2011년 12월 31일 토요일

리튬이온 배터리를 이용하는 메가와트급 전력망 저장 시스템

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리튬이온 배터리를 이용하는 메가와트급 전력망 저장 시스템  이차전지/연료전지 / 에너지
2011/12/27 06:33


리튬이온 배터리를 이용하는 메가와트급 전력망 저장 시스템
리튬 이온 배터리 제조회사인 A123 시스템즈는 전력망 배터리 시스템(Grid Battery System, GBS)을 미국 마우이섬, 라나이, 모로카이의 주민들과 사업체들에 전력을 공급하는 마우이 일렉트릭 컴퍼니(Maui Electric Company, MECO)에 공급할 것이다. 마우이섬에 있는 MECO의 와일리 변전소에 설치되는 차세대 에너지 저장 시스템은 변전소의 변전기의 에너지 부하를 저감시키기 위하여 수시간 동안 1메가와트의 전력을 공급하도록 설계되었다. 마우이 지능형 전력망 프롲게트의 목표들을 만족시키려는 MECO를 돕기 위하여 에너지 저장 시스템은 전력망의 안정성을 향상시키고 전력의 품질을 향상시킬 것이다.

A123시스템즈는 미국 메사추세츠에 있는 투자자 소유의 전기 및 천연가스 유틸리티 회사인 NSTAR과 파일럿 프로젝트도 수행하고 있다. 이들은 도시의 전력망 내에서 전력망 기반의 에너지 저장 시스템의 이용에 따른 성능, 신뢰성 등을 연구하고 보여줄 것이다. NSTAR의 최초의 배터리 에너지 저장 프로젝트에서 개발하는 이 시스템은 메사추세츠 메드웨이(Medway)에 있는 변전소에 설치될 것이며 2012년 가동될 것으로 예상된다.

마우이 일렉트릭(Maui Electric): MECO, 하와이 천연자원 에너지 연구소(Hawaii Natural Energy Institute)에 의해서 진행되는 마우이 지능형 전력망 프로젝트는 전력망을 더욱 효율적으로 운전하기 위한 새로운 기술들을 MECO가 시연하고 평가하도록 도와줄 것이다. 또한 이 프로젝트는 주민들이 전력 수요가 높은 기간에 에너지 소비를 보다 잘 관리하고 저감할 수 있도록 도와주는 것을 목표로 한다.

분산 회로의 최대 부하의 저감, 오염물 배출 감소, 재생 에너지 자원들의 이용 확대, 전력의 품질과 전력망의 안정성 향상 등도 추구할 것이다. A123의 전력망 기반의 에너지 저장 시스템들은 최대 부하 변동을 비롯하여 전압 변동 규제, 반응 전력(Reactive power, VAR) 지원, 풍력 감소의 해결 등을 포함하는 다수의 서비스들을 제공함으로써 MECO의 목표들을 만족시키도록 도와주는 완벽한 방법을 제공하도록 설계되었다.

NSTAR: 양사의 협약에 따라서 A123의 2메가와트 에너지 저장 시스템들 중의 하나가 NSTAR의 변전조에서 전력망과 연계될 것이다. 이 시스템은 A123사에 의해서 소유되고 운영될 것이다. 더불어 전력 공급과 수요 간의 순간적인 불일치를 해결하기 위하여 사용되는 지역 규제 서비스들을 제공하도록 설계될 것이다.

A123은 대체 기술 규제 파일럿 프로그램(Alternative Technology Regulation (ATR) Pilot Program)의 일환으로써 ISO-NE(ISO-New England)로부터 지역 규제 서비스들에서 이익을 얻게 되기를 예상한다. ATR은 차세대 에너지 저장 시스템들과 같은 비발전 자원들이 지역 규제와 다른 서비스들에 대한 보상을 받는 것을 가능케 한다.

