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참가업체 뉴스

시마즈사이언티픽코리아, 리튬이온 이차전지의 성능 및 품질 향상을 위한 다양한 분석 및 평가 솔루션 제공
2023-12-19 조회수 : 123

"과학기술로 사회에 기여한다"

1875년에 Shimadzu Corporation이 설립된 이래로, 변함없는 사시(社是)입니다.

과학기술은, 최근 눈부신 속도로 진화해, 더욱 복잡하고 어려워지고 있습니다.

이러한 과학기술에 고객이 더욱 쉽게 다가갈 수 있도록 Shimadzu Scientific Korea Corp.은 매일 노력하고 있습니다.

Shimadzu Scientific Korea Corp.은 연구개발·품질관리, 제조관리에 빼놓을 수 없는 분석·시험장치의 판매·Service 제공과 분석·시험장치에 필요한 주변기기·소모품을 전문적으로 취급하는 조직인 SpeChrom을 두어 분석·시험분야의 Solution Provider가 되는 것을 목표로 하고 있습니다.

또한 기술연구소와 교육센터를 마련하여 각종 분석·시험의Method 개발, Method 검증을 중심으로한 다양한 활동과 장치의 일상 조작이나 maintenance, 분석과학의 기초 강좌 등, 사용사의 요구에 대응하는 형태로 교육프로그램을 준비해 실시하고 있습니다. 앞으로 고객 여러분의 근처에서 Solution Provider가 되어 여러분과 함께 과학기술에 공헌해 나갈 생각입니다. 잘 부탁드립니다. 감사합니다.

 

CO2 배출량의 약 20%를 차지하는 운송기기 분야에서는 전기자동차(EV)와 하이브리드 자동차(HEV, PHEV) 등 환경 부하가 적은 전기자동차의 보급 확대 요구가 증가하고 있습니다. 이를 위해서는 차체 가격의 상당 부분을 차지하는 리튬이온 이차전지의 원가 절감과 주행거리 연장, 충전시간 단축 등의 성능 향상이 필요합니다. 또한 고에너지 밀도, 배터리 수명 연장, 안전성 문제도 해결해야 합니다. 전 세계 연구기관들은 이러한 문제를 해결하기 위해 연구개발과 실증사업에 총력을 기울이고 있습니다.

 

Shimadzu는 재료 특성 평가, 제품 품질 관리 및 열화 분석에 이르기까지 연구 개발을 위한 다양한 분석 및 측정 장비를 제공합니다. 이러한 기술을 통해 전 세계의 연구원과 제조업체는 리튬 이온 이차 전지와 관련된 문제를 해결하고 성능과 품질을 향상시킬 수 있습니다.

 

 

  • 리튬 이온 배터리를 구성하는 다양한 재료의 압축 테스트 

Micro Compression Tester

MCT Series

 

• 배터리 패키징, 구속 압력의 조건 검토

• 제조 공정 조건의 검토(가열 시의 강도 변화)

 

리튬 이온 배터리 내부의 구조 재료는 생산 과정에서 외력을 받고 사용 중에 압력을 받습니다. 따라서 각 구조재의 강도를 평가하는 것은 일관된 품질을 유지하는 데 중요합니다

 

  • 고온에서의 세퍼레이터 강도 측정 및 변형률 특성 평가

AUTOGRAPH Precision Universal Tester

AGX-V2

 

• 리튬이온전지 소재의 다양한 기계적 강도 측정

• 고밀도로 충진된 분리막의 관통 강도 평가

• DIC 분석을 이용한 변형률 분포의 시각화

 

세퍼레이터는 양극과 음극에 접하도록 설치됩니다. 충전 중에는 온도가 상승하기 때문에 일정 이상의 온도에서도 기계적 강도를 유지해야 할 필요가 있습니다. 온도 변화에 따른 인장시험과 관통 시험에서 분리막의 강도가 어떻게 변화하는지, 관통 시험 파손 후의 변형 특성을 평가합니다.

