KR20170033618A - 배터리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 망간계 양극 활물질을 포함하는 이차 전지 동력 배터리; 비동력 배터리; 상기 이차 전지 동력 배터리와 비동력 배터리간 충방전을 수행하는 스위칭부; 상기 동력 배터리의 충전율을 측정하는 센싱부; 및 상기 동력 배터리가 충방전 중이 아니고 상기 센싱부에 의해 측정된 동력 배터리의 충전율이 열화 발생 범위에 해당하는 경우, 상기 열화 발생 범위를 벗어나기 위해 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전을 수행하도록 상기 스위칭부를 온오프하는 제어부;를 포함함으로써, 동력 배터리의 열화가 발생하는 소정의 충전율 범위를 벗어나도록 하여 이차 전지의 저장 방치시 열화 발생을 미연에 방지하고, 이에 따라, 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 배터리 시스템에 관한 것이다.
이차 전지는 충전 및 방전이 가능한 전지로서, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다. 이 중, 리튬 이온 이차 전지 등의 비수 전해질 이차 전지는 니켈 카드뮴 축전지나 니켈 수소 전지 등의 다른 전지와 비교해 에너지 밀도가 높아 그 적용 분야가 매우 넓다.
이러한, 이차 전지는 전지 내부에서 화학반응이 일어나고 있어 그 부반응에 의해 전지에 열화가 발생할 수 있으며, 이에 따라 전지의 수명이 저하되는 문제가 있었다. 이에 따라, 그 수명 특성을 개선하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
한국 등록 특허 제1125592호는 이차 전지의 유닛 셀간에 전도성 부재를 개재함으로써 열화에 의한 수명 단축을 개선하고자 하였으나, 열화 발생을 완벽히 차단할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 한국 공개 특허 제10-2012-0059436호는 이차 전지 내부의 특정 구조에 특정 구조의 화합물을 포함함으로써, 전극의 열화를 억제시켜 전극의 수명 특성을 개선하고자 하였으나, 열화 발생을 완벽히 차단할 수 없으므로, 누적된 열에 의해 전지의 수명이 감소하는 문제를 개선하기에는 부족하다.
본 발명은 이차 전지의 저장 방치시 열화 발생을 방지할 수 있는 배터리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 열화 발생을 미연에 방지하여 전지의 수명 특성을 현저히 향상시킬 수 있는 배터리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템은, 망간계 양극 활물질을 포함하는 이차 전지 동력 배터리; 비동력 배터리; 상기 이차 전지 동력 배터리와 비동력 배터리간 충방전을 수행하는 스위칭부; 상기 동력 배터리의 충전율을 측정하는 센싱부; 및 상기 동력 배터리가 충방전 중이 아니고 상기 센싱부에 의해 측정된 동력 배터리의 충전율이 열화 발생 범위에 해당하는 경우, 상기 열화 발생 범위를 벗어나기 위해 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전을 수행하도록 상기 스위칭부를 온오프하는 제어부;를 포함하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 망간계 양극 활물질은 리튬-망간 산화물을 포함하고, 상기 동력 배터리의 열화가 발생하는 충전율 범위는 40% 내지 60%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 동력 배터리의 충전율이 40% 내지 60%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전이 아닌 경우, 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 40% 미만이 되도록 상기 동력 배터리로 비동력 배터리의 충전을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 동력 배터리의 충전율이 40% 내지 60%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전인 경우, 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 60% 초과가 되도록 상기 비동력 배터리로 동력 배터리의 충전을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 비동력 배터리 또는 동력 배터리로의 충전은 0.01 내지 0.1C/sec의 속도로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 센싱부는 시스템 내부 온도를 측정하고, 상기 제어부는 상기 내부 온도가 35℃ 미만이면 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 열화 발생 범위에 해당하더라도 동력 배터리의 충전 또는 방전을 수행하지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 동력 배터리의 전력으로 전지 내부의 온도를 낮추는 냉각부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 냉각부는 전지 내부 온도가 35℃ 이상인 경우 냉각을 개시하여 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율을 저하시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 냉각부는 동력 배터리의 충전율이 40% 미만인 경우 냉각을 중지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 망간계 양극 활물질은 니켈-코발트-망간 산화물을 포함하고, 상기 동력 배터리의 열화가 발생하는 충전율 범위는 85% 내지 100%이며, 상기 동력 배터리의 전력으로 전지 내부의 온도를 낮추는 냉각부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 동력 배터리의 충전율이 85% 내지 100%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전이 아닌 경우, 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 상기 동력 배터리로 비동력 배터리의 충전을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 냉각부는 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 냉각을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 동력 배터리의 충전율이 85% 내지 100%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전이 아닌 경우, 상기 냉각부에 의해 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 냉각을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 동력 배터리의 충전율이 85% 내지 100%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전인 경우, 상기 냉각부에 의해 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 냉각을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 냉각부는 동력 배터리의 충전율이 85% 미만인 경우 냉각을 중지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 센싱부는 시스템 내부 온도를 측정하고, 상기 제어부는 상기 내부 온도가 35℃ 미만이면 냉각이 수행되지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전은 연속적으로 진행되지 않고 충전과 방전이 교대로 수행되며 진행될 수 있다.