전체 소유 비용을 저감하기 위해 보다 향상된 제품 설계를 가능케 하기 위하여 파일럿 프로젝트는 A123사가 에너지 저장 시스템들이 실제 적용에 있어 어떻게 작동하는 가에 대해서 더 많이 알도록 해줄 것으로 기대된다.
원문제목A123 Systems to supply 1MW Li-ion grid storage system to Maui Electric Company; 2MW system for NSTAR demonstration
국가미국
발행일2011-12-20등록일2011-12-26



A123 Systems to supply 1MW Li-ion grid storage system to Maui Electric Company; 2MW system for NSTAR demonstration

20 December 2011

Li-ion battery maker A123 Systems will supply a Grid Battery System (GBS) to Maui Electric Company (MECO), a utility serving residents and businesses on the islands of Maui, Lanai and Molokai in Hawaii. To be installed at MECO’s Wailea Substation on Maui, the advanced energy storage system will be designed to deliver one-megawatt (1MW) of power for a full hour to reduce the peak energy load on one of the substation’s transformers, which is expected to increase grid stability and improve power quality to help MECO meet the objectives of the Maui Smart Grid Project.
A123Systems is also launching a pilot project with NSTAR—the largest Massachusetts-based, investor-owned electric and gas utility— to study and showcase the performance and reliability benefits of implementing a GBS within a suburban electric grid. The system, NSTAR’s first battery energy storage project, is proposed for installation at a substation in Medway, Mass. and is expected to be operational in 2012.
Maui Electric. Led by MECO and the Hawaii Natural Energy Institute, the Maui Smart Grid Project is designed to help MECO demonstrate and evaluate new technologies for operating the electric grid more efficiently. The project also aims to help residents better manage and reduce energy consumption during periods of high demand.
Specific objectives include reducing distribution circuit peak load, minimizing emissions, enabling greater utilization of renewable energy sources and improving power quality and grid stability.
A123’s GBS storage systems are designed to provide a complete, turnkey solution to help MECO meet these objectives by providing a number of services in addition to peak-load shifting, including regulating voltage fluctuation, reactive power (VAR) support and relieving wind curtailment.
NSTAR. Under the terms of the agreement, one of A123’s two-megawatt (2MW) GBS solutions is proposed to be interconnected to the power grid at NSTAR’s substation in Medway. It will be owned and operated by A123, and will be designed to provide area regulation services, which are used to address momentary differences between electric power supply and demand.
A123 expects to earn revenue from these area regulation services from ISO-New England (ISO-NE) as part of the Alternative Technology Regulation (ATR) Pilot Program, which allows “non-generating resources” such as advanced energy storage systems to receive compensation for area regulation and other ancillary services.
In addition, the pilot project is expected to allow A123 to learn more about how its GBS performs in real-world applications in order to facilitate further product improvements designed to reduce total cost of ownership.
GBS. A123’s GBS applies the technology used in hybrid electric transportation to meet the power sector’s growing need for energy storage. The GBS cales in modular increments of 500 kWh, and can support applications such as frequency regulation; spinning reserve; renewable integration; and smart grid implementation.


실록산 화합물 단량체가 그랑프팅 된 다공성 분리막을 적용한 리튬 2차 전지

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실록산 화합물 단량체가 그랑프팅 된 다공성 분리막을 적용한 리튬 2차 전지  이차전지/연료전지 / 에너지 
2011/12/30 06:20

[NTB 기술소개]실록산이 그라프팅 된 다공성 분리막, 이의 제조방법 및 이를 적용한 리튬 2차 전지
            실록산 화합물 단량체가 그랑프팅 된 다공성 분리막을 적용한 리튬 2차 전지