 

 

  • 카본 블랙 입자 크기 및 분산/응집 평가

Laser Diffraction Particle Size Analyzer

SALD-2300

 

• 빛을 흡수하기 쉬운 검정 샘플의 검출 가능

• 슬러리 상태를 유지하면서 분석

• 응집 및 분산 상태를 모니터링

 

카본 블랙의 입도 및 입도 분포는 전극의 특성과 최종 제품의 품질 및 수율에 큰 영향을 미칩니다. 적절한 평가를 위해서는 대상 시료의 분산/응집 상태를 확인하는 것이 중요합니다. SALD-2300은 산란광에 대한 고감도 측정을 구현하고 있어 분산처리 후의 1차 입자에서 발생하는 미약한 산란광에 대해서도 신뢰성 높은 측정이 가능합니다.

 

  • 내부 구조의 비파괴 관찰 및 충방전 후 열화 평가

Microfocus X-Ray CT System

inspeXio™ SMX™-225CT series

 

• 비파괴로 내부관찰 가능

• 고속 연산으로 촬영 직후에 바로 데이터 확인 가능

• 고해상도 검출기를 탑재하여 세부적인 내부 구조의 평가 가능

 

X-Ray CT 장치는 내부 구조를 비파괴적으로 관찰할 수 있습니다. 따라서 불량품 분석, 양품/불량품 비교, 충/방전 전후 비교, 사이클 테스트를 통한 내부 구조의 변화 관찰 등에 사용된다. 주로 배터리 완제품을 대상으로 사용되며 전극과 같은 미세 부품의 3차원 구조를 관찰하는 데에도 사용됩니다.

 

 

  • 불활성 분위기에서 전해액 평가

Fourier Transform Infrared Spectrophotometer

IRSpirit

 

• 원료 확인, 이물질 스크리닝 분석

• 작은 디자인으로 글러브 박스 및 드래프트 챔버에서 사용 가능

 

수증기나 산소의 영향을 받지 않는 대기에서 셀 구성 요소를 취급하고 특성화하는 것이 바람직합니다. 소형 FTIR인 IRSpirit은 글러브 박스에 설치할 수 있어 낮은 이슬점과 낮은 산소 농도의 고순도 아르곤 분위기에서 셀 구성 요소를 평가할 수 있습니다.

 

  • 내부발생가스의 성분분석 및 충방전으로 인한 열화평가

Gas Chromatograph

Nexis™ GC-2030

 

• BID(Barrier-discharge Ionization Detector)는 TCD보다 감도가 높으며 FID로 감지할 수 없는 물질의 분석이 가능

• 무기 가스와 탄화수소를 동시에 감지

• GCMS와 결합 시 정성 분석

 

리튬이온 배터리의 열화 평가 시 내부에서 발생하는 가스 분석이 필요합니다. 독자적인 BID Detector를 탑재한 시스템을 이용하여 내부 가스를 동시에 분석합니다. 기존에 필요했던 캐리어 가스 전환 및 여러 장치의 결합 사용이 필요 없어 보다 쉽고 빠른 측정이 가능합니다.

 

  • 전해질 용액에 사용되는 용매 및 미량 첨가제의 정성 분석

Single Quadrupole GC-MS

GCMS-QP™2020 NX

 

• 열화에 의한 반응생성물 평가

• 머무름 시간 정보만으로는 식별할 수 없는 미지 성분의 정성 분석

 

리튬 이온 전지의 전해액은 유기용제(주로 탄산염계), 전해액, 첨가제로 구성되어 있습니다. 전해액과 충방전으로 인한 전해액의 열화상태를 평가하는 것이 중요합니다. GCMS는 이러한 성분의 분석에 유용합니다.

 

  • 새 전해액과 열화된 전해액의 성분 비교

Ion Chromatograph

HIC-ESP

 

• 전해액 분해생성물 평가

• Column Switching System을 활용하여 분석시간 단축

 

전해액으로는 육불화인산리튬이 일반적으로 사용됩니다. 전해질 용액에 포함된 미량의 물에 의해 가수분해됩니다. 이러한 분해에 의해 생성된 불소이온은 배터리 성능에 영향을 미치므로 품질관리 과정에서 분해 분석이 중요합니다.