|
LFP를 연구하던 CATL은
결국 여러 망간리치(LMFP,OLO,LNMO)중
LMFP로 가닥을 잡게 됩니다.
LMFP란 LFP의 기존 양극재중 Fe(철)의 비중이 줄어든 만큼
Mn(망간)으로 대체한 배터리로
철과 망간의 비율에 따라 배터리의 성능이 달라지는데요
현재 여러 테스트결과 망간6:철4 또는 망간5:철5의 비율이 수명과 안정성이 높으며
에너지 밀도도 높은것으로 알려져 있습니다.
망간을 너무 많이 집어넣으면 에너지 밀도가 높아지지만 망간 용출문제가 발생하고
철을 많이 집어넣으면 기존 lfp대비 에너지 밀도에 변화가 없습니다
결국 타당한 합의점으로 6:4 또는 5:5의 비율을 찾은것입니다.
다음은 LFP대비 LMFP의 배터리 특성을 비교해보겠습니다.
LFP의 양극재가 이론용량상 170mAh/g 일때
전압은 3.3~3.4V 에너지 밀도는 578Wh/kg정도 나오는것에 반해
위에 서술한 비율대로 망간을 섞은 LMFP로 특성을 살펴보면
LMFP의 양극재가 이론용량상170mAh/g로 동일할때
전압은 4.1V,에너지 밀도는 697Wh/kg로
LFP대비 약 1.2배 정도의 상승을 보여주고 있으며
저렴한 망간만 추가했기때문에 재료비 상승이 없습니다.
그렇다면 이렇게 좋은 LMFP를 왜 그동안 사용하지 않았을까요??
우선 먼저 짚고 넘어가야할 부분은 LMFP는 예전부터 연구개발된것입니다.
그러나 많은 문제가 있어 실용화 되지 못했는데요
가장 대표적인 문제는
망간용출,이중전압,느린 리튬이온 확산속도 및 전도성 등이 있습니다.
첫번째 망간용출의 원인
양극재를 통해 전자가 들락날락할때 망간은 Mn2와 Mn3으로
분자 구조가 수시로 변환 됩니다.
이 두 분자의 직경은 다를수밖에 없고
충방전을 반복할 수록 양극재의 구조가 뒤틀리고 결국엔 무너지게 되는것
양극재표면에는 전해질염으로 인해 가수분해가 발생하는데
그 결과 나온 플루오린화수소(HF)와 망간이 Mn3일때 반응하게되는데
Mn2 상태로 양극재 밖으로 나오게 됩니다
Mn2는 전해질을 거쳐 음극쪽으로 모이게되는데 그 결과 음극의 SEI를 파괴
(SEI:첫 충전시 음극재 표면에 생기는 얇은 막,충방전시 부반응 방지)
이과정을 반복하면서 Mn2가 모인 SEI층이 두꺼워져
LMFP 배터리의 성능과 수명이 짧아지게 되는것입니다.
참고로 망간용출은 LNMO도 겪고 있는 문제입니다.
두번째 이중전압
위에서 양극재를 통해 전자가 들락날락 거릴때
분자 구조가 수시로 변한다고 했는데요
망간뿐만이 아니라 망간이 빠진만큼 Fe(철)도 붙었다 떨어졌다를 반복하게되는데.
Mn2/Mn3변환되는 전압과 Fe2/Fe3가 변환되는 전압이
다르기 떄문에 이중전압이 발생하게됩니다.
이중전압은 BMS를 통한 배터리셀 관리를 어렵게 만드는데요
BMS를 통해 전압,전류,온도등을 모니터링 하면서
상태 파악 및 안전관리를 해야하는데
이중전압때문에 셀마다 충전 밸런싱을 하기가 어려워지고
과충전,과방전 때문에 안정성이 떨어지는 문제가 발생합니다.
세번째 느린 리튬 확산 속도및 전도성
LMFP는 삼원계 및 LFP보다 상대적으로 리튬확산속도가 낮은편인데요
양극재와 음극 사이에 리튬이 매개체로써
전자와 이온을 전달하게되는데
리튬의 확산속도가 느리면 전자와 이온의 이동속도가 느리게되고
충전속도와 출력이 낮아질 수 밖에 없습니다.
그럼 이러한 문제들을 해결할 방법은 없는것 일까요?
1부 링크
https://www.ppomppu.co.kr/zboard/view.php?id=car&no=913860
3부 링크
https://www.ppomppu.co.kr/zboard/view.php?id=car&no=913935
-
3부 LMFP의 난제 극복을 위한 노력
-
LMFP의 단점을 극복하기 위해코팅및 도핑,나노화,코어쉘구조 공정이 도입되게 되는데요우
https://www.ppomppu.co.kr/zboard/view.php?id=car&no=913935
4부 링크- 4부 그래서 LMFP를 쓰겠다는거야 말겠다는거야
- 작년 여름부터 CATL이 M3P배터리를 내세우기 시작하는데CATL이 내세우고 있는 M3P배터리는&
3부로 이어집니다.... | 
등록안내
등록안내
0
3
비하피
