기술의 진보는 멈추지 않고 굴러가는 기계! 이 기계의 연료는 현대 세계의 점점 더 새로운 문제입니다. 얼마 전까지만 해도 니켈-카드뮴(NiCd) 배터리가 사용되었지만 니켈-금속 수소화물(NiMH)로 교체되었습니다. 그러나 오늘날 리튬이온(Li-ion) 배터리가 리튬이온(Li-pol) 배터리를 대체하려고 노력하고 있습니다. 리튬폴리머와 리튬이온의 차이점은 무엇인가요? 리튬 이온 배터리에 비해 리튬 폴리머의 장점은 무엇입니까?그것을 알아 내려고 노력합시다.

휴대폰이나 태블릿을 구입할 때 내부에 어떤 종류의 배터리가 들어 있는지 스스로에게 질문하는 사람은 거의 없습니다. 나중에 가젯을 빠르게 방전하는 문제에 직면했을 때 장치의 "내부"를 더 자세히 살펴보기 시작합니다.

리튬 배터리는 첫 번째 실험이 시작된 1912년에 알려졌지만 널리 사용되지는 않았습니다. 그리고 60년이 지난 70년대가 되어서야 이러한 충전 요소가 거의 모든 가정용 장치에 자리를 잡았습니다. 지금은 충전식 배터리가 아닌 배터리에 대해서만 이야기하고 있음을 강조하겠습니다.

리튬은 가장 가벼운 금속이며 가장 높은 에너지 밀도를 제공하고 상당한 전기화학적 잠재력을 가지고 있습니다. 리튬 금속 전극을 기반으로 하는 배터리는 용량이 크고 전압이 높습니다. 80년대에는 수많은 연구 결과, 리튬 배터리의 주기적 작동(충전/방전 과정)으로 인해 충전기가 점화되고 그 이후에는 장치 자체가 점화되는 것으로 나타났습니다. 그래서 1991년 일본에서는 화재 위험으로 인해 수천 대의 휴대폰이 리콜되었습니다. 리튬의 이러한 위험한 특성 때문에 과학자들은 리튬 이온을 기반으로 한 비금속 리튬 배터리에 모든 노력을 기울였습니다. 그리고 얼마 후, 더 안전한 버전의 충전기가 만들어졌습니다. 리튬이온(Li-ion).

오늘날 리튬 이온 배터리는 거의 모든 모바일 장치에서 발견되며 종류가 많고 긍정적인 특성도 많지만 단점도 있습니다. 이에 대해 자세히 설명하겠습니다.

리튬 이온 배터리의 장점:

높은 에너지 밀도 및 결과적으로 고용량

낮은 자체 방전

단일 요소의 고전압. 이는 설계를 단순화합니다. 종종 배터리는 하나의 요소로만 구성됩니다. 오늘날 많은 제조업체는 휴대폰에 이러한 단일 셀 배터리를 사용합니다(Nokia를 기억하십시오).

저렴한 유지 관리 비용(운영 비용)

용량을 복원하기 위해 주기적인 방전 주기가 필요한 메모리 효과가 없습니다.

결점:

배터리에는 충전 중 각 배터리 셀의 최대 전압을 제한하고 방전 시 셀 전압이 너무 낮아지는 것을 방지하는 내장 보호 회로(이로 인해 비용이 더욱 증가함)가 필요합니다.

배터리는 사용하지 않고 그냥 선반 위에 올려두어도 노화될 수 있습니다. 노화 과정은 대부분의 리튬 이온 배터리에서 일반적입니다. 분명한 이유로 제조업체는 이 문제에 대해 침묵합니다. 배터리 사용 여부에 관계없이 1년만 지나면 약간의 용량 감소가 눈에 띄게 나타납니다. 2~3년 지나면 사용할 수 없게 되는 경우가 많습니다.

NiCd 배터리에 비해 비용이 높습니다.

리튬 이온 배터리끊임없이 개선되고 있으며 기술이 향상되고 있습니다. 그리고 이 배터리는 사용과 관련된 안전 문제와 높은 가격만 아니었다면 모든 사람에게 좋을 것입니다. 이 모든 이유가 창작의 기초가 되었습니다. 리튬 폴리머 배터리(Li-Pol 또는 Li-Polymer). 가장 명백하고 가장 기본적인 것은 리튬폴리머와 리튬이온의 차이점사용되는 전해질의 유형입니다. 고체 고분자 전해질을 사용하면 배터리 제작 비용을 대폭 절감하고 안전성을 높일 수 있으며, 더 얇은 충전기도 만들 수 있다. 리튬 폴리머 배터리가 이전 배터리를 완전히 대체하지 못한 이유는 무엇입니까? 전문가들이 표현하는 가능한 버전 중 하나는 리튬이온 배터리의 개발과 대량 도입을 위해 거액을 투자한 투자자들이 투자금을 회수하려고 한다는 것입니다.

요약해보자. 일반적으로 리튬 폴리머 배터리는 리튬 이온 배터리의 고급 버전입니다. 스스로 판단하십시오.

리튬폴리머 및 리튬이온 배터리의 장점

요약하면 현대 기술 덕분에 신뢰할 수 있는 두 가지 유형의 외부 배터리가 있다고 말할 수 있습니다. 모바일 기술의 발전, 스마트폰, 태블릿 및 기타 다양한 디지털 장치의 출현, 에너지 집약적인 애플리케이션의 생성으로 인해 사용자는 "배터리 방전" 문제에 직면하게 되었습니다. 물론 Li-ion 및 Li-Pol 배터리는 모두 외부 충전기에서 즉시 사용됩니다.

이것은 현대 생활을 위한 훌륭한 솔루션입니다. 보조 배터리를 선택할 때 가장 중요한 것은 사기꾼을 만나지 않는 것입니다(가짜와 원본을 구별하는 방법에 대해 자세히 설명했습니다) , 그러나 상점 웹사이트에서 가짜 제품을 판매할 것이라는 것을 100% 확실하게 이해하는 방법에 대해서는 -

리튬 폴리머 배터리를 충전하고 올바르게 작동하는 방법은 무엇입니까?

