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관 인 생 략

출 원 번 호 통 지 서출 원 일 자 2016.01.14 특 기 사 항 심사청구(유) 공개신청(무) 참조번호(P160012)출 원 번 호 10-2016-0004597 (접수번호 1-1-2016-0040985-18)출 원 인 명 칭 한국과학기술연구원(3-1998-007751-8) 대 리 인 성 명 박종한(9-2003-000119-5)발 명 자 성 명 이광렬 한상수 이민호

발 명 의 명 칭고체 전해질 인터페이스 시뮬레이션 방법 및 이를 지원하는 전자 장치

특 허 청 장

1. 귀하의 출원은 위와 같이 정상적으로 접수되었으며, 이후의 심사 진행상황은 출원번호를 통해 확인하실 수 있습니다.2. 출원에 따른 수수료는 접수일로부터 다음날까지 동봉된 납입영수증에 성명, 납부자번호 등을 기재하여 가까운 우체국 또는 은행에 납부하여야 합니다.※납부자번호 : 0131(기관코드) + 접수번호

3. 귀하의 주소, 연락처 등의 변경사항이 있을 경우, 즉시 [출원인코드 정보변경(경정), 정정신고서]를 제출하여야 출원 이후의 각종 통지서를 정상적으로 받을 수 있습니다.※특허로(patent.go.kr) 접속 > 민원서식다운로드 > 특허법 시행규칙 별지 제5호 서식

4. 특허(실용신안등록)출원은 명세서 또는 도면의 보정이 필요한 경우, 등록결정 이전 또는 의견서 제출기간 이내에 출원서에 최초로 첨부된 명세서 또는 도면에 기재된 사항의 범위 안에서 보정할 수 있습니다.5. 외국으로 출원하고자 하는 경우 PCT 제도(특허·실용신안)나 마드리드 제도(상표)를 이용할 수 있습니다. 국내출원일을 외국에서 인정받고자 하는 경우에는 국내출원일로부터 일정한 기간 내에 외국에 출원하여야 우선권을 인정받을 수 있습니다.※제도 안내 : http://www.kipo.go.kr-특허마당-PCT/마드리드

※우선권 인정기간 : 특허·실용신안은 12개월, 상표·디자인은 6개월 이내

※미국특허상표청의 선출원을 기초로 우리나라에 우선권주장출원 시, 선출원이 미공개상태이면, 우선일로부터 16개월 이내에 미국특허상표청에 [전자적교환허가서(PTO/SB/39)를 제출하거나 우리나라에 우선권 증명서류를 제출하여야 합니다.6. 본 출원사실을 외부에 표시하고자 하는 경우에는 아래와 같이 하여야 하며, 이를 위반할 경우 관련법령에 따라 처벌을 받을 수 있습니다.※특허출원 10-2010-0000000, 상표등록출원 40-2010-0000000

7. 기타 심사 절차에 관한 사항은 동봉된 안내서를 참조하시기 바랍니다.

페이지 1 / 3출원번호통지서

2016-01-14http://www.patent.go.kr/jsp/kiponet/ir/receipt/online/applNoOffcAct.so

【명세서】

【발명의 명칭】

고체 전해질 인터페이스 시뮬레이션 방법 및 이를 지원하는 전자

장치{SIMULATION METHOD AND ELECTRONIC DEVICE FOR SOLID ELECTROLYTE

INTERPHASE}

【기술분야】

본 발명은 음극 고체 전해질 인터페이스 시뮬레이션 방법 및 전자 장치에 관

한 것으로, 더욱 상세하게는 컴퓨팅 장치를 이용하여 음극 고체 전해질 인터페이스

의 화학적 반응 계산 및 결과물 검색을 보다 간단하고 용이하게 할 수 있도록 하는

음극 고체 전해질 인터페이스 시뮬레이션 방법 및 이를 지원하는 전자 장치에 관한

것이다.

【발명의 배경이 되는 기술】

종래 이차 전지는 휴대폰, 노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 전자용품 및

휴대용품에 광범위하게 사용되고 있다. 또한, 최근 전기 자동차가 부각되면서 대용

량 및 고안정성의 이차 전지를 요구하고 있다.

이러한 이차 전지는 크게 애노드(anode, 음극), 캐소드(cathode, 양극) 및

전해질을 포함한다. 애노드 소재로는 흑연과 같은 탄소계 소재가 사용되고 있다.

캐소드 소재로는 리튬 코발트 산화물과 같은 금속 산화물계 소재가 사용되고 있다.

그리고 전해질 소재로는 카보네이트와 같은 유기 소재가 사용되고 있다. 이와 같이

이차 전지에 사용되는 소재는 다양하다.

43-1

이에 따라, 최적의 이차 전지 소재를 개발하기 위해서는 다양한 소재물성변

수(조성, 결정구조, 입자크기 등)에 대한 분석과 주변 상황에 따른 물성의 변화를

신속하게 파악하는 것이 중요하다.

이러한 자료 수집을 위하여, 매우 많은 실험과 데이터 작성이 필요하기 때문

에, 이차 전지에 관한 연구 개발에 매우 많은 비용과 인력이 요구되고 있다.

【선행기술문헌】

【특허문헌】

한국등록특허 제10-0918387호(2009.09.15.)

【발명의 내용】

【해결하고자 하는 과제】

이러한 요구에 따라 컴퓨터 시뮬레이션은 이차 전지의 소재 개발 시 매우 유

용되게 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 하지만 실험연구자가 컴퓨터 시뮬레이션

을 활용하기에는 초기 진입 장벽이 높기 때문에, 이러한 컴퓨터 시뮬레이션이 소재

개발 연구에 활발하게 활용되고 있지 못한 실정이다.

이러한 관점에서 초보 실험연구자도 손쉽게 컴퓨터 시뮬레이션을 이용할 수

있게 해 주는 플랫폼 개발은 소재 개발에 유용하게 활용될 수 있으며, 향후 소재

개발의 새로운 패러다임을 제공할 것으로 예상된다.

따라서 본 발명은 음극 고체 전해질 인터페이스의 화학적 반응과 결과물 분

석을 보다 간단하고 용이하게 할 수 있도록 하는 음극 고체 전해질 인터페이스 시

뮬레이션 방법 및 이를 지원하는 전자 장치를 제공함에 있다.

43-2

【과제의 해결 수단】

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 음극 고체 전해질 인터페이스 시

뮬레이션 방법은 사용자 입력에 따라 음극 고체 전해질 인터페이스의 이전 작업 리

스트 또는 현재 작업 리스트를 포함하는 로비 페이지를 출력하는 과정, 작업 전환

요청과 관련한 사용자 입력을 수신하는 과정, 상기 작업 전환 요청에 대응하여 음

극 고체 전해질 인터페이스의 생성 및 시뮬레이션과 분석 중 적어도 하나를 수행할

수 있는 작업 페이지를 출력하는 과정을 포함하다.

