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다른 전지에 비해 안정성이 떨어지는 편이라 과방전 시 용량 감소가 매우 크고, 과충전 시에는 매우 불안정해져서 내부 전극에서 쇼트가 나거나 축전지에 충격을 주면 폭발할 수 있습니다. 즉, 리튬이온 배터리는 폭발 위험이라는 치명적인 단점이 있는 것입니다.
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갤럭시 노트 7 배터리 폭발 사건은 충격적인 이슈였었는데요. 위험 천만한 것으로 보이는 리튬이온배터리는 왜 여전히 여러 휴대용기기에서 아직까지 사용되고 있는 걸까요? 더군다나 배터리의 수명을 늘리려면 완전 방전 후 충전해야 하는지, 틈틈이 충전해야 하는지도 헷갈리는데요. 백만돌이 에너자이저부터 니켈 카드뮴, 리튬이온배터리와 삼성SDI와 LG에너지솔루션이 펼치는 음극재 전쟁까지 1차전지는 할 수 없는 2차전지의 대표주자 리튬이온전지에 대해 한방에 알아보시죠!
#리튬이온배터리 #2차전지 #음극재
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Edited by 이지호
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장점과 단점이 있는 리튬 이온 배터리의 장단점
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리튬이온배터리 대체할 나트륨-반고체 배터리가 온다
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리튬 이온 배터리의 장단점 | BSLBATT®
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리튬이온전지의 기본적인 문제점
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쏟아지는 ‘리튬 배터리’ 쓰레기… 재활용 난제 해결책은 – BBC
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리튬이온 배터리의 특징 및 단점
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Date Published: 12/22/2021
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주제에 대한 기사 평가 리튬 이온 배터리 단점
- Author: 안될공학 – IT 테크 신기술
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- Date Published: 2022. 6. 11.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=no1jvntNvKY
화재 없고 가벼운 차세대 배터리가 몰려온다 – Sciencetimes
현재 산업 현장에서 사용되고 있는 배터리는 대부분 리튬이온을 소재로 제조되고 있다. 하지만 리튬이온을 사용하는 방식의 배터리는 뛰어난 효율에도 불구하고 화재에 따른 폭발 위험성을 갖고 있다거나 너무 무거운 무게가 단점으로 지적되어 왔다.
따라서 리튬이온 배터리 이후 등장할 차세대 배터리들은 모두 화재가 발생할 수 있는 가능성을 최소화하거나 최대한 무게를 줄여 가볍게 만드는 방식으로 개발되고 있는데, 대표적으로는 레독스플로우(redox flow) 배터리와 리튬에어(lithium air) 배터리를 꼽을 수 있다.
전해질 이동 방식의 차이로 화재 원천적 방지
레독스플로우 배터리는 리튬이온 배터리와 마찬가지로 전기에너지를 화학에너지의 형태로 변환하여 저장한다는 점에서 공통점이 있는 2차전지다. 차이라면 전해질이 이동하는 방법이 다르다는 점이다.
리튬이온 배터리는 충전 과정에서 발생한 리튬이온이 전해질이라는 액체를 통해 양극에서 음극으로 이동한다. 문제는 전해질 안에서 양극과 음극을 막는 막이 여러 가지 이유로 찢어지게 되면 불이 날 수도 있다는 점이다. 이 때문에 액체 대신 고체 형태의 전해질을 쓰는 방식인 전고체 배터리 연구가 활발히 진행되고 있다.
반면에 레독스플로우 배터리는 전해질이 2개의 저장탱크에 나뉘어 저장되도록 설계되어 있다. 각각의 전해질에는 서로 다른 금속이온이 녹아있어서 양극과 음극이 접촉할 일이 없기 때문에 화재가 발생할 가능성을 원천적으로 차단할 수 있다.
플로우배터리에 사용하는 금속이온의 종류는 다양하지만, 바나듐 이온을 이용한 ‘바나듐 레독스플로우 배터리’가 대표적이다. 원자번호 23번인 바나듐(vanadium)은 희소금속으로서 강철에 소량만 첨가해도 강도가 높아져 철강 산업에서 많이 활용되고 있다.
바나듐 이온을 이용한 레독스플로우 배터리의 가장 큰 장점은 리튬이온 배터리보다 인화성과 화학 반응성의 위험도가 낮아 안정성이 상대적으로 높다는 점이다. 특히 전해질은 유기용매가 아닌 물을 이용한 수계(水系) 전해질인 만큼, 화재 및 폭발 가능성이 현저하게 낮다.
