리튬 이온 배터리
리튬 이온 배터리 또는 리튬 이온 배터리는 리튬 배터리의 일종입니다.
e-모빌리티를 위한 새로운 기술
스마트폰, 온보드 카메라, 무인 항공기, 전동 공구, 전기 오토바이, 스쿠터 ... 리튬 배터리는 오늘날 우리 일상 생활에서 어디에나 있으며 많은 용도에 혁명을 일으켰습니다. 그러나 그들은 실제로 무엇을 가져오고 여전히 진화할 수 있습니까?
이야기
1970년대에 Stanley Whittingham에 의해 리튬 이온 배터리가 소개되었습니다. 후자의 작업은 1986년에 John B. Goodenough와 Akiro Yoshino에 의해 계속될 것입니다. 1991년이 되어서야 Sony가 시장에 최초의 배터리를 출시하고 기술 혁명을 시작했습니다. 2019년에는 세 명의 공동 발명가가 노벨 화학상을 수상했습니다.
어떻게 작동합니까?
리튬 이온 배터리는 실제로 전기 에너지를 저장하고 반환하는 여러 리튬 이온 셀 팩입니다. 배터리는 음극이라고 하는 양극, 양극이라고 하는 음극, 전도성 용액인 전해질의 세 가지 주요 구성 요소를 기반으로 합니다.
배터리가 방전되면 양극은 전해질을 통해 전자를 음극으로 방출하고 양극은 차례로 양이온을 교환합니다. 충전하는 동안 움직임이 변경됩니다.
따라서 작동 원리는 전극의 납과 납 산화물이 약간의 백합과 흑연 양극을 포함하는 산화 코발트 음극으로 대체된다는 점을 제외하고는 "납" 배터리와 동일하게 유지됩니다. 마찬가지로, 황산 또는 수조는 리튬 염의 전해질에 자리를 내줍니다.
오늘날 사용되는 전해질은 액체 형태이지만 연구는 고체, 더 안전하고 내구성 있는 전해질로 이동하고 있습니다.
장점
지난 20년 동안 리튬 이온 배터리가 다른 모든 배터리를 대체한 이유는 무엇입니까?
답은 간단합니다. 이 배터리는 우수한 에너지 밀도를 제공하므로 납, 니켈 ...
또한 이 배터리는 자체 방전이 상대적으로 낮고(월 최대 10%) 유지 관리가 필요 없으며 메모리 효과가 없습니다.
마지막으로, 구형 배터리 기술보다 비싸다면 리튬 폴리머(Li-Po)보다 저렴하고 인산 리튬(LiFePO4)보다 더 효율적입니다.
제한
그러나 리튬 이온 배터리는 이상적이지 않으며 특히 완전히 방전되면 셀 손상이 더 많이 발생합니다. 따라서 속성을 너무 빨리 잃지 않도록 평평해질 때까지 기다리지 않고로드하는 것이 좋습니다.
우선 배터리는 심각한 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 배터리에 과부하가 걸리거나 -5°C 아래로 떨어지면 리튬이 각 전극의 덴드라이트를 통해 응고됩니다. 양극과 음극이 수상 돌기로 연결되면 배터리에 불이 붙고 폭발할 수 있습니다. Nokia, Fujitsu-Siemens 또는 Samsung에서 많은 사례가보고되었으며 항공기에서도 폭발이 발생하여 오늘날에는 화물칸에 리튬 이온 배터리를 휴대하는 것이 금지되어 있으며 기내 탑승은 종종 전원 측면에서 제한됩니다 (위에서 금지 160Wh 및 100~160Wh의 허가에 따름).
따라서 이러한 현상을 방지하기 위해 제조업체에서는 배터리 온도를 측정하고 전압을 조절하며 이상 발생 시 회로 차단기 역할을 할 수 있는 전자 제어 시스템(BMS)을 구현했습니다. 고체 전해질 또는 폴리머 젤도 문제를 피하기 위해 탐구된 관점입니다.
또한 과열을 방지하기 위해 배터리 충전이 지난 20% 이상 느려지므로 충전 시간은 종종 80%에서만 광고됩니다...
그러나 일상적으로 사용하는 매우 실용적인 리튬 이온 배터리는 천문학적인 양의 담수가 필요한 리튬을 먼저 추출한 다음 수명이 다한 후 재활용하는 방식으로 환경에 막대한 영향을 미칩니다. 그러나 재활용이나 재사용은 해마다 증가하고 있습니다.
리튬이온의 미래는?
연구가 덜 공해, 더 내구성, 더 저렴하거나 더 안전한 대체 기술로 이동함에 따라 리튬 이온 배터리가 그 잠재력에 도달했습니까?
5년 동안 상업적으로 작동해 온 리튬 이온 배터리는 마지막 말을 하지 않았으며 개발은 에너지 밀도, 충전 속도 또는 안전성을 지속적으로 개선하고 있습니다. 우리는 지난 몇 년 동안 특히 스쿠터가 200km 정도 밖에 존재하지 않았던 전동 이륜차 분야에서 이러한 현상을 보아왔습니다. 일부 오토바이는 현재 XNUMX개 범위의 터미널을 초과합니다.
혁명의 약속은 또한 Nawa 탄소 전극, Jenax 접이식 배터리, NGK의 105 ° C 작동 온도와 같은 군단입니다 ...
불행히도 연구는 종종 수익성과 산업적 요구라는 가혹한 현실에 직면합니다. 대체 기술, 특히 예상되는 리튬 공기의 개발을 기다리는 동안 리튬 이온은 특히 무게와 발자국 감소가 중요한 기준인 전기 이륜차 세계에서 밝은 미래를 앞두고 있습니다.
