전해액은 많을수록 좋은가 — 전해액량(E/C 비) 설계가 수명과 에너지밀도를 함께 가르는 방식
전해액은 모자라도 남아도 문제다. 적정량의 기준이 주액량에서 전극 공극으로 옮겨 가는 이유와 이를 수치로 청구한 특허를 정리한다.
셀 설계·구조
파우치·각형·원통형 폼팩터, 전극 스태킹, 탭 설계
양극보다 넓은 음극 가장자리 — 오버행이 막는 리튬 석출과 남기는 가역 용량 변동
음극 오버행은 가장자리 리튬 석출을 막는 보험이지만 가역 용량 변동이라는 비용을 남긴다. 오버행을 뒤집은 메드트로닉 특허(US8105714B2)로 그 조건을 읽었다.
젤리롤 한가운데의 빈 구멍 — 원통형 셀 센터핀이 지지·가스 통로·빈 공간을 함께 떠맡는 이유
센터핀 유무에 따라 같은 18650도 저온 사이클 열화 경로가 달라진다. 중공·센터핀 설계의 세 역할과 삼성SDI 이중 센터핀 특허(US9219263B2)를 정리했다.
파우치 필름은 왜 세 겹인가 — 나일론·알루미늄·CPP 각 층의 역할과 실링부의 약점
파우치 필름의 약점은 알루미늄이 아니라 양쪽 고분자 경계에 있다. 층별 역할과 실링부 열화, DNP의 절연층 경도 특허(US10777785B2)를 정리했다.
원통형 셀 캔 소재의 선택 — 니켈도금강·알루미늄·스테인리스, 두께가 에너지밀도를 가르는 방식
강철 캔은 셀 질량의 4분의 1 이상을 차지한다. 캔 소재별 에너지밀도 교환 관계와, 캔 두께를 부등식으로 청구한 파나소닉 특허(US11621450B2)를 정리했다.
원통형 셀 뚜껑 속 세 겹의 안전장치 — CID·PTC·벤트는 어떤 순서로 작동하나
원통형 셀 캡의 CID·PTC·벤트는 전류·온도·압력이라는 서로 다른 신호에 반응한다. 작동 순서와 LG 캡 특허(US8968898B2)의 권리 범위를 정리했다.
셀 내부저항을 셋으로 나누면 보이는 것 — 옴·전하이동·확산 저항과 BMW 임피던스 분해 특허(US12055593B2)
내부저항 증가는 진단이 아니라 증상이다. 옴·전하이동·확산 저항의 주파수 대역과 설계 변수, 저항 분해 절차 특허의 권리 경계를 읽는다.
전극을 두께 방향으로 나누는 이유 — 다층·그래디언트 설계와 LG에너지솔루션 이중층 음극 특허(US11777080B2)
다층 전극은 이온이 먼저 닿는 분리막 쪽과 집전체 쪽에 다른 역할을 맡기는 설계다. 특허의 울타리는 층 수가 아니라 물성 비율에 있다.
캘린더링 밀도는 이온의 길을 어떻게 바꾸나 — 전극 공극률·굴곡도와 MIT 저굴곡 전극 특허(US9065093B2)
캘린더링 밀도 사양은 사실상 두께 방향 굴곡도 사양이다. 공극률·굴곡도의 관계와 저굴곡 채널 전극 특허의 권리 경계를 읽는다.
후막 전극은 왜 두꺼울수록 느려지나 — 24M 반고체 전극 특허(US8993159B2)로 읽는 에너지·출력 트레이드오프
후막 전극의 이득은 비활성 부품을 덜 쓰는 데서 나오고, 대가는 두께 방향 이온 이동에서 치른다. 24M 특허의 권리 경계를 함께 읽는다.