사랑의 배터리 기초원리
mAh = 밀리 암페어아워
mAh : 한 시간 동안 사용할 수 있는 전류랑
숫자가 클수록 더 오래 사용할 수 있다.
물이 가득 담긴 실린더, 비어 있는 실린더를 연결하면
물의 높이 차이에 의해 물이 흘러간다.
실린더 = 배터리
물 = 전자
물의 흐름 = 전류
실린더 두 개의 높이가 비슷해진다면?
물의 흐름이 적어지다 어느 순간 흐르지 않는다.
물의 높이 차이가 물의 흐름과 양을 결정짓는다.
물의 높이 차이 = 전압
전압의 크기에 따라 전류의 세기가 달라진다.
= 물의 높이 차이에 따라 물의 흐름 강도가 달라진다.
▶ 전압이 높을수록 전류의 크기가 세져서 배터리 출력이 높아진다.
고출력 배터리
ex) 무선 전동공구, 전기자동차 등
전압이 높을수록 전류의 세기가 세져 배터리의 출력이 높아진다.
= 뚜껑을 열고 붓기 시작하면 물이 콸콸콸 나오는 정도
배터리의 작동원리
배터리 안에는 무엇이 있을까?
리튬이온 배터리 안에는 4가지가 있다.
양극, 음극, 전해액, 분리막
동물을 생각하자.
양극, 음극, 전해액, 분리막
[양]극재
[음]극재
양극재 : 양
음극재 : 소
전해액 : 물
분리막 : 울타리
양은 소를 향해 바로 갈 수 없다.
왜냐하면 울타리가 있기 때문에 양과 소는 서로 만날 수 없다.
하지만 양들이 물로 수영을 한다면 소를 만날 수 있다.
리튬산화물 (Li+) : 양극
주로 배터리의 용량을 담당하고 사용시간에 큰 영향을 준다.
흑연으로 구성된 (C) : 음극
양극에서 나온 리튬이온을 저장 및 방출로 전류를 흐르게 한다.
배터리 수명에 큰 영향을 준다.
전해액
리튬이온을 움직이게 하는 매개체이다. (양극 ▶ 음극)
분리막
양극과 음극의 직접적인 접촉을 방지한다.
양극 & 음극 : 배터리의 기본 성능
전해액 & 분리막 : 배터리의 안정성
충전과 방전
리튬 이온 배터리는 1회용과 다르게 재사용이 가능한 2차전지 중 하나
충전과 방전 반응으로부터 재사용이 가능하다.
충전
양극의 리튬이온과 전자가 음극으로 가는 과정
리튬이온은 전해액을 통해 음극으로
전자는 도선을 통해 음극으로
양극에서 음극으로 리튬이온과 전자가 가는 것을
충전이라고 한다.
충전하는 과정은
나중에 사용할 에너지를 저장하는 것이다.
양극에서 음극으로
모두 이동하면 "배터리 완충됐다!"라고 이야기를 한다.
배터리 충전을 다 했으면 사용을 하면 된다.
배터리 내부에서는 '방전' 반응이 일어난다.
방전 : 충전의 역방향
음극으로 이동해 있던
리튬이온과 전자를 양극으로 이동시켜 에너지를 방출
스마트폰을 작동시키고
전기자동차를 움직이게 하는 것은
에너지 방출로부터
정리하자면
충전 : 양극의 리튬이온과 전자가 음극으로 이동
방전 : 음극으로 이동한 리튬이온과 전자가 다시 양극으로 이동
배터리의 기본 단위
셀은 우리가 흔히 배터리 하면 떠오르는 모양
셀
양극 / 음극 / 전해액 / 분리막이 들어있는 가장 기본적인 단위 (가장 작은 단위)
모듈
여러 개의 셀을 묶어놓은 것
셀들의 전류, 전압 등 정보를 센싱
팩
셀 혹은 모듈 여러 개를 모으거나
추가적인 장치를 붙인 것 (패키지)
모듈이 모인 만큼 제어 및 냉각 기능 등 추가
배터리 셀을 효과적으로 관리
사용처에 따른 배터리 종류
다양한 종류들의 디바이스는 형태와 특성 모두가 다르다.
이에 따라 사용하는 배터리도 달라진다.
배터리는 크기에 따라
소형 / 중형 / 대형으로 나눠진다.
소형
IT Device
Power Device
Trans Device
소형 배터리는 디바이스에 따라 달라진다.
IT Device는 사이즈가 다 다르고 슬림하기 때문에
사이즈와 용량을 디바이스에 따라 바꿀 수 있는 폴리머 배터리나
슬림한 디자인의 각형 배터리를 사용
Power Device & Trans Device는 고출력 고용량의 원형배터리를 사용한다.
중형
중형배터리 전기자동차(EV)
중형배터리는 전기자동차의 주행거리와 속도를 결정, 더 빠르게 오래 !
전기자동차는 고용량 고출력으로, 배터리 셀이 수 백개 들어간다.
대형
ESS 에너지저장장치
대형배터리를 사용
눈에 보이지 않는 곳에서 전기를 걱정 없이 쓸 수 있게 해주는 것
배터리 팩 수십 개가 컨테이너 또는 건물 안에 들어가 있다.
ESS : 고출력과 안정성, 장수명이 중요
* 본 게시글은 삼성SDI의 글을 참고하여 작성하였습니다.
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