원통형 대 각형 대 파우치형: 어떤 리튬 배터리가 가장 뛰어난가?

주머니 속 스마트폰에서부터 차고에 있는 전기차에 이르기까지 리튬이온 배터리는 우리 전기화된 세상에서 조용히 작동하는 핵심 동력원입니다. 하지만 그 모양이 미치는 깊은 영향을 생각해본 적이 있나요? 원통형, 각형, 또는 파우치형 배터리 중 어떤 것을 선택하는 것은 단순히 형태에 맞는 것 이상입니다. 이는 에너지 밀도, 열 관리, 안전성 및 비용에 영향을 미치는 중요한 공학적 결정입니다. 이번 심층 분석에서는 각각의 형태가 가지는 고유한 특성을 살펴보고, 다양한 응용 분야에서 어떤 설계가 가장 우수한지를 밝혀내겠습니다.

원통형과 각형 리튬 배터리의 비교

1. 배터리 형태: 사각형 배터리는 원통형과 달리 임의의 크기로 설계할 수 있습니다. 원통형 배터리 .

2. 출력 성능: 원통형 배터리의 다중 탭 용접 공정 한계로 인해 출력 성능이 각형 다중 탭 배터리보다 다소 낮습니다.

3. 방전 플랫폼: 동일한 양극 및 음극 소재와 전해질을 사용하는 리튬 배터리는 이론적으로 동일한 방전 플랫폼을 가져야 하지만, 각형 리튬 배터리의 방전 플랫폼은 약간 더 높다.

4. 제품 품질: 원통형 배터리의 제조 공정은 비교적 성숙하여 전극 시트의 2차 절단 결함 발생 확률이 낮고, 권선 공정 또한 성숙되어 있으며 고도로 자동화되어 있다. 반면 적층 공정은 여전히 반수동 방식으로 수행되기 때문에 배터리 품질에 부정적인 영향을 미친다.

5. 전극 용접: 원통형 배터리 전극은 각형 리튬 배터리 전극보다 용접이 더 쉽다. 각형 리튬 배터리 전극은 용접 불량이 발생하기 쉬우며, 이는 배터리 품질에 영향을 준다.

6. 팩 어셈블리: 원통형 배터리는 사용이 용이하여 패킹 기술이 간단하고 발열 분산 성능이 좋다. 반면 각형 리튬 배터리를 패킹할 때는 발열 분산 문제를 해결해야 한다.

7. 구조적 특성: 각형 리튬 배터리의 모서리 부분에서 화학 활성이 상대적으로 낮아 장기간 사용 시 배터리의 에너지 밀도가 감소하기 쉬우며, 이로 인해 배터리 수명이 단축될 수 있다.

 

원통형 리튬 배터리와 파우치형 리튬 배터리의 비교

1. 소프트팩 배터리는 더 뛰어난 안전성을 갖춘다. 소프트팩 배터리는 알루미늄-플라스틱 필름으로 포장되어 있으며, 안전 사고 발생 시 일반적으로 부풀거나 균열이 생기지만, 스틸 케이스나 알루미늄 케이스 배터리와 달리 폭발하지 않는다. 따라서 안전성 면에서 원통형 리튬 배터리보다 우수하다.

2. 소프트팩 배터리는 동일한 용량의 강철 케이스 리튬 배터리보다 약 40% 가볍고, 원통형 알루미늄 케이스 리튬 배터리보다도 20% 더 가볍기 때문에 상대적으로 경량입니다. 또한 내부 저항이 낮아 자가 방전을 크게 줄일 수 있습니다.

3. 파우치 배터리는 사이클 성능이 우수하며 더 긴 사이클 수명을 제공하며, 100회 사이클 후 원통형 알루미늄 케이스 배터리 대비 4%에서 7%까지 덜 열화되는 특성을 보입니다.

4. 파우치 배터리는 다양한 형태와 얇은 디자인이 가능하여 설계 유연성도 뛰어나며, 고객의 특정 요구에 맞게 맞춤 제작이 가능해 새로운 셀 모델 개발이 가능합니다. 반면 원통형 리튬 배터리는 이러한 장점을 갖추고 있지 않습니다.

5. 원통형 리튬 배터리에 비해 파우치 셀은 일관성 저하, 비용 증가, 누액 발생 가능성이 높다는 단점이 있다. 비용 문제는 대량 생산을 통해 해결할 수 있으며, 누액은 알루미늄-플라스틱 필름의 품질을 개선함으로써 줄일 수 있다.