리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 얼마입니까?

배터리의 전력 용량을 알기 전에 에너지 밀도를 이해하는 것이 매우 중요합니다. 에너지 밀도가 높은 배터리는 다른 배터리보다 더 오래 작동하는 경향이 있습니다.

리튬 이온 배터리와 같은 배터리는 이제 에너지 밀도를 높이는 방향으로 움직이고 있습니다. 밀도를 높이면 배터리의 전압 용량과 방전율을 크게 높일 수 있기 때문이다.

그러나 에너지 밀도를 개선하기 위한 몇 가지 요구 사항과 목표가 있습니다. 이것들은 무엇입니까? 아래에서 자세히 살펴보겠습니다.

배터리의 에너지 밀도란 무엇입니까?

사람들은 종종 에너지 밀도를 전력 밀도라는 용어와 혼동합니다. 그러나 둘 다 다른 측정에 사용되는 다른 용어입니다. 예를 들어, 전력 밀도는 배터리의 에너지 효율을 측정한 것이고 에너지 밀도는 무게에 따라 측정된 에너지입니다.

에너지가 한 셀에서 다른 셀로 얼마나 빨리 전달되는지 측정하기 위해 전력 밀도라는 용어를 사용할 수 있습니다. 반면에 에너지 밀도는 배터리가 무게에 따라 포함하는 에너지의 양에 해당합니다.

또한 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도를 측정하는 방법은 간단하며 킬로그램당 와트시 또는 단순히 Wh/kg으로 기호화됩니다. 또한 시간당 소비되는 에너지의 양을 와트로 나타내는 전기 에너지의 단위입니다.

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리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 얼마입니까?

이 시점에서 셀이나 배터리의 에너지 밀도를 측정하여 의미를 명확하게 알 수 있습니다. 그러나 리튬 이온 배터리의 에너지를 어떻게 측정할 수 있는지는 여전히 의문입니다. 음, 에너지 밀도는 일반적으로 두 부분으로 나뉩니다.

I. 중량 에너지 밀도
Ⅱ. 체적 에너지 밀도

배터리에 포함된 에너지의 양은 모든 배터리의 매우 중요한 특성이며 작동 시간을 측정하는 데 필요합니다. 리튬 이온 배터리의 경우 에너지 밀도 범위는 50-260Wh/kg으로 다른 배터리 밀도 범위 사이에 있습니다.

리튬 이온 배터리 에너지 밀도를 계산하는 방법은 무엇입니까?

일반적으로 배터리의 에너지 밀도를 결정하는 두 가지 방법이 있습니다. 하나는 중량 에너지 측정이고 다른 하나는 체적 에너지 측정입니다. 이 두 측정값은 모두 Wh/kg의 표준 단위로 측정되므로 XNUMX와트 및 XNUMX시간의 소비량과 같습니다.

리튬 이온 배터리의 에너지 밀도를 계산하기 위해 다른 공식이 사용됩니다. 표준 및 간단한 계산 공식은 다음과 같습니다.

● 공칭 배터리 전압(V) x 정격 배터리 용량(Ah) / 배터리 무게(kg) = 특정 에너지 또는 에너지 밀도(Wh/kg).

이 측정값에서 공칭 전압, 배터리 용량 및 셀 무게 값을 알면 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도를 쉽게 계산할 수 있습니다. 게다가, 다음은 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도를 계산하기 위한 두 가지 다른 공식입니다.

● 에너지 밀도(Wh/L) = 배터리 용량 × 방전 플랫폼 전압/ 부피
● 배터리 무게 에너지 밀도 = 배터리 용량 × 방전 플랫폼/무게

첫 번째는 Wh/L을 표준 계산 단위로 사용하고 두 번째는 Wh/kg을 표준 단위로 사용합니다. 두 공식 모두 리튬 이온 배터리의 에너지 양을 계산하는 데 중요합니다.

다른 간격으로 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도를 계산하려는 경우 다양한 기간에 대해 다음 공식을 사용할 수 있습니다.
● 일일 소비 전력
일일 전력 소비 = 정격 전력 x 시간(시간). 2000와트 x 3시간 = 6000와트-시간.

● 월간 소비 전력의 경우
월간 전력 소비 = 정격 전력 x 시간(시간). 2000와트 x 3시간 x 30일 = 180000와트시

또한 에너지 밀도를 줄 단위로 계산하려면 (60와트) x (120초) = 7200줄과 같이 와트 수에 초 수를 곱할 수 있습니다.

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전력 밀도 대 에너지 밀도: 차이점은 무엇입니까?

앞서 언급했듯이 전력 밀도와 에너지 밀도는 완전히 다른 용어이며 다른 배터리 셀에서 고유한 용도를 갖습니다. 전력 밀도는 단순히 배터리가 셀의 에너지 또는 효율성을 얼마나 빨리 전달할 수 있는지를 나타냅니다.

