리튬 이온 배터리는 어떻게 작동합니까? – 찬반 양론

리튬 이온 배터리는 충전식 배터리 유형입니다. 모바일 시스템에서 중요합니다. 리튬 이온 배터리는 자동차 산업에서 가장 일반적으로 사용되는 배터리 중 하나입니다. 리튬 이온 배터리는 어떻게 작동하나요?

이러한 배터리는 휴대전화에서 찾을 수 있습니다. , MP3 플레이어 , 노트북기타 전자 기기 .

자동차용 리튬 이온 배터리 :리튬 이온 셀이 함께 적층되어 고전압 전기 자동차 배터리를 형성합니다. 요즘.

전지와 배터리란 무엇입니까?

배터리 및 셀이란 무엇입니까 ?

전극(양극 및 음극) 분리막과 전해질을 포함하는 기본 전기화학 단위입니다.

단일 셀은 가전 제품에 많은 양의 전기 에너지를 공급할 수 없습니다. 그래서 배터리 팩을 형성하기 위해 연결됩니다.

A 배터리 또는 배터리 팩은 하우징, 전기 연결, 제어 및 보호를 위한 전자 장치가 있는 셀 또는 셀 어셈블리의 모음입니다.

리튬 이온 셀을 함께 연결하여 12V, 36V 및 더 높은 전압(400V) 배터리 팩을 만듭니다.

셀의 구성요소

셀의 주요 구성 요소는

  • 양극 – 음극
  • 음극 – 양극
  • 전해질
  • 유기농 분리기

리튬이온 배터리의 구성요소

  • 양극 :리튬 삽입 흑연(LiC6 )
  • 음극 :리튬 삽입 LiCoO2 (리x CoO2)

층간삽입은 층 구조를 가진 물질에 분자를 가역적으로 포함시키는 것입니다. Van Der Waals 격차를 더욱 확대하고 일주일 간의 유대감을 형성합니다.

  • 전해질 :LiPF6 혼합물 및 알킬 카보네이트(EC-DMC라고도 하는 에틸렌 카보네이트와 디메틸 카보네이트의 혼합물)
  • 유기적 구분자 :특정 분자나 이온이 확산에 의해 통과할 수 있도록 하는 반투과성 고분자 미세다공성 멤브레인입니다.

리튬 이온 배터리는 어떻게 작동합니까?

리튬 이온 배터리가 충전 및 방전되면 어떻게 됩니까? 다음은 리튬 이온 배터리의 개략도입니다.

리튬 이온 배터리 방전 – 자발적인 과정

양극과 음극에서 일어나는 화학반응은 다음과 같다.

  • 양극 (음극):LiC6 -> C6 + 리 + + e
  • 음극 (양극):CoO2 + + + e -> LiCoO2

+ 이온은 반투막을 통과하고 전자는 연결된 외부 부하를 통해 양극에서 음극으로 이동합니다. 일반적으로 전류의 방향은 전자의 방향과 반대입니다. 따라서 전류는 음극에서 양극으로 흐릅니다.

리튬 이온 배터리 충전 – 비자발적 프로세스

방전 중에 일어나는 화학 반응은 다음과 같습니다.

  • 양극 :C6 + 리 + + e -> LiC6
  • 음극 :LiCoO2 -> CoO2 + + + e

충전 장비를 배터리에 연결하면(Anode는 -ve, Cathode는 +ve 단자) 배터리가 충전을 시작합니다. 외부 전원 공급 장치의 전압이 셀 전압보다 높아야 충전됩니다.

전반적인 반응

리튬 이온 배터리에서 일어나는 전반적인 반응은 다음과 같습니다. 가역적인 반응입니다.

  • LiC6 + 공동운영자2 <-> C6 + LiCoO2

방전 중에는 왼쪽에서 오른쪽으로, 리튬이온 배터리 충전 중에는 오른쪽에서 왼쪽으로 발생합니다.

리튬 이온 배터리의 장점

다음은 리튬 이온 배터리의 주요 장점입니다.

#1 높은 비에너지(Wh/kg) 및 에너지 밀도(Wh/L)

리튬 이온 배터리의 크기는 동일한 양의 에너지를 저장하는 다른 배터리 기술에 비해 작습니다.

  • 에너지 밀도 =250 -650Wh/L
  • 비에너지 =100 – 250Wh/kg

따라서 리튬 이온 배터리는 더 가볍습니다. 작게 .

#2 더 높은 공칭 전압

리튬 이온 전지의 공칭 전압은 납산, NiMh 및 NiCd 배터리보다 높습니다. 약 3.6~3.85V입니다.

#3 자가 방전 감소

리튬 이온 배터리는 자체 방전되지 않습니다. 리튬 이온 배터리 팩은 한 달에 약 5%만 손실됩니다. NiMH 배터리는 한 달에 20% 손실됩니다.

#4 메모리 효과 없음

메모리 효과가 없으므로 다른 배터리 화학 물질과 마찬가지로 충전하기 전에 완전히 방전할 필요가 없습니다. Ni-Cd 배터리는 메모리 효과가 있어 충방전 문제가 발생합니다.

#5 긴 수명

리튬 이온 배터리는 수천 번의 충전/방전 주기를 처리할 수 있습니다. 다른 배터리 기술은 이렇게 오래 지속되지 않습니다.

리튬 이온 배터리의 단점

리튬 이온 배터리 팩은 각별한 주의가 필요합니다. 리튬 이온 배터리의 몇 가지 단점을 나열해 보겠습니다.

#1 온도에 민감함

그들은 고온에 매우 민감합니다. 열로 인해 리튬 이온 배터리 팩이 평소보다 훨씬 빨리 열화됩니다.

리튬 이온 배터리는 고온 감도로 인해 리튬 이온 배터리를 사용하는 전기 자동차에서 열 관리가 매우 중요합니다.

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#2 BMS가 필요합니다

리튬 이온 배터리를 관리하려면 배터리 관리 시스템을 사용해야 합니다. 더 비싸게 만듭니다.

  • 배터리 관리 시스템:최고의 가이드

#3 열폭주 가능성

리튬 이온 배터리에서 열 폭주의 가능성이 약간 있습니다. 셀이 단락되면 더 많은 열이 발생하고 인접한 셀이 손상됩니다.

열 폭주는 가장 흔한 전기 자동차 화재 사고입니다. 때로는 매우 느리게 발생했습니다.

다음을 읽을 수 있습니다. 전기 자동차는 사고에 안전합니까?

결론

리튬 이온 배터리는 이제 많은 전자 시스템에서 일반적입니다. 다른 배터리 기술에 비해 가볍고 작은 배터리입니다.

화학, 리튬 이온 배터리의 작동 원리, 리튬 이온 배터리의 장단점에 대해 논의했습니다.