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1. Cylic Voltammetry (CV)
- 순환 전압 - 전류법 (Cyclic Voltammetry, CV)은 정전압 조건에서 변화하는 전류의 값을 측정하는 선형 주사 전압 - 전류법 (Linear Sweep Voltammetry, LSV)의 원리를 기반으로 함.
- CV 분석은 초기 전압과 종료 전압 범위를 순환하며 활성 물질의 산화-환원 반응의 전압을 알 수 있음.
- 전해질과 전극 계면에 존재하는 산화종과 환원종의 농도 분포에 영향을 받으므로 주사 속도 (V/s)가 중요한 변수
- 동일한 조건으로 여러 사이클을 반복함으로써 산화-환원 반응의 가역성을 확인할 수 있음.
2. Galvanostatic Charge-discharge curve (GCD)
- 정전류 충방전법(GCD)은 일정한 전류를 인가하여 시간에 따른 전압의 변화를 측정하여 전지의 특성을 확인함
- 충전 곡선에서 나타나는 평탄 구간에서 양극은 산화 반응을 음극은 환원 반응을 하며 에너지를 저장함
- 완전 셀의 충전 전압은 양극 반쪽 셀의 산화 전위에서 음극 반쪽 셀의 환원 전위를 뺀 값으로 예측 가능
- 충전 전압과 동일하게 방전 전압 또한 예측할 수 있으며, 완전 셀의 반전 전압은 양극 반쪽 셀의 환원전위에서 음극 반쪽 셀의 산화 전위를 뺀 값임
- 하지만 실제 전지는 활성화 분극 (activation polarization), 오믹 분극 (ohmic polarization) 및 농도차 편극 (concentration polarization)이 발생하므로 예측 값과 오차가 있음.
3. Differential Capacity Analysis (DCA)
- Differential capacity (dQ/dV) 분석법은 용량을 전압으로 미분하여 나타낸 그래프로 활물질의 상이 변화하는 peak 식별을 통해 전지의 건강 상태 (State of Health, SoH)를 확인할 수 있음
- DCA를 통해 전지의 과전압을 분석할 수 있으며, 주기가 증가하면서 발생하는 peak seperation이 전지 작동 중 저항이 증가함을 의미.
4. Cycle performances
- 통상적으로 전지의 수명은 초기 방전 용량의 80% 이하로 떨어지면 다했다고 봄.
- 따라서 오랜 주기동안 방전 용량이 높게 유지될수록 우수한 전지라 할 수 있음.
- 콜롱 효율 (Coulombic efficiency, CE)은 방전 용량 / 충전 용량 x 100% 로 계산함.
- SEI 층의 형성으로 인해 초기 쿨롱 효율 (initial coulombic efficiency, ICE)은 낮지만, 셀 열화 전까지의 CE는 대부분 99.9% 근처로 유지됨.
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