본 발명의 배터리 시스템은, 이차 전지 동력 배터리가 충방전 중이 아닌 경우, 상기 동력 배터리의 열화가 발생하는 소정의 충전율 범위를 도출하고, 이를 벗어나도록 상기 동력 배터리와 충방전을 수행하는 비동력 배터리를 포함함으로써, 이차 전지의 저장 방치시 열화 발생을 미연에 방지하여 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 배터리 시스템은, 별도의 충전기를 사용하지 않고 비동력 배터리를 구동할 수 있게 하여 전력 효율이 우수하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 리튬-망간 산화물을 사용하는 경우, 시스템이 구동되는 순서도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 니켈-코발트-망간 산화물을 사용하는 경우, 시스템이 구동되는 순서도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 리튬-망간 산화물을 사용하는 경우, 시스템이 구동되는 순서도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에서 니켈-코발트-망간 산화물을 사용하는 경우, 시스템이 구동되는 순서도를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 배터리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 망간계 양극 활물질을 포함하는 이차 전지 동력 배터리; 비동력 배터리; 상기 이차 전지 동력 배터리와 비동력 배터리간 충방전을 수행하는 스위칭부; 상기 동력 배터리의 충전율을 측정하는 센싱부; 및 상기 동력 배터리가 충방전 중이 아니고 상기 센싱부에 의해 측정된 동력 배터리의 충전율이 열화 발생 범위에 해당하는 경우, 상기 열화 발생 범위를 벗어나기 위해 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전을 수행하도록 상기 스위칭부를 온오프하는 제어부;를 포함함으로써, 동력 배터리의 열화가 발생하는 소정의 충전율 범위를 벗어나도록 하여 이차 전지의 저장 방치시 열화 발생을 미연에 방지하고, 이에 따라, 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 이차 전지, 특히 망간계 양극 활물질을 포함하는 이차 전지가 소정 충전율 범위에서 배터리의 전력을 사용하지 않고 장기간 동안 방치되는 경우(이하 '저장 방치'라 함), 전지에 열화가 발생하여 전지 수명을 감소시키는 문제점을 파악하여, 이차 전지의 양극 활물질 종류에 따라 저장 방치로 인해 열화가 발생하는 특정 충전율 범위를 도출하고, 이를 벗어나도록 상기 동력 배터리와 비동력 배터리간 충방전을 수행함으로써, 이차 전지의 수명 특성을 현저히 개선하였다.
이하 도면을 참고하여, 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 다만, 본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템의 구성도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템은, 이차 전지 동력 배터리; 비동력 배터리; 상기 이차 전지 동력 배터리와 비동력 배터리간 충방전을 수행하는 스위칭부; 상기 동력 배터리의 충전율을 측정하는 센싱부; 및 소정 조건 하에서 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전을 수행하도록 상기 스위칭부를 온오프하는 제어부;를 포함하는 것이다.
보다 구체적으로, 상기 제어부는 상기 동력 배터리가 충방전 중이 아니고 상기 센싱부에 의해 측정된 동력 배터리의 충전율이 열화 발생 범위에 해당하는 경우, 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전을 수행하도록 상기 스위칭부를 온오프함으로써, 상기 동력 배터리의 열화 발생 범위를 벗어나게 하며, 이에 따라 전지의 수명 특성을 현저히 개선할 수 있게 된다.
