A Study on Activation Energy Prediction Model for Degradation Characteristics of Li-ion Battery

리튬이온배터리의 열화는 충·방전 사이클, 온도, 전압 등의 여러 요인에 영향을 받기 때문에 다양한 열화예측 모델들이 연구되고 있으며, 특히 아레니우스(Arrhenius) 모델은 온도에 따른 리튬이온전지의 열화예측에 널리 적용되고 있다. 하지만, 배터리 제조사에서 열화인자에 대한 정보를 공개하지 않고 있어 정확한 열화예측이 어려운 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 아레니우스 식을 바탕으로 중대형 리튬이온배터리 모듈에 적용해 2,000 사이클까지 가속 열화시험을 수행하고, 이를 통해 실측된 데이터를 바탕으로 통계적으로 분석하여 열화인자를 산출하고, 선형회귀분석법을 적용한 열화예측 모델을 제안한다. 이를 바탕으로 시뮬레이션을 수행한 결과, 기존의 아레니우스 식과 운용온도를 고려한 활성화 에너지 모델의 평균 오차율은 26.83[%]로 산정되며, 특정 사이클 전후로 리튬이온배터리의 열화예측의 정확도가 급격하게 감소하는 것을 알 수 있다. 한편, 선형회귀분석을 바탕으로 제안한 활성화 에너지 모델의 경우, 약 8.49[%]의 오차율이 발생하여, 본 논문에서 제시한 선형회귀분석을 통한 활성화 에너지의 예측 모델이 기존의 예측 모델에 비하여, 리튬이온배터리의 열화를 보다 정확하게 예측할 수 있음을 알 수 있다.