최신 장치는 점점 더 많은 리튬 폴리머 배터리를 사용합니다. 이런 종류의 배터리는 얼마 전에 등장했습니다. 사용된 디자인과 재료는 점차 개선되고 있습니다. Li-Pol 배터리는 태블릿, 일부 스마트폰 모델, 노트북에서 찾을 수 있습니다. 또한 무선 조종 장난감 및 모델에도 널리 사용됩니다. 이러한 배터리를 충전하는 방법에 대해 많은 질문을 받습니다. 이는 이미 일부 기사에서 언급되었습니다. 이 주제는 수요가 많기 때문에 별도의 게시물에 포함하기로 결정했습니다.

Li─Pol 배터리를 올바르게 충전하고 작동하는 방법은 무엇입니까?

이제 리튬 폴리머 배터리를 충전하는 방법과 올바른 작동 방법에 대해 직접 설명합니다. 먼저 리튬 폴리머 배터리는 전체 서비스 수명 동안 특정 한도 내에서 전압을 유지해야 한다는 점을 이해해야 합니다. 이러한 제한은 대부분의 경우 2.7~4.2V입니다. 이 값은 최소 및 최대 요금에 해당합니다.

배터리 용량은 100% 충전 후 완전히 방전되었을 때 방출되는 저장된 에너지의 양을 나타낸다는 점도 이해해 둘 필요가 있습니다. 종종 이러한 배터리의 상한 전압 임계값은 4.1V로 제한됩니다. 이렇게 하면 용량이 약간 줄어들지만 배터리 수명은 늘어납니다.결국, 경계 상태(완전 충전 및 방전)는 Li─Pol 배터리에 해롭습니다. 이는 이 상태에서 리튬이온이 양극이나 음극의 결정격자에 최대로 매립되기 때문으로 설명된다. 짧은 시간이라도 이러한 경계 상태에 있으면 서비스 수명에 부정적인 영향을 미칩니다.

따라서 리튬 폴리머 배터리의 충전 수준을 40~60%로 유지하면 최대 사용 수명을 달성할 수 있습니다. 시중에 판매되는 충전식 배터리의 충전량은 대략 이 정도 수준인 경우가 많습니다. 이러한 제한은 사용자가 직접 제어할 수 있으며, 최소 및 최대 배터리 충전량은 특수 보드에 의해 제어됩니다. 이를 충방전 컨트롤러라고 합니다.

배터리가 완전히 방전될 때까지 기다리지 말고 배터리를 충전하는 것이 좋습니다. 또한, 용량을 초과하여 충전해서는 안 됩니다. 80% 충전되면 어댑터에서 연결을 끊는 것이 가능합니다. 전자 제품(태블릿, 노트북, 스마트폰)에서 컨트롤러 보드의 작동은 종종 장치 자체의 전원 회로로 보완된다는 점만 추가하면 됩니다.

배터리를 충전할 때 사용자가 기억해야 할 사항은 무엇입니까?

Li─Pol 배터리를 사용할 때 사용자를 위한 몇 가지 간단한 규칙이 있습니다.

• 배터리를 최소한으로 소모하지 마십시오. 특히 휴대폰, 태블릿 등이 꺼질 때까지 기다리지 않는 것이 좋습니다. 이 경우 즉시 배터리를 충전하세요.
• 자주 재충전하는 것을 두려워하지 마십시오. 즉, 적절한 시간에 콘센트를 사용하십시오. 리튬 배터리가 완전히 충전되지 않은 경우 자주 충전해도 손상되지 않습니다. 예를 들어 노트북을 사용하여 휴대폰을 충전할 수 있습니다. 이렇게 하려면 USB 포트에 연결하기만 하면 됩니다. 적절한 어댑터가 있으면 자동차의 시가 라이터에서 배터리 충전을 약간 보충할 수도 있습니다. 그리고 배터리를 완전히 충전하지 않아도 괜찮습니다. 반대로, 이는 Li─Pol 배터리에 가장 적합한 모드입니다.
• 컨트롤러가 정상적으로 작동하는 동안에도 배터리의 과충전이 발생할 수 있습니다. 그 이유는 온도 상승 때문일 수 있습니다. 예를 들어, 배터리가 완전히 충전되고 컨트롤러가 캔의 충전을 차단합니다. 기기를 계속 충전하면 기기가 약간 따뜻해질 수 있습니다. 따라서 배터리도 가열됩니다. 온도와 함께 배터리 충전량도 증가합니다. 그리고 이는 리튬 폴리머 배터리의 수명을 늘리는 데 도움이 되지 않습니다.
• 이상적으로는 Li-Pol 배터리 충전량이 50%여야 합니다. 실제 상황에서는 이것이 어렵습니다. 그러나 30~80% 범위의 충전을 유지하는 것은 가능합니다.

거의 모든 최신 전자 기기에는 리튬 폴리머 배터리가 장착되어 있습니다. 무선 조종 모델, 쿼드콥터, 헬리콥터 및 비행기 비행에 널리 사용됩니다. 리튬 폴리머 배터리는 높은 에너지 밀도, 낮은 자체 방전, 소위 "메모리 효과"가 없는 등 많은 장점을 가지고 있습니다.

결과적으로 Li Pol 전원 장치가 장착된 모델의 경우 배터리를 대체할 만한 가치가 있는 모델이 사실상 없습니다. 특히 무인항공기, 전기차 등 분야에서 더욱 폭넓게 활용될 것으로 예상된다.

모든 장점에도 불구하고 LiPol 배터리는 변덕스럽고 위험하며 수명이 짧은 전원으로 알려져 있습니다. 실제로 이러한 단점은 다소 과장되었습니다. 올바르게 사용하면 문제가 최소화됩니다.

충전 규칙

전원 작동에 문제가 없도록 하려면 LiPo 배터리를 적절하게 충전해야 합니다. 그렇지 않으면 손상의 위험이 높으며 심지어 자연 발화의 위험도 있습니다. 가능한 문제를 피하기 위해 리튬 폴리머 배터리를 올바르게 충전하는 방법을 살펴 보겠습니다.

• 어떤 충전기로도 LiPo 배터리를 충전할 수 없습니다. 이를 위해서는 특수 충전기가 필요합니다. 이는 2단계 충전 프로세스의 특성 때문입니다.

