이차전지 평가

지속가능성을 고려한 이차전지 제조 프로세스

재료 평가

차세대 자동차, 특히 전기자동차에 탑재되는 리튬이온 전지는 안전성을 확보하기 위해 다양한 평가 시험이 필요합니다. 그 중 대표적인 절연 평가 시험으로 내전압 시험과 절연저항 시험이 있습니다. 이러한 시험은 전지의 안전성을 확보하기 위해 필수적입니다.

당사는 안전 관련 시험기의 선도 제조업체로서 다양한 제품 라인업을 준비하고 있습니다.

전해액 주입 전 리튬이온 전지 소자에 대해서는 전극박의 임피던스 측정 등이 수행됩니다.
당사의 배터리 임피던스 미터 BIM1000 시리즈는 1kHz 교류 4단자법에 의한 저저항 측정기로, 측정 전압 최대 1000V까지 대응합니다.

안전하고 정확!! 전극 간, 전극과 외장 간의 절연을 측정

내전압 시험기
TOS5301

상세 사양

고안정 출력을 실현하는 PWM 앰프 방식
5kV/100mA(500VA)의 AC 내전압 시험
6kV/최대 출력 50W의 DC 내전압 시험기
고정밀 계측 ±1.5% of reading (전압계 500V 이상, 전류계 1mA 이상 시)
라이즈 타임/폴 타임 제어
키 잠금 & 조작부 커버
USB 인터페이스 탑재

절연 저항 시험기
TOS7200

상세 사양

출력 전압 설정 범위: -25~-1000V
저항 측정 범위: 0.01MΩ~5000MΩ
디스차지 기능 탑재
윈도우 컴퍼레이터 탑재
홀드 기능(시험 종료 시의 측정 저항값을 PASS 기간 중 홀드)
타이머 기능 탑재
SIGNAL I/O, 리모컨 단자
RS-232C 인터페이스 표준 장비

더욱 간단하고 정확하게 전극박의 저항값을 측정

임피던스 미터
BIM1000 시리즈

상세 사양

측정 전압: 최대 1000V(BIM1100), 최대 300V(BIM1030)
전압 측정 정확도: ±(reading의 0.01% 3 digit)
저항 측정 정확도: ±(reading의 0.5% 5 digit)
저항 레인지: 3mΩ/30mΩ/300mΩ/3Ω
고분해능: 전압 10μV(6V 레인지), 저항 0.1μΩ(3mΩ 레인지)
측정 주파수: 1kHz±0.2Hz
샘플링 속도(전압 측정&저항 측정): 20ms(FAST 시)
SIGNAL I/O, RS232C, USB를 표준 장비

부분방전 기능으로 잠재적인 절연 불량을 검출!!

전기 안전 규격 시험 멀티 애널라이저
TOS9301PD

상세 사양

AC 내전압 시험 최대 인가 전압: 5kV/100mA(500VA)
DC 내전압 시험 최대 인가 전압: 5kV/20mA, 7.2kV/13.9mA(100W)
절연저항 시험 측정 범위: 0.001MΩ~100.0GΩ(DC-25V~-1000V/DC+50V~+7200V)
부분방전 기능 탑재 모델로 절연 진단 가능
절연 파괴의 검출 감도를 설정 가능
LAN/USB/RS232C 표준 장비

또한 핀홀·상처·보이드 등에 의한 세퍼레이터 등의 절연 불량 검출에는 부분방전 시험이 유용합니다. TOS9301PD는 부분방전 기능을 구현하고 있어 절연파괴가 발생하기 전의 전하량 증가를 측정함으로써 내전압 시험으로는 검출할 수 없었던 잠재적인 절연 불량을 발견할 수 있습니다.

단일 셀 평가

전기자동차의 보급에 따라 안전성이 중요시되는 가운데, 전고체 전지의 개발이 급속히 진행되고 있습니다. 전고체 전지는 리튬이온 전지와 유사한 구조를 가지면서도 전해액 대신 고체 전해질을 사용하는 점이 큰 특징입니다. 이 구조로 인해 모든 구성 부재가 고체가 되어 기존 리튬이온 전지에 비해 안전성이 비약적으로 향상됩니다.

