배터리란? 배터리는 화학 물질의 형태로 전기 에너지를 보유하는 장치입니다. 전기 화학 반응 의 도움으로 저장된 화학 에너지를 직류(DC) 전기 에너지로 변환합니다. 배터리의 전기화학 반응은 전류를 사용하여 한 물질에서 다른 물질(전극이라고 함)로 전자를 이동시켜 수행됩니다. 이미지 출처 : lemelson.mit.edu최초의 배터리는 1800년 이탈리아의 물리학자 알레산드로 볼타가 발명했습니다.엔지니어 여부에 관계없이 작은 배터리와 큰 배터리라는 두 가지 유형의 배터리를 본 적이 있을 것입니다. 작은 배터리는 시계, 경보기 또는 연기 감지기와 같은 장치에 사용되는 반면 자동차, 트럭 또는 오토바이 와 같은 응용 프로그램은 비교적 큰 충전식 배터리를 사용합니다.배터리는 지난 10년 동안 중요한 에너지원이 되었습니다. 또한 배터리는 용도에 따라 다양한 유형과 크기로 제공됩니다. 따라서 다양한 유형의 배터리와 그 용도에 대해 논의할 것이므로 시작하겠습니다.배터리는 어떻게 작동할까요? 배터리는 배터리의 단자 또는 전극을 사용하여 필요에 따라 전기 에너지를 생성합니다. 양극 단자는 손전등 및 전자 제품과 같은 고객 관심사에 사용되는 배터리 상단에 있습니다.배터리의 외부 케이스 또는 바닥은 일반적으로 음극 단자라고 합니다. 두 단자는 모든 유형의 배터리에서 매우 일반적입니다. 이러한 단자와 배터리를 둘러싸는 화학 물질이 함께 전원 셀을 형성합니다.전원 셀은 양극 및 음극 단자가 전기회로 에 연결될 때마다 에너지를 생성합니다 . 예를 들어 손전등 케이스의 금속 부분과 장치가 켜져 있습니다. 전지 내부의 화학 물질(알칼리 또는 리튬)은 배터리에 부착된 모든 것에 전력을 공급하는 이온과 전자를 생성하는 반응을 시작합니다.배터리의 분류 기본 배터리 2차 전지 #1 기본 배터리1차 전지는 조명, 카메라, 시계, 장난감, 라디오 등과 같은 많은 휴대용 전자 장치의 간단하고 편리한 전기 공급원입니다. 이러한 유형의 전지는 한번 소모되면 재충전할 수 없습니다. 전기화학 반응을 되돌릴 수 없는 전기화학 셀로 구성됩니다.일반적으로 일차 전지는 비교적 저렴하고 가벼우며 사용이 편리하고 유지 관리가 거의 또는 전혀 필요하지 않습니다. 일차 전지는 동전형 전지에서 AA 전지에 이르기까지 다양한 크기와 형태로 존재합니다. 심장 박동기, 동물 추적기, 손목시계, 리모컨, 어린이 장난감 등과 같은 응용 분야에서 흔히 볼 수 있습니다.#2 2차전지2차 전지는 전지에 일정한 전압을 가하면 화학 반응을 되돌릴 수 있는 전기화학 전지를 사용합니다. 배터리의 에너지가 고갈된 후에 재충전할 수 있기 때문에 충전식 배터리라고도 합니다. 독립형 전원뿐만 아니라 전원 공급용 인버터로 사용됩니다.또한 단일 충전 배터리를 사용하기에는 너무 비싸거나 비현실적인 경우에도 사용됩니다. 소용량 2차 전지는 휴대폰과 같은 휴대용 기기에 사용되는 반면, 대용량 전지는 전기 자동차 및 기타 고방전 애플리케이션에 사용됩니다.배터리의 종류 다음은 용도와 함께 설명되는 배터리 유형 입니다. 납산 배터리 니켈-카드뮴 배터리(Ni-Cd) 니켈-금속 하이브리드 배터리(Ni-MH) 리튬 이온 배터리(Li-ion) 알카라인 배터리 아연 탄소 배터리 코인 셀 배터리 아연 공기 전지 밀폐형 납산 배터리 #1 납산 배터리훨씬 저렴하고 대부분의 자동차와 차량에서 조명 시스템에 전원을 공급하는 납산을 포함하는 충전식 배터리 유형입니다. 납산 배터리는 최신 충전식 배터리에 비해 상대적으로 에너지 밀도가 낮습니다.