(19) 대한민국특허청(kr) (12)...
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(19) 민 특허청(KR)
(12) 등 특허공보(B1)
(45) 공고 2016 11월22
(11) 등 10-1675348
(24) 등 2016 11월07
(51) 특허 (Int. Cl.)
G06F 17/50 (2006.01) H01M 10/48 (2015.01)
(52) CPC특허
G06F 17/5009 (2013.01)
G06F 17/5018 (2013.01)(21) 원 10-2015-0161348
(22) 원 2015 11월17
심사청 2015 11월17
(56) 술 사 헌
JP2015050062 A*
JP2006172024 A*
JP2012154665 A
JP2015135286 A
*는 심사 에 여 헌
(73) 특허
과 술연 원
울특별시 랑 14 5 ( 월곡동)
(72)
울특별시 랑 14 5 ( 월곡동)
상수
울특별시 랑 14 5 ( 월곡동)
민
울특별시 랑 14 5 ( 월곡동)
(74) 리
특허 티앤아
체 청 수 : 5 심사 : 승철
(54) 차 지 시뮬 시스
(57) 약
본 차 지 계 시뮬 시스 에 것 다. 상 달 본
지 극과 보 는 단계, 상 보에 근거 여 시뮬 식 결
는 단계, 상 결 시뮬 식에 근거 여 다 시뮬 수 는 복수 시뮬 들
어도 나 상 보 는 단계 상 보가 시뮬
결과 수신 는 경우, 상 시뮬 결과 는 단계 포 는 차 지 시뮬
공 다. 본 에 차 지 시뮬 시스 보 도 쉽게 시뮬 여 차 지
극, 양극, 질 재 계 고 각 극 안 신뢰 수 도 여 차 지 개
고시킬 수 다.
도 - 도1
등록특허 10-1675348
- 1 -
(52) CPC특허
H01M 10/48 (2013.01)
G06F 2217/14 (2013.01)
Y02E 60/12 (2013.01)
지원 가연 개 사업
과 고 10041589
처 산업통상 원
연 리 산업 술평가 리원
연 사업 산업 술산업원천 술개 사업
연 과 에 지 나 재 계 웹 티스 시뮬 랫폼 개
여 1/1
주 과 술연 원
연 간 2012.06.01 ~ 2017.05.31
등록특허 10-1675348
- 2 -
청
청 1
차 지 , 극, 양극, 질 Solid electrolyte interphase 각각에 재 보
사 스 시 는 단계;
상 스 통 사 재 보 는 단계;
사 차 지 건 보 는 단계;
시뮬 청 가 는 경우, 상 재 보 상 건 보에 근거 여 시뮬 식 결
고, 결 식에 라 극, 양극, 질 Solid electrolyte interphase 각각에 재 과
시뮬 는 단계;
상 시뮬 결과 는 단계 포 고,
상 시뮬 결과 는 단계는,
시뮬 결과 식 택 는 단계;
상 택 시뮬 결과 식에 라 상 시뮬 결과 는 단계 포 여 루어지는
것 특징 는 차 지 시뮬 .
청 2
1 에 어 , 상 재 과 시뮬 는 단계는,
원리계산, 동역 , Reactive force field, MEAM, Phase field 어도 나
시뮬 수 는 것 특징 는 차 지 시뮬 .
청 3
2 에 어 ,
상 재 보는,
질 질 어도 나 는 것 특징 고,
상 건 보는,
도, 압 , , 시간, 압 어도 나 는 것 특징 는 차 지 시뮬
.
청 4
3 에 어 , 상 시뮬 식
상 재 보 상 건 보에 근거 여 동 결 는 것 특징 는 차 지 시뮬
.
청 5
사 단말 , , 복수 시뮬 들, 스 포 는 차 지 시뮬 시스 에
어 ,
상 사 단말 는,
차 지 , 극, 양극, 질 Solid electrolyte interphase 각각에 재 보
사 스 시 고,
등록특허 10-1675348
- 3 -
상 스 통 사 재 보 고,
사 차 지 건 보 고,
상 재 보 상 건 보 상 는 것 특징 고,
상 는,
상 사 단말 상 재 보 상 건 보 수신 고, 수신 보 상
스에 고,
시뮬 청 가 는 경우, 상 재 보 상 건 보에 근거 여 시뮬 식 결
고,
상 결 시뮬 식에 근거 여 상 복수 들 어도 나 가 극, 양극, 질
Solid electrolyte interphase 각각에 재 과 시뮬 도 , 상 어도 나 상
재 보 상 건 보 고,
상 재 보 상 건 보가 시뮬 결과 수신 는 경우, 상 시뮬
결과 상 스에 고, 상 시뮬 결과 상 사 단말 는 것 특징
는 차 지 시뮬 시스 .
