이 튜토리얼에서는 전기 및 전자 시스템의 중요한 구성 요소 중 하나 인 배터리에 대해 알아 봅니다. 우리는 몇 가지 기본적인 정보에 대해 배터리 살펴보고,다른 유형의 배터리 또는지에 대한 가이드 배터리 유형에 적합한 응용 프로그램입니다.,

개요

소개

당신은 전기 엔지니어나지 않는,당신은 걸쳐 올 수도 있습이어야의 몇 가지 서로 다른 종류의 배에서 당신의 삶입니다. 일부 공용 장소가 어디서 배터리를 사용은 벽시계,경보 또는 연기 탐지기를 사용하는 작은 일회용 배터리 또는 자동차,트럭 사이클 또는 모터를 사용하는 상대적으로 큰 충전 배터리.

배터리는 지난 10 년 정도 동안 매우 중요한 에너지 원이되었습니다., 심지어 그 전에,그들은 우리 삶의 중요한 부분에 여러 가지 전원 휴대 장치 같은 트랜지스터 라디오,Walkman,소형 게임,카메라,등등.

그러나 개발에서의 고급 스마트폰,태블릿,노트북,태양 에너지 자동차와 전기자동차 연구로 건전지를 지속할 수 있는 더 이상을 제공할 수 있는 데 필요한 에너지에 그것의 절정이다.

사실의 문제로,2019 화학 노벨상 수상했습니다 세 개의 과학자 존 B. 절대,M.Stanley Whittingham 와 아키라 요시노의 발전을 위해 리튬-이온 배터리입니다.,

는 무엇입니까?

배터리 화학적 장치에 저장하는 전기 에너지의 형태에서 화학 물질에 의하여 전기화학적 반응,변환 저장 화학적 에너지로 직류 전기 에너지입니다. 이탈리아의 물리학 자 알레산드로 볼타(Alessandro Volta)는 1800 년에 최초의 배터리를 발명했습니다.

전기화학 반응에 배터리를 포함한 전송의 전자서 하나의 물질을 다른(라는 전극)를 통해 전류입니다.,

셀과 배터리

지만 장기의 배터리가 자주 사용되는 기본적인 전기 장치에 대한 책임은 실제 저장소의 에너지라고 합니다. 방금 언급했듯이 셀은 화학 에너지의 변환에 의해 생성되는 전기 에너지의 원천 인 기본 전기 화학 단위입니다.

에서 기본적인 형태,셀 일반적으로 포함되어 세 가지 주요 요소는 두 전극 전해질로 구성되어 있의 터미널,분리막 및 컨테이너입니다. 전극에 대해 말하면,양극과 음극이라는 두 가지 유형의 전극이 있습니다.,

양극은 음극(연료 전극 또는 환원 전극이라고도 함)입니다. 그것은 외부 회로에 전자를 잃고 전기 화학 반응에서 산화됩니다.반면에

음극은 양극(산화 전극이라고도 함)입니다. 그것은 영원한 회로에서 전자를 받아들이고 전기 화학 반응에서 감소하게됩니다. 따라서,배터리에서의 에너지 변환은 전기 화학적 산화-환원 반응에 기인한다.

셀의 세 번째 중요한 구성 요소는 전해질입니다., 전해질은 두 전극 사이의 이온 형태로 전하 이동을위한 매체 역할을합니다. 따라서,전해질은 언젠가 이온 전도체로 불린다. 여기서 주목해야 할 중요한 점은 전해질은 전기 전도성이 아니라 단지 이온 전도성을 갖는다.

