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INVENTION
RESEARCH
INNOVATION
DEVELOPMENT
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본 기술은 선박 발전기의 부하율을 80~85%의 정상 범위로 유지하기 위해 PBBMS(Power-base BMS)를 도입하고, 배터리의 SOC(충전상태)와 SOH(잔존수명) 데이터에 따라 실시간으로 충·방전을 제어하며 예비셀 교체 기능을 더해 발전기 가동을 최적화하는 시스템입니다.
전기추진선박과 선박용 전력 시스템에서는 발전기가 저부하로 운전되면서 에너지 효율이 떨어지고 발전기 가동이 비경제적으로 이루어지는 문제가 있었습니다. 또한 항구 입출항 시 이산화탄소가 과도하게 배출되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 배터리와 LCS 사이에 PBBMS 회로를 두어 발전기 부하가 85% 이상이면 배터리를 방전하고 80% 이하이면 충전하여 부하를 80~85%로 평형 유지하도록 구성됩니다. 아울러 EEPROM에 셀별 SOC를 저장하고 릴레이 제어 모듈로 불량셀을 예비셀(Redundant Cell)로 자동 교체합니다. 하이브리드 추진 선박, 항만 작업선, 해양 플랜트 전력 계통 등에 적용될 수 있어 발전기 대수를 최소한으로 돌리면서 입출항 구간의 탄소 배출과 연료 소모를 동시에 낮출 수 있습니다.
본 발명은 교육부의 그린항로표지용 전원시스템 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 폐리튬이온전지를 재활용할 때 음극재에서 분리된 저품위 흑연을 환원제로 사용하는 배소 공정을 침출 전에 수행하여, 코발트·니켈 등 양극재 금속산화물을 금속 상태로 전환함으로써 침출 효율을 높이는 기술입니다.
기존 습식 침출 공정에서는 양극재가 금속산화물 형태로 존재하기 때문에 황산 용액에서 용해 속도가 느리고 침출 효율이 낮았습니다. 이 때문에 별도의 환원제를 반드시 사용해야 하는 문제가 있었습니다.
본 기술은 폐전지 해체 과정에서 분리된 저품위 흑연을 양극재와 혼합하고 1030~1090℃의 무산소 분위기에서 배소하여 금속산화물을 순수 금속으로 환원시킨 뒤 산 용액으로 침출하도록 구성됩니다. 폐배터리 습식 재활용 공장이나 코발트·니켈 회수 전처리 라인 등에 적용될 수 있어 외부 환원제 구매 비용을 덜고 버려지던 폐흑연까지 공정 자원으로 소진할 수 있습니다.
본 발명은 산업통상자원부의 회수자원의 고부가가치화를 위한 습식제련 고도화 기술개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 폐리튬이차전지 파쇄물에 황산나트륨(Na2SO4)과 탄소 환원제를 섞어 환원 분위기에서 배소함으로써 전이금속 산화물은 금속 상태로 환원하고 리튬은 수용성 황산염으로 전환한 뒤, 물 침출로 리튬과 니켈·코발트·망간 잔사를 분리하는 기술입니다.
기존 습식 제련 공정은 다량의 황산과 지속적인 환원제 투입을 필요로 하여 공정이 복잡하고 처리 시간이 길었습니다. 또한 유용금속의 회수율이 낮다는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 폐리튬이차전지와 황산염을 1:11.7의 질량비로 탄소 환원제와 함께 혼합하고 700℃에서 배소하여, 리튬은 물에 녹는 형태로 바꾸고 니켈·코발트·망간은 자성을 띤 금속 잔사로 환원시켜 자력 선별이 가능하도록 구성됩니다. 전기차 폐배터리 재활용 플랜트, 블랙매스 정련 공정, 리튬 염 회수 설비 등에 적용될 수 있어 황산 사용량을 크게 줄이면서 리튬과 전이금속을 한 번의 수침출로 갈라낼 수 있습니다.
