리튬 이온 배터리란 무엇인가

리튬 이온 배터리는 널리 사용되는 배터리 화학 물질입니다. 이 배터리의 주요 장점은 충전이 가능하다는 것입니다. 이러한 특징 덕분에 오늘날 배터리를 사용하는 대부분의 가전제품에 리튬 이온 배터리가 사용됩니다. 휴대전화, 전기 자동차, 배터리로 작동하는 골프 카트 등에 리튬 이온 배터리가 사용됩니다.

리튬 이온 배터리는 어떻게 작동하나요?

리튬 이온 배터리는 하나 또는 여러 개의 리튬 이온 셀로 구성됩니다. 또한 과충전을 방지하기 위해 보호 회로 기판이 내장되어 있습니다. 보호 회로 기판이 있는 케이스에 셀을 장착하면 배터리라고 합니다.

리튬 이온 배터리는 리튬 배터리와 같은가요?

아니요. 리튬 배터리와 리튬 이온 배터리는 매우 다릅니다. 가장 큰 차이점은 리튬 이온 배터리는 충전이 가능하다는 것입니다. 또 다른 주요 차이점은 보관 수명입니다. 리튬 배터리는 사용하지 않을 경우 최대 12년까지 사용할 수 있는 반면, 리튬 이온 배터리는 최대 3년까지 사용할 수 있습니다.

리튬 이온 배터리의 핵심 구성 요소는 무엇입니까?

리튬 이온 전지는 네 가지 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다. 다음과 같습니다.

양극

양극은 배터리에서 외부 회로로 전기를 흐르게 합니다. 또한 배터리를 충전할 때 리튬 이온을 저장합니다.

음극

양극은 셀의 용량과 전압을 결정합니다. 배터리를 방전할 때 리튬 이온을 생성합니다.

전해질

전해질은 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동할 수 있도록 하는 통로 역할을 하는 물질입니다. 전해질은 염, 첨가제, 그리고 다양한 용매로 구성됩니다.

분리기

리튬 이온 전지의 마지막 구성 요소는 분리막입니다. 분리막은 양극과 음극을 분리하는 물리적 장벽 역할을 합니다.

리튬 이온 배터리는 전해질을 통해 리튬 이온을 양극에서 음극으로, 그리고 그 반대로 이동시키는 방식으로 작동합니다. 이온이 이동하면서 양극의 자유 전자가 활성화되어 양극 집전체에 전하를 생성합니다. 이 전자는 휴대전화나 골프 카트와 같은 기기를 통해 음극 집전체로 이동한 후 다시 양극으로 돌아갑니다. 배터리 내부의 전자는 분리막에 의해 자유롭게 이동하지 못하고, 전극 쪽으로 밀려납니다.

리튬 이온 배터리를 충전하면 양극에서 리튬 이온이 방출되어 양극으로 이동합니다. 방전 시에는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동하여 전류가 흐릅니다.

리튬 이온 배터리는 언제 발명되었을까?

리튬 이온 배터리는 1970년대 영국 화학자 스탠리 휘팅엄에 의해 처음 고안되었습니다. 그의 실험 과정에서 과학자들은 자가 충전이 가능한 배터리를 위해 다양한 화학적 성질을 연구했습니다. 그의 첫 번째 실험에서는 이황화티타늄과 리튬을 전극으로 사용했습니다. 그러나 배터리는 단락되어 폭발했습니다.

80년대에 또 다른 과학자 존 B. 굿이너프가 이 도전에 나섰습니다. 얼마 지나지 않아 일본 화학자 요시노 아키라가 이 기술에 대한 연구를 시작했습니다. 요시노와 굿이너프는 리튬 금속이 폭발의 주요 원인임을 증명했습니다.

90년대에 리튬 이온 기술이 주목을 받기 시작하면서 1990년대 말에는 빠르게 대중적인 전원으로 자리 잡았습니다. 이는 소니가 이 기술을 상용화한 첫 사례였습니다. 리튬 배터리의 안전성에 대한 이러한 낮은 평가가 리튬 이온 배터리 개발을 촉진했습니다.

리튬 배터리는 더 높은 에너지 밀도를 보유할 수 있지만, 충전 및 방전 시 안전하지 않습니다. 반면, 리튬 이온 배터리는 사용자가 기본 안전 지침을 준수하면 충전 및 방전이 상당히 안전합니다.

가장 좋은 리튬 이온 화학은 무엇인가?

리튬 이온 배터리에는 다양한 종류의 화학 물질이 있습니다. 시중에서 판매되는 제품은 다음과 같습니다.

리튬 티타네이트
리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물
리튬 니켈 망간 코발트 산화물
리튬 망간 산화물(LMO)
리튬 코발트 산화물
리튬 철 인산염(LiFePO4)

리튬 이온 배터리에는 다양한 종류의 화학 물질이 있습니다. 각 화학 물질마다 장단점이 있습니다. 그러나 특정 사용 사례에만 적합한 것도 있습니다. 따라서 전력 요구량, 예산, 안전 허용 범위, 그리고 특정 사용 사례에 따라 적합한 유형을 선택해야 합니다.

하지만 LiFePO4 배터리가 가장 상용화된 옵션입니다. 이 배터리는 양극 역할을 하는 흑연 탄소 전극과 음극 역할을 하는 인산염 전극으로 구성되어 있으며, 최대 10,000회까지 충전할 수 있는 긴 사이클 수명을 자랑합니다.

