리튬 이온 배터리는 니켈-금속 수소화물 배터리만큼 까다롭지는 않지만 여전히 약간의 주의가 필요합니다. 에 집착 다섯 가지 간단한 규칙, 연장할 수 있을 뿐만 아니라 라이프 사이클리튬 이온 배터리, 그러나 또한 작동 시간을 늘리기 위해 모바일 기기충전하지 않고.

완전 방전을 피하십시오.리튬 이온 배터리는 소위 메모리 효과가 없으므로 방전이 0이 될 때까지 기다리지 않고 충전할 수 있으며 또한 충전해야 합니다. 많은 제조업체에서 리튬 이온 배터리의 수명을 완전 방전 횟수(최대 0%)로 계산합니다. 고품질 배터리용 400-600 주기. 리튬 이온 배터리의 수명을 연장하려면 휴대전화를 더 자주 충전하세요. 최적의 경우 배터리 표시기가 10-20% 표시 아래로 떨어지자마자 휴대전화를 충전할 수 있습니다. 이것은 방전 사이클의 수를 증가시킬 것입니다 1000-1100 .
전문가들은 이 과정을 방전 깊이와 같은 지표로 설명합니다. 전화기가 20%로 방전되면 방전 깊이는 80%입니다. 아래 표는 방전 심도에 대한 리튬 이온 배터리의 방전 주기 수의 의존성을 보여줍니다.

3개월에 1회 퇴원합니다.장기간 완전 충전은 리튬 이온 배터리와 마찬가지로 지속적으로 0으로 방전됩니다.
충전 프로세스가 매우 불안정하기 때문에(필요에 따라 휴대폰을 충전하는 경우가 많으며 USB, 벽면 콘센트, 외부 배터리 등으로 충전합니다.) 전문가들은 3개월에 한 번 이상 배터리를 완전히 방전할 것을 권장합니다. 100%까지 충전하고 8-12시간 동안 충전을 유지합니다. 이것은 소위 배터리 높음 및 낮음 플래그를 재설정하는 데 도움이 됩니다. 이에 대한 자세한 내용을 읽을 수 있습니다.

부분 충전된 매장. 리튬 이온 배터리의 장기 보관을 위한 최적의 상태는 15°C에서 30~50% 충전된 상태입니다. 배터리를 완전히 충전된 상태로 두면 시간이 지남에 따라 용량이 크게 감소합니다. 그리고 여기 배터리가 있습니다 오랫동안 0으로 배출된 선반에 먼지를 모으고 있었습니다. 아마도 더 이상 세입자가 아닐 것입니다. 재활용을 위해 보낼 때입니다.
아래 표는 1년 동안 보관했을 때 보관 온도와 충전량에 따른 리튬 이온 배터리의 남은 용량을 보여줍니다.

정품 충전기를 사용하십시오.대부분의 경우 충전기가 모바일 장치에 직접 내장되어 있으며 외부 AC 어댑터는 가정용 전원 공급 장치의 전압을 낮추고 전류를 정류하기만 합니다. 즉, 배터리에 직접적인 영향을 미치지 않는다는 것을 아는 사람은 거의 없습니다. 디지털 카메라와 같은 일부 장치에는 충전기가 내장되어 있지 않으므로 리튬 이온 배터리를 외부 "충전기"에 삽입합니다. 여기서 정품이 아닌 의심스러운 품질의 외부 충전기를 사용하면 배터리 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.

과열을 피하십시오.음, 리튬 이온 배터리의 최악의 적은 고온입니다. 과열을 전혀 용납하지 않습니다. 따라서 모바일 장치를 직사광선에 노출시키지 말고 전기 히터와 같은 열원에 가까이 두지 마십시오. 최고 허용 온도, 리튬 이온 배터리를 사용할 수 있는 경우: -40°C ~ +50°C

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배터리 사망: 우리는 모두 그런 일이 일어나는 것을 보았습니다. 휴대폰, 노트북, 카메라, 그리고 이제 전기 자동차에서 그 과정은 고통스럽고 - 운이 좋다면 - 느립니다. 몇 시간 동안(심지어 며칠 동안) 장치에 전원을 공급했던 리튬 이온 배터리는 수년에 걸쳐 서서히 충전 능력을 잃습니다. 결국, 당신은 스티브 잡스를 저주하고 새 배터리나 새 기기를 구입하게 될 것입니다.

그러나 왜 이런 일이 발생합니까? 마지막 숨을 멈춘 배터리는 어떻게 될까요? 짧은 대답은 고온에 장기간 노출되고 많은 충방전 주기로 인한 손상으로 인해 전극 사이의 리튬 이온 이동이 결국 중단되기 시작한다는 것입니다.

원치 않는 화학 반응, 부식, 고온의 위협 및 성능에 영향을 미치는 기타 요인에 대한 보다 자세한 답변은 모든 것이 제대로 작동할 때 리튬 이온 배터리에서 어떤 일이 발생하는지에 대한 설명으로 시작됩니다.

리튬 이온 배터리 소개

일반적인 리튬 이온 배터리에서 리튬 코발트 산화물과 같은 리튬 산화물로 만들어진 음극(또는 음극)을 찾을 수 있습니다. 또한 오늘날 일반적으로 흑연으로 만들어진 양극 또는 양극도 찾을 수 있습니다. 얇은 다공성 분리막은 두 전극을 분리하여 단락을 방지합니다. 그리고 유기 용매로 만들어지고 리튬 염을 기반으로 하는 전해질로, 리튬 이온이 전지 내부에서 이동할 수 있습니다.

충전 중 전기리튬 이온을 음극에서 양극으로 이동시킵니다. 방전하는 동안(즉, 배터리를 사용할 때) 이온은 다시 음극으로 이동합니다.

리튬 이온 전지의 분해에 대한 과학적 연구를 수행하는 아르곤 국립 연구소(Argonne National Laboratory)의 과학자 다니엘 에이브러햄(Daniel Abraham)은 이 과정을 수력 발전 시스템의 물에 비유했습니다. 위로 올라가는 물에는 에너지가 필요하지만 매우 쉽게 아래로 흐릅니다. 실제로 그것은 운동 에너지를 공급한다고 Abraham은 말한다. 마찬가지로 음극의 리튬-코발트 산화물은 "리튬을 포기하고 싶지 않다"고 말했다. 물이 위쪽으로 이동하는 것처럼 리튬 원자를 산화물에서 양극으로 이동시키는 데 에너지가 필요합니다.

충전하는 동안 양극을 구성하는 흑연 시트 사이에 이온이 배치됩니다. 그러나 아브라함이 말했듯이 물이 내리막으로 흐를 때 "그들은 거기에 있기를 원하지 않고, 첫 번째 기회에 뒤로 물러날 것입니다." 이것이 방전입니다. 수명이 긴 배터리는 이러한 충방전 주기를 수천 번 견딜 수 있습니다.

방전된 배터리가 실제로 방전된 경우는 언제입니까?

