배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩이란?

전기차, 신재생에너지 등의 산업 분야에 종사한다면 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 팩의 차이점을 이해하는 것이 중요합니다. 이러한 부품은 배터리 시스템 내에서 다양한 역할을 수행하며 특정 구성은 성능, 효율성 및 안전에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 이 기사에서는 각 구성 요소의 고유한 특징과 전체 배터리 시스템을 구성하기 위해 서로 상호 작용하는 방법을 설명하여 각 구성 요소의 세부 사항을 자세히 살펴보겠습니다.

배터리 셀이란 무엇입니까?

배터리 셀은 기본 구성 요소로 작동하는 배터리 시스템의 가장 작은 단위입니다. 각 셀은 음극(양극), 양극(음극), 전극 간 이온 이동을 돕는 전해질, 분리막으로 구성된다. 양극과 음극 사이의 이온 이동은 다양한 장치에 전력을 공급하기 위한 전기 에너지로 사용되는 이온의 흐름을 생성합니다. 모든 셀에는 다양한 애플리케이션의 성능을 결정하는 자체 용량, 전압, 사이클 수명 등이 있습니다.

배터리 셀의 종류

배터리 셀은 원통형 셀, 각형 셀, 파우치 셀 등 다양한 형태로 제공됩니다.

배터리 모듈이란 무엇입니까?

배터리 모듈은 여러 개의 배터리 셀을 결합한 어셈블리입니다. 이러한 셀은 직렬 또는 병렬 구성으로 연결될 수 있습니다. 이러한 종류의 단일 셀은 에너지 용량에 제한이 있으므로 대부분의 응용 분야에만 충분한 전력을 제공할 수 없습니다. 모듈 내에서 셀은 전기 연결을 사용하여 연결되고 보호 케이스에 넣어집니다. 이러한 설계는 시스템의 전반적인 성능/효율성과 에너지 용량을 향상시킵니다. 결과적으로 이 모듈식 접근 방식은 소형 전자 장치부터 대규모 에너지 저장 시스템까지 다양한 응용 분야에 사용할 수 있는 배터리 시스템을 설계할 때 더 많은 유연성을 제공합니다.

배터리 모듈 사용의 장점

배터리 셀을 배터리 팩에 직접 조립할 수 있는 일부 소규모 애플리케이션이 있는 것은 사실입니다. 이 접근 방식은 소형 전자 제품과 같이 전력 요구 사항이 중간 정도인 소형 장치에 가장 적합합니다. 그러나 더 높은 성능, 더 나은 확장성 전망과 함께 향상된 안전 수준이 필요한 애플리케이션의 경우 배터리 모듈을 사용하여 이러한 요구 사항을 충족하는 것이 더 좋습니다. 이러한 응용 분야에는 전기 자동차, 재생 에너지 저장 시스템 및 산업 기계가 포함됩니다.

손쉬운 유지 보수

배터리 모듈은 개별 셀에 비해 유지 관리를 단순화합니다. 모듈 중 하나라도 결함이 있는 경우 전체 배터리 팩을 분해하지 않고도 교체할 수 있으므로 가동 중지 시간과 유지 관리 비용이 줄어듭니다. 표준화된 모듈을 사용하면 수리 및 교체가 더 쉬워집니다. 이는 특히 전기 자동차 및 대규모 에너지 저장 장치와 같은 애플리케이션에서 운영 연속성을 보장합니다.

열 폭주 위험 감소

배터리 모듈은 열 폭주 가능성을 줄여 안전성을 높입니다. 너무 많은 열로 인해 손상이 발생하는 경우 이를 열 폭주라고 합니다. 모듈을 사용하면 액체 냉각 및 방열판과 같은 고급 열 관리 솔루션을 사용할 수 있습니다. 이러한 시스템은 열을 효과적으로 관리하고 분산시켜 모든 셀에 걸쳐 균일한 온도를 유지합니다. 또한 모듈에는 손상된 셀을 격리하여 오류가 확산되는 것을 방지하는 보호 회로와 퓨즈가 있을 수 있습니다.

더 높은 전체 구조 강도

배터리 모듈은 개별 셀을 강력하게 보호합니다. 견고한 설계로 충격, 진동 및 기타 응력으로 인한 손상 위험이 줄어듭니다. 이는 신뢰성과 내구성을 보장합니다. 향상된 구조적 무결성은 배터리가 지속적으로 움직이고 충돌 가능성이 있는 전기 자동차와 같은 응용 분야에 특히 유용합니다.