• Li Pol 배터리 충전은 두 단계(CC-CV 방식)로 이루어집니다. 첫 번째 단계에서는 모든 배터리 뱅크의 전압이 증가합니다. 단계가 끝나면 4.2V에 도달합니다. 실제로 이 시점에서 Li Pol 배터리의 충전량은 95%에 도달합니다. 그런 다음 두 번째 단계가 시작됩니다. 리튬 폴리머 배터리에 해로운 과충전을 방지하기 위해 전류를 줄입니다. 전압이 4.25V를 초과하면 자연 발화 위험이 높아집니다.
• 전원 공급 장치를 완전히 방전시키는 것은 권장되지 않습니다. 재충전하기 전에 약 10-20% 정도 남아 있어야 합니다. 그렇지 않으면 빨리 작동하지 않습니다.
• 각 뱅크의 전압이 3V 아래로 떨어지지 않도록 하는 것이 중요합니다. 이러한 전압 감소로 인해 배터리가 부풀어올 위험이 높습니다. 이 경우 부풀어 오른 LiPo 배터리는 용량의 50% 이상을 잃게 됩니다. LiPo 배터리가 부풀어 오른 경우 폐기하기만 하면 됩니다. 용량 손실은 되돌릴 수 없습니다.

리튬 폴리머 전원 공급 장치가 부풀어 오른다는 사실은 작동시 심각한 문제 중 하나입니다. 모든 은행은 균등하게 충전 및 방전되어야 합니다. 이 경우 리튬 폴리머 배터리 충전기는 전체 전압만 모니터링하지만 표시기가 많이 분산되어 LiPo 배터리가 부풀어올 가능성이 크게 높아집니다. 이는 또한 개별 캔의 과충전으로 이어져 자연 발화의 위험을 증가시킵니다.

이 문제를 해결하려면 Li Pol 배터리 충전은 각 뱅크의 전압을 모니터링할 수 있는 밸런서나 밸런서가 내장된 충전기를 사용해 이루어져야 합니다. 타이머 충전기의 전원을 충전하지 마십시오. 전류가 부족하면 충전기가 완전히 충전되지 않고 꺼집니다. 충전 전류는 1C를 초과하지 않아야 하며 0.5C 미만이어야 합니다. 또한 LiPo 배터리의 용량이 클수록 충전하는 데 시간이 더 오래 걸린다는 점도 기억해야 합니다.

착취

Li Pol 장치의 수명을 연장하거나 적어도 단축하지 않으려면 배터리를 올바르게 사용하는 것도 중요합니다. 전원을 충전할 때 60도 이상으로 가열되어서는 안 됩니다. 발열이 발생하면 사용하기 전에 배터리를 식혀야 합니다. 또한 과열된 드라이브를 충전해서는 안 됩니다.

완전히 방전된 배터리를 보관하지 마십시오. 꼭 충전하세요. 가장 최적의 지표는 60%입니다. 일반적으로 이러한 간단한 규칙만 따르면 리튬 폴리머 배터리를 사용하는 데에는 문제가 없습니다.

리튬 폴리머 배터리는 세계적으로 유명한 리튬 이온 배터리의 향상된 디자인을 나타냅니다. 이러한 장치는 곧 시장에서 니켈-금속 수소화물 및 니켈-카드뮴 장치를 완전히 대체할 계획입니다. 배터리. 리튬 폴리머 전지는 다양한 전자 장치에서 전원으로 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 동일한 무게로 에너지 용량은 니켈-금속 수소화물 및 니켈-카드뮴 구조보다 몇 배 더 높습니다.

잠재적으로 리튬 폴리머 전지는 리튬 이온 배터리보다 가격이 저렴할 것입니다. 그러나 현재로서는 여전히 상당히 비쌉니다. 현재 소수의 대기업만이 생산에 참여하고 있습니다. 리튬 이온 전지와 설계가 유사하지만 헬륨 전해질을 사용합니다. 결과적으로 이 제품은 낮은 방전 전류, 상당한 에너지 밀도, 상당한 수의 충전 및 방전 주기로 구별됩니다. 모양은 매우 다를 수 있으며, 그 자체로 가벼운 무게와 컴팩트함이 돋보입니다.

종류

현재 리튬 폴리머 배터리는 전해질 구조가 다른 여러 유형이 될 수 있습니다.

• 가지고 있는 품목 겔형 균질 전해질 , 이는 폴리머 구성에 리튬 염을 도입하여 생성됩니다.
• 가지고 있는 품목 건식 고분자 전해질 . 이 유형은 다양한 리튬염을 사용하여 폴리에틸렌 옥사이드를 기반으로 생산됩니다.
• 데 폴리머 매트릭스 전해질 , 미세 다공성 구조를 갖는다. 리튬염의 비수성 성분이 포함되어 있습니다.

폴리머 요소에 액체 전해질이 사용된다는 사실로 인해 작동 안전성이 훨씬 더 높습니다. 또한 다양한 형태와 구성으로 제작이 가능합니다.

일부 리튬 폴리머 셀은 금속 폴리머로 만들어집니다. 그러나 저온에서는 폴리머 결정화로 인해 이러한 배터리의 매개 변수가 크게 감소합니다.

금속 양극을 사용하는 폴리머 배터리가 개발되고 있습니다. 일부 회사는 작동 온도 범위와 전류 밀도를 크게 확장했습니다. 이러한 유형의 배터리는 다양한 가전 제품 및 전자 제품에 사용할 수 있습니다.

동시에 여러 제조업체는 서로 다른 전극 재료, 전해질 구조 및 조립 기술을 사용합니다. 결과적으로 제조된 배터리는 완전히 다른 매개변수를 가질 수 있습니다. 그러나 이러한 배터리를 생산하는 모든 회사는 리튬 폴리머 배터리의 안정적인 작동이 폴리머 전해질의 균질성에 의해 보장된다는 점에 주목합니다. 이는 결국 성분 수와 중합 온도에 따라 달라집니다.

배터리 옵션은 이미 두께가 1mm에 불과한 제품도 생산되고 있습니다. 덕분에 제조업체는 매우 컴팩트한 모바일 장치를 생산할 수 있습니다.

또한 시중에서 판매되는 리튬 폴리머 배터리는 다음과 같이 나뉩니다.

• 정기적인.
• 빠른 방전.

장치

리튬 폴리머 배터리는 전해질 이온이 포함되어 있는 경우 여러 폴리머 요소를 반도체 물질로 이동시키는 원리로 작동합니다. 결과적으로 전도성이 크게 증가합니다. 설계에 따르면 이러한 배터리는 전해질 구성으로 구별됩니다.

