- 배터리 유형
- 1. 기본 배터리
- 2. 이차 전지
- 1. 니켈 카드뮴 배터리
- 2. 니켈-메탈 하이드 라이드 배터리
- 3. 리튬 이온 배터리
- 4. 납산 배터리
- 애플리케이션에 적합한 배터리 선택
배터리는 회로 내에서 전자의 흐름을 생성하기 위해 화학 반응을받는 하나 이상의 셀 모음입니다. 배터리 기술에 대한 많은 연구와 발전이 진행되고 있으며 그 결과 획기적인 기술이 현재 전 세계적으로 경험되고 사용되고 있습니다. 생성 된 전기 에너지를 저장해야하기 때문에 배터리가 사용되었습니다. 많은 양의 에너지가 생성되는만큼 에너지를 저장하여 발전이 중단되거나 주전원에서 공급 장치에 연결될 수없는 독립형 장치에 전원을 공급해야 할 때 사용할 수 있도록 에너지를 저장하는 것이 중요했습니다. 여기서는 DC 만 배터리에 저장할 수 있으며 AC 전류는 저장할 수 없습니다.
배터리 셀 은 일반적으로 세 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.
- 양극 (음극)
- 음극 (양극)
- 전해질
양극은 배터리가 연결된 외부 회로에 전자를 생성하는 음극입니다. 배터리가 연결되면 양극에서 전자 축적이 시작되어 두 전극 사이에 전위차가 발생합니다. 전자는 자연스럽게 재분배를 시도합니다. 이는 전해질에 의해 방지되므로 전기 회로가 연결될 때 전자가 양극에서 음극으로 이동하여 연결된 회로에 전원을 공급할 수있는 명확한 경로를 제공합니다. 양극, 음극 및 전해질을 만드는 데 사용되는 배열과 재료를 변경하여 다양한 유형의 배터리 화학을 구현하여 다양한 유형의 배터리 셀을 설계 할 수 있습니다. 이 기사에서는 다양한 유형의 배터리와 용도를 이해할 수 있습니다., 그럼 시작하겠습니다.
배터리 유형
배터리는 일반적으로 화학적 구성, 크기, 폼 팩터 및 사용 사례에 이르기까지 다양한 범주와 유형으로 분류 될 수 있지만,이 모든 것에는 두 가지 주요 배터리 유형이 있습니다.
- 기본 배터리
- 2 차 전지
Primacy Cell과 Secondary Cell 의 주요 차이점을 자세히 살펴 보겠습니다 .
1. 기본 배터리
기본 배터리는 방전 된 후에는 충전 할 수없는 배터리입니다. 1 차 전지는 전기 화학 반응을 역전시킬 수없는 전기 화학 전지로 만들어집니다.
기본 배터리 는 코인 셀에서 AA 배터리에 이르기까지 다양한 형태로 존재합니다. 일반적으로 충전이 불가능하거나 불가능한 독립형 애플리케이션에 사용됩니다. 그 좋은 예는 군용 등급 장치 및 배터리 구동 장비입니다. 배터리 충전이 병사들의 마음 속에있는 마지막 일이기 때문에 충전식 배터리를 사용하는 것은 비현실적 일 것입니다. 기본 배터리는 항상 높은 비 에너지를 가지고 있으며 사용되는 시스템은 배터리를 최대한 오래 사용할 수 있도록 항상 적은 양의 전력을 소비하도록 설계되었습니다.
기본 배터리를 사용하는 장치의 다른 예는 다음과 같습니다. 페이스 메이커, 동물 추적기, 손목 시계, 리모컨 및 어린이 장난감 등이 있습니다.
가장 많이 사용되는 기본 배터리 유형은 알카라인 배터리 입니다. 비 에너지가 높고 환경 친화적이고 비용 효율적이며 완전히 방전 되어도 누출되지 않습니다. 몇 년 동안 보관할 수 있고 안전 기록이 양호하며 UN 운송 및 기타 규정의 적용을받지 않고 항공기에 휴대 할 수 있습니다. 알카라인 배터리의 유일한 단점은 부하 전류가 낮다는 것입니다. 이로 인해 리모콘, 손전등 및 휴대용 엔터테인먼트 장치와 같은 낮은 전류 요구 사항을 가진 장치로의 사용이 제한됩니다.
2. 이차 전지
2 차 전지는 전기 화학 전지가있는 전지로, 역방향으로 일정한 전압을 가하여 화학 반응을 역전시킬 수 있습니다. 2 차 전지 라고도하며 1 차 전지와 달리 2 차 전지는 전지의 에너지가 모두 소모 된 후에 재충전 할 수 있습니다.
