다자간 에너지 거래를 위한 바나듐-레독스 배터리 전해질 교환시 필요한 SOC결정 모델링에 대한 연구

Abstract

VRFB 는 충전가능한 flow 배터리로써, kg 당 25Wh 의 에너지 밀도를 얻을 수 있으며 충방전 효율이 75-80%이며 일만번 이상의 충전사이클을 견뎌낼 수 있다. [1]에 따르면 배터리를 담는 탱크의 부피를 늘리는데 큰 어려움이 없으며 이는 곧 배터리 용량을 증가시킴이 수월함을 의미한다. 이러한 액체상태의 배터리의 장점을 이용, 파이프를 연결하여 전해질 거래를 통한 에너지 거래에 대한 연구[2]가 선행되어 있다. 이 논문에서는 전해질 이온 농도를 파악, 서로간 합의한 에너지량에 도달하는 시점을 수학적 모델링을 통해 예측하여 필요 장비를 최소화 하고자 한다. VFRB 는 음극과 양극이 각각 음전해액과 양전해액 탱크 두기로 이루어지며 보통의 이차전지와 같이 산화환원 반응을 통해 충방전이 이루어진다. 양극 탱크는 2 가와 3 가 바나듐 이온을 담고 있으며 음극 탱크는 4 가와 5 가 바나듐 이온을 담고 있다. 충전 시 3 가 이온은 2 가로 변환되며 4 가의 이온은 5 가로 변환된다. State of Charge(SOC)는 양극의 경우 5 가 이온을 총 이온수로 나눈 수치이며 음극의 SOC 는 2 가의 이온을 총 이온수로 나눈 값이다. SOC 를 아는 것은 충전된 전력량을 아는 것과 동치이므로 5 가 혹은 2 가 이온에 주목할 필요가 있다.