폴리머 기술의 핵심은 플라스틱 필름에 전해질을 적용하는 것이다. 전기 전도는 허용하지 않지만 이온 교환은 허용합니다. 즉, 고분자 전해질은 액체 전해질을 함침한 표준 다공성 분리막을 대체한다. 건식 폴리머 설계 덕분에 최소 셀 두께 약 1mm, 사용 안전성 및 생산 용이성을 보장할 수 있습니다. 이 설계 덕분에 개발자는 신발, 의류, 소형 장비 및 기타 장치에 이러한 배터리를 구현할 수 있습니다.

그러나 건식 폴리머 배터리는 전도성이 감소하고 폴리머의 내부 저항이 감소하는 형태의 단점이 있으며 이는 여러 강력한 모바일 장치에 허용되지 않습니다. 소형 폴리머 배터리를 더욱 발전시키기 위해 전해질에 일정 비율의 젤 셀이 추가됩니다. 현재 휴대폰에 사용되는 대부분의 상용 배터리는 폴리머-겔 하이브리드입니다. 현재 하이브리드 배터리가 가장 인기가 높습니다.

동작 원리

리튬 폴리머 배터리는 리튬 이온 셀과 유사한 원리로 작동합니다. 즉, 가역적 화학 반응으로 작동합니다. 여기서, 음극은 리튬이온이 도입된 탄소재료이다. 음극은 바나듐, 망간 또는 코발트 산화물을 사용합니다. 이러한 배터리의 작동은 전해질 이온이 포함되어 폴리머가 반도체 상태로 변환되는 능력에 기반합니다.

리튬염은 여전히 ​​전해질의 화학적 기초로 사용됩니다. 그러나 이들은 음극과 양극 사이에 위치한 해당 폴리머 스페이서에 위치합니다. 덕분에 리튬폴리머 배터리는 어떤 형태로든 만들 수 있다. 접근하기 어려운 다양한 위치에 배치할 수 있어 전자 제조업체에 새로운 가능성을 열어줍니다.

애플리케이션

리튬 폴리머 배터리의 사용이 점차 늘어나고 있습니다. 이러한 배터리는 배터리 무게를 줄임으로써 장치의 작동 시간을 크게 늘릴 수 있습니다. 덕분에 몇 배 더 큰 용량을 갖는 에너지 운반체를 얻을 수 있습니다. 빠르게 방전되는 배터리를 사용하면 더욱 뛰어난 성능을 발휘할 수 있습니다. 따라서 이러한 배터리는 기타 무선 조종 장치를 포함하여 비행기 및 헬리콥터의 무선 조종 모델에 탁월한 옵션이 됩니다.

애플리케이션 리튬폴배터리를 사용하면 배터리 무게를 줄이고 장치의 작동 기간을 늘릴 수 있습니다. 리튬 폴리머 배터리는 피콜로와 같은 소형 헬리콥터에서 탁월한 성능을 입증했습니다. 이러한 장치는 해당 배터리를 사용하여 30분 이상 비행할 수 있습니다. 이러한 요소는 소형 비행 구조물에 적합한 옵션입니다.

일반적인 리튬폴리머 배터리는 전원으로 사용되는데, 이는 상대적으로 전류 소모가 적은 전자기기에 필요하다. 노트북, 스마트폰 등이 될 수 있습니다. 고속 방전 배터리는 높은 전류 소비가 요구되는 장치에 사용됩니다. 유사한 배터리가 현대식 휴대용 전동 공구 및 무선 조종 장치에 사용됩니다.

사용 제한

이 배터리는 앞으로 자동차 산업에서 널리 사용될 것입니다. 오늘날 그들은 새로운 기술을 개발하고 전기 자동차를 테스트하는 데 사용됩니다. 그러나 이러한 배터리를 어디에서나 사용하지 못하게 하는 특정 제한 사항이 있습니다.

• 리튬 폴리머 배터리에는 특별한 충전 모드가 필요합니다. 원칙적으로 이것은 어렵지 않지만 일반적인 방법으로는 사용할 수 없습니다. 이는 과방전 기간 동안 화재 위험이 있기 때문입니다. 이러한 현상을 방지하기 위해 모든 배터리에는 과방전 및 과열을 방지하는 전자 시스템이 장착되어 있습니다.
• 리튬 폴리머 배터리를 올바르게 사용하지 않으면 화재가 발생할 수 있습니다.
• 리튬폴리머 배터리는 충전 후 바로 사용하지 마세요. 첫째, 주변 온도까지 냉각되어야 합니다. 그렇지 않으면 배터리가 손상될 수 있습니다.
• 단락은 허용되지 않습니다.
• 배터리의 감압은 허용되지 않습니다.
• 배터리 방전이 3V 미만입니다.
• 60도 이상 가열하지 마십시오.
• 배터리는 전자레인지나 압력에 노출되어서는 안 됩니다. 이는 연기, 화재 및 더 심각한 결과를 초래할 수 있습니다.
• 배터리가 손상되거나 충격을 받지 않도록 보호해야 합니다. 강한 기계적 응력으로 인해 내부 구조가 손상될 수 있습니다.

그러나 이러한 단점으로 인해 다양한 분야에서 사용되는 데 방해가 되지는 않습니다. 앞으로는 이러한 모든 단점이 새로운 기술과 개발의 도입을 통해 해결될 것입니다.

리튬 폴리머 배터리의 장점

• 상당히 높은 에너지 밀도.
• 작은 자체 방전 매개변수.
• 메모리 효과가 없습니다.
• 리튬 폴리머 배터리는 배터리 용량과 사용 기간 측면에서 리튬 배터리보다 약간 우수합니다.
• 두께가 1mm에 불과한 배터리를 제조합니다.
• 상당히 넓은 온도 범위에서의 적용: 섭씨 영하 20도에서 영하 40도까지.
• 배터리에 다양한 모양을 부여할 가능성.
• 방전 중 약간의 전압 강하.

발전이 진행되고 있으며 전통적으로 사용되는 NiCd(니켈-카드뮴) 및 NiMh(니켈-금속 수소화물)을 대체하기 위해 리튬 배터리를 사용할 수 있는 기회가 있습니다. 한 요소의 무게가 비슷하기 때문에 NiCd 및 NiMH에 비해 더 높은 용량을 가지며, 요소 전압은 1.2V 대신 3.6V/요소로 3배 더 높습니다. 따라서 대부분의 모델에는 2개 또는 3개의 셀로 구성된 배터리이면 충분합니다.

