주요 시사점:
- 리튬 배터리 비용은 셀 구성, 배터리 관리 시스템, 맞춤형 팩 설계 및 테스트/인증을 포함한 요인의 영향을받습니다.
- 이러한 요소를 이해하는 것은 비용을 효과적으로 관리하고 배터리 성능을 최적화하는 데 중요합니다.
개인 또는 기업이 구매할 때 배터리 팩비용은 핵심 초점입니다.
2023 년에 2023 년 전기 자동차 배터리 팩의 평균 비용은 $ 128/kWh. 이는 2008 년 가격보다 1,355 달러/kWh의 가격보다 훨씬 낮습니다. 그러나 리튬 배터리는 지속적으로 배터리 화학 비용의 더 높은 끝에 있다는 점에 주목할 가치가 있습니다.
리튬 배터리의 가격은 다양한 요소의 영향을받습니다. 여기에는 세포 자체가 포함됩니다 배터리 관리 시스템(BMS)전체 배터리 팩 시스템, 테스트 및 운송 비용.
배터리 셀
개별 배터리 셀은 총 생산 비용의 약 80%를 나타냅니다. 배터리 셀은 음극, 양극, 전해질, 분리기 및 외부 케이싱의 여러 부분으로 구성됩니다.
음극 재료와 생산 공정은 가장 비싼 요소 인 경향이 있으며, 양극과 분리기의 비용은 밀접하게 뒤쳐져 있습니다.
캐소드는 주로 코발트, 니켈 또는 망간과 결합 된 리튬으로 구성되며, 흑연은 일반적으로 양극에 사용됩니다. 이 재료의 시장 가격은 공급과 수요에 따라 달라질 수 있으며, 고성능 전자 제품 및 전기 자동차에 대한 수요가 증가함에 따라 이러한 금속이 부족했습니다.
2050 년까지 글로벌 자원의 가용성이 감소 할 것으로 예상됩니다. 중국의 리튬 공급에 영향을 미치는 열파와 같은 문제와 콩고 민주 공화국의 코발트 광업 관행과 관련된 우려로 인해 환경 및 인권 문제가 제기되었습니다.
특정 지역의 정치적 불안으로 인해 소수 국가의 제조업체는 이들 재료의 대량에 신뢰할 수있는 접근성을 가지고있어 잠재적 공급망 중단으로 이어집니다.
이러한 요인으로 인해 비용이 증가하면 제조업체는 셀 가격을 상승시킬 가능성이 높습니다.
BMS
리튬 배터리의 보호 및 충전 메커니즘은 배터리 팩의 제조 비용에 큰 영향을 미칩니다.
국제 규정에 따라 모든 리튬 기반 배터리에는 BMS가 장착되어 있어야합니다. 이 시스템은 배터리의 충전 상태 (SOC) 및 건강 상태 (SOH)를 모니터링하고 배터리를 손상으로부터 보호하고 과충전 또는 과도한 방전을 방지하여 수명을 연장하는 임무를 수행합니다.
BMS의 비용은 고객이 장치에서 요구하는 기능에 따라 다릅니다. 기본 BMS 장치는 SOC, SOH 및 온도를 모니터링합니다. 고급 장치에는 배터리 밸런싱, 실시간 시계, 데이터 로거 등이 포함될 수 있습니다. 더 많은 기능으로 인해 BMS 비용이 증가합니다. 고객이 BMS에 포함 할 적절한 수준의 기능을 결정하는 데 전력 요구 사항에 대한 명확한 이해가 필수적입니다.
충전 과정에서 배터리 충전기 내의 통합 회로 (ICS)가 사용됩니다. 선형 충전기 및 스위치 모드 충전기와 같은 다양한 유형의 IC가 있습니다. 이러한 IC는 배터리를 충전 할뿐만 아니라 과전압 및 과전류에 대한 보호 기능도 제공합니다.
배터리 충전기와 관련된 비용은 고객이 배터리 팩에 즉각적인 사용을 위해 충전기가 포함되어 있는지 또는 최종 사용자가 자체 충전기를 선택할 수 있는지 여부에 따라 다릅니다. 사용자 정의 충전기와 표준 충전기 사이의 선택은 비용에 영향을 미치며 사용자 정의 충전기는 일반적으로 더 비쌉니다.
맞춤형 배터리 팩 시스템
배터리 팩 시스템은 배터리 인클로저 및 배선 하네스, 릴레이, 커넥터, BMS 소프트웨어 및 열 관리 시스템을 포함한 다양한 구성 요소로 구성되어 있습니다. 이 구성 요소는 리튬 배터리의 안정적인 전원 공급 장치를 다양한 장치에 보장합니다.
배선 하네스, 커넥터 및 BMS는 표준 구성 요소이지만 다른 요소는 다양한 응용 프로그램의 특정 요구 사항을 충족하도록 조정됩니다.
맞춤형 배터리 팩 시스템을 설계하는 과정에서 추가 구성 요소를 추가하면 제조 비용이 비례 적으로 증가합니다.
또한 특정 구성 요소를 저렴한 재료 (예 : 릴레이)로 대체하면 전반적인 성능 및 배터리 수명에 영향을 줄 수 있습니다. 고객은 배터리 팩 시스템의 설계 및 제조 비용과 성능 및 품질의 균형을 고려해야합니다.
경우에 따라 선불 비용이 높음에도 불구하고 고품질 배터리 팩 시스템을 선택하면 배터리의 내구성 향상으로 인해 장기 절약이 발생할 수 있습니다.
테스트 및 배송
리튬 배터리 팩 제조업체 운송 전에 안전을 위해 리튬 배터리 팩을 인증해야합니다.
CE와 같은 일부 인증은 사내에서 수행됩니다. 다른 것들은 외부 실험실이 필요합니다. 인증 유형에 따라 비용은 $ 500 ~ $ 30,000입니다. 샘플 팩은 파괴적 및 비파괴 테스트 모두에 필요합니다.
테스트가 실패하면 재 설계가 필요할 수 있으며, 새로운 설계로 인증을 받아야하는 비용도 증가합니다. 스위칭 제조업체는 동일한 설계로도 재시험 및 재 인증을 요구할 수 있습니다. 고객은 항상 리튬 배터리 테스트, 인증 및 운송 요구 사항에 대한 예산을 책정해야합니다.
결론
현재 리튬 배터리의 설계 및 생산 비용은 다른 유형의 화학 배터리보다 높습니다.
그러나 지속적인 기술 발전으로 제조업체는 다양한 장치에 제공하는 전력을 손상시키지 않으면 서 이러한 화학 조성물을보다 비용 효율적으로 만들기 위해 적극적으로 노력하고 있습니다.
배터리 팩과 충전기를 사용자 정의하려는 사람들에게는 응용 프로그램의 정확한 전력 요구를 이해하는 것이 중요합니다. 설계 단계에서 제조업체에게 포괄적 인 문서를 제공하면보다 비용 효율적인 솔루션으로 이어질 수 있습니다. 설계 프로세스 초기부터 제조업체를 참여 시키면 제조 문제를 완화하고 폐기물을 줄이면 궁극적으로 비용 효율적인 결과를 초래할 수 있습니다.