최근 정보통신 기술의 급속히 발전하고 다양한 제품이 개발되면서 무선 휴대전화, 노트북 컴퓨터, 개인휴대단말기(PDA), MP3 플레이어, 디지털 카메라, 캠코더 등과 같이 소형으로 휴대할 수 있는 전자기기 시장이 급격히 성장하고 있다. 특히 휴대형 전자기기의 성장은 2차 전지에 대한 가치와 수요를 증가시키고 있다. 이 가운데 고성능, 고안정적인 2차 전지가 개발되었다.
<제조된 분리막(a)과 본 발명에서 다공성 매트릭스로 사용된 폴리에틸렌 분리막(b)의 SEM사진
출처: 한국원자력연구원>
2차 전지의 중요성과 리튬 2차 전지의 등장
각종 휴대형 전자기기에서 전지가 차지하는 무게비중은 노트북 컴퓨터의 경우 전체 중량 대비 10 내지 20%, 무선 휴대전화의 경우 50% 내외를 차지할 정도로 2차 전지는 휴대형 전자기기 본체의 소형경량화에 크게 영향을 미칠 뿐만 아니라, 장시간 연속사용 여부를 결정짓는다. 그러나 전자기기간에 서로 데이터를 전송할 수 있는 시스템이 발전하고, 데이터를 전송하는 전자기기 시스템의 전송속도 증가추이에 따라 니켈-카드뮴전지, 니켈수소합금전지와 같은 기존의 2차 전지는 휴대형 전자기기의 무선인터넷 또는 무선 데이터 통신 서비스의 고기능화에 따른 에너지 소비량을 충족시키기 어려운 문제가 있다. 바로 이러한 문제 때문에 계속적으로 소형 이차전지의 고에너지 밀도화, 고성능화 및 고안전성이 요구되고 있다. 이를 위해 일본, 미국 등의 선진국들은 오래 전부터 국가 또는 민간주도형의 2차 전지 연구개발이 활발히 추진되고 있으며, 현재 세계적으로 가장 각광받고 있는 고성능 차세대 첨단 신형 전지 중의 하나가 리튬 2차전지이다. 리튬 2차 전지는 기존전지에 비해 단위 무게 당 에너지 밀도가 크고 다양한 형태로 제조 가능하며 적층에 의한 고 전압·대용량의 전지개발이 용이하고, 카드뮴이나 수은 같은 환경을 오염시키는 중금속을 사용하지 않아서 환경 친화적이라는 장점을 갖고 있다.
<제조된 분리막(a)과 실록산이 그라프팅 되지 않은 분리막(b)의 전기화학적 안정성을 나타내는 그래프
출처: 한국원자력연구원>
실록산 화합물 단량체가 그라프팅 된 다공성 분리막을 적용한 리튬 2차 전지
다공성 분리막은 종래 유기용매에 대한 젖음성을 높이고 전기화학적 안정성을 향상시키기 위해 실록산 화합물 중 말단에 아크릴레이트 그룹을 가진 실록산 화합물 단량체를 그라프팅 시킬 수 있다. 실록산 화합물은 Si-O-Si를 포함하는 화합물이면 제한 없이 가능하다. 이들 중 말단에 아크릴레이트 그룹을 가진 실록산 화합물, 특히 비닐실록산 계열의 실록산 화합물이 더욱 좋다. 다공성 분리막의 다공도는 5 내지 90%이고, 두께는 5 내지 100 ㎛인 것이 알맞다. 이 기술은 방사선 조사장치 내에 단량체로서 실록산 화합물과 다공성 분리막을 유기용매에 함침시키는 단계(단계 1), 방사선 조사 장치 내의 산소를 질소로 치환시키는 단계(단계 2), 단계 1의 함침 된 다공성 분리막에 방사선을 조사하여 그라프팅 시키는 단계(단계 3) 및 단계 3에서 미 반응된 단량체 또는 단일중합체를 제거하기 위해 세척 및 건조시키는 단계(단계 4)를 거친다. 이후 리튬 2차전지에 적용시키게 되는데, 양극 및 음극에는 전극활물질을 사용할 수 있으며, LiCoO2, LiMn2O4, LiNi1-yCoyO2 (0〈y〈1), Li1+xNiaMnbCocO2 (-0.05≤x≤0.1, 0≤a≤1, 0≤b≤1, 0≤c≤1), LiFe1-xMxPO4 (M=Mg, Mn 또는 Co, 0≤x≤0.1) 등의 복합 금속 산화물을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 전극활물질 중 음극활물질은 비제한적인 예로리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 리튬합금, 카본, 코크, 활성화 카본, 그래파이트 실리콘, 주석 등을 사용할 수 있다.

