전기 자동차 배터리의 작동 원리
전기 자동차는 에너지 안보 문제, 기후 변화 완화 압력, 그리고 에너지 수요 증가로 인해 재조명되고 있는 대체 교통수단입니다. 이러한 전기 자동차의 중요한 구성 요소인 배터리는 전기 자동차의 비용, 주행 범위, 안전성을 정의하는 역할을 합니다.
전기 자동차 배터리란?
전기 자동차 배터리(EV 배터리)는 전기 모터를 구동하기 위해 사용되는 충전 가능한 배터리입니다. 이는 일반적인 시동, 조명 및 점화(SLI) 배터리와 다르게, 지속적인 기간 동안 전력을 제공하도록 설계되었습니다. 전기차 배터리는 상대적으로 높은 전력-중량 비율, 특정 에너지 및 에너지 밀도를 가집니다.
배터리 기술의 발전
과거의 배터리 기술은 특히 주행 범위 측면에서 필요한 사양을 제공하지 못했습니다. 하지만 최근 리튬 이온 배터리 기술의 발전으로 이러한 제한이 해소되었습니다. 현대 전기차에 가장 일반적으로 사용되는 배터리 유형은 리튬 이온 및 리튬 폴리머입니다.
전기차 배터리의 구성
전기차 배터리의 구성은 전기차의 종류에 따라 약간씩 다를 수 있지만, 일반적으로 전기화학 셀로 구성됩니다. 배터리 모듈은 배터리 셀의 집합으로, 진동, 열 또는 외부 위험으로부터 셀을 보호하기 위해 일정 수의 셀을 조합하여 프레임에 넣습니다. 배터리 팩은 전기차에 설치된 전기차 배터리의 최종 형태입니다. 배터리 모니터링 유닛(BMU) 또는 배터리 관리 시스템(BMS)을 통해 팩 센서에서 데이터를 수집하고 팩 릴레이를 활성화합니다.
전기차 배터리의 화학적 원리
전기 배터리는 저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전기화학 과정입니다. 이는 전기 및 전자 회로에서 전류를 흐르게 하는 전기력의 원천을 제공합니다. 전형적인 배터리는 하나 이상의 볼타 전지로 구성됩니다.
전기화학 셀의 기본 원리는 전해질에 의해 분리된 두 전극에서 자발적인 산화 환원 반응입니다. 전해질은 이온 전도성을 가지며 전기적으로 절연된 물질입니다. 배터리는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환합니다. 예를 들어, 리튬은 가벼운 금속이며 높은 특정 용량(3.86 Ah/g)과 매우 낮은 전극 전위(표준 수소 전극 대비 -3.04 V)를 가지고 있어서 고전압 및 고에너지 배터리에 이상적인 음극 재료입니다. 방전 중에 리튬은 리튬-흑연 음극에서 Li에서 Li+로 산화됩니다.
배터리의 충전과 방전 과정
충전 과정에서 Li+ 이온은 Li 함유 음극에서 이동하여 전해질에 담긴 분리막을 통과한 후 음극 호스트 구조로 삽입됩니다. 결과적으로 전자는 반대 방향으로 외부 회로를 통과합니다. 방전 중에는 전자가 외부 회로를 통해 음극(음극)에서 양극(양극)으로 흐릅니다. 이러한 반응은 셀의 화학적 잠재력을 낮추므로 방전은 전기 회로에서 전기 전류가 에너지를 소모하는 곳으로 에너지를 전달합니다. 충전 중에는 이러한 반응과 운송이 반대 방향으로 진행됩니다.
출처: https://insideevs.com
