계(S3)를 포함하며,
상기 방전하는 단계(S1), 유지하는 단계(S2) 및 충전하는 단계(S3)를 포함하는 싸이클을 n회(n은 2 이상의 정수) 반복하되,
k번째 싸이클(k는 1 이상 n-1 이하의 정수)의 S1 단계 이후에 측정 전압(Va)를 측정할 수 있다.
구체적으로는, 방전하는 단계(S1), 유지하는 단계(S2) 및 충전하는 단계(S3)를 복수 회 반복하되, 그 반복과정 중 원하는 시점에서 측정 전압(Va)을 측정하고, 이를 기준 전압(Vo)와 비교하게 된다. 예를 들어, 상기 전기화학 시스템의 성능 평가 방법은 방전하는 단계(S1), 유지하는 단계(S2) 및 충전하는 단계(S3)를 50 회 반복하되, 45회 반복되는 시점의 S1 단계 이후에 측정 전압(Va)를 측정할 수 있다. 상기 싸이클의 횟수는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 10회 이하, 50회 이하, 혹은 1,000회 이하일 수 있다.
하나의 예로서, 상기 방전하는 단계(S1), 유지하는 단계(S2) 및 충전하는 단계(S3)를 포함하는 싸이클을 n회 반복하는 것은,
정상 조건에서 충/방전하는 싸이클;
가속 조건에서 충/방전하는 싸이클; 및
감속 조건에서 충/방전하는 싸이클 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 방전하는 단계(S1), 유지하는 단계(S2) 및 충전하는 단계(S3)를 포함하는 싸이클을 n회 반복하는 것은,
방전하는 단계(S1), 유지하는 단계(S2) 및 충전하는 단계(S3)를 포함하는 싸이클은,
정상 조건에서 방전하는 단계와 가속 조건에서 충전하는 단계;
가속 조건에서 방전하는 단계와 정상 조건에서 충전하는 단계;
정상 조건에서 방전하는 단계와 감속 조건에서 충전하는 단계;
감속 조건에서 방전하는 단계와 정상 조건에서 충전하는 단계;
가속 조건에서 방전하는 단계와 감속 조건에서 충전하는 단계; 및
감속 조건에서 방전하는 단계와 가속 조건에서 충전하는 단계 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 하나의 예로서,
정상 조건은, 충전 또는 방전시, 5 A 전류 조건에서 수행하는 것을 나타내고,
가속 조건은, 충전 또는 방전시, 10 A 전류 조건에서 수행하는 것을 나타내며,
감속 조건은, 충전 또는 방전시, 1 A 전류 조건에서 수행하는 것을 나타낼 수 있다. 이러한 정상 조건, 가속 조건 및 감속 조건은, 당해 기술분야에서 정의하는 범위에 따라 수치는 변동될 수 있다.
또한, 본 발명에서,
기준 온도(To)는 영하 30℃이고,
기준 전압(Vo)은 초기 전압(V1)의 1/2을 만족할 수 있다.
상기 기준 온도(To)와 기준 전압(Vo)은 평가 대상이 되는 전기화학 시스템의 종류 내지 목적, 혹은 당해 기술분야에서 통용되는 의미 등에 따라 달리 정의 가능하다.
하나의 예로서, 상기 기준 부하(Lo)는 정출력 조건일 수 있으나, 본 발명의 범주가 이에 한정되는 것은 아니다.

Claims (6)

  1. 충방전을 수행하는 평가 대상 전기화학 시스템의 방전시간, 방전전압, 및 온도 중 어느 하나 이상의 파라미터에 대하여 기준 값에 따른 이론적 변동값을 산출하는 단계;
    상기 이론적 변동값을 산출한 조건과 소정의 오차 범위 내에서 동일한 조건으로, 평가 대상 전기화학 시스템의 상기 파라미터에 대한 실험 변동값을 측정하는 단계; 및
    이론적 변동값과 실험 변동값을 파라미터별로 비교하는 단계를 포함하며,
    상기 실험 변동값은,
    하기 조건 1을 만족하는 상태에서 평가 대상 전기화학 시스템에 대한 충방전을 수행하는 서브 사이클을 포함하는 메인 사이클을 2회 이상 거친 후, 산출하고,
    어느 하나 이상의 메인 사이클은,
    30 내지 45℃의 고온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클;
    15 내지 25℃의 중온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클; 및
    0 내지 10℃의 저온 조건에서 충방전을 수행하는 서브 사이클을 포함하는 전기화학 시스템의 성능 평가 방법:
    [조건 1]
    Crate X Ncycle = P
    조건 1에서,
    Crate는 충방전시 충방전율을 나타내고,
    Ncycle은 충방전 횟수를 나타내며,
    P은 1 이상의 수이고,
    하나의 메인 사이클에 속하는 각 서브 사이클에서,
    k번째 서브 사이클에서의 충방전율(Crate-k)과 k+1번째 서브 사이클에서의 충방전율(Crate-k+1)은 서로 동일하지 않으며,
    여기서 k는 1 내지 n 사이의 정수이고,
    n은 해당 서브 사이클에서의 충방전 횟수(Ncycle)를 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    어느 하나의 메인 사이클에 속하는 각 서브 사이클에서,
    서브 사이클별 Crate의 최대값은 서브 사이클별 Crate의 최소값의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 전기화학 시스템의 성능 평가 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    어느 하나 이상의 서브 사이클은,
    30 내지 45℃의 고온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클;
    15 내지 25℃의 중온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클; 및
    0 내지 10℃의 저온 조건에서 충방전을 수행하는 충방전 사이클 중 어느 하나 이상의 충방전 사이클을 포함하는 전기화학 시스템의 성능 평가 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 사이클은,
    0.5C 조건에서 충방전 20회 실시하는 제1 서브 사이클;
    1C 조건에서 충방전 10회 실시하는 제2 서브 사이클; 및
    2C 조건에서 충방전 5회 실시하는 제3 서브 사이클
    을 포함하는 전기화학 시스템의 성능 평가 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 사이클은 2회 내지 500회 반복하는 것을 특징으로 하는 전기화학 시스템의 성능 평가 방법.
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