"고장난" 배터리에 대해 이야기할 때 두 가지 성능 지표인 에너지와 전력을 이해하는 것이 중요합니다. 어떤 경우에는 배터리에서 에너지를 끌어낼 수 있는 속도가 매우 중요합니다. 이것은 힘입니다. 전기차는 고출력으로 가속과 감속이 가능하기 때문에 몇 초 안에 배터리를 충전해야 한다.

에 휴대전화반면에 고전력은 용량 또는 배터리가 보유할 수 있는 전력량보다 덜 중요합니다. 고용량 배터리는 한 번 충전으로 더 오래 지속됩니다.

시간이 지남에 따라 배터리는 용량과 전력 모두에 영향을 미칠 수 있는 여러 방식으로 성능이 저하되어 결국 기본 기능을 수행할 수 없게 됩니다.

다른 물 비유에서 생각해 보십시오. 배터리를 충전하는 것은 양동이에 수돗물을 채우는 것과 같습니다. 양동이의 부피는 배터리의 용량 또는 용량을 나타냅니다. 수도꼭지를 최대 전력으로 돌리거나 조금씩 물을 채울 수 있는 속도가 바로 전력입니다. 그러나 시간, 고온, 여러 주기 및 기타 요인으로 인해 결국 버킷에 구멍이 생깁니다.

양동이 비유에서 물이 스며듭니다. 배터리에서 리튬 이온은 제거되거나 "부착"된다고 Abraham은 말합니다. 결과적으로 전극 사이를 이동할 수 있는 능력을 잃게 됩니다. 따라서 몇 달이 지나면 원래 이틀에 한 번 충전해야 했던 휴대폰이 이제는 매일 충전해야 합니다. 그런 다음 하루에 두 번. 결국 너무 많은 리튬 이온이 "결합"되어 배터리가 유용한 충전을 유지하지 못하게 됩니다. 양동이가 물을 머금는 것을 멈춥니다.

무엇이 깨지고 왜

음극의 활성 부분(배터리의 리튬 이온 소스)은 안정성과 성능을 보장하기 위해 특정 원자 구조로 설계되었습니다. 이온이 양극으로 이동한 다음 다시 음극으로 이동할 때 안정적인 결정 구조를 유지하기 위해 이온이 원래 위치로 돌아가는 것이 이상적입니다.

문제는 결정 구조가 충방전할 때마다 변할 수 있다는 것입니다. 아파트 A의 이온이 집으로 돌아갈 필요는 없지만 옆집 B 아파트로 이동할 수 있습니다. 그런 다음 아파트 B의 이온은이 부랑자에 의해 점유 된 자신의 자리를 찾고 대치하지 않고 복도에 정착하기로 결정합니다. 등등.

점차적으로 물질의 이러한 "상전이"는 음극을 다른 전기화학적 특성을 가진 결정의 새로운 결정 구조로 변환합니다. 처음에 필요한 성능을 제공하는 원자의 정확한 배열은 다양합니다.

에이브러햄은 차량이 가속하거나 제동할 때만 전력을 공급하는 데 필요한 하이브리드 자동차 배터리에서 이러한 구조적 변화가 전기 자동차보다 훨씬 느리게 발생한다고 말합니다. 이것은 각 사이클에서 시스템에서 아주 작은 부분의 리튬 이온만이 이동한다는 사실 때문입니다. 결과적으로 원래 위치로 돌아가는 것이 더 쉽습니다.

부식 문제

배터리의 다른 부분에서도 성능 저하가 발생할 수 있습니다. 각 전극은 기본적으로 전자를 수집하여 외부 회로로 이동시키는 금속 조각(보통 양극은 구리, 음극은 알루미늄)인 집전체에 연결됩니다. 그래서 우리는 리튬-코발트 산화물(세라믹이며 그다지 좋은 전도체는 아님)과 같은 "활성" 물질로 만든 점토와 금속 조각에 적용된 접착제 같은 접착 물질을 가지고 있습니다.

접합 재료가 파괴되면 집전체 표면의 "박리"가 발생합니다. 금속이 부식되면 전자를 효율적으로 이동할 수 없습니다.

배터리 부식은 전해질과 전극 사이의 상호 작용으로 인해 발생할 수 있습니다. 흑연 양극은 "광 방출"입니다. 그것은 쉽게 전해질에 전자를 "제공"합니다. 이것은 흑연 표면에 바람직하지 않은 코팅으로 이어질 수 있습니다. 한편, 음극은 고도로 "산화 가능"하여 전해질로부터 전자를 쉽게 받아들이며, 어떤 경우에는 집전체의 알루미늄을 부식시키거나 음극 부분에 코팅을 형성할 수 있다고 Abraham은 말했다.

너무 좋은

양극을 만드는 데 널리 사용되는 재료인 흑연은 유기 전해질에서 열역학적으로 불안정합니다. 이것은 배터리를 처음 충전할 때부터 흑연이 전해질과 반응한다는 것을 의미합니다. 이것은 궁극적으로 양극을 추가 공격으로부터 보호하는 다공성 층(고체 전해질 인터페이스 또는 SEI라고 함)을 생성합니다. 이 반응은 또한 많은 수의리튬. 이상적인 세계에서는 이 반응이 한 번 발생하여 보호막이 생성되고 그것으로 끝입니다.

그러나 실제로 TEI는 매우 불안정한 수비수입니다. 이것은 실온에서 흑연을 잘 보호하지만 고온에서 또는 배터리가 0으로 감소할 때("심방전") EMT는 전해질에 부분적으로 용해될 수 있습니다. 고온에서는 전해질도 분해되는 경향이 있으며 부반응이 가속화됩니다.

좋은 조건이 회복되면 또 다른 보호층이 형성되지만 이것은 리튬의 일부를 소모하여 누출 버킷과 동일한 문제를 야기합니다. 우리는 휴대폰을 더 자주 충전해야 할 것입니다.

따라서 흑연 양극을 보호하기 위해 TEI가 필요하며, 이 경우 정말 좋은 것이 너무 많을 수 있습니다. 보호층이 너무 두꺼워지면 앞뒤로 자유롭게 움직이는 데 필요한 리튬 이온에 대한 장벽이됩니다. 이것은 전력에 영향을 미치며, Abraham은 전기 자동차에 대해 “극히 중요”하다고 지적합니다.

더 나은 배터리 구축

그렇다면 배터리 수명을 연장하려면 어떻게 해야 할까요? 연구실의 연구원들은 식단에서 비타민과 같은 기능을 하는 전해질 보충제를 찾고 있습니다. Abraham은 전극과 전해질 사이의 유해한 반응을 줄여 배터리가 더 잘 작동하고 더 오래 지속되도록 합니다. 또한, 전극을 위한 새롭고 보다 안정적인 결정 구조와 보다 안정적인 바인더 및 전해질을 찾고 있습니다.