본 발명은 교육부의 캡스톤디자인 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 복수의 배터리셀 사이에 배치된 진동형 히트파이프의 열전도관들을 상부의 제1 연결관과 하부의 제2 연결관으로 서로 연통시켜, 작동유체의 원활한 순환을 유도하고 열전달 효율을 높이는 3차원 히트파이프 구조 기술입니다.
기존 진동형 히트파이프는 높은 열이 유입되면 작동유체가 모두 증발해 기능을 잃는 드라이 아웃(dry-out) 현상이 발생하는 문제가 있었습니다. 또한 다수의 배터리셀 사이에 온도 편차가 생겨 배터리팩 전체 성능이 저하되는 한계가 존재했습니다.
본 기술은 배터리셀 사이에 놓인 복수의 열전도관을 상·하부 연결관으로 이어 폐루프를 형성함으로써, 특정 관의 작동유체가 고갈되지 않고 열전도관 사이를 순환하며 셀 간 온도 균일성을 확보하도록 구성됩니다. 전기차 배터리팩, 고출력 ESS 랙, 전기 추진 선박용 대형 모듈 등에 적용될 수 있어 급속 충전처럼 발열이 집중되는 조건에서도 히트파이프 기능 상실 없이 셀 온도를 고르게 맞출 수 있습니다.
본 발명은 교육부의 딥러닝 기반 전기자동차용 차세대고에너지밀도 배터리 열관리시스템 최적화 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 폐리튬이온전지를 압착롤러 사이로 통과시켜 전체를 파쇄하지 않고 케이싱 측면부만 미세하게 파손함으로써, 분리막 손상 없이 전해질 내부로 물을 서서히 유입시켜 안전하게 방전시키는 기술입니다.
기존 소금물 침지법은 방전 시간이 지나치게 길고, 전기적 저항을 이용하는 방식은 전지마다 개별 설치가 필요해 공정 효율이 낮았습니다. 또한 기존 파쇄 방식은 분리막이 손상되어 화재와 폭발 위험이 존재했습니다.
본 기술은 배터리 두께보다 1~10mm 좁게 설정된 한 쌍의 압착롤러로 케이싱 접합부에 균열을 유도한 뒤 수중에서 연속 방전시키고, 배출라인을 통해 전해액을 걸러 회수하도록 구성됩니다. 전기차 폐배터리 셀 해체 전처리 공장과 대량 폐전지 집하 거점의 안전 방전 공정에 적용될 수 있어, 5분 이내 체류만으로 방전을 끝내 처리량을 높이고 전해액 유출에 따른 수질 부담도 줄입니다.
본 발명은 산업통상자원부의 회수자원의 고부가가치화를 위한 습식제련 고도화 기술개발 지원을 통해 개발되었습니다.
본 기술은 배터리 화재 징후가 감지되면 배터리 상하부의 극판으로 외부 전기장을 인가하여 내부 전하의 충돌을 억제하고, 지면 방향으로 설치된 안전벤팅장치를 통해 고온 상황에서 전해액을 자중으로 신속히 배출하여 열폭주를 방지하거나 지연시키는 기술입니다.
리튬이온 배터리는 화재가 나면 내부 단락과 열폭주로 진압이 어렵고 재발화 위험이 컸습니다. 기존 소화약제는 셀 내부까지 침투하기 어렵고, 침수 방식은 진화 후 배터리를 재사용할 수 없다는 문제가 있었습니다.
본 기술은 배터리 극판에 전기장을 인가하여 내부 단락을 억제하고, 안전벤팅장치를 지면을 향하게 배치하여 열폭주 전조 시 내부 전해액이 자중으로 빠져나가도록 구성됩니다. 아울러 배터리에 충전된 에너지를 전기장 발생 전원으로 전환해 소진시키는 제어 로직을 갖춥니다. 에너지저장장치 랙, 전기차 배터리 모듈, 선박용 배터리실에 적용될 수 있어, 소화약제나 침수 없이 셀 자체의 에너지로 화재 위험을 해소하고 진화 후 설비 손상을 최소화합니다.
본 발명은 교육부의 전기장을 활용한 리튬이온 배터리의 화재 억제 기술 개발 지원을 통해 개발되었습니다.