일반적으로 높은 드레인 애플리케이션 및 단일 충전 배터리를 사용하기에는 너무 비싸거나 실행 불가능한 기타 시나리오에서 사용됩니다. 소용량 이차 전지는 휴대 전화, 기타 기기 및 가전 제품과 같은 휴대용 전자 기기에 전력을 공급하는 데 사용되며, 중부 하 배터리는 다양한 전기 자동차 및 발전 부하 평준화와 같은 기타 높은 드레인 애플리케이션 에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. 인버터 와 함께 독립형 전원으로도 사용되어 전기를 공급합니다.. 충전식 배터리를 구입하는 초기 비용은 항상 기본 배터리보다 훨씬 높지만 장기적으로 가장 비용 효율적입니다.
이차 전지는 화학적 성질에 따라 몇 가지 다른 유형으로 더 분류 될 수 있습니다 . 화학이 특정 에너지, 사이클 수명, 보관 수명 및 가격을 포함하여 배터리의 일부 속성을 결정하기 때문에 이것은 매우 중요합니다.
다음은 일반적으로 사용되는 다양한 유형의 충전식 배터리 입니다.
- 리튬 이온 (Li-ion)
- 니켈 카드뮴 (Ni-Cd)
- 니켈 수소 화합물 (Ni-MH)
- 납산
1. 니켈 카드뮴 배터리
니켈-카드뮴 배터리 (NiCd 배터리 또는 NiCad 배터리)는 수산화 니켈과 금속 카드뮴을 전극으로 사용하여 개발 된 충전식 배터리 유형입니다. Ni-Cd 배터리는 사용하지 않을 때 전압을 유지하고 충전을 유지하는 데 탁월합니다. 그러나 NI-Cd 배터리는 부분적으로 충전 된 배터리를 재충전 할 때 무시 무시한 "메모리"효과의 희생양이되어 향후 배터리 용량을 감소시킵니다.
다른 유형의 충전식 셀과 비교할 때 Ni-Cd 배터리는 공정한 용량으로 저온에서 우수한 수명주기와 성능을 제공하지만 가장 큰 장점은 높은 방전율에서 최대 정격 용량을 제공 할 수 있다는 것입니다. 알카라인 배터리, AAA ~ D에 사용되는 크기를 포함하여 다양한 크기로 제공됩니다. Ni-Cd 셀은 개별적으로 사용되거나 2 개 이상의 셀 팩으로 조립됩니다. 작은 팩은 휴대용 장치, 전자 제품 및 장난감에 사용되는 반면 큰 팩은 항공기 시동 배터리, 전기 자동차 및 대기 전원 공급 장치에 적용됩니다.
니켈 카드뮴 배터리의 일부 속성은 다음과 같습니다.
- 특정 에너지: 40-60W-h / kg
- 에너지 밀도: 50-150 Wh / L
- 비 출력: 150W / kg
- 충전 / 방전 효율: 70-90 %
- 자가 방전율: 10 % / 월
- 사이클 내구성 / 수명: 2000cycles
2. 니켈-메탈 하이드 라이드 배터리
니켈 금속 수 소화물 (Ni-MH)은 충전식 배터리에 사용되는 또 다른 유형의 화학적 구성입니다. 배터리 양극에서의 화학 반응은 니켈-카드뮴 셀 (NiCd)의 화학 반응과 유사하며 두 배터리 유형 모두 동일한 수산화 니켈 (NiOOH)을 사용합니다. 그러나 Nickel-Metal Hydride의 음극은 NiCd 배터리에 사용되는 카드뮴 대신 수소 흡수 합금을 사용합니다.
NiMH 배터리는 높은 용량과 에너지 밀도로 인해 높은 드레인 장치에 적용됩니다. NiMH 배터리는 같은 크기의 NiCd 배터리보다 2 ~ 3 배 더 많은 용량을 가질 수 있으며 에너지 밀도는 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도에 근접 할 수 있습니다. NiCd 화학과 달리 NiMH 화학 에 기반한 배터리 는 NiCads가 경험 하는 "메모리" 효과에 영향을받지 않습니다.
다음은 니켈-금속 수 소화물 화학에 기반한 배터리의 몇 가지 특성입니다.
- 특정 에너지: 60-120h / kg
- 에너지 밀도: 140-300 Wh / L
- 비 출력: 250-1000 W / kg
- 충전 / 방전 효율: 66 %-92 %
- 자가 방전율: 1.3-2.9 % / 월, 20 o C
- 사이클 내구성 / 수명: 180-2000
3. 리튬 이온 배터리
리튬 이온 배터리는 가장 많이 사용되는 충전식 배터리 유형 중 하나입니다. 이 많다 리튬 배터리의 종류가 있지만, 모든 중 리튬 이온 배터리는 가장 일반적으로 사용됩니다. 이 리튬 배터리는 전기 자동차 및 기타 휴대용 장치에서 널리 사용되는 다양한 형태로 사용되고 있습니다. 전기 자동차에 사용되는 배터리에 대해 더 알고 싶다면 전기 자동차 배터리에 대한이 기사를 확인할 수 있습니다. 그들은 휴대 전화, 스마트 장치 및 가정에서 사용되는 여러 배터리 제품을 포함한 다양한 휴대용 기기에서 발견됩니다. 또한 경량 특성으로 인해 항공 우주 및 군사 응용 분야에서 응용 분야를 찾습니다.