한편, 배터리 및 전기 자동차 회사의 엔지니어는 리튬 이온 배터리를 일정하고 건강한 온도 범위로 유지하기 위해 인클로저 및 열 관리 시스템을 연구하고 있습니다. 소비자인 우리는 극한의 온도와 심한 방전을 피하고 항상 너무 빨리 죽는 것처럼 보이는 배터리에 대해 계속 투덜거립니다.

리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리는 오늘날 플레이어와 휴대폰에서 노트북 태블릿에 이르기까지 대부분의 모바일 장치에 사용됩니다.

리튬 이온 (전해질 유형 만 다른 리튬 폴리머 배터리)은 1992 년에 오래 전에 시장에 등장했습니다. 기술은 가장 작은 세부 사항까지 연구되고 반복적으로 개선되었으며 배터리 및 장치 개발자가 고려한 용량, 안정성 및 내구성에 영향을 미치는 모든 요소가 알려져 있으며 휴대용 장치 매뉴얼 및 수많은 간행물에 반영됩니다. 인터넷과 종이신문. 그러나 모바일 장비 판매자나 친숙한 "전문가"로부터 들을 수 있는 배터리 취급에 대한 팁 중에서 여전히 단순히 쓸모없고 완전히 해로운 것을 들을 수 있습니다. 마지막으로 배터리 수명 연장을 위한 올바른 권장 사항 목록을 작성해 보겠습니다.

1. 정품 충전기로 배터리를 충전하십시오. 정품 배터리를 사용하십시오.

브랜드 배터리 및 메모리의 저렴한 아날로그 특성은 매개 변수가 원본과 크게 다를 수 있습니다. 그것은 그것에서 보일 것입니다 - 그러나 당신은 명목상을 초과한다는 것을 알고 계셨습니까? 충전 전압 0.15V의 배터리가 배터리 수명을 반으로 줄일 수 있습니까?

그리고 충전 전압이 0.1V 감소하면 충전된 배터리의 용량이 약 10% 감소합니다. 그녀에게 이것은 해롭지 않지만 배터리 수명 단축에 만족하지 않을 것입니까?

문제는 휴대폰과 스마트폰에서 배터리 충전 컨트롤러가 휴대폰 자체의 보드에 있다는 점이다. 그들은 "기본" 배터리만 충전하도록 "훈련"되었으며, 호환 가능한 아날로그가 원본과 다른 경우(대부분의 경우) 위에 설명된 상황 중 하나가 발생할 수 있습니다. 따라서 비용을 절약하고 이 경우 "기본" 배터리를 사용하고 충전하라는 조언은 매우 실용적인 근거가 있습니다.

2. 처음 사용하기 전에 배터리를 완전히 충전하십시오.

이것은 우선 전원이 공급되는 장치가 전체 용량을 올바르게 결정한 다음 남은 충전량을 정확하게 표시하기 위해 필요합니다. 그러나 일부 공급업체에서 제안한 대로 "밤새" 또는 "12시간 동안" 기기를 충전 상태로 두지 마십시오. 이것은 쓸모가 없기 때문에 전화에 내장된 충전 컨트롤러 및 배터리에 내장된 충전 컨트롤러 전자 회로보호 기능은 전체 용량에 도달하면 충전을 끄면 됩니다.

3-5회 전체 사이클 형태의 "훈련" 또는 "축적"인 리튬 이온 배터리도 필요하지 않습니다. 첫 번째 충전 후 리튬 이온 배터리는 완전히 사용할 수 있습니다. 깊은 방전은 그녀에게 스트레스가 될 것이며 그녀의 수명을 단축시킬 수 있습니다. 배터리의 소위 "보정"을 수행하고 충전량을 올바르게 표시하기 위해 일부 장치에서만 전체 사이클이 필요할 수 있습니다. 그러나 배터리 자체에는 필요하지 않습니다.

3. 온도 체계를 관찰하십시오.

자신이 편안하지 않은 환경에서 리튬 이온 배터리를 보관하거나 사용하지 마십시오. 리튬 이온 배터리는 실제로 -20 ° C 미만의 온도에서 정상적으로 작동하지 않습니다. 그리고 +30°C 이상에서는 노화 과정이 가속화되어 용량의 일부가 돌이킬 수 없는 손실과 조기 고장으로 이어집니다. 따라서 스마트폰이 얼거나 과열되지 않도록 하십시오.

배터리 충전 및 방전을 위한 최적의 온도는 약 +20 °C입니다. 동시에 -18 ° C까지의 음의 온도에서의 방전은 배터리에 해를 끼치 지 않습니다 (평소보다 훨씬 빨리 발생하지 않는 한). 그러나 추위에 범주 적으로 청구 할 수는 없습니다. 이것은 유해하고 위험합니다. 따라서 보다 편안한 환경에서 배터리를 충전하십시오.

4. 배터리를 완전히 소모하거나 100% 충전을 추구하지 마십시오.

기존의 니켈-금속 수소화물 배터리와 달리 리튬 이온 배터리의 경우 완전 충전과 완전 방전 모두 일종의 스트레스입니다. 자주 풀 사이클을 수행하면 배터리 수명이 눈에 띄게 단축될 수 있습니다.

가능하면 가제트가 꺼질 때까지 기다리지 않고 낮은(10-15%) 충전 수준에 대해 경고한 후 즉시 가제트를 충전하십시오. 보호 종료가 발생한 경우 어떤 경우에도 배터리를 오랫동안 방전된 상태로 두지 마십시오. 최소 용량의 30-40%까지 빠르게 충전해야 합니다.

배터리를 100%까지 완전히 충전하지 않는 것도 좋습니다. 그러나 실제로는 이 권장 사항을 구현하기가 어렵습니다. 일부 랩톱 제조업체(Samsung)는 이미 장치에 이 모드를 제공하고 있습니다.

5. 사용하지 않은 배터리 보관 규칙.

선반이나 매장 카운터에 누워도 배터리는 용량의 상당 부분을 잃으며 이 프로세스의 속도는 충전 정도와 보관 온도에 직접적으로 의존합니다.

보관 온도 1년 보관 후 배터리의 남은 용량(자원):

초기 충전 수준 40% 및 초기 충전 수준 100%에서

0°C 98% 94%

25°C 96% 80%

40°C 85% 65%

60°C 75% 60%(3개월 후)

가장 일반적인 리튬-코발트 전지의 보관 온도 및 충전 상태에 따른 특성 저하

따라서 "예비"배터리를 구입하는 것은 의미가 없습니다. 그리고 새 배터리를 구입할 때는 제조일자를 확인해야 합니다.

거의 사용하지 않지만 작동 상태를 유지하려는 장치용 배터리를 권장합니다.

• 최대 40-50% 충전;

• 전원이 공급되는 장치에서 제거합니다.

• 완전히 밀봉된 비닐 봉투에 포장하십시오(여러 개의 배터리가 있는 경우 각 배터리는 별도로).

• 냉장고에 보관하십시오(그러나 절대로 냉동고!);

• 2-3개월에 한 번씩 실온으로 예열한 후 동일한 40-50%로 재충전하십시오.