실록산 화합물 단량체가 그랑프팅 된 다공성 분리막을 적용한 리튬 2차 전지는 고분자 분리막의 표면에 실록산 화합물 단량체를 그라프팅 시킴으로써 분리막의 전해질에 대한 젖음성을 향상시킴과 동시에 기존 분리막 보다 향상된 전기화학적 안정성을 나타낼 수 있다. 이는 리튬 2차전지의 에너지 밀도, 성능 및 안전성을 향상시키는데 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

러시아 과학자들 고속집적회로를 만들기 위한 신기술 개발

http://www.kiat.or.kr/newsletter/20111229/news02.html


200℃ 이상 내열성을 가진 차세대배터리 연구

http://www.kiat.or.kr/newsletter/20111229/news06.html



볼리비아 리튬 사업 급물살

http://www.greendaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=18015


볼리비아 리튬 사업 급물살
2011년 12월 27일 (화)최호 기자  snoop@etnews.com기자의 다른기사 보기
우리나라가 볼리비아와 리튬2차전지 양극재 생산 합작사를 설립한다. 지난 7월 양국이 리튬 전지사업 공동 추진을 위한 양해각서를 교환한데 따른 후속조치로 관련 사업 또한 급물살을 타게 됐다.

27일 관련업계에 따르면 한국과 볼리비아는 최근 볼리비아 현지서 리튬 배터리사업 공동 추진 TF 2차 회의를 개최하고 2012년 안에 리튬 2차전지 양극재 생산 합작사를 설립하는 방안을 논의했다.

두 나라는 당초 2015년 설립을 목표로 2차전지 양극재 생산 합작사 설립을 추진해왔으나 이번 회의에서 볼리비아 측이 일정을 앞당길 것을 제안한 것으로 알려졌다.

볼리비아가 탄산리튬 추출 파일럿 플랜트 건설-탄산리튬 상업생산 등 2단계를 전담하고 양극재 생산은 우리나라가 주도하게 된다.

향후 합작사 설립이 본격화하면 국내 리튬 2차전지 제조업체도 사업에 참여할 수 있다.

볼리비아는 세계 최대 리튬 매장량(540만톤) 보유국이다. 볼리비아는 △파일럿 플랜트 시험가동 △탄산리튬 상업생산 △리튬 배터리 산업화 등 3단계 국가전략에 따라 리튬 사업을 진행하고 있다.

볼리비아는 지난 7월 리튬사업 전략적 파트너로 광물자원공사와 포스코로 구성한 한국컨소시엄을 선택했다. 볼리비아가 리튬 배터리사업 공동 추진을 위해 외국 기업과 양해각서를 교환한 것은 한국이 처음이다.

볼리비아 전 광업부 장관이자 현 증발자원총국의 에차수 총국장은 최근 볼리비아 현지 언론과의 인터뷰에서 자국 리튬 산업화 프로젝트 추진과 관련해 “3단계 사업과정인 리튬 전지 산업화는 전략적 파트너인 한국과 추진한 확률이 가장 높다”고 밝혔다.

최호기자 snoop@etnews.com

Rechargeable Battery Production Line (2차전지 제조설비) - Toray Eng.

http://www.toray-eng.com/kr/softenergy/index.html


코터

극판용 슬릿 다이 코터의 선구자로서, 고객의 요구에 맞춘 최첨단 도공을 제공합니다.

개요

  • 극판용 슬릿 다이 코터 출하 대수 No.1
  • 특수밸브에 의한 고속 패턴 도공
  • 도공조건에 맞춘 고효율 드라이어
  • 도액에 맞춰 최적화된 슬릿 다이를 자사 설계 ・제작
  • 고정밀 양면 동시 ・광폭 도공으로 생산성 향상

옵션

  • 건조방식:IR・IH 대응
  • 막두께 검사계
  • 특수 슬릿 다이 (다층용, 박막 앵커코트용)
  • 도공두께 자동제어기구

슬릿 다이

슬릿 다이
초정밀 평면 연삭반 설비
초정밀 평면 연삭반 설비
다이의 구조해석
다이의 구조해석

코팅 시스템(양면 동시 도공)

코팅 시스템(양면 동시 도공)