반면에 에너지 밀도는 배터리의 무게에 대한 응답으로 배터리가 보유하는 에너지의 양을 측정한 것입니다. 더 잘 이해하기 위해 다음은 둘 사이의 몇 가지 주요 차이점입니다.

● 전력 밀도는 배터리 사용 시간을 계산하는 데 중요한 지표가 아닙니다. 반면에 에너지 밀도는 배터리가 얼마나 오래 지속될 수 있는지 측정합니다.
● 배터리의 성능, 무게, 크기, 치수 등을 측정하기 위해서는 전력밀도 외에 에너지 밀도를 널리 적용할 수 있다.
● 배터리의 수명은 전력 밀도가 아닌 에너지 밀도로 완전히 측정됩니다.

에너지 밀도 비교: 에너지 밀도가 가장 높은 배터리는 무엇입니까?

다른 셀 배터리의 에너지 밀도를 결정할 때 모든 셀의 밀도 범위가 다르기 때문에 매우 주의해야 합니다. 따라서 어떤 셀이 가장 높은 에너지 밀도를 갖는지 아는 가장 좋은 방법은 내부 화학을 살펴보는 것입니다.

리튬 이온 배터리의 에너지 밀도

우리는 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도에 대해 논의했습니다. 그러나 이것이 배터리의 최대 에너지 양입니까? 아니요, 다음은 다른 에너지 범위를 보여주는 다른 인기 있는 배터리 셀 목록입니다.

➔ 납축전지의 에너지 밀도는 30-50Wh/kg입니다.
➔ 니켈-카드뮴 배터리의 에너지 밀도는 45-80Wh/kg입니다.
➔ 니켈수소전지는 60-120Wh/kg 범위의 에너지 밀도를 가지고 있습니다.
➔ 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 50-260Wh/kg입니다.

표는 다양한 배터리 유형의 에너지 밀도 변화를 보여줍니다.

배터리 타입 Wh당 비용 $ Wh / kg Wh/리터
납산 $0.17 41 100
알칼리성 장수 $0.19 110 320
탄소-아연 $0.31 36 92
NiMH $0.99 95 300
니카드 $1.50 39 140
리튬 이온 $0.47 128 230

여기에서 리튬 이온 배터리는 최대 에너지 밀도를 가지므로 시중에 나와 있는 어떤 배터리보다 많은 에너지를 보유하고 있음을 분명히 알 수 있습니다. 그러나 약간의 변형도 보여줍니다.

아시다시피 리튬 이온 배터리는 배터리 성능을 높이는 데 도움이 되는 작은 셀 그룹으로 구성되어 있습니다. 이러한 배터리 유형은 솔루션에 서로 다른 전해질을 가지고 있습니다.

일부는 흑연을 음극으로 사용하고 다른 일부는 알루미늄을 사용하므로 다른 에너지 밀도를 포함합니다. 에너지 밀도를 살펴보자. 다양한 배터리 유형의 리튬 이온.

1. 리튬 티타네이트(LTO) 배터리

산업용 타이탄으로 널리 사용되는 리튬 이온 배터리 중 하나는 리튬 티타네이트(LTO) 배터리입니다. 이것들은 자연과 구성이 가장 오래되었지만 에너지 밀도는 50~80Wh/kg입니다.

LTO 배터리 유형의 리튬 전지에서 리튬 티타네이트는 탄소 대신 양극으로 사용되어 전지에서 전자가 빠르게 들어오고 나갈 수 있도록 합니다. 에너지 밀도는 다른 리튬 이온 전지에 비해 상대적으로 낮지만 의료 기기 및 차량에 사용됩니다.

2. 리튬 코발트 산화물(LCO) 배터리
리튬 티타네이트 배터리와 달리 리튬 코발트 산화물 배터리는 에너지 밀도가 더 높기 때문에 휴대폰, 노트북 및 기타 전기 자동차의 기초를 형성합니다. 그들이 운반하는 에너지의 양은 150~200Wh/kg입니다.

이러한 유형의 리튬 배터리는 에너지가 높기 때문에 다른 배터리 셀보다 비싸고 유지 관리가 많이 필요합니다. 또한 LCO 배터리는 매우 조밀하고 휘발성이 있는 물질인 전형적인 양극으로 산화코발트를 사용합니다. 따라서 이러한 배터리는 과열 위험이 더 높고 더 높은 온도 범위에 민감합니다.

3. 리튬 니켈 망간 코발트 산화물(NMC) 배터리
LCO 배터리와 마찬가지로 이 배터리 유형의 리튬은 코발트를 음극으로 사용합니다. 코발트 외에도 배터리 셀의 안정성을 높이는 데 도움이 되는 니켈과 망간도 포함되어 있습니다. 이를 통해 NMC 배터리의 배터리 에너지 밀도는 150~220Wh/kg입니다.

NMC 배터리 유형은 전기 자동차에 널리 사용되지만 의료 기기 및 전기 자전거의 주요 부분이기도 합니다. 높은 배터리 에너지 밀도와 제조 능력으로 인해 시장에서 가장 안정적이고 인기 있는 리튬 이온 배터리가 되었습니다.