이차 전지에 사용되는 양극 활물질의 종류에 따라, 저장 방치로 인해 열화가 발생하는 충전율 범위는 상이할 수 있는데, 본 발명에 따른 이차 전지 동력 배터리는 망간계 양극 활물질을 포함하는 것으로, 본 발명자는 망간계 양극 활물질이 리튬-망간 금속 산화물을 포함하는 경우 및 니켈-코발트-망간 금속 산화물을 포함하는 경우의 저장 방치로 인한 열화가 발생하는 특정 충전율 범위를 도출하였다.
제1
실시예
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에 있어서, 상기 이차 전지 동력 배터리의 망간계 양극 활물질은 리튬-망간 산화물을 포함하는 것일 수 있으며, 도 2는 이 경우 시스템이 작동하는 순서도를 간략하게 나타낸 것이다. 이하, 도 2를 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 실시예에 있어서, 이차 전지 동력 배터리는 본 실시예의 배터리 시스템이 적용되는 장치의 동력원으로 사용되는 배터리이다. 예를 들면, 본 실시예의 배터리 시스템은 전기 자동차에 적용될 수 있으며, 이차 전지 동력 배터리는 전기 자동차가 구동되고 움직이는데 직접적인 동력을 제공할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 비동력 배터리는 본 실시예의 배터리 시스템이 적용되는 장치에서 부수적이거나 보조적인 필요에 사용되는 배터리이다. 예를 들어 전기 자동차에서 내부 전기 장치의 구동 등에 전력을 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 이차 전지 동력 배터리의 망간계 양극 활물질이 리튬-망간 산화물을 포함하는 경우, 동력 배터리가 충방전 중이 아닌 상태에서, 충전율이 40% 내지 60%인 상태로 저장 방치하는 경우 전지의 열화가 발생할 수 있다. 따라서, 저장 방치시 열화 발생을 방지하기 위해서 동력 배터리의 충전율이 40% 미만이 되거나, 60% 초과하도록 조절하는 것이 바람직하다.
이에 본 실시예에 따른 배터리 시스템은 센싱부가 동력 배터리의 충전율을 측정하고, 제어부가 상기 측정된 충전율이 상기 열화 발생 범위에 포함되는 경우에는 이차 전지 동력 배터리와 비동력 배터리간 충방전을 수행하는 스위칭부에 온오프 신호를 전달하며, 이에 따라 스위칭부는 비동력 배터리와의 상호간에 충방전을 수행하여 저장 방치에 따른 열화 발생을 방지할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 40% 내지 60%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전이 아닌 경우, 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 40% 미만이 되도록 상기 동력 배터리로 비동력 배터리의 충전을 수행함으로써, 저장 방치에 따른 열화 발생을 방지할 수 있다. 다만, 이 경우 상기 비동력 배터리가 동력 배터리로 전력을 충전하여도 만충전을 초과하지 않는 조건에서 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 동력 배터리의 충전율이 40% 내지 60%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전인 경우, 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 60% 초과가 되도록 상기 비동력 배터리로 동력 배터리의 충전을 수행함으로써, 저장 방치에 따른 열화 발생을 방지할 수 있다. 다만, 이 경우에도 상기 비동력 배터리가 동력 배터리의 충전율이 60%를 초과하도록 충분한 충전 상태인 조건에서 수행될 수 있다.
본 명세서에서, 동력 배터리로 비동력 배터리의 충전을 수행하는 것은, 동력 배터리에서 방전되는 에너지로 비동력 배터리의 충전을 수행하는 것을 의미하며, 그에 따라 동력 배터리의 방전과 비동력 배터리의 충전이 동시에 수행되는 것을 의미한다. 그리고, 그 역(逆)도 마찬가지이다.