배터리로 구성되어 있는 하나 이상”세포”는 전기적으로 연결 중 하나에서는 직렬 또는 병렬로 구성하여 필요한 전압 및 현재 수준이다.,

다른 유형의 배터리

기본적으로,모든 전기화학 세포와 배터리는 두 가지 유형으로 분류:

  • 기본(비용)
  • 중등(충전)

있다하더라도 여러 가지 다른 분류에서 이러한 두 가지 유형의 배터리는,이러한 두 가지 기본적인 유형입니다. 간단히 말하자면,일차전지는 비 충전 배터리,즉 그들은할 수 없는 재충전 전기로는 동안에는 보조 배터리를 재충전 전지,즉,그들은 될 수 있습니다 재충전 전기적으로.,

주요 배터리

주는 배터리는 하나의 간단하고 편리한 소의 전원에 대한 여러 휴대용 전자 및 전기 장치는 같은 조명,카메라,시계,장난감,라디오 등입니다. 그들은 전기적으로 재충전 될 수 없기 때문에”그것을 사용하고 방전되면 버리십시오”유형입니다.

일반적으로,일차전지는 저렴한 가벼운 무게,작은 매우 사용하기 편리한 상대적으로 또는 유지보수가 감소했습니다., 대부분의 일차전지에 사용되는 응용 프로그램은 국내 단일 세포의 유형 및 일반적으로 원통형 구성(지만,그것은 매우 쉽게 생성에서 그들을 다양한 모양과 크기).

일반적인 기본 배터리 유형

최대 1970 년대까지,아연 양극 기반으로 배터리의 주된 차 건전지 유형이 있다. 1940 년대 동안,차 세계 대전과 전쟁 후,아연-탄소 기반의 배터리와 그들은 50Wh/kg 의 평균 용량을 가지고있다.

배터리 기술에서 가장 중요한 발전은 1970-1990 기간 동안 이루어졌습니다., 그것은 이 시간 동안,유명한 아연/알칼리망간 이산화탄소 배터리 개발되었고 그들은 천천히 교체 오래된 아연–탄소 형태의 주요 주요 배터리입니다.

아연 산화물 수은 및 카드뮴 산화물 수은 배터리 사용되었 이 기간 동안만으로 환경 문제와 관련하여 사용법의 수은,이러한 건전지 유형을 천천히 폐지됩니다.,

그것은 이 기간 동안,개발의 배터리와 리튬 활성으로 양극 소재가 시작되었고 간주 중요한 성취로 인해 높은 특정한 에너지고 더 이상 선반 리튬 배터리의 수명이 전통적인 아연 배터리입니다.

리튬 건전지 제조되는 버튼을 동전 세포의 특정 범위에 대한 응용 프로그램(시계,메모리 백업 등입니다.)더 큰 원통 모양 유형 건전지는 또한 유효한 동안.

다음 표는 특성 및 용도와 함께 다양한 유형의 기본 배터리를 보여줍니다.,shelf life

Replacement for button and cylindrical cells

Lithium/Solid Electrolyte

Low power, extremely long shelf life

Memory circuits, medical electronics

Secondary Batteries

A Secondary Battery is also called as Rechargeable Battery as they can be electrically recharged after discharge., 화학적 상태의 전기화학 세포이 될 수 있습니다”충전이”그들의 원래 상태로 전달하여 현재를 통해서 세포의 반대 방향으로의 방전이다.

기본적으로,보조 배터리를 사용할 수 있는 두 가지 방법으로.

첫 번째 범주에의 응용 프로그램,보조 배터리는 기본적으로 사용되는 에너지 저장 장치는 그들이 전기적으로 연결되어 있는 주요한 에너지원한 청구에 의해서 또한 에너지를 공급할 때 필요합니다. 이러한 애플리케이션의 사례는 하이브리드 전기 자동차(HEV),무정전 전원 공급 장치(UPS),등등.,

이차전지의 두 번째 응용분야는 배터리를 1 차전지로 사용하고 방전하는 응용분야입니다. 그것은 완전히 배출(또는 거의 완전히 방전되),신의 폐기,그것은 배터리 충전 적절하게 충전 메커니즘이 있습니다. 이러한 응용 프로그램의 예로는 휴대폰,노트북,전기 자동차 등과 같은 모든 최신 휴대용 전자 제품이 있습니다.,

의 에너지 밀도 보조 배터리에 상대적으로 낮은 것의 일차전지지만 다른 좋은 특성을 다음과 같이 높은 전력 밀도,평면 출력 곡선,높은 출력 비율,낮은 온도 성능이다.

