배터리의 용량 – 암페어 시간(Ah)
다양한 배터리 화학 및 크기는 각기 다른 셀 전압과 용량을 생성합니다. 예를 들어, 0.2Ah 용량의 CR2032 배터리는 리튬 망간 산화물 기술을 사용하여 3V의 정격 전압을 제공하며, 이 코인 셀은 지름이 20mm이고 두께는 단 3.2mm입니다. 반면, 표준 “AA” 크기의 일반 알칼라인 또는 NiMH 배터리는 약 2000~3000mAh(또는 2~3Ah)의 용량을 가집니다.
배터리 종류별 용량
3Ah 용량의 리튬 철 황화물(Li-FeS2) AA 배터리는 비충전식 배터리로, 1.5볼트의 정격 전압과 일반적으로 2700~3300mAh의 용량을 가지며, 일부 모델은 최대 3500~3600mAh의 용량을 제공합니다. 또한, 대부분의 리튬 이온 배터리는 3.8볼트에서 작동하며, 리튬 이온 18650 배터리는 일반적으로 2300~3600mAh의 용량을 가집니다.
자동차 배터리의 일반적인 전압은 12볼트(DC)이며, 이러한 배터리는 보통 여섯 개의 2V 납 셀로 구성됩니다. 평균적인 자동차 배터리는 약 70Ah의 용량을 가지며, 3.5A의 전류로 20시간 동안 연속적으로 부하에 전류를 공급할 수 있습니다(70Ah / 3.5A).
배터리 용량의 계산
배터리 용량은 방전 전류(암페어 단위)와 방전 시간(시간 단위)을 곱하여 계산합니다. 용량은 다음과 같은 조건에 따라 달라질 수 있습니다:
- 온도: 일반적으로 높은 온도에서 배터리의 성능이 낮은 온도보다 높습니다. 이는 전기화학 반응이 덜 효율적이기 때문에 예상보다 적은 에너지가 추출됩니다.
- 배터리 수명 주기: 충전식 배터리의 경우, 수명 주기는 장치가 완전히 충전된 배터리로 작동할 수 있는 시간 또는 셀이 만족스럽게 작동하기 전에 가능한 충전/방전 주기 횟수를 의미합니다.
- 충전 및 방전 속도: 배터리가 높은 전류로 방전될 경우 용량이 감소합니다. 이는 전해질과 효과적으로 반응할 수 있는 활성 물질의 양이 낮은 전류로 방전될 때보다 적기 때문입니다.
배터리 용량과 병렬 연결
병렬로 연결된 배터리는 용량(암페어 시간 단위)이 합산됩니다. 그러나 두 구성 모두에서 사용 가능한 총 에너지(와트시 단위)는 동일합니다.
배터리의 에너지 용량 – 와트시(Wh)
배터리의 “에너지 용량”은 배터리가 특정 방전 전류(특정 C-율로 명시됨)로 100% SOC에서 컷오프 전압까지 방전될 때 사용 가능한 총 와트시입니다. 에너지는 방전 전력(와트 단위)과 방전 시간(시간 단위)을 곱하여 계산합니다. 용량과 마찬가지로, 에너지는 C-율이 증가함에 따라 감소합니다.
기타 특성
각 배터리의 능력을 비교하고 이해하기 위해, 각 배터리 타입 내에서도 몇 가지 중요한 매개변수가 있습니다. 이러한 매개변수는 특정 품질이 필요할 때 배터리가 필요한 경우 참조합니다.
- 셀 전압: 전기 배터리의 전압은 전기화학 반응에서 양극과 음극 재료 사이의 전위 차이에 의해 생성됩니다.
- 컷오프 전압: 컷오프 전압은 허용 가능한 최소 전압입니다. 일반적으로 이 전압은 배터리의 “비어 있는” 상태를 정의합니다.
- 용량: 컬롬 측정 용량은 배터리가 특정 방전 전류로 100% SOC에서 컷오프 전압까지 방전될 때 사용 가능한 총 암페어 시간입니다.
- C-율: C-율은 배터리가 충전되거나 방전되는 속도를 측정하는 데 사용됩니다.
- 자기 방전: 배터리는 연결되어 있지 않고 전류를 공급하지 않아도 점차적으로 자기 방전됩니다.
- 퇴화: 충전식 배터리는 각 충전-방전 주기에서 일부 퇴화가 발생합니다.
- 방전 깊이: 방전 깊이는 배터리에서 얼마나 많은 에너지가 추출되었는지를 전체 용량의 백분율로 나타낸 척도입니다.
- 충전 상태: 충전 상태는 배터리의 정의된 “완전” 및 “빈” 상태에 비해 배터리에 남아 있는 충전량을 의미합니다.
