전기차 배터리 용어의 개념[용량/공칭에너지]

 

1. 들어가기 전에

  이전글에서 리튬이온 배터리는 셀에 대해 다루고 그 이후 각형 원통형 파우치형으로 조립하여 직병렬 방식에 따라 용량이나 전압을 변경할 수 있다는 개념을 공부한 적이 있다. 그렇다면 배터리를 공부하기 전에 알아야 하는 칭하는 용어들에 대한 기본적인 지식을 공부해 보자

 

리튬이온 배터리 활용방법과 종류[각형, 원통형, 파우치형]

 

2. 배터리의 용량

 스마트폰 배터리를 홍보할 때 배터리 용량에 대한 광고를 한 번쯤은 보았을 것이다.  실제로 아래와 같이 핸드폰의 배터리라이프와 배터리 사이즈에 용량이라는 개념을 다루기도 하는데 주로 보면 mAh를 사용하는 것을 볼 수 있다.

 그렇다면 전기차의 경우는 어떨까?

아이오닉 5의 카탈로그중 발췌

 

실제로 전기차또한도 축전지의 정격전압과 용량을 Ah로 표시를 하는 것을 확 일할수 있다.

(m은 미리니까 그냥 생략하도록 한다)

 

그렇다면 저기서 이야기하는 Ah는 무엇일까?

 

일반적으로 용량을 정의하는 시간 시간당 전류를 얼마나 흘려줄 수 있는가로 정의한다고 생각하면 된다.

 

용량에 대하여 수식적으로 접근해 보면 

 

를이해할 수 있고 이걸 조금 더 수식적으로 풀어보면

 

여기서 중요한 개념은 일반적으로 스펙에 적는 용량이 일의 양 즉 전력량[Wh]과는 다른 개념이라는 것이다.

 

여기에 곱하기 전위차이 즉 전압[V]을 해줘야 정확한 전력량이 나오는 것이다.

 

위와 같은 형태로 나타난다 결국용량에서의 이야기는 시간당 흘릴 수 전하의 개수에 대해 이야기한다. 이해해 두자

 

그렇다면 이 앞에 공칭이라는 단어가 붙는다면 어떤 변화가 일어날까?

 

2. 배터리의 공칭 용량 / 공칭 에너지 / 공칭전압

우선적으로 공칭이란 무엇인지부터 이야기해 보자

공칭값[Nominal Value]

 

설비나 기기의 성능, 동작량 등에 대하여 주어지는 명목상(또는 분류상)의 값. 실제 동작에서의 값과는 다르다. 실제의 동작값은 동작 조건, 환경 조건 등에 따라 변화폭을 갖는 것이 보통이다. 공칭값은 보통 설계에서의 가늠으로서의 정격값, 또는 동작에서의 최댓값 등이 선택된다.

여기 에이제 값에 전압 에너지 전용량을 넣으면 우리는 일반적으로 칭하는 용량에 대해서 다룬다는 개념을 인지하고 가자.

 

1. 공칭전압 (Nominal Voltage)

 편의상 지칭하는 배터리 전압이다. 배터리의 전압이 충전량에 따라 변동하고 리튬이온의 경우 최대 4.2V까지 오르기 때문에,  제조사에서 정한 명목상의 배터리 전압값을 지정한다.  리튬이온배터리 경우 셀당 3.6V 혹은 3.7V라 표기된다.

리튬이온 배터리의 방전특성 출처 로옴 주식회사

 

2. 공칭 용량 (nominal capacity)

공칭용량은 상온(25℃)에서 최저전압인 0.5C까지 방전을 하였을 때의 용량으로 개념을 잡아두자

 

3. 공칭 에너지 (nominal energy)[Wh]

공칭 용량의 방전 곡선을 적분한 값이다. 말 그대로 에너지고 단위가 Wh 임에서 알 수 있듯이 전압 곡선의 면적이 공칭 에너지라는 개념을 잡고 가자

 

여기서 알아야 하는 건 모두 다 상온에서의 이야기이고 리튬이온 배터리의 경우 온도특성에 따라 변화화가 큰 배터리 중 하나이다.

 

돈하고 그에 대한 고려 또한 필요하지만 우선적으로 설계나 연구를 할 때 이상적인 상태의 지표를 연구할 필요가 있기에 이러한 개념을 사용하며 전기차의 경우에 배터리 냉각이 주요과 제중 하나로 손꼽히는 이유이기도 하다.

출처 Lg배터리 인사이드

 

 

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