또 다른 바나듐 레독스플로우 배터리의 장점으로는 리튬이온 배터리보다 약 2배 이상 높은 수명을 들 수 있다. 비록 실험 과정에서 확보한 성능이지만, 대략 20여 년 이상을 교체하지 않아도 되는 것으로 드러나 거의 반영구적으로 사용할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
이렇게 반영구적으로 사용할 수 있으면서도 재사용까지 할 수 있다는 것은 바나듐 레독스플로우 배터리만이 가진 엄청난 장점이다. 오랜 기간을 사용할 수 있으면서도 재사용까지 가능하므로 바나듐 레독스플로우 배터리는 친환경 배터리의 모델이라 할 수 있다.
바나듐 레독스플로우 배터리의 마지막 장점으로는 저장탱크를 따로 설계할 수 있어서 에너지저장시스템(ESS) 같은 대규모 배터리 제작도 용이하다는 점이다. 리튬이온 배터리 같은 경우 용량을 증가시키는데 있어 한계가 있지만, 다면, VRFB는 저장탱크에 전해액을 추가하기만 하면 저장 용량이 증가하게 되므로, 대용량화가 비교적 용이한 편이다.
이처럼 바나듐 레독스플로우 배터리는 장점이 많은 2차전지이지만, 아직 상용화가 이뤄지지 못하고 있는 이유는 몇 가지 단점이 있기 때문이다. 리튬이온 배터리보다 충전 및 방전 출력 및 속도 등 효율이 낮고, 특정 온도 범위에 따라서 바나듐 이온의 석출이 일어나는 등 안정성이 아직은 낮은 편이다.
또 다른 단점으로는 상대적으로 많은 공간을 차지한다는 점이다. 리튬이온 배터리는 에너지 밀도가 높아서 설치 공간을 작게 할 수 있는 반면에, 바나듐 레독스플로우 배터리는 비교적 에너지 밀도가 낮아서 저장탱크 설치시 많은 공간이 필요하다.
산소를 활용하여 가볍고 친환경적인 배터리
레독스플로우 배터리가 기존의 리튬이온 배터리와 상반된 개념의 2차전지라면, 리튬에어 배터리는 리튬이온 배터리의 단점을 보완한 2차전지라고 할 수 있다. 특히 배터리의 양극에서 반응에 관여하는 물질로 산소를 사용하는 덕분에 배터리 무게가 기존 2차전지들보다 가볍고 친환경적이라는 장점이 있다
리튬에어 배터리의 핵심 성능을 꼽자면 리튬과 산소의 화학반응을 통해 에너지 효율을 획기적으로 높인 점을 들 수 있다. 리튬을 이용하는 2차전지 중에서 리튬황 배터리처럼 음극은 리튬 금속을 사용하고 양극은 공기 중 산소와 반응하도록 설계되었다.
리튬에어 배터리의 에너지 효율이 획기적으로 높은 이유는 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 높기 때문이다. 가령 리튬이온 배터리로 10분 정도 작동하는 장난감에 리튬에어 배터리를 장착한다면, 50분 이상 작동하는 것을 볼 수 있다.
또한, 충전 및 방전 과정에서 산화물의 결합과 분해를 통해 에너지를 생성하기 때문에 리튬이온 배터리보다 에너지 출력은 2배 정도 높고, 시간당 에너지 생성 비용은 5배 정도 낮다는 것이 전문가의 설명이다.
이 외에도 구조가 단순하고 가볍기 때문에 드론이나 로봇, 또는 모빌리티 분야와 전자기기 분야로의 확장 또한 용이할 것으로 업계는 기대하고 있다.
여기에다 리튬이온 배터리와 다르게 전력을 생산하기 위해 금속 산화물이 필요하지 않고 공기 중 널리 퍼져있는 산소를 사용하기 때문에 경제성이 뛰어난 점은 리튬에어 배터리의 상용화 가능성을 밝게 만들어주고 있다.
물론 장점만 있는 것은 아니다. 사용하는 방전 과정에서 나오는 활성산소는 문제점으로 꼽힌다. 활성산소는 배터리 용량을 떨어뜨리고 수명도 감소시키기 때문에 이를 억제해야만 상용화 문제가 해결될 것으로 전망되고 있다.
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장점과 단점이 있는 리튬 이온 배터리의 장단점
장점과 단점이 있는 리튬 이온 배터리의 장단점
리튬 이온 배터리 XNUMX년 이상 수요와 생산이 이루어진 최고의 충전식 배터리 중 하나입니다. 에너지 밀도가 높기 때문에 더 좋고 강력한 선택입니다. 이전에 유명한 니켈 카드뮴 것들과 비교하면 사실입니다.
