배터리·ESSarXiv 배터리
균열 내 전해질 젖음이 배터리 활물질 입자 열화·성능에 미치는 역할
리튬이온전지 양극 활물질 입자의 균열이 새로 드러난 내부 표면을 전해질이 적시면서(젖음, wetting) 계면 반응 경로를 바꾸는 효과를 분리해 분석한 시뮬레이션 연구다. 활물질과 균열 내·외부 전해질의 리튬 농도·정전위·응력장을 함께 푸는 완전 결합 전기-화학-역학 모델과, 균일 플럭스(uniform flux)를 가정하는 기존 단일 입자 화학-역학 모델을 통제 비교했다. 결합 모델에서는 계면 반응 속도의 공간적 불균일성이 크게 나타났고, 균열 선단(crack tip)에서 부과된 균일 플럭스 대비 약 8배의 플럭스 증폭이 예측됐다. 반응 재분포는 주로 고체 내 리튬 농도와 응력 변화가 지배했고, 균열 내부 전해질 전위 구배는 검토된 조건에서는 부차적이었다. 균일 플럭스 모델은 1C 조건에서 방전 용량을 최대 25% 과소예측하고(율속이 높을수록 격차 증가) 탈리튬화 전 과정의 인장응력을 10% 과소평가하는 것으로 나타났다. 다만 이는 모델링 기반 결과이며 실험 검증 범위는 초록에 제시되지 않았다.
5월 3일