전고체 전지의 성능 향상이 진행되는 가운데, 대용량, 우수한 출력 특성, 온도 특성, 그리고 초장수명과 같은 특성이 점점 더 요구되고 있습니다. 이러한 특성을 정확히 평가하기 위해서는 전용 평가 시험기인 배터리 테스터가 필수적입니다.

당사가 제공하는 하이레이트 배터리 테스터 PFX2731S는 전고체 전지나 리튬이온 전지 등의 단일 셀용 충방전 시험에 대응한 다채널 배터리 테스터입니다. 1 하우징에 6ch를 내장하고, 각 채널은 6V-20A에 대응합니다. 미소 전류부터 대전류까지 높은 계측 성능을 실현합니다.

고속 배터리 테스터
PFX2731S

10ms 연속 측정(최고속 설정 시)
단일 셀 평가 대응(C레이트로 설정 가능)
다양한 충방전 모드(총 9모드)

충전: CC, CC-CV, CP, CP-CV
방전: CC, CC-CV, CP, CP-CV
패턴 충방전(CC(+CV), CP(+CV))

경로 스위치 내장으로 이상 검출 시 신속하게 시험을 중단
항온조(에스펙사 제조) 4대와의 동기 운전이 가능
T형 열전대(옵션)에 의한 온도 측정이 가능
LAN케이블을 연결하는 것만으로 시스템 구축이 가능
충실한 보호 기능

SD035-PFX BPChecker4000

PFX2731S는 전용 소프트웨어 BPChecker4000을 사용함으로써 배터리의 충방전 특성 시험의 조건 설정이나 실행, 시험 결과의 저장을 수행할 수 있습니다. BPChecker4000은 시험 조건을 작성하는 Test Condition Editor와 시험을 실행하는 Test Executive의 2개 프로그램으로 구성되어 있습니다.

모듈 평가

이차전지의 모듈 평가에는 「PFX2500 시스템」이 준비되어 있습니다. PFX2512는 최대 60V/50A, PFX2532는 60V/200A에 대응하며, EV 차량의 모듈 전지가 48V 정도로 직병렬 충방전하는 조건에 적합합니다. PFX2512 및 PFX2532는 당사의 전원·전자부하와 조합함으로써 충방전 시스템을 구축할 수 있어, 이미 당사 제조 전원·부하 장치*를 보유하신 고객님은 PFX2512/PFX2532만을 구매하시는 것으로 충방전 시스템을 구축하는 것이 가능합니다.

*시스템 라인업은 별도 제품 페이지를 확인하십시오.

또한 본 시스템이라면 각종 충방전 모드 외에 시퀀스 동작이나 I-V 동작도 가능하며, 고성능 션트 저항을 내부에 탑재하고 있어 전압 전류의 계측 정밀도는 0.1mV/0.1mA로 고정밀 측정을 실현하고 있습니다. 더욱이 셀 전압 및 온도 측정도 가능하며, 옵션의 계측 보드를 사용함으로써 셀 간의 전압 밸런스가 무너진 경우 알람으로 정지시키는 기능도 갖추고 있습니다.

현장 환경 재현 가능

PFX2512, 2532는 전원 장치와 전자부하 장치를 동시에 제어함으로써 심리스한 충방전이 가능하며, IEC62660의 시험이나 BEV의 사이클 수명 시험에도 대응하고 있습니다. 항온조와의 동기에 의한 시험도 가능하여 보다 현장 환경에 가까운 조건에서의 평가를 수행할 수 있습니다.