술 야
본 차 지 계 시뮬 시스 에 것 다. 보다 체 다차원 시뮬[0001]
여 차 지 극(Anode), 양극(Cathode), 질(Electrolyte) 재 계 재
안 신뢰 수 도 는 시뮬 시스 에 것 다.
경 술
차 지는 폰, 트 등 에 게 사 고 다. 지만 근 동차가[0002]
각 량 고안 차 지 고 어 차 지 산업 새 운 시 고 다.
, 량/고안 차 지 개 는 재 개 략과는 다 재
시 다.
차 지 재 개 는 엇보다 다양 재 변수( , 결 , 크 등) [0003]
고 그 신 게 악 는 것 엇보다 다. 러 에 컴퓨 시뮬 재 개
시 매우 게 수 다. 지만, 실험연 가 컴퓨 시뮬 에는 진 벽
아 재는 컴퓨 시뮬 재 개 연 에 게 지 못 고 다. 런 에 보
도 쉽게 컴퓨 시뮬 수 게 주는 랫폼 개 재 개 에 게 수 ,
후 재 개 새 운 러다 공 수 다.
차 지는 크게 극, 양극, 질 어 고, 극 재는 연과 같 탄 계 재, 양극 재는 리튬[0004]
트 산 과 같 산 계 재, 질 보 트 같 재가 사 고 다. , 차
지에 사 는 재는 매우 다양 다. 라 , 차 지 재 개 시뮬 랫폼 가지 시뮬
만 착 보다는 원 -나 - -마 크 단 다차원 시뮬 (multi-scale simulation)
수 도 는 것 가 다.
내
결 는 과
본 술 안 는 것 , 실험연 계산과 보 도 쉽게 차 지[0005]
극, 양극, 질 재 계 고 각 재 신뢰 수 는 시뮬 시뮬 시
스 공 는 것 그 다.
과 결 수단
등록특허 10-1675348
- 4 -
상 달 본 지 극과 보 는 단계, 상 보에[0006]
근거 여 시뮬 식 결 는 단계, 상 결 시뮬 식에 근거 여 다 시뮬
수 는 복수 시뮬 들 어도 나 상 보 는 단계 상
보가 시뮬 결과 수신 는 경우, 상 시뮬 결과 는 단계 포 는
차 지 시뮬 공 다.
실시 에 어 , 상 복수 들 원리계산, 동역 , Reactive force field, MEAM, Phase[0007]
field 어도 나 시뮬 수 수 다.
실시 에 어 , 상 보가 건 만 는 경우, 상 복수 들 신 여 상[0008]
보에 는 시뮬 수 는 단계 포 수 다.
실시 에 어 , 상 보는, 질 , 질 , 도, 압 , , 시간, 압, 시뮬[0009]
식 어도 나 수 다.
또 , 상 달 , 본 복수 시뮬 들, 스 포 는 차 지 시[0010]
뮬 시스 공 , 상 는, 지 극과 보 수신 고, 상
보에 근거 여 시뮬 식 결 고, 상 시뮬 식에 근거 여 상 복수 들 어도 나
상 보 도 상 통신 어 고, 상 통신 가 상 보가
시뮬 결과 수신 는 경우, 상 시뮬 결과 도 상 스 어 는
어 포 는 것 특징 다.
과
본 에 차 지 시뮬 시스 보 도 쉽게 시뮬 여 차 지 극, 양극,[0011]
질 재 계 고 각 극 안 신뢰 수 도 여 차 지 개
고시킬 수 다. 어 차 지 개 다양 공 변수들 게 변경 여 통 는 차
지 계 술 공 수 다.
도 간단
도 1 본 에 차 지 시뮬 시스 나타내는 개 도 다.[0012]
도 2는 본 에 차 지 시뮬 시스 어 나타내는 도 다.
도 3 본 에 차 지 시뮬 시스 스 스키마(schema) 나타내는 개 도 다.
도 4 내지 7 본 에 차 지 시뮬 시스 사 스 나타내는 개 도 다.
실시 체 내
, 첨 도 참 여 본 에 개시 실시 상 , 도 에 계없 동 거[0013]
나 사 는 동 참 여 고 에 복 는 생략 다.