상기 방법은 상기 전해질의 액체 밀도를 결정하는 과정을 더 포함할 수 있

다.

상기 결정하는 과정은 전해질 분자를 채우는 과정, 진공 공간을 삽입하는 과

정, 시뮬레이션 셀 완화 과정, 셀 스퀴즈 과정, 분자 역학 수행하는 과정을 수행하

고, 최적의 안정점을 찾기 위해 상기 스퀴즈 과정 및 분자 역학 수행 과정을 반복

하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 방법은 상기 반복 과정을 통해 획득된 데이터들에서 밀도 변곡점 영역

을 최적 밀도로 결정하는 과정을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 음극 고체 전해질 인터페이스 시뮬레이션을 지원하는 전자 장치는

음극 고체 전해질 인터페이스의 시뮬레이션 분석을 컴퓨팅 장치 기반으로 수행하는

데 관련된 적어도 하나의 데이터를 저장하는 메모리, 상기 메모리에 전기적으로 연

결되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 사용자 입력에 따라 음극 고체 전해

질 인터페이스의 이전 작업 리스트 또는 현재 작업 리스트를 포함하는 로비 페이지

43-3

를 출력하거나 또는 사용자 입력에 따라 음극 고체 전해질 인터페이스의 생성, 시

뮬레이션, 및 분석 중 적어도 하나를 수행할 수 있는 작업 페이지를 출력하도록 설

정될 수 있다.

상기 프로세서는 SEI 구조(Solid Electrolyte Interphase Structure), 전해

질의 밀도를 계산한 결과, SEI 구조와 사용자가 입력한 조건을 통해 계산이 이루어

진 결과 중 적어도 하나를 사용자가 알아볼 수 있도록 가시화한 시각화 윈도우, 프

로젝트 구성원이 해당 프로젝트에서 생성한 SEI 구조를 나타내기 위한 SEI 구조 테

이블, 계산된 전해질의 밀도를 나타내는 전해질 테이블, 사용자가 생성한 전해질

구조와 공정조건을 통해 이루어진 계산의 목록에 해당하는 시뮬레이션 테이블 중

적어도 하나를 포함하는 상기 로비 페이지를 출력하도록 설정될 수 있다.

상기 프로세서는 음극 SEI 물질을 선택하거나 로드할 수 있는 빌더 영역, 상

기 빌더 영역을 이용하여 빌딩한 음극 SEI 물질의 시뮬레이션 동작 조건 또는 실행

조건을 설정하는 시뮬레이션 영역, 상기 시뮬레이션 수행에 따른 분석 결과를 선택

할 수 있는 분석 영역, 선택된 음극 SEI 물질의 분자 상태를 나타낸 상기 시각화

윈도우 영역 중 적어도 하나를 포함하는 상기 작업 페이지를 출력하도록 설정될 수

있다.

상기 프로세서는 음극 SEI 구조에 적용할 음극을 검색할 수 있는 애노드 검

색 영역, 음극 SEI 구조에 적용할 전해질을 검색할 수 있는 전해질 영역을 포함하

는 상기 빌더 영역을 출력하도록 설정될 수 있다.

상기 프로세서는 상기 전해질의 액체 밀도를 결정하기 위한 밀도 최적화를

43-4

수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 프로세서는 시뮬레이션 박스의 샘플 변형을 적용하는 변형, 시뮬레이션

박스의 클론을 생성하는 클론, 시뮬레이션 박스에 진공 영역 만드는 진공, 원자 선

택 옵션들을 제공하는 원자 선택, 선택된 원자의 인접 영역에 원자를 추가할 수 있

는 원자 추가, 선택된 원자들을 이동시키는 원자 이동, 선택된 원자를 회전시키는

데 이용되는 원자 회전, 선택된 원자들의 변형을 적용하는 원자 그룹 변형 적용,

선택된 원자들을 다른 원자로 교체하는 원자 교체, 원자 복사를 수행하는 원자 복

사, 복사한 원자들을 연결하는 원자 붙임 중 적어도 하나의 수행을 지원하는 아이

콘을 출력하도록 설정될 수 있다.

상기 프로세서는 상기 음극 SEI 구조의 화학적 반응 계산 결과를 볼 수 있는

반응 아이콘, 상기 음극 SEI 구조의 시간별 각 분자의 개수, 높이별 각 분자의 개

수를 축별로 볼 수 있는 결과물 아이콘 중 적어도 하나를 포함하는 상기 분석 영역

을 출력하도록 설정될 수 있다.

【발명의 효과】

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에서 제시하는 음극 고체 전해질 인터페

이스 시뮬레이션 방법 및 이를 지원하는 전자 장치는 음극 고체 전해질 인터페이스

에 대한 화학적 반응 계산과 결과물 분석을 간단하고 용이하게 수행할 수 있다.

【도면의 간단한 설명】

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼을 개략적으로

나타낸 도면,

43-5

도 2는 CH3SiH3(좌측) 및 CH2SiH2(우측)에서의 Si(노란색)-C(회색) 간 결합의

결합 해리 곡선들을 통한 DFT 및 ReaxFF의 비교한 그래프,

도 3은 CH3Li(좌측) 및 NEB(우측) 내에서 C(회색)-Li(보라색) 결합의 결합

해리 곡선들을 통한 DFT 및 ReaxFF 비교한 그래프,

도 4는 Li2O(좌측) 및 Li2O2(우측) 내에서의 Li(보라색)-O(붉은색) 결합의 결

합 해리 곡선들을 통한 DFT 및 ReaxFF 비교한 그래프,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼이 제공하는 페

이지의 상태바를 나타낸 도면,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로비 페이지를 개략적으로 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시각화 윈도우의 한 예를 나타낸 도면,

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 SEI 구조 테이블의 한 예를 나타낸 도면,

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 전해지 테이블의 한 예를 나타낸 도면,

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 테이블의 한 예를 나타낸 도

면,

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 작업 페이지를 개략적으로 나타낸 도면,

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 빌더 영역의 한 예를 나타낸 도면,

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 애노드 검색 화면의 한 예를 나타낸 도면,

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 애노드 선택 화면의 한 예를 나타낸 도면,

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 전해질 생성 화면의 한 예를 나타낸 도면,

43-6

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 전해질 목록 화면의 한 예를 나타낸 도면,

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 전해질 밀도 최적화 과정을 설명하는 도

면,

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 최적 전해질 밀도 선택을 설명하는 도면,

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 SEI 구조의 조작 기능들의 한 예를 나타낸

도면,

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 SEI 작업 제출의 한 예를 나타낸 도면,

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 결과 분석의 한 예를 나타낸 도면,

도 22는 본 발명의 실시예에 따른 SEI 결과물과 관련한 화면의 한 예를 나타

낸 도면,

도 23은 본 발명의 실시예에 따른 반응 분석 결과를 나타낸 도면,

도 24는 본 발명의 실시예에 따른 원자 간 거리에 따른 결합 차수를 나타낸

그래프,

도 25는 본 발명의 실시예에 따른 음극 SEI 시뮬레이션 방법을 설명하는 도

면이다.