유연성과 확장 성

배터리 모듈의 유연하고 확장 가능한 특성은 배터리 시스템 설계에 도움이 됩니다. 모듈식 설계를 사용하면 다양한 수의 모듈을 수용하여 다양한 전압과 용량을 갖는 배터리 팩을 만들 수 있습니다. 이는 제조업체가 소형 전자 또는 대형 산업 시스템이 필요할 때 특정 응용 분야 요구 사항에 따라 배터리를 제조할 수 있음을 의미합니다.

생산 효율성 향상

배터리 모듈은 표준화된 프로세스를 통해 생산 효율성을 높입니다. 이는 품질과 성능 측면에서 일관성을 보장합니다. 단순화된 조립 공정으로 인해 생산 시간이 단축되고 비용이 절감됩니다. 결과적으로 제조업체는 고품질 배터리 시스템을 저렴하고 빠르게 제조할 수 있습니다. 대규모 제조 작업에서는 이는 시장 수요를 충족하는 것을 목표로 하기 때문에 중요합니다.

배터리 팩이란 무엇입니까?

배터리 팩은 다양한 배터리 모듈로 구성된 완전한 에너지 저장 시스템으로, 때로는 내장 관리 시스템과 함께 구성됩니다. 또한 여기에 통합된 BMS는 배터리 팩입니다. 다른 요소는 배터리 관리 시스템(BMS), 열 관리 시스템, 배터리 팩을 구성하는 하우징 프레임으로 구성됩니다. 이러한 모든 구성 요소는 조화롭게 작동하여 더 나은 성능과 안전성을 제공합니다. 결과적으로, 이 시스템은 휴대용 전자기기, 전기 자동차, 대규모 에너지 저장 장치와 같은 다양한 목적을 위한 전력의 효율적인 저장 및 분배를 향상시킵니다.

배터리 팩은 어떻게 조립되나요?

배터리 팩을 조립하는 데에는 몇 가지 중요한 단계가 포함됩니다. 먼저 적절한 유형의 배터리 모듈을 선택하고 이를 BMS와 통합합니다. 원하는 전압과 용량을 달성하기 위해 배터리는 직렬 또는 병렬 구성으로 연결됩니다. 이 프로세스에서는 전체 어셈블리에 전력을 고르게 분배하기 위해 정밀한 전기 연결이 필요합니다. 또한, 내부 저항의 증가는 팩의 전반적인 성능에 영향을 미칠 수 있으므로 최소화해야 합니다.

조립 공정에서는 배터리 팩을 조립할 때 열 문제를 고려합니다. 여기에는 최적의 온도를 유지하고 과열을 방지하기 위해 필요한 액체 냉각 또는 방열 메커니즘과 같은 고급 시스템이 포함됩니다. 이는 효과적인 열 방출로 열폭주를 방지하여 배터리 팩의 수명을 보장하는 고전력 애플리케이션에서 특히 중요합니다.

반면, 하우징 프레임은 장치의 다른 모든 부품을 둘러싸는 이 컨테이너가 제공하는 구조적 강도와 대기 조건에 대한 보호를 나타냅니다. 기계적 충격뿐만 아니라 진동에도 견딜 수 있도록 설계되어 전체 배터리 시스템의 안전성과 신뢰성을 보장합니다. 결론적으로, 팩은 당국의 규정에 따라 업계를 규율하는 표준을 준수하는 것 외에도 성능 지표, 특히 안전성에 대한 테스트를 거쳤을 것입니다. 따라서 해당 시험이 품질 임계값을 통과하는 경우에만 사용하는 것이 좋습니다.

배터리 셀 vs 배터리 모듈 vs 배터리 팩

배터리 셀은 에너지 저장의 기본 단위를 제공하는 기본 빌딩 블록입니다. 여러 셀이 결합되어 배터리 모듈을 형성하며, 이는 특정 전력 요구 사항을 충족하도록 용량과 전압을 향상시킵니다. 그런 다음 모듈은 고급 관리 시스템과 보호 기능을 갖춘 완벽한 에너지 저장 솔루션인 배터리 팩에 통합됩니다.

배터리 셀, 모듈, 팩의 응용

배터리 셀, 모듈 및 팩은 다양한 응용 분야에 사용되며 각각 고유한 요구 사항을 충족하기 위해 특정 구성이 필요합니다. 예를 들어, 소형 전자 장치에는 배터리 셀이 사용되는 경우가 많습니다. 이러한 경우에는 컴팩트한 크기와 높은 에너지 밀도가 중요합니다. 반면, 전기차에는 대부분 배터리 모듈이 사용된다. 그들이 하는 주요 일은 제동 중이나 주차 중에 충전할 수 있는 전기 자동차의 빠른 충전을 가능하게 하는 것입니다. 실제로 이러한 배터리는 사용자가 요구하는 만큼의 전력이 항상 공급되도록 보장합니다.