• 장기간 보관 후 사용하기 전에 완전히 충전하십시오.

리튬 이온 및 리튬 폴리머 배터리는 크기와 모양이 다양하지만 에티켓은 모든 종류가 동일합니다.

배터리를 방전된 상태로 장기간 방치하지 마십시오. 몇 주 안에 자체 방전으로 인해 죽은 배터리의 전압이 임계 전압 아래로 2.2-2.9V로 떨어집니다. 이 경우 보호 회로가 배터리를 "절전" 모드로 전환하고 꺼집니다. 그 후에는 일반 충전기가이 상태에서 벗어날 수 없을 것입니다.

결함이 있는 배터리를 직접 분해하거나 수리하려고 하지 마십시오. 첫째, 컨트롤러 및 보호 장치와 결합하여 특수 장비 없이는 이해할 수 없는 매우 복잡한 (회로) 장치입니다. 둘째, 안전하지 않을 수 있습니다. 동시에 리튬 이온 배터리 셀을 분해 (열기)하는 것은 엄격히 금지되어 있습니다! 배터리를 기계적 손상으로부터 보호하는 것도 가치가 있습니다.

특히 60°C 이상에서 리튬 이온 배터리를 얼리거나 과열하지 마십시오.급격한 고장 외에도 심각한 과열이나 손상으로 리튬 전지가 폭발하거나 자연 발화될 위험이 있습니다. 따라서 리튬 이온 셀은 납땜이 엄격히 금지되어 있으며 공장에서 저항 스폿 용접으로 배터리로 조립됩니다.

리튬계 전원은 거의 100년의 역사를 가지고 있지만 지난 세기의 90년대까지는 기술의 불완전성으로 인해 양산되지 못했다. 초기 개발에 사용된 리튬 금속은 반응성이 너무 커서 이를 기반으로 한 배터리의 화재 및 폭발이 자주 발생했습니다. SONY 엔지니어들은 리튬을 덜 활성인 리튬 코발테이트로 대체함으로써 기술적 돌파구를 마련했습니다. 또한 배터리 셀의 전기적 및 물리적 매개변수를 제어하고 정상 작동을 위반할 경우 충전 또는 방전을 중지하는 BMS(Battery Management System) 제어 및 보호 시스템을 도입했습니다. 그 이후로 기술과 재료가 크게 향상되었으며 현재 리튬 이온 배터리는 매우 진보되고 안정적이며 안전한 장치입니다. 당연히 위의 권장 사항에 따릅니다.

리튬 이온 배터리의 수명을 연장하는 방법.

리튬 이온 배터리는 최신 휴대 전화, 노트북, 태블릿에 사용됩니다. 점차적으로 그들은 휴대용 전자 제품 시장에서 알카라인 배터리를 몰아냈습니다. 이전에는 이러한 모든 장치가 니켈-카드뮴 및 니켈-금속 수소화물 배터리를 사용했습니다. 그러나 Li─Ion 배터리가 최고의 성능. 사실, 그들은 모든면에서 알칼리성을 대체 할 수 없습니다. 예를 들어, 니켈-카드뮴 배터리가 생산할 수 있는 전류는 도달할 수 없습니다. 스마트폰과 태블릿의 성능에는 이것이 중요하지 않습니다. 그러나 많은 전류를 소모하는 휴대용 전동공구 분야에서는 여전히 알카라인 전지가 사용되고 있다. 그러나 카드뮴 없이 방전 전류가 높은 배터리 개발 작업은 계속되고 있습니다. 오늘 우리는 리튬 이온 배터리, 설계, 작동 및 개발 전망에 대해 이야기할 것입니다.

리튬 양극이 있는 최초의 배터리 셀은 지난 세기의 70년대에 생산되었습니다. 그들은 높은 비 에너지 강도를 가졌기 때문에 즉시 수요가 있었습니다. 전문가들은 오랫동안 다음을 기반으로 소스를 개발하기 위해 노력해 왔습니다. 알칼리 금속, 매우 활동적입니다. 덕분에 이러한 유형의 배터리의 높은 전압과 특정 에너지가 달성되었습니다. 동시에 이러한 요소의 디자인 개발은 매우 빠르게 수행되었지만 실제 사용에는 어려움이있었습니다. 그들은 지난 세기의 90 년대에만 대처했습니다.

이 20년 동안 연구자들은 주요 문제가 리튬 전극이라는 결론에 도달했습니다. 이 금속은 매우 활동적이며 작동 중에 여러 공정이 발생하여 결국 점화됩니다. 이것은 화염 환기라고 불리게 되었습니다. 이 때문에 90년대 초반에 제조사들은 휴대 전화.

일련의 사고 후에 일어난 일입니다. 대화 당시 배터리에서 소모되는 전류가 최대치에 달했고 화염이 분출되면서 환기가 시작됐다. 그 결과 사용자에 의한 안면 화상의 사례가 많이 발생하고 있습니다. 따라서 과학자들은 리튬 이온 배터리의 설계를 개선해야 했습니다.

리튬 금속은 특히 충전 및 방전 시 매우 불안정합니다. 따라서 연구자들은 충전식 배터리를 만들기 시작했습니다. 리튬 유형리튬을 사용하지 않고 이 알칼리 금속의 이온이 사용되기 시작했습니다. 거기에서 그들의 이름이 유래했습니다.

리튬 이온 배터리는 비에너지가 . 그러나 충전 및 방전 규범을 준수하면 안전합니다.

Li─Ion 배터리에서 일어나는 반응

소비자 전자 제품에 리튬 이온 배터리를 도입하는 방향의 돌파구는 음극이 탄소 재료로 만들어진 배터리의 개발이었습니다. 탄소의 결정 격자는 리튬 이온의 삽입을 위한 매트릭스로 매우 적합합니다. 배터리 전압을 높이기 위해 양극을 산화 코발트로 만들었습니다. 인쇄된 산화 코발트의 전위는 약 4볼트입니다.

대부분의 리튬 이온 배터리의 작동 전압은 3볼트 이상입니다. 음극에서 방전하는 동안 리튬은 탄소로부터 디인터칼레이션되고 양극의 코발트 산화물로 인터칼레이션된다. 충전 프로세스 동안 프로세스는 역순으로 발생합니다. 시스템에는 금속 리튬이 없지만 이온이 작동하여 한 전극에서 다른 전극으로 이동하여 전류를 생성합니다.

음극에서의 반응

리튬 이온 배터리의 모든 최신 상용 모델에는 탄소 함유 물질로 만들어진 음극이 있습니다. 리튬이 탄소로 삽입되는 복잡한 과정은 이 물질의 특성과 전해질 물질에 크게 좌우됩니다. 양극의 탄소 매트릭스는 계층 구조를 가지고 있습니다. 구조는 주문(천연 또는 인조 흑연)하거나 부분적으로 주문(코크스, 그을음 등)할 수 있습니다.