【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자

한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되

며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것

을 유의하여야 한다.

43-7

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이

거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명

을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다

는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어

야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의

바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은

아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예

들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도

면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 음극 SEI(Solid Electrolyte Interphase,

고체 전해질 인터페이스, 이하 SEI) 시뮬레이션 플랫폼을 개략적으로 나타낸 도면

이다.

도 1을 참조하면, 음극 SEI 시뮬레이션 시스템은 사용자 장치(100), 메인 서

버, 복수의 시뮬레이션 서버들, 데이터베이스(140)를 포함할 수 있다.

메인 서버는 사용자 장치(100)(예: 사용자 컴퓨팅 장치)에게 서버 제어 서비

스(110)를 제공하며, 데이터베이스(140)에 데이터를 저장하거나, 데이터베이

스(140)에 저장된 데이터를 사용자 장치(100)에게 제공한다.

복수의 시뮬레이션 서버들은 계산 자원(HPC)(130)으로 표현될 수 있으며, 서

로 다른 시뮬레이션 소프트웨어/포텐셜(131)을 이용하여 이차전지와 관련된 시뮬레

43-8

이션을 수행한다. 구체적으로, 사용자 장치(100)는 음극 SEI 시뮬레이션 플랫

폼(120, 예: iBat 플랫폼)을 기반으로 메인 서버에 접속하여 음극 SEI 시뮬레이션

플랫폼이 제공하는 사용자 인터페이스를 통해, 음극 SEI 물질의 설계와 분석을 수

행한다. 메인 서버는 설정 정보를 계산 자원(130)으로 전송한다. 여기서, 메인 서

버는 복수의 시뮬레이션 서버들 중에서 설정 정보를 전송할 적어도 하나의 서버를

선택할 수 있다.

설정 정보를 수신한 시뮬레이션 서버는 시뮬레이션 소프트웨어 및 포텐

셜(131)을 호출하여 시뮬레이션을 수행하거나, 데이터 후처리 툴/기법(132)을 통해

시뮬레이션을 수행하고, 시뮬레이션 결과를 데이터베이스(140)에 저장한다. 이때,

메인 서버는 데이터베이스(140)와 연동하여, 시뮬레이션 중간결과 및 최종결과를

사용자 장치(100)에게 전송한다. 사용자 장치(100)는 메인 서버 접속을 통해, 시뮬

레이션 중간결과 및 최종결과를 확인할 수 있다.

여기서, 시뮬레이션 소프트웨어 및 포텐셜(131)은 제일원리계산, 분자동역

학, Reactive force field, MEAM, Phase field, 유한요소법의 상용 소프트웨어 및

In-House 소프트웨어를 포함할 수 있다.

상술한 음극 SEI 시뮬레이션 시스템은 적어도 하나의 서버들(예: 메인 서버,

시뮬레이션 서버들 및 데이터베이스(140))에 접속되는 사용자 장치(100)를 기반으

로 음극 SEI 시뮬레이션 기능을 수행하는 예를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정

되는 것은 아니다. 예컨대, 음극 SEI 시뮬레이션 시스템에서 메인 서버, 시뮬레이

션 서버 및 데이터베이스(140)는 사용자 장치(100)에서의 프로세서와, 메모리 및

43-9

시뮬레이션 모듈(하드웨어 또는 소프트웨어 모듈)로 대체될 수 있다. 사용자 장

치(100)는 디스플레이와, 입력부(예: 키보드, 마우스 등)를 더 포함하며, 사용자

입력에 대응하여 음극 SEI 시뮬레이션과 관련한 다양한 사용자 인터페이스를 제공

할 수 있다.

또는, 음극 SEI 시뮬레이션 시스템은 메인 서버, 시뮬레이션 서버 및 데이터

베이스(140)를 포함하는 하나의 서버 장치로 구성될 수 있다. 이 경우 서버 장치는

사용자 장치(100) 접속 및 사용자 입력에 대응하여, 음극 SEI 시뮬레이션과 관련한

적어도 하나의 사용자 인터페이스를 사용자 장치(100)에 제공할 수 있다. 하나의

서버 장치는 서버 프로세서, 서버 메모리, 사용자 장치(100)와 통신할 수 있는 통

신 인터페이스 등을 포함하고, 음극 SEI 시뮬레이션과 관련한 반응 계산, 데이터의

전송 또는 사용자 입력 수신 등을 처리할 수 있다.

본 발명의 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 예컨대, 사용자 장치의 메모리에

저장된 후 사용자 장치의 프로세서에 의해 운용되거나, 또는 서버 장치의 메모리에

저장된 후, 서버 장치의 프로세서에 의해 운용될 수 있다. 서버 장치에서 음극 SEI

시뮬레이션 플랫폼이 운용되는 경우, 서버 장치는 사용자 장치의 접속에 따라, 이

하에서 설명하는 음극 SEI 시뮬레이션과 관련한 적어도 하나의 사용자 인터페이스

를 사용자 장치에 제공할 수 있다. 이에 따라, 이하에서 설명하는 사용자 인터페이

스는 예컨대, 서버 장치에서 생성되어 사용자 장치에 제공되거나 또는 사용자 장치

의 프로세서 제어에 따라 생성되어 사용자 장치의 디스플레이에 출력될 수 있다.

본 발명의 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 이전 또는 현재 작업 중인 음극

43-10

SEI 물질 리스트를 표시하는 로비 페이지, 음극 SEI 물질을 만들거나 불러와서 밀

도 최적화 과정을 수행하며, 음극 SEI 물질에 대한 화학적 반응 계산과 결과물 분

석을 지원하며, 원자의 변형, 복사, 붙임 등을 수행할 수 있는 작업 페이지를 제공

할 수 있다.

예를 들어, 사용자 장치(100)가 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼을 기반으로 하

는 적어도 하나의 서버(예: 메인 서버)에 접속하면, 사용자 장치(100)는 적어도 하

나의 서버로부터 로비 페이지를 수신하여 출력할 수 있다. 사용자 장치(100)는 로

비 페이지에서 지정된 입력(예: 작업 페이지 전환 요청과 관련한 입력)이 발생하

면, 해당 입력을 적어도 하나의 서버에 전송하고, 입력에 대응하는 작업 페이지를

수신하여 출력할 수 있다.

또는, 로비 페이지 및 작업 페이지는 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼을 운용하

는 사용자 장치(100)의 프로세서에 의해 사용자 장치(100)의 디스플레이에 출력될

수 있다. 이 동작에서 사용자 장치(100)는 로비 페이지 또는 작업 페이지와 관련한

데이터를 메모리에 저장할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 음극 SEI 시뮬레이션을 지원하는 전자 장치는

상술한 적어도 하나의 서버 및 사용자 장치(100) 중 적어도 하나를 포함할 수 있

다. 이하, 복수개의 서버들로 구성된 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼 또는 음극 SEI

시뮬레이션 기능을 제공하는 사용자 장치(100) 또는 적어도 하나의 서버가 사용자

장치(100)의 디스플레이에 통해 제공하는 음극 SEI 시뮬레이션 기능과 관련한 사용

자 인터페이스에 대하여 설명하기로 한다.