한편, 대규모 에너지 저장 시스템은 통합 관리 시스템을 갖춘 배터리 팩을 활용합니다. 이 배터리 팩은 중단 없는 전원 공급을 보장합니다.

재생 에너지 시스템에서 배터리 팩은 태양광 패널이나 풍력 터빈에서 생성된 잉여 에너지를 저장합니다. 이렇게 저장된 에너지는 나중에 사용할 수 있어 발전량이 적은 기간에도 안정적인 전력 공급이 가능합니다. 전기 자동차에서는 배터리 팩이 추진에 필요한 전력을 공급합니다. 또한 안전과 수명을 보장하기 위해 열 조건을 관리합니다. 따라서 배터리 팩의 다양성으로 인해 주거용 에너지 저장 장치부터 산업용 전력 시스템에 이르기까지 다양한 응용 분야에 적합합니다.

올바른 배터리 솔루션 선택

배터리 솔루션을 선택하려면 안전성, 열 관리, 내구성, 크기 및 무게와 같은 특정 사항을 고려해야 합니다. 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도, 긴 수명 및 강력한 안전 기능으로 인해 선호됩니다. 이와 대조적으로 니켈-금속 수소화물 배터리는 우수한 에너지 밀도를 제공하지만 수명이 더 짧습니다. 마지막으로, 납축 배터리는 저렴하고 신뢰할 수 있지만 리튬이나 니켈 시스템보다 무게가 더 나가고 단위 질량당 전력이 적으며 사이클이 적고 에너지 밀도가 낮습니다. 배터리 사양을 이해하는 데 도움이 되는 철저한 가이드는 다음과 같습니다.

1. 전원 요구 사항

와트(W) 단위로 측정되는 애플리케이션에 필요한 전력 출력을 결정합니다. 이 값의 계산은 다음을 사용하여 찾을 수 있습니다.

전력(W)=전압(V)×전류(A)전력(W)=전압(V)×전류(A)

예를 들어 장치가 12V에서 작동하고 2Amps가 필요한 경우 필요한 전력은 다음과 같습니다.

12𝑉×2𝐴=24𝑊12V× 2A= 24W

2. 배터리 용량

배터리 용량은 리튬 이온 배터리가 완전히 방전되기 전까지 사용할 수 있는 시간을 나타냅니다. 일반적으로 와트시(Wh) 또는 암페어시(Ah)로 측정됩니다. 필요한 용량을 계산하려면 다음 공식을 사용하십시오.

용량(Ah)=전력(W)×사용시간(h)전압(V)용량(Ah)=전압(V)전력(W)×사용시간(h)​

또는 와트시(Wh)로 직접 표시:

용량(Wh)=전력(W)×사용시간(h)용량(Wh)=전력(W)×사용시간(h)

이에 대한 예는 24시간 동안 10W를 사용하는 기기의 경우입니다.

용량(Wh)=24𝑊×10ℎ=240𝑊ℎ용량(Wh)=24W× 10h= 240Wh

결론

배터리 시스템의 모든 구성 요소는 전체 시스템이 효율적이고 안전하며 고성능으로 작동하기 위해 수행하는 특정 역할을 가지고 있습니다. 이러한 차이점을 통해 애플리케이션에 적합한 배터리 구성을 결정하고 선택할 수 있습니다.

Keheng: 당신의 NO1. 리튬 배터리 제조업체

Keheng은 모든 고객의 요구 사항에 맞는 혁신적인 모듈형 리튬 배터리를 전문적으로 제공합니다. 에너지 저장 시스템, 산업용 배터리, 레저용 배터리에 이르기까지 당사의 광범위한 제품은 모든 요구에 맞는 솔루션을 제공합니다.

우리가 만드는 모든 단일 모듈은 우수한 안전 기능, 긴 수명 및 더 나은 성능을 특징으로 합니다. 이는 어떠한 환경 조건에서도 최대의 작동을 보장하는 첨단 열 관리 시스템과 강력한 안전 기능을 통합하고 있기 때문입니다. 품질에 전념하는 혁신가로서 Keheng은 귀하가 미래를 주도할 수 있도록 돕는 신뢰할 수 있는 파트너가 될 것입니다.