리튬 이온 배터리: 원통형, 프리즘형, 파우치형 셀 비교
리튬 이온 배터리는 이차(충전 가능) 배터리의 일종으로, 리튬 이온이 양극에서 음극을 통해 전해질을 거쳐 방전시 이동하고 충전시 다시 되돌아가는 구조를 가지고 있다. 이 배터리는 리튬 화합물이 혼입된 복합 물질로 만든 양극과 흔히 다공성 리튬화 흑연으로 만든 음극, 액체, 고체 또는 고분자의 전해질을 포함한다. 분리막은 리튬 이온의 이동을 가능하게 하면서 셀의 단락 및 열적 폭주를 방지한다.
리튬 이온 배터리의 화학적, 성능적 특성
리튬 이온 배터리는 화학적 구성, 성능, 비용, 안전성 특성이 다양하다. 휴대용 전자 기기 대부분은 고분자 겔을 전해질로 사용하는 리튬 폴리머 배터리를 사용하며, 이는 리튬 코발트 산화물(LiCoO2) 양극 물질과 흑연 음극을 가지고 있어 높은 에너지 밀도를 제공한다. 일반적으로 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도, 메모리 효과가 없음, 낮은 자기 방전 등의 장점을 가진다.
다양한 유형의 셀: 18650 배터리
가장 일반적인 셀 유형 중 하나는 랩탑 컴퓨터 배터리, 무선 전동 공구, 특정 전기 자동차, 전기 킥보드, 대부분의 전기 자전거, 휴대용 전원 은행, LED 손전등 등에 사용되는 18650 배터리이다. 이 배터리의 명목 전압은 3.7V이다.
원통형, 프리즘형, 파우치형 셀의 비교
리튬 이온 셀은 여러 형태로 제공되며, 일반적으로 원통형, 프리즘형, 파우치형 세 가지 그룹으로 나뉜다.
원통형 셀: 고체 몸체를 가지고 터미널이 없는, 예를 들어 이전 랩탑 배터리에 사용된 셀들이다. 원통형 셀은 긍정적인 전극, 분리막, 부정적인 전극, 분리막이 한 롤로 만들어진 “젤리 롤” 방식으로 제작된다. 이 형태의 장점은 생산 속도가 빠르다는 것이며, 단점은 고방전 전류에서 내부에 큰 방사형 온도 구배가 발생할 수 있다는 것이다.
플랫 또는 파우치 셀: 휴대폰과 새로운 랩탑에 사용되는 연질, 평평한 몸체를 가진 셀이며, 리튬 이온 폴리머 배터리에 해당한다. 파우치 셀은 강철 구조가 없고 밀봉된 유연한 호일을 셀 컨테이너로 사용한다. 이는 패키지 접근법을 최소화하여 무게를 줄이고 제품의 사용 가능한 공간에 쉽게 맞출 수 있는 유연한 셀을 만든다. 파우치 배터리의 경우, 케이스가 없어 파우치 셀이 가장 높은 중량 대비 에너지 밀도를 가진다. 이 배터리는 스마트폰 제조업체들 사이에서 점점 더 인기를 끌고 있다. 부드럽고 가벼운 디자인은 단단한 금속 케이싱보다 더 많은 안전 조치를 제공한다. 파우치 셀에 중대한 문제가 발생하면 – 보통 내부 압력의 과열 또는 단락으로 인해 – 팩이 가스로 인해 눈에 띄게 팽창한다.
프리즘형 셀: 리튬 이온 배터리의 프리즘형 셀은 원통형 셀보다 얇고 가볍다. 이 셀은 직사각형 알루미늄 또는 강철 케이싱에 들어가며, 상당히 긴 수명을 가지지만, 원통형 셀보다 냉각하기가 쉽지 않다.
