리튬전지산업 전문지식 대중화

리튬{0}이온 배터리는 리튬 합금 금속 산화물을 양극 소재로, 흑연을 음극 소재로 사용하며, 비수성 전해액을 사용하는 2차 전지 시스템의 일종입니다.- 핵심 작동 원리는 금속 리튬의 산화환원 반응에 의존하기보다는 충전 및 방전 중에 양극과 음극 사이에서 리튬 이온의 가역적인 삽입 및 탈리를 기반으로 합니다. 이는 리튬{4}}이온 배터리가 안전성, 수명 및 에너지 밀도 측면에서 기존 리튬 금속 배터리에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 제품 형태 측면에서 볼 때, 리튬{6}}이온 배터리 셀은 다양한 종류의 배터리 팩을 구성하는 기본 단위입니다. 여러 셀을 직렬 및 병렬로 결합하여 포장하면 리튬 배터리 팩 또는 리튬{8}}이온 배터리 팩이 형성됩니다.

 

단말기 응용 시나리오의 경우 태양광 제품용 리튬{0}}이온 배터리, 태양 에너지 저장 시스템 리튬 배터리 팩, 태양 에너지 시스템용 리튬 이온 배터리 등 태양광 및 에너지 저장 분야용으로 개발된 특수 제품이 있습니다. 또한 리튬 슈퍼팩 배터리는 신뢰성이 높은 패키징과 폭넓은{3}}온도 적응성을 갖춘 일종의 특수 배터리 제품을 대표하며, 배터리 팩 키트는 시스템 통합업체를 위한 모듈식 구성 요소 솔루션을 제공합니다. 공학적 분류 관점에서 리튬 배터리는 포장 형태에 따라 원통형, 정사각형 및 소프트 패키지의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 각 형태는 그룹화 효율성, 열 방출 용량 및 기계적 강도에 중점을 두고 있으며 다양한 응용 시나리오에 적합합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

리튬 배터리는 일반적으로 원통형과 정사각형의 두 가지 모양으로 되어 있으며 내부에 나선형으로 감겨 있거나 적층된 전극 그룹이 있습니다. 양극은 알루미늄 호일에 코팅된 리튬 코발트 산화물, 리튬 망간산염, 리튬 철 인산염 또는 삼원 물질로 구성되며, 알루미늄 호일은 양극 집전체 역할을 합니다. 음극은 인조흑연이나 천연흑연을 동박에 코팅한 것으로 구성되며, 동박은 음극 집전체 역할을 한다. 매우 얇고 투과성이 높은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 미세 다공성 필름 층이 양극과 음극 사이의 절연 재료로 사용됩니다. 배터리 내부에는 유기 전해액이 채워져 있습니다. 또한, 배터리 코어 상단에 안전 밸브와 PTC 소자(일부 원통형에 사용)를 장착해 배터리가 비정상 상태에 있거나 출력이 단락-되었을 때 배터리가 손상되는 것을 방지합니다. 단일 리튬-이온 배터리의 공칭 전압은 3.7V입니다(인산철리튬 시스템은 3.2V). 단일 배터리의 용량이 제한되어 있기 때문에 실제 응용 분야에서는 여러 셀을 직렬로 연결하여 전압을 높이고 용량을 늘리기 위해 병렬로 연결하여 다양한 장치의 전압 플랫폼 및 에너지 용량 요구 사항을 충족하는 경우가 많습니다.

 

제조 공정 관점에서 리튬{0}}이온 에너지 저장 시스템용 배터리와 같은 에너지 저장에 특화된 제품을 생산하려면 폴 피스 코팅, 롤링, 슬리팅, 권취/적층, 액체 주입, 형성, 부피 분리 등 수십 가지 공정이 필요합니다. 그 중 폴 피스 제조 공정에서는 코팅 두께 균일성(공차 ±1.5 μm 이내 제어), 폴 피스 정렬(편차 0.5 mm 이하), 버 제어(버 높이 15 μm 이하)에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. 레이저 용접은 쉘과 커버를 밀봉하는 데 사용됩니다. 용접 용입은 0.3-0.8mm 범위 내에서 정확하게 제어되어야 하며, 관통기공이나 스패터 결함이 없어야 합니다. 형성 공정은 배터리를 활성화하기 위한 최초의 전기화학적 공정으로 엄격하게 온도가 제어되는 환경에서 수행되어야 합니다. 안정적인 고체전해질 계면막 형성을 촉진하기 위해 1차 충전 전류는 일반적으로 0.05C~0.1C로 설정된다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

태양광 홈 시스템 리튬 이온 배터리는 가정용 태양광 에너지 저장 시스템용으로 특별히 설계되었습니다. 핵심 요구 사항에는 넓은 작동 온도 범위(-20도 ~ 60도), 6,000회 이상의 사이클 수명, 실외 설치 환경에 적응할 수 있는 IP65 이상의 보호 수준이 포함됩니다. 리튬 태양광 배터리는 독립형 태양광 발전소, 통신 기지국용 백업 전원 공급 장치, 원격 지역의 마이크로그리드 시스템에 널리 사용됩니다. 용량 사양은 일반적으로 2.5kWh~20kWh이며, 부하 수요에 따라 유연하게 병렬 확장할 수 있습니다. 대규모 에너지 저장 발전소 분야에서 태양 에너지 저장 시스템 리튬 배터리 팩은 컨테이너 또는 캐비닛 스타일로 배포됩니다. 단일 시스템의 용량은 전력망 주파수, 피크 조절, 재생 에너지 그리드 통합 및 소비에 참여하여 MWh 수준에 도달할 수 있습니다.