또한, 뛰어난 열 안정성을 제공하며 짧은 시간 동안의 수요 급증에도 안전하게 견딜 수 있습니다. LiFePO4 배터리는 최대 섭씨 510도(화씨 275도)의 열 폭주 한계값을 가지며, 이는 시중에 판매되는 모든 리튬 이온 배터리 유형 중 가장 높은 수준입니다.

LiFePO4 배터리의 장점

납축전지나 다른 리튬 기반 배터리와 비교했을 때, 리튬 인산철 배터리는 큰 장점을 가지고 있습니다. 충전 및 방전 효율이 뛰어나고, 수명이 길며, 심부 충전이 가능합니다.클레용량 손실 없이 사용할 수 있습니다. 이러한 장점 덕분에 이 배터리는 다른 배터리 유형에 비해 수명 기간 동안 막대한 비용 절감 효과를 제공합니다. 아래에서는 저속 동력 차량 및 산업 장비에서 이 배터리가 제공하는 구체적인 장점을 살펴보겠습니다.

저속 차량용 LiFePO4 배터리

저속 전기 자동차(LEV)는 무게가 3,000파운드(약 1360kg) 미만인 사륜차입니다. 전기 배터리로 구동되므로 골프 카트 및 기타 레크리에이션 용도로 널리 사용됩니다.

LEV용 배터리 옵션을 선택할 때 가장 중요한 고려 사항 중 하나는 수명입니다. 예를 들어, 배터리로 구동되는 골프 카트는 재충전 없이 18홀 골프 코스를 주행할 수 있는 충분한 전력을 갖춰야 합니다.

또 다른 중요한 고려 사항은 유지 관리 일정입니다. 좋은 배터리는 유지 관리가 필요 없어 여가 활동을 최대한 즐길 수 있어야 합니다.

배터리는 다양한 기상 조건에서도 작동해야 합니다. 예를 들어, 여름철 더위와 기온이 떨어지는 가을철에도 골프를 즐길 수 있어야 합니다.

좋은 배터리에는 배터리가 과열되거나 너무 차가워져 용량이 저하되는 것을 방지하는 제어 시스템이 있어야 합니다.

이러한 기본적이지만 중요한 조건을 모두 충족하는 최고의 브랜드 중 하나가 ROYPOW입니다. ROYPOW의 LiFePO4 리튬 배터리 제품군은 섭씨 2도에서 54도까지의 온도에서 사용할 수 있습니다. 배터리 관리 시스템이 내장되어 있으며 설치가 매우 간편합니다.

리튬 이온 배터리의 산업 응용 분야

리튬 이온 배터리는 산업 분야에서 널리 사용되는 옵션입니다. 가장 일반적으로 사용되는 화학 물질은 LiFePO4 배터리입니다. 이 배터리를 사용하는 가장 일반적인 장비는 다음과 같습니다.

협로용 지게차
카운터밸런스 포크리프트
3륜 포크리프트
워키 스태커
엔드 및 센터 라이더

산업 현장에서 리튬 이온 배터리의 인기가 높아지는 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 주요 이유는 다음과 같습니다.

높은 용량과 긴 수명

리튬 이온 배터리는 납축전지보다 에너지 밀도와 수명이 더 높습니다. 무게는 3분의 1에 불과하지만 출력은 동일합니다.

수명 주기 또한 큰 장점입니다. 산업 운영의 목표는 단기적인 반복 비용을 최소화하는 것입니다. 리튬 이온 배터리를 사용하면 지게차 배터리의 수명이 세 배 더 길어져 장기적으로 막대한 비용 절감 효과를 얻을 수 있습니다.

또한 용량에 영향을 주지 않고 최대 80%까지 더 높은 방전 심도에서 작동할 수 있습니다. 이는 시간 절약 측면에서도 이점이 있습니다. 배터리 교체를 위해 작업을 중간에 중단할 필요가 없기 때문에, 충분히 긴 기간 동안 수천 시간의 인력을 절약할 수 있습니다.

고속 충전

산업용 납축전지의 경우 일반적인 충전 시간은 약 8시간입니다. 이는 8시간 동안 배터리를 사용할 수 없다는 것을 의미합니다. 따라서 관리자는 이러한 가동 중단 시간을 고려하여 추가 배터리를 구매해야 합니다.

LiFePO4 배터리를 사용하면 이는 문제가 되지 않습니다. 좋은 예는 다음과 같습니다.ROYPOW 산업용 LifePO4 리튬 배터리납축전지보다 충전 속도가 4배 빠릅니다. 또 다른 장점은 방전 중에도 효율을 유지할 수 있다는 것입니다. 납축전지는 방전 시 성능이 저하되는 경우가 많습니다.

ROYPOW 산업용 배터리 제품군은 효율적인 배터리 관리 시스템 덕분에 메모리 문제가 없습니다. 납축전지는 이러한 문제가 종종 발생하여 최대 용량에 도달하지 못할 수 있습니다.

시간이 지남에 따라 황산화가 발생하여 이미 짧은 수명이 절반으로 줄어들 수 있습니다. 이 문제는 납축전지를 완전히 충전하지 않고 보관할 때 자주 발생합니다. 리튬 배터리는 짧은 간격으로 충전하고 0보다 높은 용량으로 보관해도 문제없이 보관할 수 있습니다.