리튬 배터리에는 리튬 이온(Li-Ion)과 리튬 폴리머(LiPo, Li-Po 또는 Li-Pol)의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 차이점은 사용되는 전해질의 유형입니다. LiIon의 경우 겔 전해질이고 LiPo의 경우 리튬 함유 용액으로 포화된 특수 폴리머입니다. 그러나 모델의 발전소에 사용하기 위해서는 리튬 폴리머 배터리가 가장 널리 사용되므로 앞으로 이에 대해 이야기하겠습니다. 그러나 여기서 엄격한 구분은 두 가지 유형 모두 주로 사용되는 전해질이 다르고 리튬 폴리머 배터리에 대해 설명할 모든 내용이 리튬 이온 배터리(충전, 방전, 작동 기능, 안전 예방 조치)에 거의 완전히 적용되기 때문에 매우 임의적입니다. . 실용적인 관점에서 우리의 유일한 관심사는 리튬 폴리머 배터리가 현재 더 높은 방전 전류를 제공한다는 것입니다. 따라서 모델 시장에서는 주로 발전소의 에너지원으로 제공됩니다.

주요특징

동일한 무게의 리튬 폴리머 배터리는 NiCd의 에너지 강도를 4~5배, NiMH의 3~4배를 초과합니다. 작동 사이클 수는 500-600이며, 용량 손실이 20%일 때까지 방전 전류는 2C입니다(비교용 - NiCd의 경우 - 1000 사이클, NiMH의 경우 - 500). 일반적으로 말해서 작동 주기 수에 대한 데이터는 아직 거의 없으며 이 경우에 주어진 특성을 비판적으로 받아들여야 합니다. 또한 제조 기술이 향상되고 있으며 현재 이러한 유형의 배터리에 대한 수치가 이미 다를 수도 있습니다. 모든 배터리와 마찬가지로 리튬 배터리도 노화될 수 있습니다. 2년이 지나면 배터리 용량이 약 20% 감소합니다.

판매되는 다양한 전력 리튬 폴리머 배터리 중에서 고방전(Hi 방전)과 일반이라는 두 가지 주요 그룹으로 구분할 수 있습니다. 최대 방전 전류는 서로 다릅니다. 문자 "C"로 지정된 암페어 또는 배터리 용량 단위로 표시됩니다. 예를 들어 방전 전류가 3C이고 배터리 용량이 1Ah라면 전류는 3A가 됩니다.

일반적으로 기존 배터리의 최대 방전 전류는 3C를 초과하지 않습니다. 일부 제조업체는 5C를 표시합니다. 급속 방전 배터리는 최대 8-10C의 방전 전류를 허용합니다. 이러한 배터리는 저전류 배터리보다 다소 무겁고(약 20%) 용량 숫자 뒤에 HD 또는 HC 문자가 이름에 포함됩니다. 예를 들어 KKM1500은 용량이 1500mAh인 일반 배터리이고 KKM1500HD는 급속 방전 배터리. 실험을 좋아하는 분들을 위해 즉시 작은 메모를 작성하고 싶습니다. 급속 방전 배터리는 가전 제품에 사용되지 않습니다. 따라서 휴대폰이나 비디오카메라에서 배터리를 싸게 구한다는 아이디어를 얻으면 좋은 결과를 기대하기 어렵습니다. 대부분의 경우 이러한 배터리는 의도된 작동 모드를 위반하여 매우 빨리 소모됩니다.

응용 프로그램 및 비용

리튬 폴리머 배터리를 사용하면 모터 작동 시간을 늘리고 배터리 무게를 줄이는 두 가지 중요한 문제를 해결할 수 있습니다.

8.4V NiMH 650mAh 배터리를 2Ah 용량의 일반 비급속 방전 리튬 배터리 2개로 교체하면 3배 더 큰 용량, 11g 더 가볍고 약간 더 낮은 전압(7.2V)의 배터리를 얻을 수 있습니다. ! 그리고 급속방전 배터리를 사용하면 대형 항공기도 내연기관에 비해 출력이 떨어지지 않고 비행할 수 있다. 이를 확인하기 위해 F3A 세계 곡예 선수권 대회에서 미국인이 전기 항공기를 타고 7위를 차지했습니다. 게다가 그것은 작은 부저가 아니라 내연 기관 모델을 가진 다른 참가자들처럼 일반적인 2m 비행기였습니다!

리튬 폴리머 배터리는 Piccolo 또는 Hummingbird와 같은 소형 헬리콥터에서 매우 잘 입증되었습니다. 예를 들어 표준 브러시 모터를 사용하는 경우에도 두 개의 1Ah 뱅크에서 비행 시간은 25분 이상입니다! 모터를 브러시리스 모터로 교체하는 경우 45분 이상 소요됩니다!

물론 무게가 4-20g인 실내 항공기의 경우 리튬 배터리는 대체할 수 없습니다. 이 영역에서는 NiCd와 비교할 수 없습니다. 이러한 배터리는 없습니다(예: 45mAh의 무게는 1g, 150 mAh - 3.2 d), 이렇게 작은 무게로 1분 동안이라도 필요한 전력을 공급할 수 있습니다!

리튬폴리머 배터리가 여전히 Ni-Cd보다 열등한 유일한 영역은 초고(40~50C) 방전 전류 영역이다. 그러나 진전은 계속되고 있으며 아마도 몇 년 안에 우리는 이 분야에서 새로운 성공에 대해 듣게 될 것입니다. 결국 2년 전에는 급속 방전 리튬 배터리에 대해 들어 본 사람이 아무도 없었습니다...

예를 들어 Kokam LiPo 배터리의 주요 특징은 다음과 같습니다.

이름	용량, mAh	치수, mm	무게, g	최대 전류
코캄 145	145	27.5x20.4x4.3	3.5	0.7A, 5C
코캄 340SHC	340	52x33x2.8	9	7A, 20C
코캄 1020	1020	61x33x5.5	20.5	3A, 3C
코캄 1500HC	1500	76x40x6.5	35	12A, 8C
코캄 1575	1575	74x41x5.5	32	7A, 5C

가격, 용량 측면에서 리튬 폴리머 배터리의 가격은 NiMH와 거의 같습니다.

