2024년 현재, 리튬 이온 배터리는 주로 한국에서 생산되는 삼성SDI 또는 LG 셀이 사용되고 있습니다.

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딕슨 배터리리튬 이온 12V, 24V

리튬 이온 배터리의 특징과 장점

리튬 이온 배터리는 현재 가장 널리 사용되는 충전식 배터리 기술 중 하나로, 휴대폰과 다양한 전자 기기와 전기 자동차에 사용되고 있습니다. 리튬 이온 배터리의 주요 특징과 장점은 다음과 같습니다.

특징

  1. 높은 에너지 밀도:
  • 리튬 이온 배터리는 같은 부피나 무게에서 더 많은 에너지를 저장할 수 있어, 소형화된 전자 기기와 전기 자동차에 적합합니다.
  1. 경량:
  • 에너지 밀도가 높아 경량화가 가능하며, 휴대성이 중요한 전자 기기에 적합합니다.
  1. 낮은 자가 방전율:
  • 사용하지 않을 때도 에너지 손실이 적어, 장기간 사용하지 않아도 충전 상태를 비교적 잘 유지합니다.
  1. 무기억 효과:
  • 충전과 방전을 반복해도 배터리 용량이 감소하는 기억 효과가 거의 없어, 수명이 길고 안정적입니다.
  1. 다양한 형태:
  • 다양한 크기와 형태로 제작할 수 있어, 다양한 기기와 응용 분야에 맞춤형으로 적용할 수 있습니다.

장점

  1. 높은 에너지 효율:
  • 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 효율을 자랑하며, 충전과 방전 과정에서 에너지 손실이 적습니다.
  1. 긴 수명:
  • 리튬 이온 배터리는 긴 충방전 수명을 가지고 있어, 반복적인 충전과 방전을 견딜 수 있습니다.
  1. 빠른 충전 시간:
  • 다른 배터리 기술에 비해 충전 속도가 빠르며, 고속 충전을 지원하는 제품도 많이 출시되고 있습니다.
  1. 높은 출력 전력:
  • 높은 전력을 제공할 수 있어, 고출력이 필요한 전자 기기나 전기 자동차에 적합합니다.
  1. 안정성:
  • 최근 기술 발전으로 안전성이 크게 향상되어, 폭발이나 화재 등의 위험이 크게 줄어들었습니다. 그러나 여전히 과충전, 과방전, 단락 등의 문제를 방지하기 위해 배터리 관리 시스템(BMS)이 필요합니다.
  1. 환경 친화적:
  • 다른 유형의 배터리(예: 니켈-카드뮴 배터리)에 비해 독성 물질이 적고, 환경에 미치는 영향이 적습니다. 또한, 재활용이 용이합니다.

용도

  • 소형 전자 기기: 스마트폰, 노트북, 태블릿, 웨어러블 기기 등.
  • 전기 자동차: 전기차, 하이브리드 차량 등.
  • 에너지 저장 시스템: 가정용 및 산업용 에너지 저장 장치.
  • 전동 공구: 드릴, 톱, 잔디깎이 등.
  • 의료 기기: 심장 박동기, 휴대용 의료 장비 등.

리튬 이온 배터리의 충전(charging) 온도

리튬 이온 배터리의 충전 온도는 배터리의 성능, 안전성, 수명에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 리튬 이온 배터리의 충전 온도 범위는 다음과 같습니다:

충전 온도 범위

  • 권장 충전 온도: 0°C ~ 45°C
  • 안전한 충전 온도 범위: 0°C ~ 50°C (일부 제조사의 사양에 따라 다를 수 있음)

충전 온도에 따른 특성

  • 저온 충전:
  • 0°C 이하에서 충전하면 리튬 도금 현상이 발생하여 배터리 내부 단락을 일으킬 수 있습니다. 이는 배터리 성능 저하 및 안전 문제를 초래할 수 있습니다.
  • 저온 충전은 배터리 내부 저항을 증가시켜 충전 효율을 떨어뜨리고, 배터리 수명을 단축시킬 수 있습니다.
  • 고온 충전:
  • 45°C 이상에서 충전하면 배터리 내부의 전해질이 분해되거나 가스가 발생할 수 있으며, 이는 배터리 수명 단축과 안전성 저하를 초래할 수 있습니다.
  • 고온에서의 충전은 열적 불안정을 유발할 수 있으며, 과열로 인한 화재나 폭발의 위험이 있습니다.