본 발명에 있어서, 동력 배터리 또는 비동력 배터리로부터 각각 비동력 배터리 또는 동력 배터리로의 충전은 동력 배터리의 저장 방치 상태를 벗어나는 정도로 가급적 느린 속도로 수행될 수 있다. 예를 들면, 0.01 내지 0.1C/sec의 속도로 수행될 수 있다. 동력 배터리 또는 비동력 배터리로부터 각각 비동력 배터리 또는 동력 배터리로의 충전 시에, 동력 배터리 또는 비동력 배터리의 충전율에 따라 방전되는 쪽은 완전 방전, 충전되는 쪽은 과충전의 문제가 발생할 수 있으므로, 동력 배터리의 저장 방치 상태를 벗어나는 정도로 가급적 느린 속도로 수행되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 따른 일 실시예에 있어서, 소정 조건 하에서 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전은 연속적으로 수행함으로써, 열화 발생 충전율 범위를 벗어나도록 하여 열화가 발생하지 않게 될 수 있다. 즉, 동력 배터리로 비동력 배터리의 충전을 연속적으로 수행하거나, 비동력 배터리로 동력 배터리의 충전을 연속적으로 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 일 실시예에 있어서, 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전은 연속적으로 진행되지 않고 충전과 방전이 교대로 수행되며 진행될 수 있다. 열화 발생 충전율 범위를 벗어나기 위한 동력 배터리와 비동력 배터리간 충방전 시에 방전되는 쪽의 완전 방전 및 충전되는 쪽의 과충전 문제가 발생할 수 있는데, 이와 같이 충전과 방전이 교대로 수행되며 진행되는 경우에 그러한 문제를 해결할 수 있다.
한편, 본 실시예에 있어서, 동력 배터리의 저장 방치가 소정 온도 범위에서는 이루어질 경우 그 열화 발생이 심각하지 않을 수 있다. 예를 들면, 시스템 온도가 35℃ 미만인 경우, 열화 발생의 정도가 크지 않을 수 있으므로, 이 경우에는 충전율이 열화 발생 범위에 있는 동력 배터리가 저장 방치되더라도 전술한 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전이 수행되지 않을 수 있다.
이에 따라, 본 실시예의 배터리 시스템은 센싱부가 시스템 내부 온도를 측정하고, 상기 제어부가 상기 내부 온도가 35℃ 미만이면 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 열화 발생 범위에 해당하더라도 동력 배터리의 충전 또는 방전을 수행하지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 배터리 시스템은, 상기 동력 배터리의 충전율을 제어하기 위해, 상기 동력 배터리의 전력으로 시스템 내부의 온도를 낮추는 냉각부를 더 포함할 수 있다. 상기 냉각부는 동력 배터리로 비동력 배터리의 충전을 수행하는 경우에 함께 구동되어, 동력 배터리의 충전율을 더 효과적으로 감소시킬 수 있다.
냉각부는 시스템 내부 온도가 35℃ 이상인 경우 냉각을 개시하여 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율을 저하시킬 수 있으며, 이는 전지 내부 온도가 35℃ 이상인 경우에 열화가 쉽게 발생할 수 있기 때문이다.
상기 냉각부는 전술한 조건에서 냉각을 개시한 후, 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 40% 미만인 경우 냉각을 중지함으로써, 저장 방치에 따른 열화 발생을 효과적으로 제어함과 동시에 시스템의 구동 효율을 더욱 개선할 수 있다.
제2
실시예
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 시스템에 있어서, 상기 이차 전지 동력 배터리의 망간계 양극 활물질은 니켈-코발트-망간 산화물을 포함하는 것일 수 있으며, 도 3은 이 경우 시스템이 작동하는 순서도를 간략하게 나타낸 것이다. 이하, 도 3을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 실시예에는 전술한 제1 실시예와 양극 활물질이 상이하여 열화 발생 범위가 충전율이 85% 내지 100%인 것을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 동일한 사항이 적용될 수 있다. 다만, 제2 실시예의 경우, 충전율이 100%인 경우가 열화 발생 범위에 포함되므로 저장 방치된 동력 배터리가 열화 발생 범위에 있는 경우에 동력 배터리를 충전하는 경우는 없을 수 있다. 이러한 점을 제외하고는 전술한 제1 실시예와 동일한 부분의 설명은 생략하고, 본 실시예에 관하여 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 배터리 시스템은 열화 발생 범위의 상한이 충전율 100%이므로 충전율을 높여서 열화 발생 범위를 벗어나는 것은 바람직하지 않고, 열화 발생 범위를 벗어나기 위해서는 충전율을 저하시키는 것이 바람직하다. 그런데 비동력 배터리가 만충전 상태인 경우에는 동력 배터리에서 비동력 배터리로의 충전이 불가능하게 되므로, 본 실시예에 따른 배터리 시스템은 동력 배터리의 충전율을 감소시키기 위한 냉각부를 포함한다.