제조업 자

현재 리튬폴리머 배터리 제조사는 여러 곳이다. 생산되는 배터리 수의 선두 주자이자 품질면에서 최고의 제품 중 하나는 Kokam입니다. Thunder Power, I-Rate, E-Tec 및 Tanic도 알려져 있습니다(아마 이것은 Thunder Power의 두 번째 이름이거나 자체 이름으로 Thunder Power 판매자 중 하나일 것입니다). 웹사이트 www.fmadirect.com에서 Kokam 유형을 볼 수 있으며, 다양한 제조업체의 배터리는 웹사이트 www.b-p-p.com 및 www.lightflightrc.com에서 제공됩니다.

웹사이트 www.batteriesamerica.com에서 제공되는 Platinum Polymer도 있는데, 아마도 I-Rate의 또 다른 이름일 것입니다.

배터리 용량의 범위는 50~3000mAh로 매우 넓습니다. 대용량을 얻으려면 배터리의 병렬 연결이 사용됩니다.

모든 배터리는 평평한 모양입니다. 일반적으로 두께는 가장 짧은 쪽보다 3배 이상 얇으며 짧은 쪽에서는 평판 형태로 결론이 내려집니다.

내가 아는 한 I-Rate는 아직 고속 방전 배터리를 만들지 않으며 배터리에는 한 가지 특징이 있습니다. 전극 중 하나가 알루미늄이고 납땜이 문제가 있다는 것입니다. 이로 인해 배터리를 직접 조립하는 것이 불편해졌습니다.

E-Tec 배터리는 그 사이에 있으며 급속 방전으로 선언되지는 않았지만 방전 전류는 기존 배터리보다 5-7C 더 높습니다.

인기 있는 선두주자는 Kokam과 Thunder Power이며, Kokam은 주로 소형 및 중형 모델에 사용되며 Thunder Power는 중형, 대형 및 대형(10kg 이상!)에 사용됩니다. 분명히 이는 최대 30V 및 8Ah 용량 범위의 강력한 어셈블리의 가격과 가용성 때문입니다. 다음은 Tanic과 E-tec인데 I-rate에 대한 언급은 거의 없습니다. 어떤 이유에서는 플래티넘 폴리머(Platinum Polymer)는 미국에서만 인기가 있으며, 거의 저속 저속 비행자에게만 사용됩니다.

리튬 폴리머 배터리 충전

배터리는 매우 간단한 알고리즘에 따라 충전됩니다. 즉, 전류 제한이 1C인 4.20V/셀의 정전압 소스에서 충전됩니다. 전류가 0.1-0.2C로 떨어지면 충전이 완료된 것으로 간주됩니다. 1C 전류에서 전압 안정화 모드로 전환하면 배터리 용량이 약 70~80% 증가합니다. 완전히 충전하는 데 약 2시간이 걸립니다. 충전기에는 충전 종료 시 전압을 유지하는 정확도에 대한 상당히 엄격한 요구 사항이 적용됩니다(0.01V/셀보다 나쁘지 않음).

시중의 충전기 중에서 주요 유형을 구분할 수 있습니다. 즉, "컴퓨터"가 아닌 단순 충전기는 $10-40의 가격 범주로 리튬 배터리 전용이며, 범용 충전기는 $120-400의 가격 범주로 구분할 수 있습니다. , LiPo 및 Li-Ion을 포함한 다양한 유형의 배터리에 사용됩니다.

첫 번째에는 일반적으로 LED 충전 표시만 있으며 캔 수와 전류는 점퍼로 설정됩니다. 이러한 충전기의 장점은 저렴한 가격입니다. 가장 큰 단점은 그들 중 일부가 충전 종료를 올바르게 표시하는 방법을 모른다는 것입니다. 전류 안정화 모드에서 전압 안정화 모드로 전환되는 순간만 표시하며 이는 용량의 약 70-80%입니다. 충전을 완료하려면 30~40분 정도 더 기다려야 합니다.

두 번째 충전기 그룹은 훨씬 더 넓은 기능을 가지고 있습니다. 일반적으로 충전 과정에서 배터리가 "수용한" 전압, 전류 및 용량(mAh)을 표시하므로 배터리 충전 상태를 더 정확하게 확인할 수 있습니다.

충전기를 사용할 때 가장 중요한 것은 배터리에 필요한 캔 수와 충전기의 충전 전류를 올바르게 설정하는 것입니다. 충전 전류는 일반적으로 1C입니다.

조작 및 주의사항

리튬 폴리머 배터리는 현존하는 가장 "섬세한" 배터리라고 말해도 무방합니다. 즉, 화재가 발생하거나 배터리가 "죽는" 비준수로 인해 몇 가지 간단하지만 필수 규칙을 반드시 준수해야 합니다. ".

위험도가 높은 순서대로 나열합니다.

1. 4.20V/셀 이상의 전압으로 충전하십시오.
2. 배터리 단락.
3. 부하 용량을 초과하는 전류로 방전하거나 배터리를 60°C 이상으로 가열합니다.
4. 전압 3.00V/셀 미만으로 방전됩니다.
5. 60°C 이상에서 배터리가 가열됩니다.
6. 배터리 감압.
7. 방전된 상태로 보관하십시오.

처음 세 가지 사항을 준수하지 않으면 화재가 발생하고 나머지 모든 사항은 용량의 전체 또는 부분 손실로 이어집니다.

지금까지 말한 모든 것에서 다음과 같은 결론을 도출할 수 있습니다.

화재를 예방하려면 일반 충전기를 사용하고 충전할 캔 수를 올바르게 설정해야 합니다. 또한 배터리 단락 가능성을 제거하고 (이 때문에 내 친구는 배터리를 충전하는 테이블이 있고 커튼이 타 버렸습니다) "풀 스로틀"에서 모터가 소비하는 전류를 제어하는 ​​커넥터를 사용해야합니다. ". 또한 모델의 공기 흐름에서 배터리의 모든 면을 덮는 것은 권장되지 않으며, 이것이 가능하지 않은 경우 냉각용 특수 채널을 제공해야 합니다.