리튬 이온 배터리는 방전 중에 음극에서 나온 리튬 이온이 양극으로 이동하고 배터리가 충전 중일 때 음극으로 다시 이동하는 충전식 배터리 유형입니다. 리튬 이온 배터리는 비 충전식 리튬 배터리에 사용되는 금속 리튬과 비교하여 삽입 된 리튬 화합물을 하나의 전극 재료로 사용합니다.
리튬 이온 배터리는 일반적으로 다른 배터리 유형에 비해 높은 에너지 밀도, 메모리 효과가 거의 또는 전혀 없으며 자체 방전이 낮습니다. 성능 및 비용과 함께 이들 화학 물질은 예를 들어 휴대용 전자 기기에 사용되는 리튬 이온 전지는 일반적으로 리튬 코발트 산화물 (LiCoO2를 기반으로, 상이한 유즈 케이스마다 다를 2 고 에너지 밀도 및 낮은 안정성을 제공한다) 리튬 이온 동안 손상된 경우 위험 낮은 에너지 밀도를 제공하는 인산 철 리튬 기반 배터리는 불행한 사건이 발생할 가능성이 줄어들 기 때문에 더 안전하며 전동 공구 및 의료 장비에 전력을 공급하는 데 널리 사용됩니다. 리튬 이온 배터리는 가장 높은 비율을 제공하는 리튬 유황 배터리와 함께 최고의 무게 대비 성능을 제공합니다.
리튬 이온 배터리의 일부 특성은 다음과 같습니다.
- 특정 에너지: 100: 265W-h / kg
- 에너지 밀도: 250: 693 Wh / L
- 비 출력: 250: 340 W / kg
- 충전 / 방전 비율: 80-90 %
- 주기 내구성: 400: 1200주기
- 명목상 셀 전압: NMC 3.6 / 3.85V
4. 납산 배터리
납축 배터리는 중부 하 작업에 사용되는 저비용의 안정적인 전원 장치입니다. 일반적으로 매우 크고 무게 때문에 태양 광 패널 에너지 저장 장치, 차량 점화 및 조명, 백업 전력 및 발전 / 배전의 부하 평준화와 같은 비 휴대용 애플리케이션에 항상 사용됩니다. 납 산은 가장 오래된 유형의 충전식 배터리이며 오늘날 세계에서 여전히 매우 관련성이 높고 중요합니다. 납축 배터리는 에너지 대 부피 및 에너지 대 중량 비율이 매우 낮지 만 상대적으로 중량 대 전력 비율이 크기 때문에 필요한 경우 큰 서지 전류를 공급할 수 있습니다. 이러한 특성은 저렴한 비용과 함께 자동차 스타터 모터에 전원을 공급하고 백업 전원 공급 장치에 저장하는 것과 같은 여러 고전류 응용 제품에 사용하기에 적합합니다.다양한 유형의 납산 배터리, 구조 및 응용 분야에 대해 더 알고 싶다면 납축 배터리 작동에 대한 기사를 확인할 수도 있습니다.
이러한 각 배터리에는 가장 적합한 영역이 있으며 아래 이미지는 배터리 중에서 선택하는 데 도움이됩니다.
애플리케이션에 적합한 배터리 선택
IoT와 같은 기술 혁명을 방해하는 주요 문제 중 하나는 전원이고, 배터리 수명은 긴 배터리 수명이 필요한 장치의 성공적인 배포에 영향을 미치며 배터리 수명을 늘리기 위해 여러 가지 전원 관리 기술을 채택하고 있음에도 불구하고 호환 가능한 배터리를 선택해야합니다. 원하는 결과를 얻을 수 있습니다.
다음은 프로젝트에 적합한 배터리 유형을 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 요소입니다.
1. 에너지 밀도: 에너지 밀도는 단위 질량 또는 부피당 저장할 수있는 에너지의 총량입니다. 이것은 재충전이 필요하기 전에 장치가 켜져있는 시간을 결정합니다.
2. 전력 밀도: 단위 질량 또는 부피당 최대 에너지 방전율. 저전력: 노트북, i-pod. 고출력: 전동 공구.
3. 안전: 조립하는 장치가 작동 할 온도를 고려하는 것이 중요합니다. 고온에서 특정 배터리 부품은 고장이 나고 발열 반응을 일으킬 수 있습니다. 고온은 일반적으로 대부분의 배터리 성능을 저하시킵니다.
4. 수명주기 내구성: 대부분의 애플리케이션에서 요구되는 긴 배터리 수명을 위해 반복적 인 사이클링 (충 방전)을 갖는 배터리의 에너지 밀도 및 전력 밀도의 안정성이 필요합니다.
5. 비용: 비용은 귀하가 내리게 될 엔지니어링 결정의 중요한 부분입니다. 배터리 선택 비용이 성능에 비례하고 프로젝트의 전체 비용이 비정상적으로 증가하지 않는 것이 중요합니다.