충방전 시스템 컨트롤러

심리스 충방전(고속 충방전 전환 제어)이 가능
전압, 전류는 물론, 적산 용량, 전력량도 고정밀도로 측정 가능
10000단계 패턴 충방전 기능 탑재
온도 측정에도 대응, 충방전 중 온도 감시 가능
최고속 1ms의 고속 샘플링을 실현(최대 6000pt까지)
6V 레인지를 신설하여 고정밀도 측정 가능
과충전에는 전압, 전기량, 온도에 의한 보호를 거는 등 안전 대책도 만전
감진 센서로 흔들림이나 충격을 감지하여 출력을 차단함으로써 배터리 손상 방지
LAN 표준 장비

팩 평가

10kW에서 200kW급 전지의 충방전에는 양방향 DC 전원인 PXB 시리즈가 최적입니다. PXB 시리즈는 3U 크기의 케이스에 20kW의 대용량 출력을 응축하여 최대 전압 1500V로 역행/회생 양방향으로 대응 가능합니다. SEAM Mode(심 모드)의 탑재로 충전에서 방전으로의 심리스한 동작 전환이 가능하며, 전류의 오버슈트를 억제합니다.

●회생 기능(구내)으로 카본 뉴트럴에 기여
전지에서 본체로 전력이 회생된 경우, 그 부하 전력을 재이용 가능한 전력으로 변환하여 AC LINE에 회생합니다. 따라서 소비 전력을 절감하고 배열량을 억제함으로써 카본 뉴트럴에 기여할 수 있습니다. 회생 효율 90%(TYP, 정격 부하 시)

*PXB 시리즈는 구내 회생을 전제로 설계되었습니다. 구내의 전력이 회생 전력보다 큰 환경에서 사용하십시오.
*시스템업에 관한 문의는 가까운 영업소까지 문의하십시오.

또한 안전성을 평가하기 위해서는 플러스 단자와 케이스 간, 마이너스 단자와 케이스 간의 절연저항 시험이나 내전압 시험 등도 필요합니다. 당사의 TOS9300 시리즈는 이러한 시험 항목의 시퀀스를 구성할 수 있어 생산 라인에서의 검사 공정 효율화에 기여합니다.

양방향 대용량 DC 전원 공급 장치
PXB 시리즈

상세 사양

고전력 밀도: 3U 크기로 20kW
역행·회생의 양방향에 한 대로 대응
정격 출력 전압: 50V/250V/500V/1000V/1500V
최대 25대(500kW)까지 병렬 운전 가능
LAN, USB, RS232C, 외부 아날로그 제어(절연 타입) 표준 장비
회생 기능(구내)
외부 컨트롤 입출력은 NPN/PNP 양 타입의 PLC에 표준 대응

AC/DC 내전압·절연저항 시험기
TOS9301

상세 사양

AC5kV/100mA, DC7.2kV/100W의 내전압 시험 기능
0.001MΩ~100.0GΩ(DC -25V~ -1000V/DC +50V~+7200V) 절연 저항 시험 기능
절연 파괴의 검출 감도를 설정 가능
LAN/USB/RS232C 표준 장비
시인성이 높은 컬러 액정 디스플레이 채용, 각 시험에서의 측정값이나 규격 개요 등을 표시
고전압 스캐너는 단독으로 시험기로부터의 출력을 분배 가능, 당사 기존 모델 내전압/절연 저항 시험기[TOS5300 시리즈 등]와의 접속도 가능(TOS9320)

재사용(리퍼퍼스) & 재활용

이차전지가 다양한 용도로 사용되면서 활약의 장을 넓히는 한편, 대량으로 제조된 이차전지를 효과적으로 활용하는 수단으로서 재사용이나 재활용에 주목이 집중되고 있습니다.

예를 들어, 차량용 팩 전지를 그대로 정치용 축전지로 재이용하는 경우 등 재사용의 경우에는 충방전 레이트 특성이나 임피던스 평가, 셀 밸런스 확인 등을 통해 전지의 열화 상태를 확인할 필요가 있습니다.

또한 사용 완료된 전지를 폐기하고 희토류 등의 소재를 추출하여 리빌드함으로써 낭비 없이 전지를 재활용하는 경우에는 먼저 전지를 완전히 방전시켜 전지 잔량을 비울 필요가 있습니다. 이러한 이차전지의 재사용이나 재활용에 관해서도 당사의 충방전 시험 시스템이나 전자부하 장치를 이용하여 효율적인 평가를 실현하는 것이 가능합니다.