삽입되는 동안 리튬 이온은 탄소 층을 밀어내고 그 사이를 관통합니다. 다양한 인터칼레이트가 얻어진다. 인터칼레이션 및 디인터칼레이션 동안 탄소 매트릭스의 비체적은 미미하게 변화합니다. 음극에는 탄소 재료 외에도 은, 주석 및 그 합금을 사용할 수 있습니다. 그들은 또한 실리콘, 주석 황화물, 코발트 화합물 등과 함께 복합 재료를 사용하려고 합니다.

양극에서의 반응

1차 리튬 전지(배터리)가 가장 많이 사용되는 다른 재료. 배터리에서는 이것이 불가능하며 재료 선택이 제한됩니다. 따라서 리튬 이온 배터리의 양극은 리튬화 니켈 또는 코발트 산화물로 만들어집니다. 리튬-망간 스피넬도 사용할 수 있습니다.

오늘날, 음극용 혼합 인산염 또는 산화물의 재료에 대한 연구가 진행 중입니다.전문가들이 증명했듯이 이러한 재료는 리튬 이온 배터리의 전기적 특성을 향상시킵니다. 음극 표면에 산화물을 증착하는 방법도 개발되고 있습니다.

충전 중 리튬 이온 배터리에서 일어나는 반응은 다음 방정식으로 설명할 수 있습니다.

양극

LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe -

음극

C + xLi + + xe - → CLI x

방전 과정에서 반응은 반대 방향으로 진행됩니다.

아래 그림은 리튬이온 배터리의 충방전 과정을 개략적으로 나타낸 것입니다.

리튬 이온 배터리 장치

설계에 따르면 리튬 이온 배터리는 원통형 및 각형 디자인으로 만들어집니다.원통형 디자인은 전극을 분리하기 위한 분리기 재료가 있는 전극 롤입니다. 이 롤은 알루미늄 또는 강철 케이스에 들어 있습니다. 음극이 연결됩니다.

양극 접점은 배터리 끝에 패드 형태로 표시됩니다.

각형 디자인의 리튬 이온 배터리는 직사각형 플레이트를 서로 겹쳐서 만듭니다. 이러한 배터리를 사용하면 포장을 더 조밀하게 만들 수 있습니다. 어려움은 전극에 압축력을 유지하는 데 있습니다. 나선형으로 꼬인 전극의 롤 어셈블리가 있는 각형 배터리가 있습니다.

모든 리튬 이온 배터리는 안전한 작동을 보장하도록 설계되었습니다. 우선, 이것은 가열 및 발화 방지에 관한 것입니다. 증가함에 따라 배터리의 저항을 증가시키는 메커니즘이 배터리 커버 아래에 설치됩니다. 온도 계수. 배터리 내부의 압력이 허용 한계 이상으로 상승하면 메커니즘이 양극 단자와 음극을 끊습니다.

또한 리튬 이온 배터리의 작동 안전성을 높이기 위해 전자 기판이 필수입니다. 그 목적은 과열 및 단락을 방지하기 위해 충전 및 방전 프로세스를 제어하는 ​​것입니다.

현재 많은 각형 리튬 이온 배터리가 생산되고 있습니다. 그들은 스마트폰과 태블릿에서 응용 프로그램을 찾습니다. 각형 배터리의 디자인은 단일 통합이 없기 때문에 종종 제조업체마다 다를 수 있습니다. 반대 극성의 전극은 분리기로 분리됩니다. 생산을 위해 다공성 폴리 프로필렌이 사용됩니다.

리튬 이온 및 기타 유형의 리튬 배터리의 설계는 항상 밀봉되어 있습니다. 그것 필수 요건, 전해질 누출이 허용되지 않기 때문입니다. 누출되면 전자 장치가 손상됩니다. 또한 밀폐된 디자인은 배터리에 물과 산소가 유입되는 것을 방지합니다. 내부에 들어가면 전해질 및 전극과의 반응으로 배터리가 파괴됩니다. 부품 생산 리튬 배터리그리고 그들의 조립은 아르곤 분위기의 특수 건조 상자에 있습니다. 이 경우 용접, 밀봉 등의 복잡한 방법이 사용됩니다.

리튬 이온 배터리의 활성 질량에 대해 제조업체는 항상 여기에서 타협점을 찾고 있습니다. 최대 용량을 달성하고 작동 안전을 보장해야 합니다. 관계는 다음을 기반으로 합니다.

A o / A n \u003d 1.1, 여기서

A o는 음극의 활성 질량입니다.

그리고 p는 양극의 활성 질량입니다.

이 균형은 리튬(순금속)의 형성을 방지하고 발화를 제거합니다.

리튬 이온 배터리의 매개변수

오늘날 생산되는 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 작동 전압. 후자는 대부분의 경우 3.5 ~ 3.7V입니다. 에너지 집약도는 킬로그램당 100~180와트시 또는 리터당 250~400입니다. 얼마 전 제조업체는 몇 암페어 시간보다 높은 용량의 배터리를 생산할 수 없었습니다. 이제 이 방향으로의 개발을 방해하는 문제가 제거되었습니다. 따라서 수백 암페어 시간의 용량을 가진 리튬 유형 배터리가 판매되기 시작했습니다.

최신 리튬 이온 배터리의 방전 전류 범위는 2C ~ 20C입니다. 그들은 온도 범위에서 작동합니다 환경-20 ~ +60 섭씨. -40 섭씨에서 효율적인 모델이 있습니다. 그러나 특별한 일련의 배터리가 음의 온도에서 작동한다고 즉시 말할 가치가 있습니다. 일반 휴대폰용 리튬 이온 배터리는 저온에서 작동하지 않습니다.

이 유형의 배터리의 자체 방전은 첫 달 동안 4-6%입니다. 또한 매년 감소하여 백분율에 해당합니다. 이는 니켈-카드뮴 및 니켈-금속 수소화물 배터리보다 훨씬 적습니다. 서비스 수명은 약 400-500회 충방전 주기입니다.

이제 리튬 이온 배터리 작동의 특징에 대해 이야기합시다.

리튬 이온 배터리 작동

리튬 이온 배터리 충전

리튬 이온 배터리의 충전은 일반적으로 결합됩니다. 첫째, 4.1-4.2볼트의 전압을 얻을 때까지 0.2-1C의 정전류로 충전됩니다. 그런 다음 충전이 수행됩니다. 정전압. 첫 번째 단계는 약 1시간, 두 번째 단계는 약 2시간 지속됩니다. 배터리를 더 빨리 충전하려면 펄스 모드를 사용하십시오. 처음에는 흑연이 포함된 리튬 이온 배터리가 생산되었으며 셀당 전압 제한이 4.1V로 설정되었습니다. 사실은 셀의 더 높은 전압에서 부반응이 시작되어 이러한 배터리의 수명이 단축된다는 것입니다.