엔진 소모 전류가 2C 이상일 경우, 모델의 배터리가 사방에서 닫혀 있는 경우, 모터 구동 5~6분 후 모터를 정지시킨 후 당겨서 배터리를 만지세요. 너무 뜨거운지 확인하기 위해. 사실은 특정 온도 (약 70도) 이상으로 가열하면 배터리에서 "연쇄 반응"이 일어나기 시작하여 배터리에 저장된 에너지가 열로 바뀌고 배터리가 문자 그대로 퍼져서 탈 수 있는 모든 것에 불을 붙입니다.

거의 방전된 배터리를 단락시키면 화재가 발생하지 않습니다. 과방전으로 인해 조용하고 평화롭게 죽습니다... 이는 두 번째 중요한 규칙으로 이어집니다. 배터리 방전이 끝날 때 전압을 모니터링하고 반드시 사용 후 배터리를 분리하세요!

일부 속도 컨트롤러(Jeti가 특히 이에 해당함)는 표준 스위치를 끈 후에도 전류 소비를 멈추지 않습니다. 체코인들이 왜 그렇게 이상한 결정을 하게 되었는지는 모르겠습니다. 그러나 BEC, 즉 전원 공급 장치의 수신기 및 기계를 위한 전원 공급 장치 안정 장치가 있는 Jetti 브러시리스 모터(새로운 "Advanced" 시리즈 포함)용 컨트롤러의 거의 모든 모델이 완전한 기능을 제공하지 않는다는 사실은 여전히 ​​남아 있습니다. 표준 스위치로 회로의 전원을 차단합니다. 수신기와 서보만 꺼지고 컨트롤러는 약 20mA의 전류를 계속 소모합니다. 이것은 특히 위험합니다. 전원이 켜져 있는지, 자동차가 가만히 서 있는지, 모터가 조용하다는 것을 알 수 없기 때문입니다... 그리고 하루나 이틀 동안 연결된 배터리를 잊어버리면 다음과 같은 일이 가능하다는 것이 밝혀졌습니다. 작별 인사를 하세요. 심방전 리튬을 좋아하지 않습니다.

물론 엔진 컨트롤러는 리튬 배터리와 함께 작동할 수 있어야 합니다. 즉, 엔진 차단 전압을 조정할 수 있어야 합니다. 그리고 필요한 캔 수에 맞게 컨트롤러를 프로그래밍하는 것을 잊지 마십시오. 그러나 이제는 연결된 캔 수를 자동으로 결정하는 새로운 세대의 컨트롤러가 등장했습니다.

감압은 리튬 배터리가 고장나는 또 다른 이유입니다. 공기가 셀 내부로 들어가서는 안 되기 때문입니다. 이는 외부 보호 패키지가 손상된 경우(배터리는 열수축 튜브와 같은 패키지에 밀봉되어 있음), 날카로운 물체에 의한 충격이나 손상으로 인해 발생하거나, 납땜 중 배터리 단자가 과열된 경우 발생할 수 있습니다. 결론 - 높은 곳에서 떨어뜨리지 말고 조심스럽게 납땜하세요.

제조업체의 권장 사항에 따라 배터리는 50~70% 충전된 상태로 보관해야 하며 온도가 20°C 이하인 서늘한 곳에 보관하는 것이 좋습니다. 방전된 상태로 보관하면 서비스 수명에 부정적인 영향을 미칩니다. 모든 배터리와 마찬가지로 리튬 폴리머 배터리도 자체 방전이 적습니다.

배터리 조립

고전류 출력 또는 고용량 배터리를 얻으려면 배터리 병렬 연결이 사용됩니다. 기성품 배터리를 구입하는 경우 표시를 통해 포함된 캔 수와 연결 방법을 확인할 수 있습니다. 숫자 뒤의 문자 P(병렬)는 병렬로 연결된 캔 수를 나타내고 S(직렬)는 직렬로 연결됨을 나타냅니다. 예를 들어, "Kokam 1500 3S2P"는 3쌍의 배터리를 직렬로 연결한 배터리를 의미하며, 각 쌍은 1500mAh 용량의 배터리 2개를 병렬로 연결하여 구성됩니다. 즉, 배터리 용량은 3000mAh입니다. 병렬로 연결하면 용량이 증가함), 전압 – 3.7*3 = 11.1V..

배터리를 별도로 구매하는 경우 배터리에 연결하기 전에 잠재력을 균등화해야 합니다. 이는 병렬 연결 옵션의 경우 특히 그렇습니다. 이 경우 한 뱅크가 다른 뱅크를 충전하기 시작하고 충전 전류가 1C를 초과할 수 있기 때문입니다. 연결하기 전에 구입한 모든 캔을 0.1C - 0.2C의 전류로 3V로 방전시키는 것이 좋습니다. 전압은 최소 0.5%의 정확도를 갖춘 디지털 전압계로 모니터링해야 합니다. 이는 향후에도 안정적인 배터리 성능을 보장할 것입니다.

또한 이미 조립된 브랜드 배터리라도 첫 번째 충전 전에 전위 균등화(밸런싱)를 수행하는 것이 좋습니다. 왜냐하면 셀을 배터리로 조립하는 많은 회사에서는 조립 전에 밸런싱을 수행하지 않기 때문입니다.

작동으로 인한 용량 감소로 인해 어떠한 경우에도 이전 뱅크와 직렬로 새 뱅크를 추가하면 안 됩니다. 배터리의 균형이 맞지 않게 됩니다.

물론 용량이 다르거나 비슷한 배터리라도 하나의 배터리(예: 1800mAh 및 2000mAh)에 결합할 수 없으며 내부 저항이 다르면 배터리 불균형이 발생하기 때문에 하나의 배터리에 다른 제조업체의 배터리를 사용할 수도 있습니다. 납땜할 때는 단자가 과열되지 않도록 주의해야 합니다. 이렇게 하면 밀봉이 파손되어 아직 비행할 시간이 없는 배터리가 영구적으로 파손될 수 있습니다. 일부 유형의 Kokam 배터리에는 배선이 용이하도록 단자에 이미 납땜된 회로 기판 조각이 함께 제공됩니다. 이로 인해 요소당 약 1g의 추가 무게가 추가되지만 납땜 와이어 위치를 가열하는 데 훨씬 더 오랜 시간이 걸립니다. 유리 섬유는 열을 잘 전도하지 않습니다. 커넥터가 있는 전선은 적어도 테이프로 배터리 케이스에 고정해야 합니다. 그래야 실수로 터미널의 뿌리 부분이 찢어지지 않습니다.