코팅 패턴

전폭 동시 도공
전폭 동시 도공
전폭 간헐 도공
전폭 간헐 도공
스트라이프 도공
스트라이프 도공
간헐 스트라이프 도공
간헐 스트라이프 도공
수평 양면 동시 도
수평 양면 동시 도공
수직 양면 동시 도공
수직 양면 동시 도공

프레스

안정된 프레스로 고속・연속 생산

개요

  • 열간 ・상온 프레스에 대응
  • 재료 특성에 맞춘 프레스 기구
  • 밴딩 기구 탑재로 고품질 프레스를 실현
  • 전후 공정과의 복합화로 고효율 생산을 실현
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옵션

  • 두께 측정
  • 웹 크리너
  • 각종 검사 장비

슬리터

극판에 가장 적합한 슬릿 방식을 갖추어, 높은 생산성을 실현.

개요

  • 극판에 맞춘 다채로운 슬릿방식(갱, 샤, 개별 샤)에 의한 고정밀・고수명 설계
  • 클리어런스 컷에 의한 버르・금속 가루의 억제, 칼의 장수명화
  • 토인각・오버랩량・칼접압관리가 쉬운 신형 개별 커터 유니트
  • 권출 ・권취의 자동 터릿화에 의한 높은 생산성
  • 마모 ・발진 대책을 통해 전지의 안전성을 향상
  • 전지의 안전성 확보에 불가결한 크리닝 구조

옵션

  • 권취 자동 터릿
  • 권출 자동 터릿
  • 제품 자동 반송

다채로운 슬릿 방식

GANG컷 방식
GANG컷 방식
개별 샤 컷 방식
개별 샤 컷 방식
샤 컷 방식
샤 컷 방식


스태킹 장비

생산성을 높이는 고속 ・고정밀 스태킹.

개요

  • 고속으로 고정밀 위치 결정 기구
  • 각종 전지에 적합한 각종 적층방식에 대응(지그재그, 회전, 매듭, 매엽)
  • 각종 전극 사이즈에 대응
  • 각종 검사기능 (질량 ・절연저항 ・위치 어긋남・두께)
  • 전후 공정과의 복합화로 고효율 생산의 실현.

옵션

  • 시트 커터・다이 커터
  • 화상처리에 의한 위치 보정 기구
  • 절연저항 ・두께・질량측정
  • 원반 자동교환
シートカッター
시트 커터

다채로운 슬릿 방식

지그재그식 스태킹 장비

지그재그식 스태킹 장비

와인딩 스태킹 장비

와인딩 스태킹 장비

매듭 스태킹 장비

매듭 스태킹 장비

셀 조립장비

소형 대형 전지 셀 조립장비를 시스템으로 제안합니다.

개요

  • 전지 설계 ・생산계획에 맞춘 최적의 설비 구성을 제안
  • 대형에서부터 극소사이즈의 전지까지 대응
  • 반도체 ・FPD에서 쌓은 크린 반송기술
  • 전지 품질관리에 불가결한 각종 검사
  • 고속 ・주액 함침에 의한 생산성 향상
  • 치구가 필요 없는 사양으로 사이즈 변경에도 유연하게 대응
  • 재료 자동공급에 의한 단 교환 저감

옵션


  • 생산관리시스템
    제품의 Traceability 확립, 작업진척 관리, 오퍼레이터의 실수 방지를 위한 생산관리시스템
    고객 기간시스템과의 접속에도 대응
생산관리시스템

조립공정

TAB용접
성형
3방 씰
진공건조
주액 ・
Top seal
가스 빼기・
파이널
충전 ・
에이징

충방전장비

고정밀・고회생을 실현하는 충방전장비

개요

  • 고효율AC회생전원에 의한 에너지 절약의 실현과 런닝 코스트 삭감
  • 저발열화와 발열집중관리로, 충방전 시 온도 편차를 줄임
  • 오랜기간 쌓은 FA・Material Handling 기술에 의한 검사 ・분류 자동화
  • 정보, 품질을 관리하는 Traceability 시스템
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옵션

  • 가스검지시스템
  • 소화시스템
  • 생산관리 시스템
  • 개별 공조시스템