43-11

도 2는 CH3SiH3(좌측) 및 CH2SiH2(우측)에서의 Si(노란색)-C(회색) 간 결합의

결합 해리 곡선들을 통한 DFT 및 ReaxFF의 비교한 그래프이며, 도 3은 CH3Li(좌측)

및 NEB(우측) 내에서 C(회색)-Li(보라색) 결합의 결합 해리 곡선들을 통한 DFT 및

ReaxFF 비교한 그래프이며, 도 4는 Li2O(좌측) 및 Li2O2(우측) 내에서의 Li(보라색)-

O(붉은색) 결합의 결합 해리 곡선들을 통한 DFT 및 ReaxFF 비교한 그래프이다.

전해질과 음극 사이의 화학적 반응들로부터 개선된 SEI 구성들을 시뮬레이션

하기 위하여, 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼(예: iBat)은 ReaxFF(reactive force

field) 기반의 분자 동역학 시뮬레이션을 적용한다. 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은

Si-Li-C-O-H-P-F 계(system)를 위한 ReaxFF를 포함한다. 여기서, 음극 SEI 시뮬레

이션 플랫폼은 주로 Si 애노드(또는 음극), Si-Si 및 Li-Li 파라메터들의 예측된

리튬 산화 거동들을 위한 개선된 ReaxFF 파라메터들을 제공한다. 또한, 음극 SEI

시뮬레이션 플랫폼은 C/H 계(C-C, H-H 및 C-C 결합과 관련 각도 및 비틀림 용어들)

를 위한 ReaxFF를 제공한다. 또한, 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 C-O, O-H 및 Li-

H를 위한 ReaxFF를 제공한다. 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 Si-O를 위한 ReaxFF를

제공한다. 또한, 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 Si-C, C-Li 및 O-Li를 위한 ReaxFF

파라메터들을 제공한다. 개선된 ReaxFF의 유효 결과값은 도 2 내지 도 4에 나타난

다. 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 Si-C, C-Li, O-Li를 위한 ReaxFF 파라메터들을

제공할 수 있다.

애노드 물질 설계 시뮬레이션 플랫폼을 동작시키는데 이용되는 ReaxFF 파라

43-12

메터들은 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼을 위한 ReaxFF 파라메터들에 속한다. 예컨

대, 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 Si-Li-C-O-H 계를 위한 ReaxFF, Si-O, Si-C, C-

Li, O-Li를 위한 ReaxFF 파라메터들을 제공할 수 있다. 추가로, 음극 SEI 시뮬레

이션 플랫폼은 전해질에서 Li 염(LiPF6)을 고려하기 위해 F-(F, C, H, Li, P, O,

Si)와 P-(F, Li, C, O) 계를 위한 개선된 ReaxFF 파라메터들을 제공할 수 있다.

음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 Si-Li-C-O-H-P-F계를 위한 개선된 ReaxFF에

서, 1fs(femto second)의 통합 시간 단위의 Verlet을 가지는 LAMMPS 소프트웨어를

사용하여 원자 레벨에서 SEI 구성들에 대한 조사를 위한 분자동력학 시뮬레이션을

수행한다. 시뮬레이션들은 댐핑 파라메터 0.01 fs-1의 Nose-Hoover 써모스탯에 의해

유지되는 온도로, 정규 NVT 앙상블에서 실행될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼이 제공하는 페

이지의 상태바를 나타낸 도면이다.

음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 음극과 전해질 사이의 계면(Solid-

Electrolyte Interphase)에서 나타나는 현상을 관찰하고 분석하기 위한 데이터 처

리를 지원한다. 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼이 제공하는 음극 SEI 물질 운용과 관

련한 페이지는 로비 페이지 및 작업 페이지를 포함할 수 있다. 로비 페이지 및 작

업 페이지는 공통적으로 상단에 도 5에 도시된 바와 같은 상태바를 가질 수 있다.

상태바는 로비 페이지 전환을 위한 로비 객체(501) 및 작업 페이지 전환을

위한 작업 객체(502)를 포함할 수 있다. 상태바는 현재 사용자 ID(예: 이메일 주

43-13

소) 및 로그인 시간에서의 현재 작업명을 나타낼 수 있다. 상태바의 우측 코너에는

도움 버튼(503)이 음극 SEI 시뮬레이션과 관련한 설명서가 제공되고, 진행 중인 작

업의 현재 상태 모니터링 및 제어를 위한 작업 상태 버튼(504)이 배치될 수 있다.

또한, 상태바는 현재 접속된 사용자와 프로젝트, 접속시간 정보를 제공한다.

사용자가 처음 음극 SEI 시뮬레이션과 관련한 웹 페이지에 접속하면, 앞서

언급한 로비 페이지가 제공될 수 있다. 로비 페이지는 디폴트로 세팅된 페이지일

수 있다. 사용자는 도 5에서 설명한 상태바의 작업 객체(202)를 클릭하여 언제든

작업 페이지로 이동할 수 있다. 사용자는 작업 페이지에서 상태바의 로비 객

체(501)를 클릭하여 언제든 로비 페이지로 이동할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 로비 페이지를 개략적으로 나타낸 도면이

며, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 시각화 윈도우의 한 예를 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 SEI 구조 테이블의 한 예를 나타낸 도면이며, 도

9는 본 발명의 실시예에 따른 전해지 테이블의 한 예를 나타낸 도면이다. 도 10은

본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 테이블의 한 예를 나타낸 도면이다.

??로비 페이지는 계산에 사용된 SEI 구조를 확인하고, 시뮬레이션을 통해 계

산된 전해질의 이론 밀도 정보를 제공할 수 있다. 또한 로비 페이지는 현재 프로젝

트에서 수행된 SEI 계산에 대한 정보를 제공할 수 있다. 상술한 로비 페이지는 시

각화 윈도우(601), SEI 구조 테이블(602), 전해질 테이블(603), 시뮬레이션 테이

블(604)을 포함할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 시각화 윈도우(601)는 로비 페이지의 왼쪽 상단에

43-14

위치할 수 있다. 시각화 윈도우(601)에서는 SEI 구조(SEI Structure), 전해질의 밀

도를 계산한 결과(Electrolyte), SEI 구조와 사용자가 입력한 조건을 통해 계산이

이루어진 결과(Simulation)을 사용자가 알아볼 수 있도록 가시화 해 줄 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, SEI 구조 테이블(602)은 프로젝트 구성원이 해당

프로젝트에서 생성한 SEI 구조를 나타내기 위한 테이블이다. 이러한 SEI 구조 테이

블(602)은 "Name"영역(801), "Anode"영역(802), "Electrolyte"영역(803) 및 "??"