오늘날 중국에 기반을 둔 JBBATTERY는 리튬 이온 배터리의 선도적인 개발 및 생산업체입니다. 이 기사에서이 제품의 세부 사항을 살펴 보겠습니다.
리튬 이온 배터리는 무엇을 구성합니까?
네 가지 주요 구성 요소는 리튬 이온 배터리로 구성됩니다. 첫째, 제품의 전압과 용량을 결정하는 음극이 있습니다. 그것은 양전하를 띤 리튬 이온의 근원이자 근원으로 작용합니다. 그런 다음 외부 회로를 통해 배터리를 통해 전류가 흐르도록 하고 허용하는 양극이 있습니다. 배터리가 완전히 충전된 상태일 때 리튬 이온은 여기에 저장된 상태로 유지됩니다.
리튬 이온 배터리의 세 번째 구성 요소는 전해질입니다. 그것은 용매, 염 및 첨가제로 구성됩니다. 전해질은 매질 역할을 하여 이온이 양극과 음극 사이를 이동할 수 있도록 합니다.
마지막으로 배터리에는 분리기가 있습니다. 그것은 두 개의 충전된 전극 사이의 물리적 장벽처럼 작동하여 서로를 유지합니다.
리튬 이온 배터리의 장점
리튬 이온 배터리에는 다음과 같은 몇 가지 이점이 있으며 그 중 일부는 다음과 같은 이점이 있습니다.
• 에너지: 리튬 이온 배터리는 동종 배터리에 비해 에너지 밀도가 높습니다. 그들은 킬로그램당 150와트시의 높은 에너지를 제공할 수 있습니다. 반면에 니켈-카드뮴 배터리는 약 60-70WH/kg을 제공하고 납산 배터리는 25WH/kg만 제공합니다.
• 방전율: 리튬 이온 배터리는 방전율이 낮아 매월 저장되거나 누적된 충전량의 5%만 손실됩니다. 따라서 더 강력하고 안정적인 충전 기능을 제공하므로 두 개의 연속 충전 시간 사이에 더 오랜 시간 동안 사용할 수 있습니다. 다른 유사한 제품은 한 달에 최대 20%의 손실을 보게 됩니다.
• 유지 관리: 리튬 이온 배터리는 최소한의 유지 관리로 작동할 수 있습니다. 빈번하고 추가 유지 보수 및 프라이밍이 필요하지 않습니다.
• 유형: 다양한 종류와 크기로 제공되며, 리튬 이온 배터리 여러 응용 프로그램을 편리하고 효율적으로 찾을 수 있습니다. 또한 다양한 유형의 장치에 적합한 다양한 전력 요구 사항이 있습니다.
• 셀 전압: 리튬 이온 배터리는 셀당 약 3.6V의 전압을 생성할 수 있습니다. 1.5-2볼트만 주는 다른 유형에 비해 합리적으로 높습니다. 리튬 이온 배터리의 전력 관리가 더 우수하고 단순화되었음을 의미합니다.
리튬 이온 배터리의 단점
리튬 이온 배터리는 다른 모든 것과 마찬가지로 단점이 있습니다. 구성:
• 가연성: 리튬 이온 배터리에 사용되는 전해질은 가연성입니다. 과열되면 소규모 화재로 이어질 수 있습니다.
• 보호: 리튬 이온 배터리는 다른 충전식 배터리보다 상대적으로 덜 견고합니다. 따라서 과충전, 과열 및 완전 방전으로부터 보호해야 합니다. 전류와 전압을 안전한 표준과 한계 내에서 유지하려면 차폐 회로가 필요합니다.
• 비싸다: 리튬 이온 배터리는 생산 및 제조 비용이 더 많이 들기 때문에 니켈 카드뮴 배터리보다 거의 40% 더 비쌉니다.
• 노화: 다른 종류의 배터리보다 오래 지속되지만 리튬 이온 배터리의 수명은 유한합니다. 그들은 약 500-1000번의 충전 및 방전 주기 동안 사용을 견딜 수 있습니다. 배터리는 사용하지 않을 때도 노화가 진행됩니다.
리튬 이온 배터리는 단점으로 인해 바닷물로 구동되는 배터리와 경쟁을 하고 있습니다.
에 대한 자세한 내용은 리튬 이온 배터리의 장단점, 당신은 JB 배터리를 방문 할 수 있습니다 https://www.jbbatterychina.com/china-72v-100ah-lifepo4-battery-pack-technology-overview.html 자세한 정보입니다.
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