배터리 리튬 석출의 원인과 방지 방법
리튬 석출의 주요 원인
- 과도한 충전 속도 (High Charging Rate): 충전 속도가 너무 빠르면 리튬 이온이 음극 내부로 확산되지 못하고 표면에서 금속 리튬으로 석출됨.
- 저온 충전 (Low-Temperature Charging): 저온(특히 0°C 이하)에서는 리튬 이온의 확산 속도가 느려져 석출 가능성이 높아짐.
- 과충전 (Overcharging): 배터리가 일정 전압 이상 충전되면 음극에 저장되지 못한 리튬이 석출될 위험이 커짐.
- 음극 소재의 구조적 문제 (Anode Material Issues): 흑연(graphite) 또는 실리콘(Si) 음극의 저장 한계 또는 팽창 문제로 인해 석출 발생 가능.
- 전해질의 문제 (Electrolyte Issues): 전해질의 이온 전도도가 낮거나 SEI층이 불안정하면 리튬 석출이 증가할 수 있음.
- 배터리 노화 (Battery Aging): 충·방전 반복으로 음극 구조 변화 및 SEI층 두꺼워짐 → 리튬 이온 확산 저하.
리튬 석출 방지 방법
- 충전 속도를 적절히 조절하여 고속 충전 제한.
- 저온 환경에서의 충전 방지 또는 발열 시스템 적용.
- 충전 전압 및 전류를 최적 범위 내에서 제어.
- 개선된 전해질 및 SEI층 형성 기술 적용.
- 음극 소재 및 배터리 설계를 최적화하여 리튬 석출 방지.
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