애플리케이션의 뉘앙스

따라서 리튬 폴리머 배터리 사용과 관련된 가장 중요한 사항을 다시 한 번 강조하겠습니다.

• 일반 충전기를 사용하세요.
• 배터리 단락을 방지하는 커넥터를 사용하십시오.
• 허용되는 방전 전류를 초과하지 마십시오.
• 냉각이 없을 때 배터리 온도를 모니터링하십시오.
• 배터리를 3V/셀 전압 이하로 방전하지 마십시오(비행 후에는 배터리를 분리하는 것을 잊지 마십시오!).
• 배터리에 충격을 가하지 마십시오.

앞서 말한 내용을 따르지만 언뜻 보기에는 명확하지 않은 몇 가지 유용한 예를 더 들어 보겠습니다.

정류자 모터를 사용하는 경우 모터가 정지되고(예: 모델이 바닥에 누워 있는 경우) 트랜스미터에 최대 스로틀이 주어지는 상황을 피해야 합니다. 전류가 너무 높아서 배터리가 폭발할 위험이 있습니다(모터나 조정기가 먼저 소진되지 않는 경우). 이 문제는 RC 그룹 포럼에서 여러 번 논의되었습니다. 대부분의 브러시 모터용 조절기는 송신기의 신호가 손실되면 모터를 끄며, 조절기가 이를 수행할 수 있는 경우 모델이 예를 들어 멀리 떨어진 잔디에 떨어진 경우 송신기를 끄는 것이 좋습니다. 송신기 벨트에서 모델을 검색할 때 매달려 있는 스로틀을 만지고 눈치채지 못할 위험이 줄어듭니다.

배터리 수명이 길어지면 초기에 작은 용량 분산으로 인해 해당 요소의 균형이 맞지 않게 됩니다. 일부 은행은 다른 은행보다 더 일찍 "노화"되고 용량이 더 빨리 손실됩니다. 배터리에 캔 수가 많을수록 프로세스가 더 빨라집니다.

이는 다음과 같은 규칙으로 이어집니다. 때로는 각 배터리 요소의 용량을 별도로 제어해야 하는 경우도 있습니다. 이를 위해 충전이 끝날 때 전압을 측정할 수 있습니다. 얼마나 자주? 이를 정확히 확립하는 것은 여전히 ​​어렵습니다. 축적된 운영 경험이 너무 적습니다. 일반적으로 작동 시작 후 약 40~50사이클, 매 10~20사이클마다 충전 중 배터리 셀의 전압을 확인하여 "불량 셀"을 식별하는 것이 좋습니다.

모터가 완전히 회전하지 않을 때까지 모터를 구동하여 배터리를 "0"으로 설정하는 것은 권장되지 않습니다. 이러한 처리는 새 배터리에 해를 끼치지 않지만 약간 불균형한 배터리의 경우 "가장 불량한 뱅크"를 3V 미만으로 방전할 위험이 추가되어 용량이 더욱 손실됩니다.

용량이 20% 이상 차이가 나면 특별한 조치 없이는 배터리를 완전히 충전할 수 없습니다!

충전 시 배터리 셀의 균형을 자동으로 맞추기 위해 소위 밸런서가 사용됩니다. 이는 부하 저항, 제어 회로 및 이 뱅크의 전압이 4.17~4.19V 수준에 도달했음을 나타내는 LED를 포함하는 각 뱅크에 연결된 작은 보드입니다. 개별 요소의 전압이 임계값인 4.17V를 초과하면 밸런서는 전류의 일부를 "자체적으로" 폐쇄하여 전압이 임계 임계값을 초과하지 않도록 방지합니다. LED의 동시 점등을 통해 어떤 뱅크의 용량이 더 낮은지 확인할 수 있습니다. 밸런서의 LED가 먼저 켜집니다. 밸런서에는 한 가지 중요한 추가 요구 사항이 있습니다. 즉, "대기" 모드에서 배터리에서 소비하는 전류는 일반적으로 5~10μA로 작아야 합니다.

밸런서는 불균형 배터리에서 일부 셀의 과방전을 방지하지 않으며, 충전 중 셀 손상을 방지하고 배터리의 "불량" 셀을 표시하는 수단으로만 사용된다는 점을 추가해야 합니다. 위 내용은 3개 이상의 요소로 구성된 배터리에 적용되며, 원칙적으로 밸런서는 2캔 배터리에 사용되지 않습니다.

영하의 온도에서는 리튬 폴리머 배터리를 사용할 수 없다는 의견이 있습니다. 실제로 배터리의 기술 사양에는 0~50°C의 작동 범위가 명시되어 있습니다(0°C에서는 용량의 80%가 유지됨). 그럼에도 불구하고 –10...-15 °C 정도의 온도에서 비행할 수 있습니다. 요점은 비행 전에 배터리를 얼릴 필요가 없다는 것입니다. 따뜻한 주머니에 넣어두세요. 그리고 비행 중에 배터리의 내부 발열은 현재 유용한 특성으로 밝혀져 배터리가 얼지 않도록 방지합니다. 물론, 배터리 성능은 상온보다 약간 낮습니다.

결론

전기화학 분야의 기술 발전 속도를 고려할 때 연료전지가 이를 따라잡지 못한다면 미래는 리튬 폴리머 배터리에 속한다고 가정할 수 있습니다. 배터리에 대한 수요가 증가하고 생산량이 증가함에 따라 가격은 필연적으로 하락할 것이며 결국 리튬은 NiMH만큼 보편화될 것입니다. 서양에서는, 적어도 미국에서는, 이 시간이 이미 6개월 전에 도래했습니다. 리튬 폴리머 배터리를 탑재한 전기 항공기의 인기가 높아지고 있습니다. 브러시리스 모터와 컨트롤러도 저렴해졌으면 좋겠지만 이 분야에서는 가격 인하 속도가 덜 빠르게 진행되고 있습니다. 결국, 불과 2년 전에 포럼에서 "브러시리스로 비행하는 사람이 있나요?"라는 질문이 제기되었습니다. 그리고 그때는 리튬 배터리에 대한 언급이 전혀 없었는데...

일반적으로 우리는 기다려 볼 것입니다.