영역(804)을 포함할 수 있다.

"Name"영역(801)은 사용자가 저장한 SEI 구조의 이름을 나타낼 수 있다.

"Anode"영역(802)은 SEI구조 생성 시 사용된 Anode의 이름을 나타낼 수 있다.

"Electrolyte"영역(803)은 계산에 사용된 전해질의 조성을 나타낼 수 있다. "??"

영역(804)은 본인의 작업에 한하여 불필요한 구조를 삭제하는데 이용될 수 있다.

??도 9에 도시된 바와 같이, 전해질 테이블(603)은 작업 페이지의 전해질 생

성기를 이용하여 계산된 전해질의 밀도를 나타내는 테이블이 될 수 있다. 전해질

테이블(603)은 "Name"영역(901), "Composition"영역(902), "Density"영역(903) 및

"??"영역(904)을 포함할 수 있다. "Name"영역(901)은 사용자가 저장한 전해질의 이

름을 나타내는 영역일 수 있다. "Composition"영역(902)은 해당 전해질의 구성요소

와 질량비를 나타내는 영역일 수 있다. "Density"영역(903)은 계산된 전해질의 밀

도를 나타내는 영역일 수 있다. "??"영역(904)은 본인의 작업에 한하여 불필요한

전해질을 삭제하는데 이용될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 시뮬레이션 테이블(604)은 사용자가 생성한 전해

43-15

질 구조와 공정조건(온도, 시간)을 통해 이루어진 계산의 목록을 나타낼 수 있다.

시뮬레이션 테이블(604)은 "Name"영역(1001), "SEI"영역(1002), "Temp"영역(1003),

"Time"영역(1004), "??"영역(1005)을 포함할 수 있다. "Name"영역(1001)은 사용자

가 저장한 시뮬레이션 작업 이름을 나타내는 영역일 수 있다. "SEI"영역(1002)은

작업에 사용된 SEI 이름을 나타내는 영역일 수 있다. "Temp"영역(1003)은 온도 값

을 나타내는 영역일 수 있다. "Time"영역(1004)은 시간 값을 나타내는 영역일 수

있다. "??"영역(1005)은 본인의 작업에 한하여 불필요한 시뮬레이션 작업을 삭제하

는데 이용될 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 작업 페이지를 개략적으로 나타낸 도면이

다.

음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼이 제공하는 작업 페이지는 창의 왼쪽에 계산에

사용할 SEI의 구조를 생성하고, 계산을 수행하기 위해 필요한 공정조건을 입력 할

수 있는 탭과 계산 결과를 분석하기 위한 탭을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 도

11에 도시된 바와 같이 본 발명의 작업 페이지는 빌더 영역(1101), 시뮬레이션 영

역(1102), 분석 영역(1103) 및 시각화 윈도우 영역(1104)을 포함할 수 있다.

빌더 영역(1101)은 음극 SEI 물질을 선택하거나 로드할 수 있는 영역일 수

있다. 시뮬레이션 영역(1102)은 빌더 영역(1101)을 이용하여 빌딩한 음극 SEI 물질

의 시뮬레이션 동작 조건 또는 실행 조건을 설정하는 영역일 수 있다. 분석 영

역(1103)은 시뮬레이션 수행에 따른 분석 결과를 선택할 수 있는 영역일 수 있다.

시각화 윈도우 영역(1104)은 선택된 음극 SEI 물질의 분자 상태를 나타낸 영역일

43-16

수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 빌더 영역의 한 예를 나타낸 도면이며, 도

13은 본 발명의 실시예에 따른 애노드 검색 화면의 한 예를 나타낸 도면이다. 도

14는 본 발명의 실시예에 따른 애노드 선택 화면의 한 예를 나타낸 도면이며, 도

15는 본 발명의 실시예에 따른 전해질 생성 화면의 한 예를 나타낸 도면이다. 도

16은 본 발명의 실시예에 따른 전해질 목록 화면의 한 예를 나타낸 도면이다.

음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼에서 사용할 SEI 구조는 애노드 물질 설계 시뮬

레이션 플랫폼에서 계산(또는 설계)한 애노드 재료와 전해질 시뮬레이션 플랫폼에

서 계산(또는 설계)한 전해질을 결합하여, 전극-전해질 계면(SEI)을 형성하여 생성

할 수 있다. 상술한 기능은 빌더 영역(1101)을 기반으로 수행될 수 있다. 빌더 영

역(1101)은 도 12에 도시된 바와 같이, 애노드 검색 영역(1201), 전해질 영

역(1202)을 포함할 수 있다. 애노드 검색 영역(1201)에서 검색 버튼(1210)이 선택

되면, 도 13에 도시된 바와 같은 테이블이 출력될 수 있다.

도시된 바와 같이 관련 프로젝트의 애노드 물질 설계 시뮬레이션 플랫폼에서

수행한 계산의 결과 목록 중 SEI 계산에서 사용할 애노드를 클릭하면 창 좌측 상단

의 가시화 영역(1301)을 통해 해당 애노드 계산의 결과가 미리 출력될 수 있다. 창

하단에 위치한 OK 버튼(1302)이 눌려지면 선택된 애노드의 사용이 결정되고, Close

버튼(1303)이 눌려지면, 선택이 취소될 수 있다. 애노드가 선택되면 도 14에서와

같이 음극 SEI의 주 시각화 윈도우(1301)에 선택된 애노드에서 Li 원자가 제외된

구조가 표시될 수 있다.

43-17

빌더 영역(1101)에서 전해질 영역(1202)을 기반으로 기존에 만들어 놓은 전

해질 조합을 선택하거나, 빌더 버튼(1220)을 통해 새로운 전해질 조합을 생성할 수

있다. 빌더 버튼(1220)이 선택되면, 도 15에 도시된 바와 같이 새로운 전해질 생성

을 위한 전해질 생성 윈도우가 출력될 수 있다. 여기서 전해질 입력 칸에 사용하고

자 하는 전해질의 화학식을 입력하면 전해질 빌더 화면에 해당되는 전해질 목록이

표시되고, 이중 원하는 전해질을 클릭하면 도 16에 도시된 바와 같은 전해질 목록

화면이 출력될 수 있다.

전해질 목록 화면에서 선택된 전해질에 비율(Ratio)을 입력하고, 도 15에서

의 전해질 생성 윈도우에서 "Find density"버튼(1501)을 클릭하면 선택된 전해질이

해당 비율의 질량비로 생성이 되고, 밀도 최적화 과정이 자동으로 시작된다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 전해질 밀도 최적화 과정을 설명하는 도면

이며, 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 최적 전해질 밀도 선택을 설명하는 도면이

다.