점차적으로 이러한 단점은 다양한 첨가제와 흑연을 합금함으로써 제거되었습니다. 최신 리튬 이온 전지는 문제 없이 최대 4.2볼트까지 충전됩니다.오류는 셀당 0.05볼트입니다. 향상된 신뢰성과 긴 서비스 수명이 요구되는 군사 및 산업 분야용 리튬 이온 배터리 그룹이 있습니다. 이러한 배터리는 견딜 수 있습니다. 최대 전압요소당 3.90볼트. 에너지 밀도는 약간 낮지만 서비스 수명은 연장됩니다.

1C의 전류로 리튬 이온 배터리를 충전하면 전체 용량 세트에 걸리는 시간은 2-3시간입니다. 전압이 최대로 상승하고 전류가 충전 프로세스 시작 시 값의 3%로 떨어지면 배터리가 완전히 충전된 것으로 간주됩니다. 이는 아래 차트에서 확인할 수 있습니다.

아래 그래프는 리튬 이온 배터리의 충전 단계를 보여줍니다.

충전 프로세스는 다음 단계로 구성됩니다.

• 1단계. 이 단계에서 배터리를 통해 물이 흐릅니다. 최대 전류요금. 임계 전압에 도달할 때까지 계속됩니다.
• 2단계. 배터리 전압이 일정하면 충전 전류가 점차 감소합니다. 이 단계는 전류가 초기 값의 3%로 감소하면 종료됩니다.
• 3 단계. 배터리를 보관하면이 단계에서 자체 방전을 보상하기 위해 주기적으로 충전됩니다. 약 500시간마다 수행됩니다.
  충전 전류를 증가시켜도 배터리 충전 시간이 단축되지 않는다는 것은 실제로 알려져 있습니다. 전류가 증가함에 따라 전압은 임계값까지 빠르게 상승합니다. 그러나 두 번째 충전 단계는 더 오래 지속됩니다. 일부 충전기(충전기)는 리튬 이온 배터리를 1시간에 충전할 수 있습니다. 이러한 메모리에는 두 번째 단계가 없지만 실제로 이 시점에서 배터리는 70% 정도 충전됩니다.

제트 충전의 경우 리튬 이온 배터리에는 적용되지 않습니다. 이러한 유형의 배터리는 충전 시 과도한 에너지를 흡수할 수 없기 때문입니다. 제트 재충전은 일부 리튬 이온을 금속 상태(가 0)로 전환시킬 수 있습니다.

짧은 충전 우물은 자체 방전 및 전기 에너지 손실을 보상합니다. 세 번째 단계의 충전은 500시간마다 수행할 수 있습니다. 일반적으로 배터리 전압이 한 요소에서 4.05V로 떨어질 때 수행됩니다. 충전은 전압이 4.2볼트로 상승할 때까지 수행됩니다.

과충전에 대한 리튬 이온 배터리의 약한 저항에 주목할 가치가 있습니다. 탄소 매트릭스(음극)에 과도한 전하를 가한 결과 리튬 금속의 증착이 시작될 수 있습니다. 그것은 매우 높은 화학적 활성을 가지며 전해질과 상호 작용합니다. 결과적으로 산소 발생이 음극에서 시작되어 케이스의 압력을 높이고 감압을 위협합니다. 따라서 컨트롤러를 우회하여 리튬 이온 셀을 충전하는 경우 배터리 제조업체에서 권장하는 것보다 높게 충전할 때 전압이 상승하지 않도록 하십시오. 배터리를 지속적으로 충전하면 수명이 단축됩니다.

제조업체는 리튬 이온 배터리의 안전에 세심한 주의를 기울입니다. 전압이 허용 수준 이상으로 상승하면 충전이 중지됩니다. 배터리 온도가 섭씨 90도 이상으로 올라가면 충전을 차단하는 메커니즘도 설치되어 있습니다. 약간 현대 모델배터리는 디자인에 기계식 스위치가 있습니다. 배터리 케이스 내부의 압력 증가로 인해 발생합니다. 전자 보드의 전압 제어 메커니즘은 최소 및 최대 전압으로 항아리를 외부 세계와 분리합니다.

보호 기능이 없는 리튬 이온 배터리가 있습니다. 이들은 구성에 망간을 포함하는 모델입니다. 이 원소는 과충전되면 리튬 금속화의 억제와 산소 방출에 기여합니다. 따라서 이러한 배터리에서는 보호가 필요하지 않게 됩니다.

리튬 이온 배터리의 저장 및 방전 특성

리튬계열 배터리는 보관상태에 따라 1년에 10~20% 정도만 자기방전이 되는 정도로 보관이 잘 되어 있습니다. 그러나 동시에 배터리 셀의 열화는 사용하지 않아도 계속됩니다. 일반적으로 리튬 이온 배터리의 모든 전기적 매개변수는 특정 경우에 따라 다를 수 있습니다.

예를 들어, 방전 중 전압은 충전 정도, 전류, 주변 온도 등에 따라 달라집니다. 배터리 수명은 방전-충전 주기의 전류 및 모드, 온도에 영향을 받습니다. 리튬 이온 배터리의 주요 단점 중 하나는 충방전 모드에 대한 민감도입니다. 다른 유형보호

아래 그래프는 리튬 이온 배터리의 방전 특성을 보여줍니다. 방전 전류 및 주변 온도에 대한 전압 의존성을 고려합니다.

알 수 있는 바와 같이 방전 전류가 증가함에 따라 커패시턴스 강하가 미미합니다. 그러나 동시에 작동 전압이 눈에 띄게 감소합니다. 비슷한 그림이 섭씨 10도 이하의 온도에서 관찰됩니다. 또한 배터리의 초기 전압 강하에 주목할 가치가 있습니다.

