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배터리 기술

배터리 기술

배터리가 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 휴대용 및 모바일 장비의 사용이 증가함에 따라 배터리 기술의 사용도 증가합니다.

배터리에 대한 수요가 증가함에 따라 기술이 지난 몇 년 동안 상당히 발전했으며 앞으로 더 많은 개발이 예상 될 수 있음을 의미합니다.

배터리에 대한 엄청난 수요로 인해 다양한 배터리 및 셀 기술을 사용할 수 있습니다. 여기에는 아연-탄소 및 알카라인 배터리와 같은 기존의 비 충전식 기술부터 NiCd에서 NiMH 셀을 통해 새로운 리튬 이온 충전식 배터리로 이동 한 충전식 배터리에 이르기까지 다양합니다. 배터리에 대한 엄청난 수요로 인해 많은 양의 배터리 기술 개발이 진행되고 있으며 더 높은 수준의 성능을 제공하는 새로운 유형의 셀과 배터리를 사용할 수있게 될 것입니다.

점점 더 중요 해지고있는 배터리 기술의 또 다른 영역은 녹색 또는 환경 적 측면입니다. 일부 오래된 배터리 기술에는 독성으로 간주 될 수있는 화학 물질이 포함되어 있습니다. 이제 새로운 디자인은보다 환경 친화적 인 화학 물질을 사용하려고합니다. 니켈 카드뮴 전지는 이제 환경 친화적이지 않은 것으로 간주되며 이전만큼 널리 사용되지 않습니다. 다른 배터리에도 유해한 화학 물질이 포함되어 있으며 이는 향후 개발 방향에 중대한 영향을 미칠 것입니다.

기본 배터리 및 셀 개념

배터리 기술의 기본을 살펴보면 배터리는 두 개 이상의 전기 화학 셀의 조합입니다. 이 전기 화학 전지는 에너지를 화학 에너지의 형태로 저장하며, 전류가 흐를 수있는 전기 회로에 연결되면 전기 에너지로 변환됩니다.

셀은 전해질이 그 사이에 배치 된 두 개의 전극으로 구성됩니다. 음극은 음극으로 알려져 있고 양극은 양극으로 알려져 있습니다. 이들 사이의 전해질은 액체 또는 고체 일 수 있습니다. 오늘날 많은 셀이 특수 용기에 담겨 있으며 양극과 음극 사이에 분리기로 알려진 요소가 있습니다. 이것은 전해질에 다공성이며 견인 전극이 서로 접촉하는 것을 방지합니다.

배터리 단자의 전위차를 단자 전압이라고합니다. 배터리가 전류를 통과하지 못하는 경우 (예 : 회로에 연결되어 있지 않을 때 보이는 단자 전압은 개방 회로 전압이며 이것은 EMF 또는 배터리의 기전력과 같습니다.

모든 배터리에는 일정 수준의 내부 저항이 있습니다. 결과적으로 터미널 전압은 외부 부하에 연결될 때 떨어집니다. 배터리가 고갈됨에 따라 내부 저항이 상승하고 부하가 걸리는 전압이 떨어지는 것으로 나타났습니다.

1 차 및 2 차 세포

다양한 유형의 배터리가 있지만 전력을 공급하는 데 사용할 수있는 전지 또는 배터리의 두 가지 주요 범주가 있습니다. 각 유형에는 고유 한 장점과 단점이 있으므로 자주 교체 할 수 있지만 각 유형의 배터리는 서로 다른 애플리케이션에서 사용됩니다.

  • 기본 배터리 : 기본 배터리는 기본적으로 재충전 할 수없는 배터리입니다. 그들은 화학 에너지를 전기 에너지로 비가 역적으로 변환합니다. 배터리 내의 화학 물질이 모두 반응하여 전기 에너지를 생성하고 고갈되면 배터리 또는 셀을 전기 수단으로 쉽게 복원 할 수 없습니다.
  • 보조 배터리 : 2 차 전지 또는 2 차 전지는 재충전이 가능하다는 점에서 1 차 전지와 다릅니다. 셀 또는 배터리 내의 화학 반응은 셀에 전기 에너지를 공급하여 원래 구성을 복원함으로써 역전 될 수 있습니다.