밀도 최적화 과정과 관련하여, 액체 전해질의 밀도를 정의하는 것이 요구된

다. 다양한 경우들에서, 사용자는 두개 이상의 분자 화합물로 구성된 액체 혼합 페

이지(Phase)에서의 전해질을 고려할 수 있다. 그래서 전해질과 애노드 사이의 이전

화학적 반등들의 예측에 앞서, 액체 전해질의 밀도들을 결정하는 과정이 수행될 수

있다. 전해질의 액체 밀도를 결정하기 위하여, 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 전해

질 분자를 채우는 과정, 진공 공간을 삽입하는 과정, 시뮬레이션 셀 완화 과정, 셀

스퀴즈 과정, 분자 역학 수행하는 과정을 수행하고, 최적의 안정점을 찾기 위해 스

43-18

퀴즈 과정 및 분자 역학 수행 과정을 반복하는 과정을 수행할 수 있다.

분자를 채우는 과정에 있어서, 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 사용자가 선택

한 진공 공간에 전해질 분자들을 랜덤하게 채운다. 전해질은 반데르발스 반경에 기

반하여 분자들 사이에서의 겹침이 가능할 때까지 최대한 채워진다. 전해질 분자를

채워서 획득된 전해질 시스템은 불안정할 것이다. 시스템의 높은 에너지를 줄이기

위하여, 다음으로, 진공 공간을 삽입하는 과정을 수행할 수 있다. 이 과정에서, 음

극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 시스템의 Z축 길이가 20프로 증가된 진공 공간을 삽입

한다.

다음으로, 셀 최적화 없이 진공 공간을 추가한 과정으로부터 획득된 시뮬레

이션 셀을 완화시키기 위한 분자 역학을 수행한다. 다음으로, 셀의 Z축 길이의 5프

로 줄여서 분자 역학 수행으로부터 획득된 시뮬레이션 셀을 스퀴즈한다. 셀 최적화

없이 스퀴즈 과정으로부터 획득된 시뮬레이션 셀을 완화하기 위한 분자 역학을 수

행하고, 스퀴즈 과정 이전의 시뮬레이션 셀의 시스템 전위 에너지와 스퀴즈 과정

이후의 시뮬레이션 셀의 시스템 전위 에너지를 비교한다. 현재 전위 에너지가 이전

보다 덜 안정적이면(또는 보다 부정적이면), 스퀴즈 과정 및 분작 역학 수행 과정

을 반복한다. 그렇지 않다면, 최적 액체 밀도 및 전위 에너지로서 시스템 밀도를

저장하고 다음 단계를 수행한다.

다음 단계로서, 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼(예: iBat)은 스퀴즈 이후 분자

역학 수행으로부터 획득된 최적 액체 밀도를 재확인한다. 예컨대, 음극 SEI 시뮬레

이션 플랫폼은 셀을 스퀴즈하고 분자 역학을 수행하면서 전위 에너지를 계산한다.

43-19

현재 에너지가 분자 역학을 수행하는 과정으로부터 최소 밀도점에서의 전위 에너지

보다 높은 것을 확인하기 위하여 4번 반복(스퀴즈 및 분자 역학 수행에 따른 전위

에너지 계산)한다. 이 과정 수행 동안 보다 낮은 전위 에너지(보다 안정된 지점)를

가지는 새로운 지점이 나타나면, 최적 액체 밀도 및 전위 에너지로서 시스템 밀도

를 저장하고, 최적 액체 밀도 재확인 과정을 재수행한다. 전위 에너지와 음극 SEI

시뮬레이션 플랫폼에서 최적 액체 밀도를 찾는 동안 획득된 시스템 밀도 커브 간의

비교가 도 18과 같이 나타날 수 있다. 도 18에 나타낸 바와 같이, 음극 SEI 시뮬레

이션 플랫폼은 밀도 변곡점을 기반으로 최적 밀도를 자동 검출할 수 있다. 음극

SEI 시뮬레이션 플랫폼은 전위 에너지 및 시스템 밀도 곡선 비교에 의해 액체 전해

질의 개략적인 밀도 결정(시스템에서 획득할 수 있는 최적 밀도로서 붉은색 사각형

부분의 값을 선택)을 수행할 수 있다.

전해질의 자동 밀도 최적화 과정이 완료된 이후, 도 15에서, 전해질 이

름(Electrolyte Name)에 현재 전해질 조합의 이름을 입력하고 Save 버튼(1502)을

누르면 전해질 조합과 이 조합의 밀도가 저장된다.

빌더 영역(1101)에서 전해질이 선택되고, 도 12에서 "Build SEI" 버튼(1230)

이 선택되면, 해당 밀도의 전해질이 생성되고, 작업 페이지의 주 시각화 윈도우에

도 19에서와 같은 음극과 전해질의 계면을 포함하는 구조가 생성된다.

도 19는 본 발명의 실시예에 따른 SEI 구조의 조작 기능들의 한 예를 나타낸

도면이다.

주 시각화 윈도우의 상단에 위치한 조작(Manipulation) 기능은 생성이 완료

43-20

된 SEI 구조뿐만 아니라, 현재 화면에 있는 모든 구조에 대한 조작 기능을 지원한

다. 도 19에 도시된 조작 기능은 시뮬레이션 박스의 x, y, z에서 샘플들의 변형을

적용하는 변형(Strain), x, y, z 축, 시뮬레이션 박스의 클론을 생성하는 클

론(Clone), ㅁx, ㅁy, ㅁz 축 시뮬레이션 박스에서 진공 영역 만드는 진

공(vacuum), 다양한 원자 선택 옵션들을 제공하는 원자 선택(Select Atom), 선택된

원자에 인접 영역에 원자를 추가할 수 있는 원자 추가(Add atom), 선택된 원자들을

이동시키는 원자 이동(Move Atom), 선택된 원자(들)를 시계 방향("CW") 또는 반시

계 방향("CCW")으로 회전하는데 이용되는 원자 회전(Rotate Atom), 선택된 원자들

의 변형을 적용하는 원자 그룹 변형 적용(Apply Strain to the Group of Atoms),

선택된 요소들에 의해 선택된 원자들을 다른 원자로 교체하는 원자 교

체(Substitute Atom), 원자 복사를 수행하는 원자 복사(Copy Atom), 복사한 원자들

을 연결하는 원자 붙임(Paste Atom)을 포함할 수 있다. SEI Build가 완료되고, 빌

더 영역(1101)의 마지막에 위치한 SEI Name을 누르고 Save를 클릭하면 현재의 상태

가 새로운 SEI 구조로 저장된다.

도 20은 본 발명의 실시예에 따른 SEI 작업 제출의 한 예를 나타낸 도면이

다.

SEI 작업 제출은 Builder의 다음에 위치한 Simulatoins 영역에서 가능하다.

현재 만들어진 SEI 구조를 이용하여 계산을 수행하려면 Temperature, Time, Job

name에 각각 온도, 시간, 작업 이름을 입력하고 Simulate 버튼을 클릭한다.