NiCd - 니켈 카드뮴 배터리
알카라인 니켈 기술은 Waldmar Jungner가 최초의 니켈 카드뮴 배터리(NiCD)를 발명한 1899년에 도입되었습니다. 당시 사용된 재료는 고가였으며 특수 장비에만 사용되었습니다. 이 유형의 배터리에는 니켈 양극과 카드뮴 음극이 있습니다. 1932년 다공성 판형 니켈 전극에 활물질이 도입되었고, 1947년부터 충전 중에 방출된 내부 가스가 내부에서 재결합되어 이전 버전과 같이 외부로 방출되지 않는 밀폐형 NiCD 배터리에 대한 연구가 시작되었습니다. 이러한 개선으로 오늘날 사용되는 최신 밀봉형 ​​NiCD 배터리가 탄생했습니다.
현재 NiCD 배터리는 휴대용 라디오, 의료 장비, 전문 비디오 카메라, 녹음 장치 및 강력한 도구에 전원을 공급하는 데 여전히 가장 널리 사용됩니다. 따라서 모든 휴대용 장비용 배터리의 50% 이상이 NiCD입니다. 전기화학적 시스템 측면에서 새로운 전지의 등장으로 NiCD 전지의 사용이 감소했지만, 새로운 전지의 단점이 확인되면서 NiCD 전지에 대한 관심이 다시 높아졌습니다.
NiCD 배터리는 열심히 일하고 큰 문제를 일으키지 않는 강하고 조용한 일꾼과 같습니다. 느린 충전보다 빠른 충전을 선호하고 충전보다 펄스 충전을 선호합니다. 직류. 방전 펄스를 충전 펄스 사이에 분배하여 효율을 개선합니다. 일반적으로 역충전이라고 하는 이 충전 방법은 전극의 높은 활성 표면적을 유지하여 배터리의 효율과 수명을 늘립니다. 역 충전은 또한 고속 충전을 향상시킵니다. 충전 중에 방출되는 가스의 재결합을 돕습니다. 결과적으로 배터리는 표준 DC 충전 방식보다 덜 가열되고 더 효율적으로 충전됩니다.
역충전을 사용할 때 해결되는 또 다른 중요한 문제는 배터리 셀의 결정 형성을 줄여 효율성을 높이고 수명을 연장하는 것입니다. 독일에서 수행된 연구에 따르면 역충전이 NiCD 배터리의 수명을 약 15% 연장하는 것으로 나타났습니다.
NiCD 배터리가 내부에 있으면 유해합니다. 충전기며칠 안에. 실제로 NiCD 배터리는 주기적으로 완전 방전될 때 최상의 성능을 발휘하는 유일한 유형의 배터리입니다. 전기 화학 시스템에 따른 다른 모든 유형의 배터리는 얕은 방전을 선호합니다. 따라서 NiCD 배터리는 주기적인 완전방전이 중요하며 이를 수행하지 않으면 셀 플레이트에 큰 결정이 형성되어 NiCD 배터리의 효율이 점차 저하되는 현상을 메모리 효과라고 합니다.
NiCD 배터리의 단점 중 하나는 주기적으로 완전 방전작동 특성을 유지(메모리 효과 제거), 높은 자체 방전(처음 24시간 동안 최대 10%) 및 다른 유형의 배터리에 비해 큰 치수. 또한 배터리에는 카드뮴이 포함되어 있어 특별 폐기가 필요합니다. 이러한 이유로 많은 스칸디나비아 국가에서는 이미 사용이 금지되었습니다. NiCD 배터리의 큰 크기와 폐기 문제로 인해 점차 휴대 전화 시장을 떠나고 있습니다.

NiMh - 니켈 금속 수소화물 배터리
20세기의 60년대 후반에 과학자들은 자신의 것보다 1000배 더 큰 부피에서 원자 수소를 결합할 수 있는 여러 합금을 발견했습니다. 그들은 수소화물이라고 불리며 화학적으로 일반적으로 아연, 리튬 및 니켈과 같은 금속 화합물입니다. 현명하게 사용하면 수소화물은 배터리 내부의 가역 반응에 사용하기에 충분한 수소를 저장할 수 있습니다. 그들은 수소화물 음극과 니켈 음극을 가지고 있습니다 NiMH 배터리 기술에 대한 연구는 1970년대에 시작되어 니켈-카드뮴 배터리의 단점을 극복하기 위한 시도로 착수되었습니다. 그러나 당시 사용된 금속수소화합물은 불안정하여 요구되는 특성을 갖추지 못했다. 결과적으로 NiMH 배터리의 개발이 느려졌습니다. 1980년대에 배터리 애플리케이션에 충분히 안정적인 새로운 금속 수소화물 화합물이 개발되었으며, 80년대 후반부터 NiMH 배터리는 주로 에너지 저장 밀도 측면에서 지속적으로 개선되었습니다. 그들의 개발자들은 NiMH 기술이 훨씬 더 높은 에너지 밀도를 달성할 수 있는 잠재력이 있다고 언급했습니다.
NiMH 배터리의 충전/방전 주기 수는 약 500입니다. 깊은 방전보다는 얕은 방전이 선호됩니다. 배터리 수명은 방전 깊이와 직접적인 관련이 있습니다.
NiMH 배터리는 충전 중에 NiCd 배터리보다 훨씬 더 많은 열을 생성하며 온도 제어를 사용하지 않는 경우 완전히 충전된 경우 이를 감지하는 더 정교한 알고리즘이 필요합니다. 대부분의 NiMH 배터리에는 완전 충전 감지를 위한 추가 기준을 제공하는 내부 온도 센서가 장착되어 있습니다. 또한 NiMH 배터리는 그렇게 빨리 충전할 수 없습니다. 충전 시간은 일반적으로 NiCD의 두 배입니다. 부동 충전은 NiCd 배터리보다 더 제어되어야 합니다.
NiMH 배터리의 권장 방전 전류는 NiCD보다 훨씬 낮습니다. 따라서 제조업체에서는 0.2C~0.5C(정격 용량의 1/5~1/2)의 부하 전류를 권장합니다. 이 단점은 필요한 부하 전류가 낮은 경우 중요하지 않습니다. 높은 부하 전류가 필요하거나 임펄스 부하, 휴대용 라디오 및 강력한 악기와 같은, NiCD 배터리를 권장합니다.
NiMH 및 NiCD 배터리는 모두 허용 가능한 높은 자체 방전을 가지고 있습니다. NiCD 배터리는 처음 24시간 동안 용량의 약 10%를 잃으며, 이후 자가 방전율은 매월 약 10%입니다. NiMH 배터리의 자체 방전은 NiCD보다 1.5~2배 높습니다. 자가 방전을 줄이기 위해 수소 결합을 개선하는 수소화물 재료를 사용하면 일반적으로 배터리 용량이 감소합니다.
NiMH 배터리의 용량은 동일한 크기의 표준 NiCD 배터리보다 약 30% 더 큽니다. 매우 높은 용량의 NiCD 셀은 NiMH에 가까운 용량 수준을 제공합니다.
NiMH 배터리의 가격은 NiCD보다 약 30% 높습니다. 그러나 사용자가 필요로 하는 경우 가격이 주요 문제가 아닙니다. 대용량그리고 작은 치수. 이에 비해 고용량 NiCD 셀은 표준 NiCD 셀보다 약간 더 비쌉니다. 용량/비용 측면에서 매우 고용량 NiCD 배터리는 NiMH보다 경제적입니다.

