2차전지 전공이론 7일완성 빡공스터디 4일차 - 배터리 팩-

[강의 내용]

셀 – 모듈 – 팩

 

CC 충전 : 1C로 충전하여 4.2V까지 전압을 올림 (80% 충전)

CV 충전 : 전압이 떨어질 때마다 충전 (100% 충전 시 전류가 흐르지 않음)

CV는 과충전의 연속이므르, 충전을 자주 하면 전지가 충격을 받아 성능 열화가 빨리 옴.

 

휴대폰용 전지

전지가 휴대폰 경쟁력에 중요한 위치 차지 – 휴대폰의 기능이 단순했으므로 작고, 얇고, 가벼운 휴대폰이 세일 포인트였기 때문

 

NiMH가 리튬 이온 전지보다 유리 1. 전압 호환성 2. 용량 3. 부피/두께 4. 가격

무게 측면에서만 리튬 이온 전지가 유리

리튬 이온 전지의 고출력 방전 성능이 향상되고 저가 구현이 가능해지면서 채용

 

휴대폰 기능 다양화로 용량 증대가 필요하자 foot print 변경

foot print – 캔이 균일한 압력으로 전지를 누르는 것과 관련이 깊음

30mm x 48mm, 34mm x 50mm foot print가 검증된 사이즈

 

노트북용 전지

 

직렬 연결로 전압 결정, 병렬 연결로 용량 결정

 

원통형 – 셀 간 선접촉으로 열발산 능력 우수

각형 – 셀 간 면접촉으로 열발산 능력 나쁨

 

보호 회로 (PCM, protection circuit module)

휴대폰의 보호 회로 구성 요소

Microprocessor : 과충전, 과방전, 과전류를 detect하여 전류 차단, 이벤트 종료 후 전류 회복 지시

FET (field effect transistor) : 전류 차단-회복 스위치

 

노트북의 보호 회로 구성 요소

fuel gauge : 각 셀의 용량 측정

본체와 통신

 

전동 공구용 전지

리튬 이온 전지 성능 한계 극복

안전성에 대한 우려로 고율 방전이 안되도록 설계

 

(1) 2C 정도의 전류에서 보호회로가 전류 차단

(2) 2C보다 약간 높은 전류에서 PTC가 전류 차단

PTC (Positive Temperature Coefficient)

금속 case에 카본과 폴리머 선구체가 섞여 있음

고전류에서 선구체가 폴리머 반을을 일으켜 부도체가 됨

 

(3) 전극 설계

전극 두께를 두껍게 하여 고출력 방전이 안되도록 설계

카본 블랙과 같은 전자 전도물질 양을 줄여 고출력 방전 방지.

 

방전 성능 향상으로 전동 공구 시장에 진출

 

전동 공구 전지 전극 설계

전동 공구

20C 이상의 연속 방전을 요구하고 진동이 많음 (가장 혹독한 환경)

 

1. 전자 collecting 기능 강화

2. 전극 설계 변경 (두께 및 활물질 감소)

3. 진동에 견딜 수 있는 강건 설계

 

전지 성능에 가장 큰 영향을 끼치는 것이 온도임 -> 동일한 SOC(State of charge)의 전지 제조를 하려면 제조 공정에서 전지가 동일한 온도에 노출되어야 함 (관리의 중요성)

 

SOH(State of health) - 시간이 경과한 후 전지의 SOC (cycle이 진행되고 난 뒤)

전지 사이에 air channel 넣어 공랭식으로 온도 50도 이하로 관리

 

BMS (Battery management system)

배터리 잔존 용량 측정 (SOC 측정)

Cell balancing (충전 시 높은 용량의 셀을 방전시킴 – 과충전 예방)

 

전기자동차용 전지 평가

HPPC (Hybrid pulse power characterization) curve

HPPC는 자동차와 전지 업체간 커뮤니케이션 매개체

전지 종류에 따라 HPPC 달라짐

 

[소감]

배터리의 구성 요소와 관리 시스템에 대해 알 수 있어 좋았습니다. 이 내용을 바탕으로 질문에 잘 대답할 수 있을 것 같습니다.