에 사 는 에 미사 " 듈" " "는 만 고 어 여 거나
는 것 , 그 체 별 는 미 또는 역 갖는 것 아니다. 또 , 본 에 개시 실시
에 어 공지 술에 체 본 에 개시 실시 지 릴 수
다고 단 는 경우 그 상 생략 다. 또 , 첨 도 본 에 개시 실시 쉽게
수 도 것 뿐, 첨 도 에 본 에 개시 술 사상 지 않 ,
본 사상 술 에 포 는 든 변경, 균등 내지 체 포 는 것 어야 다.
본 에 여 에 앞 차 지에 여 다. [0014]
본 에 차 지(secondary cell)는 리튬 지, 나트 지, 마그 슘 지 수 , 크[0015]
게 양극, 극, 질 나눌 수 는 , 다양 질들 수 다. 리튬 지
경우, 상업 가 많 는 극 재질 연 다. 양극에는 상 리튬 트산 (lithium
cobalt oxide)과 같 산 , 산철리튬(lithium iron phosphate, LiFePO4)과 같 폴리 , 리튬망간 산
, 스 등 사 다.
차 지는 양극 극 재, , 질 사 질 에 라 다 특 가질 수 다.[0016]
등록특허 10-1675348
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본 상 양극, 극 질 계 시뮬 시뮬 시스 공 다.
에 는 첨 도 통 , 본 에 여 보다 체 살펴본다.[0017]
도 1 본 실시 에 차 지 시뮬 시스 나타내는 개 도 다.[0018]
차 지 시뮬 시스 크게 , 복수 시뮬 들, 스 포 수 다.[0019]
상 는, 도 1에 도시 같 , 사 에게 어 비스(110) 공 , 스에[0020]
거나, 상 스에 사 에게 공 다.
상 복수 시뮬 들 , 도 1에 도시 같 , 계산 원(HPC)(130) 수 , [0021]
다 시뮬 트웨어/포 (131) 여 차 지 시뮬 수 다.
체 , 사 는 상 에 여 본 시스 에 공 는 사 스(120) 통[0022]
, 지 극과 보 다. 상 는 상 보 상 계산 원(130)
다. 여 , 상 는 복수 시뮬 들 에 상 보 어도 나
택 다.
상 보 수신 시뮬 는 시뮬 트웨어 포 (131) 여 시뮬[0023]
수 거나, 후처리 / (132) 통 시뮬 수 고, 시뮬 결과 스(14
0)에 다. , 상 는 스 연동 여, 시뮬 간결과 결과 사
에게 다. 통 , 사 는 상 에 컴퓨 통 , 상 시뮬 간결과
결과 수 게 다.
여 , 시뮬 트웨어 포 원리계산, 동역 , Reactive force field, MEAM, Phase[0024]
field, 상 트웨어 In-House 트웨어 포 수 다.
도 2는 차 지 시뮬 시스 어 나타내는 도 다.[0025]
사 는 상 에 여 사 경(UI) 통 질 , 업 , 공 건( 도, 시간 등)[0026]
타 계산 식에 라 (S201) 수 다. 상 는 스에
(S202) 다.
상 는 사 가 청 계산 에 라 /시뮬 그램 택 고, 등[0027]
단순 업 스크립트(Javascript) 통 사 웹 브라우 에 처리(S203) 도 다.
상 는 상 택 그램에 는 시뮬 택 고, 상 택 시뮬 [0028]
에 상 보 다. , 상 보는 상 택 시뮬 에 변
다. 후, 상 는 상 시뮬 에 시뮬 료 지 1 간격 업 진
상 (S210) 재 상태( ) 업 트 다. 시뮬 료
스에 업 트(S211) 다.
상 는 사 컴퓨 에 시뮬 결과가 (S209) 도 , 시뮬 결과 [0029]
사 컴퓨 다.
도 3 차 지 시뮬 시스 스 스키마(schema) 나타내는 개 도 다.[0030]
스는 크게 트(Project) 보(310) 사 (User) 보(320) 다. 트는 다시[0031]
Anode(311), SEI(312), Electrolyte(313), Cathode(314), Reliabilty Job(315) 나뉘 , 각각 Job 시뮬
input 보( 재 , 시뮬 계산 건) 시뮬 결과( 보) 다.
상술 같 , 본 에 차 지 시뮬 시스 차 지 양극, 극, 질 각각에 [0032]
시뮬 결과 공 다. , 본 시뮬 시스 시뮬 상에 라 다 사
스 공 다.
도 4 내지 7 차 지 시뮬 시스 사 스 나타내는 개 도 다.[0033]
도 4에 도시 같 , 본 시뮬 시스 극(Anode), 양극(Cathode), 질 각각에 사[0034]
스 공 다.