관리 방법

  • 배터리 관리 시스템(BMS):
  • BMS를 통해 충전 중 배터리 온도를 모니터링하고, 최적의 온도 범위를 벗어나지 않도록 관리하는 것이 중요합니다.
  • BMS는 충전 중 과열이나 과냉 상태를 감지하여 자동으로 충전 속도를 조절하거나 충전을 중단할 수 있습니다.
  • 환경 조건 조절:
  • 충전하는 환경의 온도를 적절하게 유지하여 배터리 성능과 수명을 최적화할 수 있습니다.
  • 특히 저온 환경에서는 배터리를 실내에서 충전하거나, 충전 전 배터리를 따뜻한 곳에 보관하는 것이 좋습니다.
  • 충전 속도 조절:
  • 저온이나 고온에서는 충전 속도를 조절하여 배터리에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있습니다.
  • 일반적으로 저온에서는 저속 충전이 권장됩니다.

리튬 이온 배터리의 방전(dis-charging, 전기 사용) 온도

일반적으로 리튬 이온 배터리의 방전 온도 범위는 충전 온도 낮으므로 관리가 어렵지는 않습니다.

방전 온도 범위

  • 권장 방전 온도: -20°C ~ 60°C
  • 안전한 방전 온도 범위: -20°C ~ 60°C (일부 제조사의 사양에 따라 다를 수 있음)

방전 온도에 따른 특성

  • 저온 방전:
  • -20°C 이하에서 방전할 경우 배터리의 내부 저항이 증가하여 전압 강하와 용량 감소가 발생할 수 있습니다. 저온에서는 배터리 성능이 저하되고, 에너지 효율이 떨어집니다.
  • 극저온에서는 배터리의 화학적 반응이 느려져 방전 능력이 저하되며, 배터리 수명에도 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
  • 고온 방전:
  • 60°C 이상의 온도에서 방전할 경우 전해질 분해와 배터리 내부의 열적 불안정성이 증가하여 수명이 단축될 수 있습니다.
  • 고온 방전은 과열과 관련된 안전 문제를 일으킬 수 있으며, 장기간 고온 상태에서 사용하면 배터리의 물리적 변형이나 화재 위험이 있습니다.

관리 방법

  • 환경 조건 조절:
  • 방전하는 환경의 온도를 적절히 유지하여 배터리 성능을 최적화하고 수명을 연장할 수 있습니다.
  • 극한 온도에서의 사용을 피하고, 필요한 경우 배터리를 적절하게 보온 또는 냉각하는 방법을 사용합니다.
  • 배터리 관리 시스템(BMS):
  • BMS를 통해 방전 중 배터리 온도를 모니터링하고, 최적의 온도 범위를 벗어나지 않도록 관리합니다.
  • BMS는 온도에 따라 방전 속도를 조절하거나, 필요시 방전을 중단하여 배터리를 보호합니다.

FAQ 주의 사항

1. 3셀로 구성된 12volt 보다는 7셀로 구성된 24volt 배터리 사용을 추천합니다.

리튬 이온 배터리를 3셀(3S)로 직렬 연결하는 경우, 각 셀이 4.2V로 완전 충전되었을 때 총 전압은 12.6V(3 x 4.2V)입니다. 그리고 일반적으로 리튬 이온 셀의 최소 전압은 약 2.5volt 이므로 3개의 셀을 이용해서 제작된 배터리팩을 사용하는 경우 전체 전압이 7.5V(3 x 2.5V) 이하로 떨어지지 않도록 해야 합니다.

문제가 되는 것은 7.5volt 에서 10volt 까지 전기를 사용할 수 없을 수 있다는 것입니다.
이는 대부분의 직류를 받아서 작동하는 인버터 및 전자기기는 대략 10volt 이상에서만 작동하므로 배터리의 최대 용량까지 사용하기 어려워지기 때문입니다.

가능하다면 7셀로 구성하는 24volt 배터리를 사용하실 것을 권해드립니다.

1. 배터리 구성을 3셀로 구성하는 경우에는 과도한 방전에 유의하세요

충전컨트롤러와 함께 사용하는 경우, 충전 컨트롤러에 내장된 마이크로 프로세서에 구동에 필요한 8.5 ~ 9volt 이상의 전압이 유지되어야 합니다.