더 작고, 더 가벼우며, 더 강력한 휴대용 전자 제품에 대한 수요 증가는 다음과 같은 기술의 발전에 달려 있습니다. 리튬 이온 (리-이온) 배터리 기술. 최신 장치용 배터리 팩을 설계하려면 에너지 밀도, 안전성, 크기, 무게, 비용 및 규정 준수의 균형을 맞춰야 합니다.
배터리 팩 크기 및 무게 제한
배터리 팩이 클수록 일반적으로 더 오랜 시간 동안 더 높은 전류를 공급합니다.
그러나 휴대용 장치는 무게와 공간 제한에 직면해 있으므로 제조업체는 여전히 상당한 전력을 제공하는 경량 팩을 설계해야 합니다.
리튬 이온 배터리는 다음을 포함하여 이러한 장치에 다양한 형식으로 제공됩니다. 원통형, 프리즘및 파우치 폴리머 셀.
원통형 셀(예: 18650, 26650, 21700)
원통형 셀은 성숙한 제조 방식, 높은 비에너지(200-260Wh/kg), 탁월한 열 관리 및 비용 효율성을 갖추고 있습니다. 그러나 견고한 모양으로 인해 체적 에너지 밀도(500~600Wh/L)와 설계 유연성이 제한됩니다.
여러 셀을 통합하면 복잡성과 비효율적인 공간이 추가됩니다. 이는 휴대용 의료 기기, 휴대용 상업용 및 군용 도구, 전동 공구에 일반적으로 사용됩니다.
프리즘 세포
각형 셀은 직사각형 케이싱을 갖고 있으며 더 나은 공간 활용으로 인해 일반적으로 원통형 셀보다 더 높은 체적 에너지 밀도(600-700Wh/L)를 제공합니다.
중간 수준의 설계 유연성을 갖고 있지만 비에너지(160~220Wh/kg)가 약간 낮고 kWh당 비용이 더 높을 수 있습니다. 열 관리도 더 어려울 수 있습니다.
고분자 전지(파우치 전지)
폴리머 셀은 유연한 알루미늄 라미네이트 케이싱과 높은 체적 에너지 밀도(600~800Wh/L)를 갖추고 있어 얇거나 불규칙한 모양에 적합합니다.
이는 우수한 중량 대 용량 비율(250-300Wh/kg)을 제공하지만 기계적 강성이 부족하여 강력한 구조적 지지가 필요합니다.
문제에는 열 관리 및 제조 비용이 포함됩니다. 이러한 셀은 웨어러블 기기, 의료 장비, 드론, 노트북, 태블릿과 같은 휴대용 장치에 자주 사용됩니다.
와트시 제한
핵심 설계 매개변수는 와트시(Wh = 전압 * 암페어시) 단위로 측정되는 총 에너지 용량입니다. Wh를 늘리면 런타임이 연장되지만 크기, 무게 및 비용도 증가합니다.
안전 규정은 항공 여행에 대해 Wh에 엄격한 제한을 부과합니다. 20Wh 미만의 셀 및 배터리 팩 100Wh 미만은 제한 없이 허용됩니다.
100~160Wh 사이의 팩은 항공사 승인이 필요하며 승객당 또는 예비 인원당 최대 2개까지 가능합니다. 160Wh를 초과하는 팩은 일반적으로 기내 반입이 금지됩니다. 이러한 규정은 프리미엄 노트북과 같은 고성능 울트라포터블 장치에 사용할 수 있는 최대 에너지에 큰 영향을 미칩니다.
충전 설계 옵션
리튬 이온 배터리를 충전하려면 특정 매개변수가 필요합니다.
다른 배터리와 달리 전류 및 전압 설정에 영향을 미치는 제조업체 설계 변형으로 인해 전용 충전기가 필요합니다.
저항이 낮은 리튬 이온 셀은 더 빠른 충전을 가능하게 하므로 충전기는 과충전이나 과충전 없이 정확한 전류를 공급해야 합니다. 기성품 모델보다 특정 배터리 팩용 맞춤형 충전기가 선호됩니다.
BMS 디자인
배터리 관리 시스템(BMS)은 리튬 이온 배터리를 고온, 과충전, 과소충전 및 배터리 충전과 같은 문제로부터 보호합니다. 열 폭주. 규정에 따라 모든 기업에 BMS 설치가 의무화되었습니다. 리튬 기반 배터리, 휴대용 장치를 포함합니다.
휴대용 장치의 경우 BMS 기능에는 온도 모니터링, 과충전 및 방전 관리, 결함 진단이 포함됩니다.
네트워크와 컨트롤러 시스템 전반에 걸쳐 배터리 상태를 전달하는 데에도 상호 운용성은 필수적입니다.
인클로저 특수 기능
리튬이온 배터리를 사용하는 휴대용 기기는 안전성이 매우 중요합니다. 장치를 떨어뜨리거나 잘못 취급하는 경우 이러한 배터리는 구멍이 나거나 손상되지 않도록 보호해야 합니다.
PPTC(고분자 정온도 계수) 장치와 같은 회로 보호는 배송 및 운송 중에 회로를 보호할 수 있습니다.
인클로저는 또한 충격과 진동으로부터 리튬 이온 배터리를 보호하는 동시에 가스 배출 및 열 방출을 허용합니다.
제조업체는 수축 포장, 진공 성형 플라스틱, 사출 성형 플라스틱 등 다양한 인클로저 옵션을 제공하며 내구성과 신뢰성을 보장하기 위해 안전 낙하 테스트를 거칩니다.
이식성 규정
리튬 이온 배터리 운송 규정은 휴대용 장치와 비휴대용 장치 모두에 적용됩니다.
모든 리튬 배터리에는 다음이 포함되어야 합니다. BMS 별도로 배송되거나 설치된 구성 요소. 운송업체가 승인하지 않는 한 최대 100와트시로 제한됩니다. 휴대용 장치에는 안전 테스트 및 인증이 필요합니다.
2026년 1월부터 단독으로 배송되는 리튬 이온 배터리의 충전 상태(SoC)는 30% 이하여야 합니다. 또한, 비사양 배송용 포장은 장치 내에 배터리가 포함되어 있거나 장치와 함께 포장된 경우 3.0미터 스택 테스트를 충족해야 합니다.
결론
휴대용 장치용 리튬 이온 배터리 팩 설계는 장치의 요구 사항, 산업 표준(예: 의료 또는 군사용 표준) 및 필수 규정에 따라 다릅니다. 에이 맞춤형 배터리 팩 제조업체 Holo 배터리와 같이 배터리 팩이 효과적으로 작동하고 신뢰성을 유지하며 안전하도록 보장하는 올바른 기술과 기능을 결정하는 데 도움이 될 수 있습니다.
