배터리 평가 방법: 리튬이온 배터리 성능 지표에 대한 궁극적인 가이드

리튬이온 배터리는 우수한 성능으로 인해 점점 더 널리 사용되고 있습니다. 배터리 성능 평가는 여러 가지 차원에서 종합적으로 고려해야 하며, 다음은 가장 핵심적인 지표입니다.

(1) 용량. 배터리의 기본 특성 중 하나로, 배터리가 방전할 수 있는 전기의 양을 나타냅니다. 배터리 용량이란 일정한 충방전 조건(충방전 방식, 충방전 전류, 충방전 차단 전압, 주변 온도 등)에서 배터리로부터 얻을 수 있는 전기량을 의미하며, 전류에 대한 시간의 적분값으로 표현되며 일반적으로 암페어시(Ah) 아 또는 밀리암페어시 (mAh)로 표시됩니다. mAh 는 휴대폰 배터리에 일반적으로 사용되며 아 는 전기차 배터리에 일반적으로 사용됩니다. 이는 배터리가 저장할 수 있는 전기량을 직접적으로 반영하며, 배터리의 최대 작동 전류 및 작동 시간에 직접적인 영향을 미칩니다.

(2) 에너지 밀도. 이것은 배터리가 단위 질량 또는 부피당 저장할 수 있는 에너지의 양을 의미합니다. 일반적으로 질량 에너지 밀도 ( 와트시 매 킬로그램 , Wh/kg) 또는 부피 에너지 밀도 ( 와트시 매 리터 , Wh/L) 로 표시됩니다. 높은 에너지 밀도는 동일한 무게 또는 부피에서 배터리가 더 많은 에너지를 저장할 수 있음을 의미합니다.

(3) 방전 특성 및 내부 저항. 배터리 방전 특성은 일정한 방전 조건에서 작동 전압의 안정성, 전압 플랫폼의 높이 및 배터리의 고전류 방전 성능을 의미합니다. 이는 배터리가 부하를 견딜 수 있는 능력을 나타냅니다. 배터리 내부 저항은 옴의 내부 저항과 전기화학적 저항을 포함합니다. 고전류로 방전할 때 내부 저항이 방전 특성에 미치는 영향은 특히 두드러집니다.

(4) 온도 특성 및 작동 온도 범위. 전기 장비의 작업 환경 및 사용 조건으로 인해 배터리는 특정 온도 범위 내에서 우수한 성능을 가져야 한다. 리튬 배터리의 현재 작동 온도 범위는 일반적으로 -30 ~ +55 ℃.

고온 성능: 고온은 일반적으로 화학 반응을 가속화하여 단기적으로는 출력을 증가시킬 수 있으나, 이는 노화를 심각하게 가속시키고 수명을 단축시키며 안전 위험(열 폭주)을 증가시킬 수 있다.

저온 성능: 저온에서는 전해질의 전도도가 감소하고 반응 동력학이 느려져 내부 저항이 급격히 증가하고 사용 가능한 용량과 출력이 크게 감소한다(예: 추운 야외에서 휴대전화가 꺼짐, 전기차의 주행 거리 감소 등).

(5) 저장 성능. 일정 기간 동안 배터리를 보관한 후에는 특정 요인으로 인해 배터리 성능이 변할 수 있으며, 이로 인해 배터리 자체 방전, 전해액 누출, 배터리 단락 등의 문제가 발생할 수 있습니다.

6) 사이클 성능. 사이클 수명이란 배터리를 특정 일정에 따라 충전 및 방전했을 때 성능이 일정 수준(일반적으로 초기 용량의 80% )까지 저하되기까지 반복할 수 있는 사이클 횟수를 의미합니다. 이는 주로 배터리의 내구성과 수명에 영향을 미칩니다. 사이클 수명이 길수록 배터리가 더 내구성이 뛰어나고 교체 빈도가 줄어들며, 전체적인 소유 비용이 낮아집니다. 배터리 사용 중 심도 있는 충방전, 고속 충방전, 고 /저온 환경, 과충전 및 과방전 등과 같은 요인들은 배터리의 사이클 수명을 현저히 단축시킬 수 있습니다.

(7) 충전 및 방전 속도 성능. 이는 주로 배터리의 충전 및 방전 전류가 용량에 대해 가지는 비율을 설명합니다. 1C 완전히 충전된 배터리를 1시간 동안 방전시키는 데 필요한 전류를 나타냅니다 (전류 (A) = 생산 능력 아 ). 이는 배터리가 고전류 충전 및 방전에 견딜 수 있는 능력을 측정하기 위한 기준입니다. 예를 들어, 5ah 배터리:

0.5C 퇴원 = 2.5A 방전 전류입니다.

2C 방전 = 10A 방전 전류입니다.

0.5C 충전 = 2.5A 충전 전류입니다.

고속 충전과 고출력 요구사항 충족을 실현하기 위한 기초는 고속 충전 및 방전 기능이지만, 고속 충전 및 방전은 일반적으로 실제 사용 가능한 용량을 줄이고 수명에 영향을 미칩니다.

(8) 효율성. 쿨롱 효율 : 방전 시 방출되는 충전량( 아 )과 충전 시 입력된 충전량( 아 )의 비율. 이는 충전 및 방전 과정에서의 부반응(가스 발생 등)으로 인한 충전 손실을 반영하며, 이상적인 값은 100% 입니다. 에너지 효율 : 비율 방전 시 방출되는 에너지( WH )와 충전 시 입력된 에너지( WH )의 비율. 이는 쿨롱 효율과 전압 효율(내부 저항으로 인한 충전 및 방전 전압 차이)을 종합한 값이며, 이상적인 값은 100% .

효율이 높을수록 에너지 손실이 적고 충전 비용이 절감되며 발생되는 열도 적습니다.

(9) 안전 성능. 이것은 주로 배터리가 정상 사용 및 남용 조건에서의 안전 성능을 의미합니다. 남용 조건에는 과충전, 과방전, 단락, 낙하, 발열, 관통, 압착, 충격, 진동, 해수 침지, 저압, 고온 등이 포함됩니다. 남용에 대한 저항 성능의 우열은 배터리가 광범위하게 사용될 수 있는지 결정하는 주요 조건입니다. 안전 성능이 부족한 배터리는 시장에서 수용되지 않을 것입니다.

배터리를 평가하고 비교할 때 이러한 지표들이 특정 시험 조건(온도, 충전/방전율, 최종 전압, 노화 상태 등)에서 측정된 값이라는 점에 주의해야 합니다. 이러한 시험 조건을 고려하지 않고 지표 값을 분석하는 것은 무의미합니다. 실제 응용에서 배터리의 전체 성능은 보통 이러한 지표들 간의 타협 결과입니다.