리튬 이온 - 리튬 이온 배터리
리튬은 반응성이 가장 높은 금속입니다. 이를 기반으로 노트북용 최신 전원 공급 장치가 작동합니다. 거의 모든 고밀도 전원 공급 장치는 리튬을 사용합니다. 화학적 특성. 리튬 1킬로그램은 3860암페어시를 저장할 수 있습니다. 비교를 위해 아연의 지수는 820, 납의 지수는 260입니다. 리튬 전지는 양극의 유형에 따라 1.5볼트에서 3.6볼트의 전압을 생성할 수 있으며 이는 다른 어떤 원소보다 높은 전압입니다.
문제는 리튬이 너무 활동적이라는 것이었습니다. 리튬은 가장 가벼운 금속이지만 매우 부정적인 전기화학적 잠재력을 가지고 있습니다. 이로 인해 리튬은 가장 높은 이론상 비 특성을 나타냅니다. 전기 에너지. 리튬 기반 2차 전류원은 높은 방전 전압과 상당한 정전 용량을 갖는다.
리튬 배터리에 대한 첫 번째 작업은 G.N. 1912년 루이스. 그러나 1970년에야 1차 리튬 전류 소스의 첫 번째 상업용 사본이 나타났습니다. 80년대에 재충전 가능한 리튬 전류원을 개발하려는 시도가 있었지만 취급 시 허용 가능한 수준의 안전을 보장할 수 없기 때문에 성공하지 못했습니다.
80년대에 수행된 연구 결과, 금속 리튬 전극으로 전류 소스를 사이클링하는 동안 리튬 표면에 덴드라이트가 형성됨을 발견했습니다. 덴드라이트가 양극으로 성장하고 리튬 전류원 내부에서 단락이 발생하면 셀 고장의 원인이 됩니다. 이 경우 배터리 내부의 온도가 리튬의 녹는점(180°C)에 도달할 수 있습니다. 리튬과 전해질의 격렬한 화학적 상호 작용의 결과로 폭발이 발생합니다. 예를 들어, 1991년 일본에 선적된 많은 리튬 배터리는 휴대전화 배터리의 폭발로 인해 여러 명이 화상을 입은 후 제조업체에 반환되었습니다.

리튬 이온 배터리의 작동 원리

배터리 제조업체는 리튬을 이온 형태로 사용하려고 시도했습니다. 안전한 리튬 기반 전류 소스를 만들기 위한 시도로, 연구에서는 배터리의 사이클링에 불안정한 리튬 금속을 탄소 및 전이 금속 산화물의 리튬 간극 화합물로 대체했습니다. 따라서 그들은 변덕스러운 금속 형태를 망치지 않고 유용한 전기화학적 특성을 모두 얻을 수 있었습니다.
리튬 이온 전지에서 리튬 이온은 다른 물질의 분자에 의해 결합되며, 리튬 이온 배터리를 만드는 데 가장 널리 사용되는 재료는 현재 흑연과 리튬 코발트 산화물(LiCoO2)입니다. 이러한 전류원에서 충방전 과정에서 리튬 이온은 한 틈새 전극에서 다른 틈새 전극으로 또는 그 반대로 이동합니다. 이러한 전극 재료는 비전기 에너지가 리튬보다 몇 배 낮지만 이를 기반으로 하는 배터리는 충방전 과정에서 특정 예방 조치를 취하면 매우 안전합니다. 회사는 1991년 소니 스타트리튬 이온 배터리의 상업적 생산이며 현재 최대 공급업체입니다.
리튬 이온 배터리의 특성은 니켈-카드뮴 배터리의 특성보다 최소 2배 이상 높으며 작업 시 특성이 잘 나타납니다. 고전류예를 들어 이러한 배터리를 휴대전화와 노트북 컴퓨터에 사용할 때 필요합니다. 리튬 이온 배터리는 자체 방전이 상당히 낮습니다(월 2-5%).
안전과 내구성을 보장하기 위해 각 배터리 팩에는 다음이 장착되어야 합니다. 전기 회로충전 중 각 셀의 피크 전압을 제한하고 방전 시 셀 전압이 허용 가능한 수준 아래로 떨어지는 것을 방지하도록 제어합니다. 또한 최대 충방전 전류를 제한하고 셀 온도를 제어해야 합니다. 이러한 예방 조치를 준수하면 작동 중 전극 표면에 리튬 금속이 형성될 가능성(대부분 바람직하지 않은 결과를 초래함)이 실질적으로 제거됩니다.
음극의 재질에 따라 리튬 이온 배터리는 두 가지 주요 유형으로 나눌 수 있습니다.
- 코크스 기반 음극 사용(Sony)
- 흑연 기반(대부분의 다른 제조업체).
흑연 기반 음극 전류 소스는 코크스 전극 배터리의 평평한 방전 곡선과 비교하여 방전 종료 시 급격한 전압 강하로 더 부드러운 방전 곡선을 가지고 있습니다. 따라서 가능한 최대 용량을 얻기 위해 코크스 음극이 있는 배터리의 최종 방전 전압은 일반적으로 흑연 전극이 있는 배터리(최대 3V)에 비해 낮게 설정됩니다(최대 2.5V). 또한 흑연 음극을 사용하는 배터리는 코크스 음극을 사용하는 배터리보다 충전 및 방전 중에 더 높은 부하 전류와 더 적은 열을 제공할 수 있습니다.
제조업체는 리튬 이온 배터리 기술을 지속적으로 개선하고 있습니다. 전극 재료 및 전해질 조성에 대한 끊임없는 연구와 개선이 있습니다. 이와 병행하여 개별 전원 수준과 제어 회로 수준 모두에서 리튬 이온 배터리의 안전성을 향상시키기 위한 노력이 이루어지고 있습니다.
리튬 이온 배터리는 오늘날 시장에서 가장 비싼 제품입니다. 생산 기술을 개선하고 산화 코발트를 보다 저렴한 재료로 교체하면 향후 몇 년 동안 비용을 50%까지 절감할 수 있습니다.
발표된 연구 결과에서 알 수 있듯이 다른 리튬 이온 기술은 계속 발전하고 있습니다. 따라서 FujiFilm에 따르면 이 회사에서 개발한 음극용 주석 기반 비정질 복합 산화물 재료는 1.5배 더 높은 성능을 제공할 수 있습니다. 전기 용량표준 탄소 전극이 있는 배터리와 비교합니다. 이 재료를 사용한 배터리의 가능한 장점은 더 큰 안전성, 더 빠른 충전, 우수한 방전 특성 및 고효율낮은 온도에서. 연구 초기 단계의 단점은 일반적으로 언급되지 않습니다.
리튬 이온 배터리는 에너지 밀도가 매우 높습니다. 취급 및 테스트 시 주의하십시오. 배터리를 단락시키거나, 과충전, 찌그러뜨리거나, 분해하거나, 금속 물체로 찌르거나, 플러그를 꽂지 마십시오. 극성 반전고온에 노출시키지 마십시오. 신체적 상해를 입을 수 있습니다.

Li-Pol - 리튬 폴리머 배터리
이것은 리튬 기술의 최신 혁신입니다. 양극은 리튬염을 포함하는 폴리아크릴로니트라이트와 같은 복합 재료인 폴리머 배플에 의해 음극에서 분리됩니다. 그 결과, 겔상 전해질의 누출이 불가능하므로 전지의 설계를 단순화하는 것이 가능해진다. 따라서 동일한 비중에서 최적 모양의 리튬 폴리머 배터리는 유사한 리튬 이온 배터리보다 22% 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 원통형 배터리의 경우 사용되지 않은 채로 남아 있는 구획 모서리의 "죽은" 볼륨을 채우는 방식으로 이루어집니다.
이러한 명백한 이점 외에도 리튬 폴리머 전지는 외부 금속 케이스가 없기 때문에 환경 친화적이고 가볍습니다.