도 21은 본 발명의 실시예에 따른 결과 분석의 한 예를 나타낸 도면이다.

43-21

도 11에 나타낸 작업 페이지의 시각화 윈도우 영역에서 마지막에 위치한

Molecules Filter 아이콘(1105)을 클릭하면 도시된 바와 같은 창이 생성된다. 생성

된 Molecules Filter 창의 체크박스를 선택하거나 해제하면 해당 분자가 제외된 결

과가 화면에 가시화 되며 "All", "Electrolyte"는 각각 전체 또는 Electrolyte에

사용된 분자의 체크박스를 반전시킨다.

도 22는 본 발명의 실시예에 따른 SEI 결과물과 관련한 화면의 한 예를 나타

낸 도면이다.

도 11의 좌하단 마지막 블록에서 SEI Product 버튼(1110)을 선택하면, 도시

된 바와 같은 SEI 결과물 창이 출력된다. 생성된 SEI Product 창의 좌측에는 그래

프를 그리는 방법(시간별 각 분자의 개수, 높이별 각 분자의 개수)을 선택할 수 있

고, "z"가 선택된 경우 현재 시점에서 높이에 따른 분자의 분포를 확인할 수 있다.

도 23은 본 발명의 실시예에 따른 반응 분석 결과를 나타낸 도면이며, 도 24

는 본 발명의 실시예에 따른 원자 간 거리에 따른 결합 차수를 나타낸 그래프이다.

도 11의 좌하단 마지막 블록에서 Reaction 아이콘(1120)을 선택하면, 도시된

바와 같은 반응 분석 화면이 출력될 수 있다. 반응 분석의 좌측 테이블은 전해질이

분해된 결과물과 각 결과물을 생성하는데 사용된 전해질 분자의 원자 개수가 표시

될 수 있다. 우측 테이블은 위와는 반대로 생성된 결과물을 기준으로 각 결과물을

만드는데 참여한 원자의 원본 전해질 분자가 표시될 수 있다.

ReaxFF-MD(Molecular Dynamics) 시뮬레이션들로부터 화학적 결과물을 분석하

기 위하여, 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 음극과 전해질 사이의 화학적 반응들에

43-22

의해 생성되는 SEI의 화학적 결과물을 예측한다. 이때, 음극 SEI 시뮬레이션 플랫

폼은 ReaxFF-MD 시뮬레이션들의 결과들(예: 결합 차수)로부터 화학적 결과물을 분

석한다. ReaxFF 전위에 의해 계산된 화학적 분자 정보는 LAMMPS에서

"pair_style_reax/c" 명령어를 사용하여 기록한다. 결합 차수 값은 결합 거리에 기

반한 결합 차수에서의 화학적 결합들을 결정하는데 이용될 수 있다. ReaxFF에서,

결합 차수((BOij)는 다음 수학식 1에 의해 정의된다.

[수학식 1]

원자간 거리에 따른 결합 차수는 도 24에 도시된 바와 같은 특성 곡선으로

나타날 수 있다.

원자들의 쌍 사이에서의 화학적 결합들을 정의하기 위하여, "cut-off" 거리

가 할당될 수 있다. 기본 컷오프 0.3은 일반적으로 좋은 결과를 제공하며, LAMMPS

는 해당 값을 기본 컷오프 값으로 설정한다. LAMMPS는 "reax/c pair_coeff" 명령어

및 ReaxFF를 사용하여 설명되는 각 원자 종류의 화학적 유사성을 매칭시킨다.

LAMMPS는 분자 ID, 분자에서의 원자들의 수, 화학 공식, 전체 전하, 이 분자에서의

xyz 위치들의 질량 중심 등을 기록한다. 음극 SEI 시뮬레이션 플랫폼은 결합 및 시

뮬레이션에서의 각 시간 단위 분해 매커니즘을 보이기 위해 LAMMPS에서의 분자 정

보를 활용한다.

43-23

도 25는 본 발명의 실시예에 따른 음극 SEI 시뮬레이션 방법을 설명하는 도

면이다.

도 25를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 음극 SEI 시뮬레이션 방법은

2501 과정에서, 전자 장치(예: 사용자 장치 또는 서버)가 음극 SEI 시뮬레이션과

관련한 로비 페이지를 출력할 수 있다. 로비 페이지는 이전 또는 현재 작업 중인

음극 SEI 물질 리스트를 표시할 수 있다.

2503 과정에서, 전자 장치는 음극 SEI 시뮬레이션을 위한 작업 페이지로의

전환과 관련한 사용자 입력이 수신되는지 확인할 수 있다. 예컨대, 전자 장치는 로

비 페이지의 상태 바에 배치된 작업 객체를 선택하는 입력이 발생하는지 확인할 수

있다. 전자 장치는 작업 페이지 전환과 관련한 입력이 없는 경우 이전 과정 2501

상태를 유지할 수 있다. 2501 상태에서, 전자 장치는 사용자 입력에 따른 로비 페

이지 운용을 처리할 수 있다.

작업 페이지 전환과 관련한 사용자 입력이 발생하면, 2505 과정에서, 전자

장치는 작업 페이지를 디스플레이에 출력할 수 있다. 전자 장치는 사용자 입력에

대응하여 음극 SEI 물질을 만들거나 불러와서 밀도 최적화 과정을 수행하며, 음극

SEI 물질에 대한 원자의 변형, 클론, 진공, 원자 추가, 이동, 회전, 복사, 붙임 등

을 수행할 수 있다. 또한, 전자 장치는 입력에 따라, 음극 SEI 물질에 대한 분석

결과를 제공할 수 있다. 예컨대, 전자 장치는 SEI 결과물 분석 및 반응 분석 결과

를 제공할 수 있다.

2507 과정에서, 전자 장치는 페이지 전환(예: 로비 페이지로의 전환)과 관련

43-24

한 사용자 입력이 발생하는지 확인할 수 있다. 페이지 전환과 관련한 입력이 발생

하지 않으면, 2509 과정에서, 전자 장치는 음극 SEI 시뮬레이션 기능과 관련한 종

료 입력이 발생하는지 확인할 수 있다. 종료 입력이 발생하지 않으면, 전자 장치는

2505 이전으로 분기하여 이하 과정을 재수행할 수 있다. 2507 과정에서, 페이지 전

환과 관련한 사용자 입력이 수신되면, 전자 장치는 2501 과정으로 분기하여 이하

과정을 재수행할 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해

특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아

니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른

변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을

가진 자에게 자명한 것이다.