 

태양광 에너지 시스템용 리튬 이온 배터리는 태양광 인버터, 에너지 저장 변환기 및 에너지 관리 시스템과의 통신 호환성을 강조하며 일반적으로 CAN 버스, RS485 및 Modbus와 같은 다중 프로토콜을 지원합니다. 리튬 슈퍼팩 배터리는 뛰어난 저온 방전 성능(정격 용량의 70% 이상 영하 30도 환경에서 방전 가능)과 신뢰성이 높은 밀봉 구조로 무인 기지국, 극지과학 연구 장비, 특수 차량 등 열악한 작업 환경에 적합합니다. 배터리 팩 키트는 시스템 통합자에게 표준화된 배터리 모듈, BMS 슬레이브 보드, 구조 부품 및 배선 하니스 구성 요소를 제공하여 통합 개발의 복잡성과 주기를 크게 줄입니다.

 

동력 배터리 분야에서 리튬{0}}이온 배터리는 전기 승용차, 전기 버스, 물류 차량 및 특수 엔지니어링 차량에 널리 사용됩니다. 에너지 저장 분야는 대규모 발전소, 산업 및 상업용 에너지 저장, 가정용 에너지 저장 등 세 가지 주요 시장 부문을 포괄합니다. 가전제품 분야에는 스마트폰, 노트북, 웨어러블 기기, 드론 등이 포함됩니다. 위에 언급된 -유형의 응용 분야에 대한 최종 제품 형태인 리튬-이온 배터리 팩의 설계에서는 에너지 밀도, 전력 밀도, 열 관리, 기계적 보호 및 전기 안전과 같은 다차원 지표를 종합적으로 고려해야 합니다. 전기화학, 기계공학, 전력전자 기술이 고도로 통합된 제품입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

기존 납{0}}배터리 및 니켈-금속 수소화물 배터리와 비교할 때 리튬{2}}이온 배터리는 여러 성능 측면에서 상당한 이점을 보여줍니다. 에너지 밀도 측면에서 리튬{4}}이온 배터리는 460-600Wh/kg에 도달할 수 있으며 이는 납-배터리에 비해 약 6{17}}7배에 달합니다. 이는 동일한 무게로 더 많은 전기 에너지를 저장할 수 있음을 의미합니다. 사이클 수명 측면에서 인산철리튬 양극을 사용하는 배터리는 1C 충방전 및 100% 방전 깊이 조건에서 6,000사이클 이상을 달성할 수 있으며 수명은 6년 이상에 달할 수 있습니다. 정격 전압 측면에서 단일 셀의 작동 전압은 3.7V 또는 3.2V이며 이는 니켈-금속 수소화물 또는 니켈-카드뮴 배터리 3개의 직렬 전압과 거의 동일하므로 더 높은 전압의 배터리 팩을 쉽게 구성할 수 있습니다. 높은 전력 내구성 측면에서 리튬 철 인산염 배터리는 차량 가속 및 상승 요구 사항을 충족하기 위해 15-30C의 순간 방전 속도를 지원할 수 있습니다. 자체 방전율은 매우 낮으며 일반적으로 월 1% 미만으로 제어할 수 있습니다. 이는 니켈수소 배터리의 1/20 미만입니다. 무게로 따지면 같은 부피의 무게는 납산제품의 1/6~1/5에 불과합니다. 고온 및 저온 적응성 측면에서 -20도에서 60도까지의 환경에서 사용할 수 있으며 특수 처리 후 -45도에 도달할 수 있습니다.

 

녹색 환경 보호 측면에서 납, 수은, 카드뮴과 같은 독성 및 유해 중금속을 포함하지 않으며 기본적으로 생산 과정에서 수자원이 소비되지 않습니다. 그러나 리튬-이온 배터리에는 여러 가지 엔지니어링 제한 사항도 있습니다. 첫째, 모든 리튬{3}}이온 배터리에는 과충전, 과{4}}방전 및 과-전류를 방지하기 위한 보호 회로가 장착되어야 합니다. 이는 시스템의 복잡성과 비용을 증가시킵니다. 둘째, 리튬코발트산화물계 배터리는 고전류에서 방전이 불가능하고 안전성이 떨어진다. 셋째, 생산조건이 매우 까다롭습니다. - 전극코팅, 와인딩, 액주입 등의 핵심 공정은 이슬점이 -40도 이하인 건조실에서 수행되어야 하므로 장비 투자 및 운영 비용이 많이 듭니다. 넷째, 이용조건에 제한이 있습니다. 너무 높거나 너무 낮은 온도에서 사용하면 노화가 가속화되고 안전 위험도 발생할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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