LCO 배터리와 달리 니켈 망간 코발트 배터리는 고온에 민감하지 않습니다. 따라서 고온 및 고압 범위도 쉽게 처리할 수 있습니다.

4. 리튬인산철(LFP) 배터리
업계에서 가장 사랑스럽고 안전하며 안정적인 배터리 중 하나는 리튬인산철(LFP) 배터리. 그들은 90 ~ 160Wh/kg의 높은 에너지 밀도를 가지며, 이는 코발트 배터리보다 낮지만 여전히 다른 인기 있는 리튬 배터리 유형보다 많습니다.

또한 LFP 배터리의 흑연 전극과 양극의 금속 지지체는 저렴하고 무독성이며 중장비에 이상적인 배터리를 만들었습니다. 장점은 LiFePo4가 천연 유기 광물이므로 납 축전지에 비해 신뢰성이 높다는 것입니다.

서로 다른 에너지 유형 간의 에너지 밀도의 차이와 비교를 설명하기 위해 리튬 이온 전지, 아래 차트를 보십시오.

리튬 이온 배터리 유형 에너지 밀도(Wh/kg) 장점 단점
리튬 티타 네이트 (LTO) 50-80 긴 수명, 안정적인 낮은 에너지 밀도, 더 비쌈
리튬 코발트 산화물 (LCO) 150-200 높은 에너지 밀도 휘발성 및 고가
리튬 니켈 망간 코발트 산화물 (NMC) 150-220 높은 에너지 밀도 LCO보다 안전하지만 여전히 상대적으로 불안정하고 비쌉니다.
리튬 인산 철 (LFP) 90 - 160 중간 높은 에너지 밀도 안정적이고 오래 지속되며 더 높은 에너지 밀도

리튬 이온 배터리 에너지 밀도에 대한 FAQ

배터리의 에너지 밀도를 높이는 방법은 무엇입니까?

배터리 셀의 구조는 필요할 때 배터리의 제조 능력을 쉽게 향상시킬 수 있도록 설계되었습니다. 따라서 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도를 높이려면 다음 두 가지 요소에 중점을 두어야 합니다.

I. 배터리 크기 늘리기
배터리의 크기나 치수를 늘리면 배터리 성능을 쉽게 향상시킬 수 있습니다. 원래 배터리 크기를 변경하여 에너지 밀도를 더 큰 규모로 쉽게 개선할 수 있습니다.

XNUMX. 화학 성분 수정
배터리의 구성도 매우 중요합니다. 전해질 조성을 변경하면 배터리 용량도 향상될 수 있습니다. 배터리의 양극 및 음극을 업그레이드하고 강한 재료로 수정하여 이를 수행할 수 있습니다.

전력 밀도와 에너지 밀도의 차이점은 무엇입니까?

전력 밀도는 배터리의 에너지 효율성을 측정한 것이고 에너지 밀도는 무게에 따라 측정된 에너지입니다. 따라서 둘 다 다른 용어이며 배터리의 전력 용량과 수명을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

에너지가 한 셀에서 다른 셀로 얼마나 빨리 전달되는지 측정하기 위해 전력 밀도라는 용어를 사용할 수 있습니다. 반면에 에너지 밀도는 배터리가 무게에 따라 포함하는 에너지의 양에 해당합니다.

가솔린과 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도 차이는 무엇입니까?

가솔린 및 리튬 이온 배터리의 배터리 에너지 밀도에 관한 한 가솔린은 다른 배터리보다 100배 더 높은 에너지 밀도를 가지고 있습니다. 아시다시피, 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 약 0.3MJ/Litre인 반면 가솔린의 에너지 밀도는 13KWh/kg입니다. 이것이 가솔린이 완전 연료 자동차 및 차량에 널리 사용되는 이유입니다.

리튬 이온 배터리는 납산 배터리보다 에너지 밀도가 더 높습니까?

납산 배터리는 에너지 밀도 측면에서 인기 있는 이차 전지 중 널리 사용되지만 차트에서는 낮은 수준에 머물고 있습니다. 에너지 밀도 범위가 30~50Wh/kg인 납산 배터리는 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도 범위 50~260Wh/kg보다 뒤쳐집니다.

또한 리튬 이온 배터리는 에너지 범위가 다른 더 작은 셀 유형으로 구성되어 열적으로 더 안정적입니다. 이 높은 에너지 밀도로 인해 이상적인 배터리 유형이 사용됩니다. 전원 백업, UPS, 전자 제품. 또한 자동차 부문 및 자동차 전자 제품의 첫 번째 선택입니다.

최종 평결

이제 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도와 측정 방법을 명확하게 이해했습니다. 단, 최종 구매 전 반드시 전해액 조성과 배터리 무게를 확인하시기 바랍니다. 이러한 방식으로 시간이 지남에 따라 배터리 용량과 전반적인 성능을 높일 수 있습니다.

 

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