【부호의 설명】

사용자 장치 : 100

메인 서버 : 110

사용자 인터페이스 : 120

시뮬레이션 서버 : 130

데이터베이스 : 140

43-25

【청구범위】

【청구항 1】

음극 고체 전해질 인터페이스의 시뮬레이션 분석을 컴퓨팅 장치 기반으로 수

행하는데 관련된 적어도 하나의 데이터를 저장하는 메모리;

상기 메모리에 전기적으로 연결되며, 사용자 입력에 따라 음극 고체 전해질

인터페이스의 이전 작업 리스트 또는 현재 작업 리스트를 포함하는 로비 페이지를

출력하거나 또는 사용자 입력에 따라 음극 고체 전해질 인터페이스의 생성, 시뮬레

이션, 및 분석 중 적어도 하나를 수행할 수 있는 작업 페이지를 출력하도록 설정된

프로세서;

를 포함하는 전자 장치.

【청구항 2】

제1항에 있어서,

상기 프로세서는

SEI 구조(Solid Electrolyte Interphase Structure), 전해질의 밀도를 계산

한 결과, SEI 구조와 사용자가 입력한 조건을 통해 계산이 이루어진 결과 중 적어

도 하나를 사용자가 알아볼 수 있도록 가시화한 시각화 윈도우;

프로젝트 구성원이 해당 프로젝트에서 생성한 SEI 구조를 나타내기 위한 SEI

구조 테이블;

계산된 전해질의 밀도를 나타내는 전해질 테이블; 및

사용자가 생성한 전해질 구조와 공정조건을 통해 이루어진 계산의 목록에 해

43-26

당하는 시뮬레이션 테이블;

중 적어도 하나를 포함하는 상기 로비 페이지를 출력하도록 설정된 전자 장

치.

【청구항 3】

제1항에 있어서,

상기 프로세서는

음극 SEI 물질을 선택하거나 로드할 수 있는 빌더 영역;

상기 빌더 영역을 이용하여 빌딩한 음극 SEI 물질의 시뮬레이션 동작 조건

또는 실행 조건을 설정하는 시뮬레이션 영역;

상기 시뮬레이션 수행에 따른 분석 결과를 선택할 수 있는 분석 영역; 및

선택된 음극 SEI 물질의 분자 상태를 나타낸 상기 시각화 윈도우 영역;

중 적어도 하나를 포함하는 상기 작업 페이지를 출력하도록 설정된 전자 장

치.

【청구항 4】

제3항에 있어서,

상기 프로세서는

음극 SEI 구조에 적용할 음극을 검색할 수 있는 애노드 검색 영역; 및

음극 SEI 구조에 적용할 전해질을 검색할 수 있는 전해질 영역;

을 포함하는 상기 빌더 영역을 출력하도록 설정된 전자 장치.

【청구항 5】

43-27

제3항에 있어서,

상기 프로세서는

상기 전해질의 액체 밀도를 결정하기 위한 밀도 최적화를 수행하는 전자 장

치.

【청구항 6】

제3항에 있어서,

상기 프로세서는

시뮬레이션 박스의 샘플 변형을 적용하는 변형, 시뮬레이션 박스의 클론을

생성하는 클론, 시뮬레이션 박스에 진공 영역 만드는 진공, 원자 선택 옵션들을 제

공하는 원자 선택, 선택된 원자의 인접 영역에 원자를 추가할 수 있는 원자 추가,

선택된 원자들을 이동시키는 원자 이동, 선택된 원자를 회전시키는데 이용되는 원

자 회전, 선택된 원자들의 변형을 적용하는 원자 그룹 변형 적용, 선택된 원자들을

다른 원자로 교체하는 원자 교체, 원자 복사를 수행하는 원자 복사, 복사한 원자들

을 연결하는 원자 붙임 중 적어도 하나의 수행을 지원하는 아이콘을 출력하도록 설

정된 전자 장치.

【청구항 7】

제3항에 있어서,

상기 프로세서는

상기 음극 SEI 구조의 화학적 반응 계산 결과를 볼 수 있는 반응 아이콘; 및

상기 음극 SEI 구조의 시간별 각 분자의 개수, 높이별 각 분자의 개수를 축

43-28

별로 볼 수 있는 결과물 아이콘;

중 적어도 하나를 포함하는 상기 분석 영역을 출력하도록 설정된 전자 장치.

【청구항 8】

사용자 입력에 따라 음극 고체 전해질 인터페이스의 이전 작업 리스트 또는

현재 작업 리스트를 포함하는 로비 페이지를 출력하는 과정;

작업 전환 요청과 관련한 사용자 입력을 수신하는 과정;

상기 작업 전환 요청에 대응하여 음극 고체 전해질 인터페이스의 생성 및 시

뮬레이션과 분석 중 적어도 하나를 수행할 수 있는 작업 페이지를 출력하는 과정;

을 포함하는 음극 고체 전해질 인터페이스 시뮬레이션 방법.

【청구항 9】

제8항에 있어서,

상기 전해질의 액체 밀도를 결정하는 과정;

을 더 포함하는 음극 고체 전해질 인터페이스 시뮬레이션 방법.

【청구항 10】

제9항에 있어서,

상기 결정하는 과정은

전해질 분자를 채우는 과정, 진공 공간을 삽입하는 과정, 시뮬레이션 셀 완

화 과정, 셀 스퀴즈 과정, 분자 역학 수행하는 과정을 수행하고, 최적의 안정점을

찾기 위해 상기 스퀴즈 과정 및 분자 역학 수행 과정을 반복하는 과정을 포함하는

음극 고체 전해질 인터페이스 시뮬레이션 방법.

43-29

【청구항 11】

제10항에 있어서,

상기 반복 과정을 통해 획득된 데이터들에서 밀도 변곡점 영역을 최적 밀도

로 결정하는 과정;

을 더 포함하는 음극 고체 전해질 인터페이스 시뮬레이션 방법.

43-30

【요약서】

【요약】

본 발명은 음극 고체 전해질 인터페이스 시뮬레이션 방법 및 이를 지원하는

전자 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 음극 고체 전해질 인터페이스 시뮬레이

션을 지원하는 전자 장치는 음극 고체 전해질 인터페이스의 시뮬레이션 분석을 컴

퓨팅 장치 기반으로 수행하는데 관련된 적어도 하나의 데이터를 저장하는

메모리와, 메모리에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함한다. 프로세서는 사용자

입력에 따라 음극 고체 전해질 인터페이스의 이전 작업 리스트 또는 현재 작업 리

스트를 포함하는 로비 페이지를 출력하거나 또는 사용자 입력에 따라 음극 고체 전

해질 인터페이스의 생성, 시뮬레이션, 및 분석 중 적어도 하나를 수행할 수 있는

작업 페이지를 출력하도록 설정된다.

【대표도】

도 1

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【도면】

【도 1】

【도 2】

43-32

【도 3】

【도 4】

【도 5】

43-33

【도 6】

【도 7】

43-34

【도 8】

【도 9】

43-35

【도 10】

【도 11】

43-36

【도 12】

【도 13】

43-37

【도 14】

【도 15】

43-38

【도 16】

【도 17】

【도 18】

43-39

【도 19】

【도 20】

43-40

【도 21】

【도 22】

43-41

【도 23】

【도 24】

43-42

【도 25】

43-43