상기 냉각부는 전술한 바와 같이, 동력 배터리의 전력으로 전지 내부의 온도를 낮추는 역할을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 동력 배터리로 비동력 배터리의 충전을 수행하는 경우에 냉각부가 함께 구동될 수 있으며, 상기 냉각부는 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 냉각을 수행하여, 충전율 저하가 더욱 효율적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 동력 배터리의 충전율이 85% 내지 100%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전이 아닌 경우, 상기 냉각부는 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 냉각을 수행함으로써, 저장 방치에 따른 열화 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 비동력 배터리가 만충전인 경우에도, 상기 냉각부는 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 냉각을 수행함으로써, 저장 방치에 따른 열화 발생을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 배터리 시스템의 구동하는 방법은 전술한 바와 같이 상기 센싱부, 제어부 및 스위칭부에서 발생된 신호를 상호간에 송수신하며 그 신호 중 일부를 동력 배터리, 비동력 배터리 및 냉각부가 수신하고, 전술한 방법에 따라 동력 배터리 및 비동력 배터리간 충방전을 수행하거나, 냉각부를 구동함으로써 구현될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 상기 구성을 포함함으로써, 이차 전지의 저장 방치시 열화 발생을 감소시켜 전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있으며, 또한, 별도의 충전기를 사용하지 않고 비동력 배터리를 구동할 수 있게 하여, 전력 효율이 우수하다.
본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
시험예
- 열화 발생 여부 평가
리튬-망간 산화물을 양극 활물질로 사용한 이차 전지 동력 배터리를 포함하는 배터리 시스템(시스템 1)과 니켈-코발트-망간 산화물을 양극 활물질로 사용한 이차 전지 동력 배터리를 포함하는 배터리 시스템(시스템 2)에 대하여, 하기 표 1에 기재된 충전율 범위에서, 60℃로 일주일간 저장 방치한 후, 저장 방치 전후의 1C 방전 용량 유지율을 평가하였다. 방전 용량 유지율을 상온에서 측정하였다.
1C 방전 용량 유지율이 작을수록 저장 방치에 취약하며, 이에 따라, 열화 발생한 것으로 볼 수 있다.
| 구분 | 동력 배터리의 충전율(%) | 1C 방전 용량 유지율(%) |
| 시스템 1 | 20 | 92 |
| 40 | 85 | |
| 50 | 83 | |
| 80 | 91 | |
| 시스템 2 | 60 | 94 |
| 80 | 92 | |
| 90 | 88 | |
| 95 | 85 |
본 발명은 이차 전지의 양극 활물질 종류에 따라 저장 방치로 인해 열화가 발생하는 특정 충전율 범위를 도출하였으며, 상기 표 1을 참고하면, 양극 활물질로 리튬-망간 산화물을 사용하는 경우(시스템 1), 충전율이 40% 미만이거나 60% 초과하는 경우 1C 방전 용량 유지율이 85% 이하로 저장 방치시 열화가 발생함을 확인할 수 있었다. 또한, 양극 활물질로 니켈-코발트-망간 산화물을 사용하는 경우(시스템 2), 충전율이 85% 초과하는 경우 1C 방전 용량 유지율이 88% 이하로 저장 방치시 열화가 발생함을 확인할 수 있었다.