체 , 본 Anode( 극)과 사 스 공 다.[0035]
등록특허 10-1675348
- 6 -
에 는, Anode 사 스에 여 , 본 실시 에 시뮬 상 는 [0036]
차 지는 리튬 지 나, 에 지 않는다.
도 5 6에 도시 같 , Anode 사 스 Material(410), Anode(420),[0037]
Simulations(430), Analysis(440) 뉴들 포 , 사 (450) 시뮬 결과(460 470)
포 다.
, Material 뉴(410) 여, 사 는 Material 뉴(410) 통 , Anode 재 는 원[0038]
택 다. 들어, 사 는 연(graphite) 실리 (Si) 등 택 수 , 상 원 들 택
수 다.
편, 사 는 상 택 원 여, 다양 양(나 , 나 , 막 등) 크 [0039]
수 다. 또 , 사 에 여 보는 상 스에 수 다.
다 , Anode 뉴(420) 여, 사 는 Anode 뉴(420) 통 , 극 과 보[0040]
수 다.
들어, 사 는 상 보 드 고, 탄 재 (C60 러 , 비 질 탄 , 연) [0041]
께 택 수 다. 다 들어, 사 는 Anode에 O2 개수 택 고, 통 실리
산 등과 같 새 운 극재도 링 수 다. 상 과 보는 상 스에
수 다.
다 , Simulation 뉴(430) 여, 사 는 Simulation 뉴(430) 통 시뮬 식 택[0042]
수 다. 여 , 상 시뮬 식 상 단계들에 택 재들 루어진 차 지 리튬 /
(Charge, lithiation)/(Discharge, delithiation) 시뮬 수 다.
리튬 시뮬 시, 상 는 상 스에 보 드 여 시뮬[0043]
다. 상 시뮬 는 상 보에 는 질 진공 역에 Li 원 들
채우고, 도에 Reactive force field 동역 시뮬 실 , 극 재 Li
간 시뮬 다.
리튬 시뮬 시, 상 시뮬 는 리튬 에 얻어진 리튬 극 재에 [0044]
가 여 동역 시뮬 실 다.
마지막 , Analysis 뉴 여, 사 는 Analysis 뉴(440) 통 시뮬 결과 시 식 [0045]
수 다. 체 , 스 에는 3차원 그래 등 시 수 다.
여 , 상 시뮬 결과는 리튬 량, 리튬 / 시 창 도, 리튬 / 시 상변 (시간[0046]
에 변 ), 리튬 원 포 각 원 들 포, 리튬 량에 개 압(open circuit
voltage), 재 내 리튬 원 산 도 어도 나 포 수 다.
에 는, 고체 액 스(Solid electrolyte interphase, SEI) 사 스에 [0047]
여 다.
체 , 도 7에 도시 같 , SEI 사 스 Builder, Simulations,[0048]
Analysis 뉴 포 다.
, Builder 뉴 여, 사 는 Builder 뉴 통 , Anode 시뮬 결과 통[0049]
생 검색 고, 상 나타내는 시편 수 다.
후, Electrolyte DB에 Electrolyte 첨가 (Additive) (Molecule) 검색 고, [0050]
에 맞는 Electrolyte 첨가 택 후, 사 가 비 ( 들어, EC : DMC =
0.8 : 0.2 등)에 맞춰 Liquid 상태 생 후 수 다.
다 , Simulation 뉴 여, 사 는 Simulation 뉴 통 , 시뮬 식 택 수 다.[0051]
여 , 시뮬 식 Reactive force field 동역 시뮬 수 다.
마지막 , Anaylsis 뉴 여, 사 는 Anaylsis 뉴 통 , 동역 시뮬 후 각 원 간[0052]
별 원 들 고, 후 새 게 생 생 ( 식) 수 다.
등록특허 10-1675348
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통 , 사 는 차 지 anode 에 는 SEI 안 수 게 다.
본 본 신 수 특징 어나지 않는 에 다 특 태 체 수 [0053]
당업 에게 다.
또 , 상 상 든 에 어 는 아니 고 시 것 고 어야 다.[0054]
본 는 첨 청 리 에 결 어야 고, 본 등가 내에 든
변경 본 에 포 다.
: 110[0055]
사 스 : 120
시뮬 : 130
스 : 140
도
도 1
등록특허 10-1675348
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도 2
등록특허 10-1675348
- 9 -
도 3
등록특허 10-1675348
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도 4
도 5
등록특허 10-1675348
- 11 -
도 6
도 7
【심사 직 보 사 】
【직 보 1】
【보 】청
【보 】청 5 12
【변경 】
수신 상 보
【변경후】
수신 보
등록특허 10-1675348
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