그럼에도 불구하고 높은 전류를 공급할 수 있는 능력은 셀이 상대적으로 큰 전력 대 중량 비율을 갖는다는 것을 의미합니다. 납산 배터리 용량은 2V ~ 24V이며 일반적으로 2V, 6V, 12V 및 24V 배터리로 표시됩니다. 전력 밀도는 7Wh/kg입니다.저렴한 비용으로 사용할 수 있기 때문에 스타터 모터 에 필요한 고전류를 제공하면 자동차에 사용하기에 적합합니다.#2 니켈-카드뮴 배터리(Ni-Cd)니켈-카드뮴 전지는 또한 니켈 산화물 수산화물과 금속 카드뮴을 전극으로 사용하는 충전식 전지의 한 유형입니다. Ni-Cd 배터리의 주요 이점 중 하나는 전압을 유지하고 사용하지 않을 때 충전을 유지할 수 있다는 것입니다.이러한 유형의 배터리는 약 1.2볼트의 방전 중에 거의 방전이 끝날 때까지 단자 전압이 떨어집니다. 거의 사용되지 않지만 저렴하고 NiMH 배터리보다 방전율이 훨씬 낮습니다.휴대용 밀폐형부터 대기 전력 및 모터 전력에 사용되는 대형 팬 셀에 이르기까지 다양한 크기와 용량으로 제작됩니다. 더 작은 팩은 휴대용 장치, 전자 제품 및 장난감에 사용되는 반면 더 큰 팩은 항공기 시동 배터리 및 전기 자동차에 사용됩니다.#3 니켈-금속 하이브리드 배터리(Ni-MH)스마트폰, 노트북, 휴대용 전동공구 등 일상생활 전자제품에 사용되는 충전식 배터리입니다. 이 유형에서 양극에서의 화학 반응은 니켈-카드뮴 셀의 화학 반응과 유사하며 둘 다 산화니켈 수산화물을 사용합니다.그럼에도 불구하고 음극은 NiCd 배터리에 사용되는 카드뮴 대신 수소 흡수 합금을 사용합니다. 이 배터리는 고용량 및 에너지 밀도로 인해 고방전 장치에 적용됩니다. 약간 낮지만 일반적으로 호환되는 셀 전압을 가지기 때문에 일반적으로 대안으로 사용됩니다.#4 리튬 이온 배터리(Li-ion)이러한 유형의 배터리는 방전 중에 리튬 이온이 음극에서 전해질을 통해 양극으로 이동하고 충전 중일 때 다시 이동하는 셀로 구성됩니다. 리튬 이온 배터리는 원격 자동차 포브와 같이 전류를 많이 사용하는 장치에 사용됩니다.노트북, 휴대폰, 카메라 등에서 일반적으로 사용되는 널리 사용되는 배터리입니다. 리튬 이온 배터리는 일반적으로 다른 배터리 유형보다 에너지 밀도가 높고 메모리 효과가 거의 없거나 전혀 없으며 자체 방전이 낮습니다. 수명은 300~500회 충전 주기 또는 약 2~3년입니다.#5 알카라인 배터리알카라인 배터리는 양극으로 이산화망간을 사용하고 음극으로 아연 실린더를 사용하여 외부 회로에 전력을 공급함으로써 화학 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 충전식 알카라인 배터리는 반복 사용 후 완전히 충전되도록 설계되었습니다.고방전 및 저방전 장치에 사용할 수 있지만 디지털 카메라와 같은 고방전 장치에서는 빠르게 마모될 수 있습니다. 이 배터리는 에너지 밀도가 높고 수명이 길지만 아연-탄소 배터리와 비슷한 전압을 제공합니다. 일회용 알카라인 배터리를 충전하는 것은 위험할 수 있으므로 사용자는 라벨을 자세히 살펴봐야 합니다. #6 아연 탄소 배터리아연-탄소 배터리는 전해질이 있는 상태에서 아연과 이산화망간의 전기화학 반응으로부터 직류를 제공합니다. 이들은 온도 조절 장치를 작동시키는 리모컨과 같이 가정 전체의 가전 제품에서 찾을 수 있습니다.일반적으로 알카라인 배터리보다 더 높은 용량과 더 낮은 내부 저항을 제공합니다. 또한 저온 성능이 향상되고 누설 저항이 개선되며 자체 방전이 낮습니다. 아연-탄소 배터리는 수명 주기가 짧고 소모가 적은 장치에 가장 적합합니다.