Claims (17)
- 망간계 양극 활물질을 포함하는 이차 전지 동력 배터리;
비동력 배터리;
상기 이차 전지 동력 배터리와 비동력 배터리간 충방전을 수행하는 스위칭부;
상기 동력 배터리의 충전율을 측정하는 센싱부; 및
상기 동력 배터리가 충방전 중이 아니고 상기 센싱부에 의해 측정된 동력 배터리의 충전율이 열화 발생 범위에 해당하는 경우, 상기 열화 발생 범위를 벗어나기 위해 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전을 수행하도록 상기 스위칭부를 온오프하는 제어부;를 포함하는, 배터리 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 망간계 양극 활물질은 리튬-망간 산화물을 포함하고, 상기 동력 배터리의 열화가 발생하는 충전율 범위는 40% 내지 60%인, 배터리 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 상기 동력 배터리의 충전율이 40% 내지 60%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전이 아닌 경우,
상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 40% 미만이 되도록 상기 동력 배터리로 비동력 배터리의 충전을 수행하는, 배터리 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 상기 동력 배터리의 충전율이 40% 내지 60%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전인 경우,
상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 60% 초과가 되도록 상기 비동력 배터리로 동력 배터리의 충전을 수행하는, 배터리 시스템.
- 청구항 3 또는 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 비동력 배터리 또는 동력 배터리로의 충전은 0.01 내지 0.1C/sec의 속도로 수행되는, 배터리 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 상기 센싱부는 시스템 내부 온도를 측정하고, 상기 제어부는 상기 내부 온도가 35℃ 미만이면 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 열화 발생 범위에 해당하더라도 동력 배터리의 충전 또는 방전을 수행하지 않도록 하는, 배터리 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 상기 동력 배터리의 전력으로 시스템 내부의 온도를 낮추는 냉각부를 더 포함하는, 배터리 시스템.
- 청구항 7에 있어서, 상기 냉각부는 시스템 내부 온도가 35℃ 이상인 경우 냉각을 개시하여 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율을 저하시키는, 배터리 시스템.
- 청구항 8에 있어서, 상기 냉각부는 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 40% 미만인 경우 냉각을 중지하는, 배터리 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 망간계 양극 활물질은 니켈-코발트-망간 산화물을 포함하고, 상기 동력 배터리의 열화가 발생하는 충전율 범위는 85% 내지 100%이며, 상기 동력 배터리의 전력으로 전지 내부의 온도를 낮추는 냉각부를 더 포함하는, 배터리 시스템.
- 청구항 10에 있어서, 상기 동력 배터리의 충전율이 85% 내지 100%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전이 아닌 경우,
상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 상기 동력 배터리로 비동력 배터리의 충전을 수행하는, 배터리 시스템.
- 청구항 11에 있어서, 상기 냉각부는 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 냉각을 수행하는, 배터리 시스템.
- 청구항 10에 있어서, 상기 동력 배터리의 충전율이 85% 내지 100%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전이 아닌 경우,
상기 냉각부는 충방전 중이 아닌 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 냉각을 수행하는, 배터리 시스템.
- 청구항 10에 있어서, 상기 동력 배터리의 충전율이 85% 내지 100%이고, 상기 비동력 배터리가 만충전인 경우,
상기 냉각부에 의해 동력 배터리의 충전율이 85% 미만이 되도록 냉각을 수행하는, 배터리 시스템.
- 청구항 12 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각부는 동력 배터리의 충전율이 85% 미만인 경우 냉각을 중지하는, 배터리 시스템.
- 청구항 12 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 센싱부는 시스템 내부 온도를 측정하고, 상기 제어부는 상기 내부 온도가 35℃ 미만이면 냉각이 수행되지 않는, 배터리 시스템
- 청구항 1에 있어서, 상기 충방전 중이 아닌 동력 배터리와 비동력 배터리간 충전 또는 방전은 연속적으로 진행되지 않고 충전과 방전이 교대로 수행되며 진행되는, 배터리 시스템.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10990205B2 (en) | 2018-11-09 | 2021-04-27 | Samsung Display Co., Ltd. | Display device and method for manufacturing display device |
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| KR20120059346A (ko) | 2010-11-30 | 2012-06-08 | 제이엔씨 주식회사 | 광 나노임프린트용 경화성 조성물 및 경화성 조성물로부터 얻어진 경화막 |
| KR101255392B1 (ko) | 2005-05-06 | 2013-04-17 | 마이크로소프트 코포레이션 | 데이터베이스와 파일 시스템 사이의 링크 레벨 일관성의유지관리 |
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2015
- 2015-09-17 KR KR1020150131578A patent/KR20170033618A/ko not_active Application Discontinuation
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