일반적인 이차전지 유형

두 개의 가장 오래된 건전지는 사실에는 보조 배터리라고 리드 산 성 배터리 개발에서 늦은 1850 및 니켈–카드뮴 배터리 개발에서 1900 년대 초습니다. 최근까지 시간,거기에 두 가지 유형의 보조 배터리입니다.,

첫 번째 및 가장 일반적으로 사용되는 재충전용 배터리는 라는 리드 산 성 배터리입니다. 그들은 납-납 이산화(Pb-PbO2)전기 화학적 커플을 기반으로합니다. 이러한 유형의 배터리에 사용되는 전해질은 매우 일반적인 황산입니다.

충전식 배터리의 두 번째 유형은 니켈-카드뮴 배터리라고합니다. 그들은 양극 및 카드뮴 금속 근거한 부정적인 전극으로 니켈 옥시 하이드 록시드(니켈 산화물)에 근거를 둡니다. 전해질에 오면 수산화 칼륨의 알칼리성 용액이 사용됩니다.,

최근 수십 년 동안 두 가지 새로운 유형의 충전식 배터리가 등장했습니다. 그들은 니켈-금속 수 소화물 배터리와 리튬 이온 배터리입니다. 이러한 두 가지,리튬–이온 배터리가 나왔 게임 체인저 되었고 상업적으로 우수한과의 높은 특정한 에너지와 에너지 밀도가 숫자(150Wh/kg400Wh/L).,

거기에 몇 가지 다른 유형의 보조 배터리만 네 개의 주요 유형은 다음과 같습니다:

  • 리드 산 성 배터리
  • 니켈–카드뮴 배터리
  • 니켈 금속 수소화물 건전지
  • 리튬–이온 배터리

우리는 이제 간단히 보에 대해 이러한 건전지 유형 개별적으로합니다.

리드 산 성 배터리

리드 산 성 배터리는 훨씬 가장 인기 있고 가장 많이 사용되는 충전 배터리. 그들은 1 세기 이상 동안 성공적인 제품이었습니다., 지도 산 건전지에서 사용할 수 있는 여러 가지 다른 구성처럼 작은 밀봉한 세포의 용량이 1Ah 큰 세포의 수용량을 가진 12,000 아입니다.

중 하나의 중요한 응용 프로그램 od 지도 산 건전지는 자동차 업계에서 그들이 주로 사용되는 SLI 배터리(시작,조명 및 점화).

기타 응용 프로그램의 리드 산 성 배터리를 포함한 에너지 저장,비상 발전,전기 자동차(심지어 하이브리드 차량),통신 시스템,긴급 점화 체계,등등.,

응용 프로그램의 넓은 범위의 지도 산 건전지는 결과 그것의 넓은 전압 범위는,다양한 모양과 크기,저렴하고 비교적 쉬운 유지 보수입니다. 과 비교했을 때 다른 이차전지 기술,지도 산 건전지를 가장 저렴한 옵션에 대한 모든 응용 프로그램을 제공합 매우 좋은 성능을 제공합니다.

납 축전지의 전기 효율은 75~80%사이입니다. 이 효율성은 에너지 저장(중단없는 전원 공급 장치–업)및 전기 자동차에 적합합니다.,

니켈–카드뮴 배터리

니켈–카드뮴 배터리 또는 단순히 Ni-Cd 배터리의 가장 오래된 배터리 사용할 수 있는 유형에 오르는 리드 산 성 배터리입니다. 그들은 매우 긴 수명을 가지고 있으며 매우 신뢰할 수 있고 견고합니다.

주요 장점 중 하나의 니켈-카드뮴 축전지 그 대상이 될 수 있는 높은 출력 비율과 그들은 운영할 수 있습니다 넓은 범위의 온도가 있습니다. 또한 Ni-Cd 배터리의 유효 기간은 매우 길다., 이 건전지의 비용은 와트 시간 기초 당에 지도 산 건전지가 더 높습니다 그러나 알카리 전지의 그 다른 유형이 더 적은입니다.

