필자는 배터리 업계 취업 목표를 위해 여러 교육들을 찾아서 수강중에 있다.
그 중 렛유인과 고용노동부에서 운영하고 있는
'전기차용 2차전지 Cell개발: 기초 이론 및 실무 응용 과정'에 대한 조기 수료 후기를 남기고자한다.
(해당 교육은 국비교육임으로 내일 배움 카드 신청 필수)
1. 커리큘럼
본격적인 수강 전 사전 Test(배터리 관련 지식)후 커리큘럼이 정해진다.
잘 알고 있으면 좋은거고 모르면 배우면 되기 때문에 걱정할 필요는 없다.
(사전 Test에 대한 불이익은 전혀 없다)
총 3주간에 걸쳐 교육 및 설계 프로젝트를 진행한다.
큰 틀에서 진행 순서는 다음과 같다.
1) Cell 용량 설계 및 기획
2) 양극, 음극활물질 설계
3) Cell 구조 및 전극 설계
각 Chapter별 설계 프로젝트는 1개씩 존재하며 프로젝트 위주로 작성하려 한다.
간략히 살펴보자.
2. 세부과정
1) Cell 용량, dimension 설계 및 기획
자동차 OEM의 EV 상품기획 및 선행 개발 엔지니어가 되어 프로젝트를 수행한다.
Target하는 EV의 상품성, 원가, 마진을 책정하고 교육에서 배운 Cell 수량 및 용량, dimension 설계를 진행한다.
dimension 설계에서 중요한 parameter는 다음과 같다.
- 차량의 wheel base, width, ground clearence
- Anode에 따른 Cell nominal voltage, Serial & Parallel
OEM에서 요구하는 battery pack의 capacity 및 cell array에 있어
Anode 소재 선정은 중요하며 이에 따라 Nominal voltage와 원가가 달라지게 된다.
차량의 치수와 관련된 것들은 battery pack의 dimension과 직접적인 연관이 있다.
실제 설계하고 싶은 차량의 모델 선정과 시장 동향 파악 등을 해보며 상품성에 대한 인사이트를 얻을 수 있을 것이다.
2) 양극, 음극활물질 설계
자동차 OEM으로부터 셀 설계 의뢰를 받아 RFx(RFI,RFQ) 검토 및 수주 업무를 수행하게 된다.
소재 및 셀 원가에 대한 검토를 진행하며 최적의 솔루션을 제시해보는 프로젝트를 진행한다.
해당 프로젝트에서 중요한 parameter는 음극재 Si 비율이다.
음극재의 경우 천연흑연:인조흑연:실리콘의 비율에 따라 가격 / 성능 / 수명이 결정된다.
비율에 대한 최적화를 통해 OEM에 요구사항을 만족시키는 설계안을 제시해야 한다.
2024.06.14 - [배터리/지식] - 배터리의 작동 원리 및 소재-2(음극재)
배터리의 작동 원리 및 소재-2(음극재)
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dudqls3493.tistory.com
- 필자가 작성한 음극재의 흑연과 실리콘에 대한 상세 설명을 작성하였으니 참고하면 좋을듯 하다.
C와 Si비율은 수명과 안전성, 성능에 직결되는 문제이다.
특히 Si는 C의 10배 이상의 용량을 갖는 입방정계 구조이지만 충방전시 swelling 현상으로 인해 안전성 문제가 제기된다.
battery의 컨셉 (보급형, 일반형, 고급형)에 따른 음극재 설계 또한 중요한 요소로 자리잡혀 있다.
필자의 경우 안전성에 focus를 두고 논문 서치를 통해 연구결과를 확인하고 적용시켜보는 방향으로 진행했다.
3) Cell 구조 및 전극 설계
배터리 Jelly roll과 양극, 음극의 elctroyde 개수 L/L등을 설계 하여 앞서 진행했던 2개의 프로젝트와 접목시켜본다.
구조 및 전극 설계에서 중요한 parameter는 L/L과 활물질:도전재:바인더의 비율이다.
*용어설명
L/L (Loading Level): 단위면적당 전극무게
도전재: 양극과 음극의 활물질 사이에서 전자의 이동을 돕는 역할하며 전기적 특성을 갖게하는 소재(CB,CNT)
바인더: 배터리 각 소재들의 형태를 유지시켜주는 일종의 접착제 역할을 하는 소재.(PVDF,SBR)
L/L 값과 활물질:도전재:바인더 비율에 대한 최적화 또한 여러 논문에서 연구되고 있는 이슈들이다.
필자가 참고한 논문을 잠깐 설명하고자 한다.
요약하자면,
바인더의 비율이 높을 수록 계면 저항이 증가하고 도전재의 비율이 높을 수록 계면 저항이 감소한다.
계면 저항: 증가 시, 1회 충방전시 음극 표면 위에 생기는 SEI 계면에 흐르는 이온과 전류의 흐름을 방해한다.
도전재 비율이 높을수록 Mn dissolved 현상으로 인해 배터리 수명 및 성능 저하가 발생한다.
논문에서 제시한 비율은 도전재와 바인더의 비율이 1:1일때 가장 최적의 성능과 안전을 보장할 수 있다고 제시되고 있다.
L/L 또한 관련 논문을 찾아 Study하여 결과값을 제시하며 최종 셀 설계가 마무리된다.
3. 후기
- 만점이 90점이라고 한다..
Cell 개발 교육을 수강에 대한 총평은 5점만점에 4.7점 주고싶다.
강의: (4.5/5)
배터리 지식에 대한 블로그 기술을 통해 어느정도 선행학습을 하고 들어간 느낌이라 어렵게 다가오지는 않았다.
하지만 공부하지 않았던 부분에 있어 실제 현업에서 사용하는 지식과 설계 프로세스에 대한 이해에 도움이 많이 됐다.
또한 놓치고 있던 기본 지식에 대한 복기 과정이 있어서 좋았다.
기존에는 조금 폭 넓게 이해한 느낌이라면, 교육 이후에는 현업에서 사용되는 내용들에 대한 접근이 있어 좋았다.
프로젝트: (5/5)
프로젝트는 하기 나름이라고 생각하지만 멘토님의 좋은 피드백까지 전달 받아 좋았다.
하지만 교육 내용과 더불어 추가적은 study는 필수라고 생각한다.
그에 따라 프로젝트 결과물의 퀄리티가 달라진다고 생각하기에 수강자라면 열심히 하길 바란다..
* 추가적으로 매 프로젝트 후 매니저님께서 취업 관련 정보물들을 전달해주신다.
4. 결론
배터리 업계에 취업을 목표한다면 한 번쯤은 들어볼 필요가 있다고 생각하는 교육이었다.
이제 막 시작하는 취린이들이라도 이런 교육을 통해 성장하는 원동력이 됐으면 한다. (작성자 포함..)