표준 셀 및 배터리 크기

배터리, 특히 기본 배터리는 수명이 다하면 교체 할 수 있어야합니다. 결과적으로 배터리는 일반적으로 표준 배터리 크기로 제공되므로 다른 제조업체의 배터리를 사용할 수 있습니다. 결과적으로 사용되는 표준 배터리 크기가 많이 있습니다.

일반적인 표준 배터리 크기에 대한 요약은 다음과 같습니다.


표준 셀 및 배터리 크기
세포 유형직경
mm
신장
mm
AAA10.544.5
AA14.550.5
26.250.0
34.261.5

세포 유형

사용할 수있는 다양한 유형의 셀 또는 배터리 기술이 있습니다. 각기 다른 유형의 배터리 기술에는 고유 한 장점과 단점이 있습니다. 따라서 다양한 유형의 셀 또는 배터리 기술이 다양한 애플리케이션에서 사용될 수 있습니다. 아래 표는 오늘날 더 일반적으로 사용되는 몇 가지 유형에 대한 요약을 제공합니다.


배터리 유형 및 특성
세포 유형공칭 전압
V
형질
1 차 전지 및 배터리
알칼리성 이산화망간1.5광범위하게 사용 가능하며 대용량을 제공합니다. 유통 기한은 일반적으로 최대 약 5 년입니다. 적당한 전류를 제공 할 수 있습니다.
리튬 티 오닐 클로라이드3.6중저 전류에 적합합니다. 높은 에너지 밀도와 긴 보관 수명.
리튬 이산화망간3.0높은 에너지 밀도 및 중간 전류 기능과 결합 된 긴 보관 수명.
수은 산화물1.35버튼 셀에 사용되지만 포함 된 수은으로 인해 현재는 거의 단계적으로 폐지되었습니다.
Silve 산화물1.5좋은 에너지 밀도. 주로 버튼 셀에 사용됩니다.
아연 탄소1.5소비자 애플리케이션에 널리 사용됩니다. 저렴한 비용, 적당한 용량. 간헐적 인 사용 조건에서 가장 잘 작동하십시오.
아연 공기1.4주로 버튼 셀에 사용됩니다. 개봉 후 수명이 제한되고 전류 용량이 낮지 만 에너지 밀도가 높습니다.
2 차 전지 및 배터리
니켈 카드뮴
NiCd
1.2매우 일반적으로 사용되었지만 이제는 환경 영향을 고려하여 NiMH 전지 및 배터리로 대체되었습니다. 내부 저항이 낮고 큰 전류를 공급할 수 있습니다. 주의해서 사용하면 긴 수명.
니켈 금속 수 소화물
NiMH
1.2용량은 높지만 NiCads보다 비쌉니다. 충전은 신중하게 관리해야합니다. NiCads가 이전에 사용되었던 많은 애플리케이션에서 사용됩니다.
리튬 이온
사자
최대 용량이며 현재 많은 랩톱, 휴대 전화, 카메라에서 널리 사용됩니다. 등. 충전은 신중하게 제어해야하며 종종 제한된 수명 ~ 일반적으로 300 회 충전 방전주기를 가져야합니다.
납산2.0자동차 애플리케이션에 널리 사용됩니다. 상대적으로 저렴하지만 기대 수명은 종종 짧습니다.

최근 몇 년 동안 배터리 기술의 성능이 상당히 향상되었습니다. 더 작은 공간에 더 많은 용량이 필요하고 신뢰성이 높아짐에 따라 배터리에 대한 요구가 증가함에 따라 새로운 요구 사항을 충족하기 위해 상당한 양의 연구가 투자되었습니다.

이 연구는 충전 사이에 훨씬 더 긴 시간, 더 높은 용량 수준 및 더 높은 수준의 신뢰성을 가져 왔습니다. 미래를 위해 배터리에 대한 수요는 증가 할 것이며, 기술은 모든 측정을 넘어서 향상 될 것입니다.


비디오보기: 다음 혁신을 주도할 기술: 배터리 (유월 2021).