앞서 언급했듯이,Ni-Cd 배터리를 사용하여 니켈 Oxyhydroxide(NiOOH)로 음극선 및 카드뮴 금속(Cd)으로 양극. 일반 소비자는 배터리와 함께-라인 전압의 1.2V. 산업 응용 프로그램에서,Ni-Cd 에는 단지 두 번째는 리드 산 성 배터리로 인해 그들의 낮은 온도의 공연,평 출력 전압,긴 수명,낮은 유지보수과 뛰어난 신뢰성을 자랑한다.,

불행히도,”메모리 효과”라고 불리는 Ni-Cd 배터리의 주요 특성이 하나 있는데,이는 유일한 단점입니다. Ni Cd 세포가 부분적으로 출력되고 그 후에 재충전될 때,그들의 수용량 점진적으로 i.e.cycle 에 의하여 잃습니다. “컨디셔닝”은 배터리의 손실 된 용량을 복원 할 수있는 프로세스입니다.

이 과정에서 셀은 제로 볼트로 완전히 방전 된 다음 완전히 재충전됩니다.,

니켈 금속 수소화물 건전지

이들은 상대적으로 새로운 유형의 배터리는 확장된 버전의 니켈수소전극,배터리는 독점적으로 사용되는 항공우주 응용 프로그램(satellite). 양극은 니켈 옥시 하이드 록시 드(NiOOH)인 반면,셀의 음극은 수소가 가역적으로 저장되는 금속 합금이다.

이전에,합금 금속을 흡수한 수소를 형성하는 금속 수소화물과 동물,금속 수소화물을 잃는 수소이다.,

Ni-Cd 에 니켈 금속 수 소화물 건전지의 1 개의 주요 이점은 그것의 더 높은 특정한 에너지 및 에너지 조밀도를 batterie. 밀봉 된 니켈-금속 수 소화물 배터리는 작은 원통형 셀로 상업적으로 이용 가능하며 휴대용 전자 제품에 사용됩니다.

리튬–이온 배터리

의 출현을 리튬-이온 배터리는 지난 몇 년간은 놀라웠습니다. 소비자 시장의 50%이상이 리튬 이온 배터리의 사용을 채택했습니다. 특히 랩톱,휴대 전화,카메라 등이 있습니다. 리튬 이온 배터리의 가장 큰 응용 분야입니다.,

리튬-이온 배터리는 크게 높은 에너지 밀도,높은 특정한 에너지와 긴 주기 생활. 리튬 이온 배터리의 다른 주요 장점은 느린 자체 방전율과 광범위한 작동 온도입니다.

배터리 애플리케이션

지난 수십 년 동안 소비자 애플리케이션에서 소형 밀폐 배터리의 사용은 기하 급수적이었습니다. 소형 폼 팩터의 1 차 또는 충전식 배터리는 엄청난 수의 가전 제품에 사용되고 있습니다. 그들 중 일부는 아래에 언급되어 있습니다.,

  • 휴대용 전자 장치:시계,카메라,휴대폰,노트북,캠코더,계산기,시험 장비(미터).
  • 엔터테인먼트:라디오,MP3 플레이어,CD 플레이어,모든 적외선 원격 제어 장난감,게임,키보드입니다.
  • 가정용:계,알람,연기 탐지기,섬광 빛,UPS,비상등,이 브러시,헤어 트리머 및 면도기,혈압 모니터,보청기,맥박 조정기,휴대용 전력 공구(드릴,나사 드라이버).

배터리를 선택하는 방법?, 성능 및 비용:

응용 프로그램에 대한 배터리를 선택하면 단지 두 가지 특성 아래로 전화를 걸 수 있습니다. 그러나 우리가 조금 더 깊이 파헤 치면 다음은 응용 프로그램에 적합한 배터리를 선택하는 결정 요소입니다.

  • 기본 또는 보조
  • 에너지 전원
  • 선반 생활
  • 에너지 효율 및 충전 평가
  • 배터리 수명
  • 배열