#7 코인 셀 배터리 코인 셀 배터리는 작은 단일 셀 배터리로 일반적으로 버튼과 유사한 지름의 쪼그려진 원통형 모양입니다. 이러한 유형의 배터리에는 기술자가 배터리 사이에 전해질을 접촉시키는 분리기가 있으며 전기를 생성하는 이온의 흐름을 제어합니다.그들은 수명이 길고 시계 및 포켓 계산기와 같은 소형 휴대용 장치에서 발견됩니다. 셀의 하부 몸체와 양극 단자를 형성하는 스테인레스 스틸로 만들어지고 음극 단자를 금속 상단 캡으로 형성합니다. 일관되고 신뢰할 수 있기 때문에 장기간의 지속적인 서비스가 필요한 제품에 사용하기에 적합합니다.#8 공기아연전지아연-공기 배터리는 일반적으로 아연을 공기 중의 산소로 산화시켜 작동합니다. 공기에 의해 활성화되기 때문에 산소가 배터리의 아연과 상호 작용할 때 사용할 준비가 됩니다. 에너지 밀도가 높고 비교적 생산 비용이 저렴합니다.보청기용 초소형 버튼 셀부터 필름 카메라에 사용되는 대형 배터리에 이르기까지 다양한 크기로 제공됩니다. 이러한 유형의 배터리는 전원이 다 떨어질 때까지(보통 약 3년) 활성 상태를 유지합니다. 이 배터리의 이점에는 균일 방전 전압, 안전 환경 이점 및 저렴한 비용이 포함됩니다.#9 밀폐형 납산 배터리납축전지의 일종으로 황산 전해액이 응축(두꺼워짐)되어 빠져나가지 못합니다. 다소 밀봉되어 있지만 과충전으로 인해 가스가 우발적으로 방출되는 경우 통풍구가 있습니다. 이 배터리는 최대 12년 동안 지속되도록 설계되었습니다.모든 위치에 장착할 수 있으며 정기적인 유지 관리가 필요하지 않습니다. 배터리에서 수소 가스가 발생하면 작동하는 릴리프 밸브가 있습니다. 이러한 유형의 배터리는 높은 부하 전류에서 잘 작동합니다. 그들은 오토바이와 전지형 차량, 휠체어, 스쿠터, 보트에서 발견됩니다.배터리 설계하기 배터리를 선택하는 방법?애플리케이션용 배터리를 선택할 때 고려해야 할 두 가지 기능은 성능과 비용뿐입니다. 그러나 좀 더 자세히 살펴보면 애플리케이션에 적합한 배터리를 선택하는 데 필요한 몇 가지 요소가 더 있습니다.다음은 사용에 적합한 유형의 배터리를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 요소입니다.#1 에너지 밀도에너지 밀도는 단위 질량 또는 부피당 저장할 수 있는 에너지의 총량을 나타냅니다. 재충전이 필요하기 전에 기기가 켜져 있는 시간을 결정합니다.#2 전력 밀도전력 밀도는 단위 질량 또는 부피당 최대 에너지 방전율을 나타냅니다. 예를 들어 저전력은 노트북과 i-pod에 이상적입니다. 더 높은 전력은 전동 공구에 적합합니다.#3 안전장치를 만드는 온도가 작동하는지 확인하는 것이 중요합니다. 고온의 경우 일부 배터리 부품이 분해되어 발열 반응을 일으킬 수 있습니다.#4 수명 주기 내구성대부분의 애플리케이션에 필요한 긴 배터리 수명은 빈번한 사이클링(충전 및 방전)으로 배터리의 에너지 밀도 및 전력 밀도의 안정성을 필요로 합니다.#5 비용배터리 선택 비용이 성능에 비례하고 프로젝트의 전체 비용을 비정상적으로 증가시키지 않는 것이 중요합니다.#6 충전 전류배터리를 충전하기 위해 가할 수 있는 최대 전류로 정의됩니다. 이는 배터리 보호회로가 내장된 경우 적용할 수 있는 사실상 최대 1A/2A이지만, 여전히 500mA가 배터리 충전에 가장 적합한 범위입니다.#7 충전 전압충전 전압이란 배터리를 효율적으로 충전하기 위해 배터리에 인가해야 하는 최대 전압을 말합니다. 기본적으로 4.2V가 최적의 충전 전압으로 간주됩니다. 배터리 무선충전을 미리 예측해보기▶
