최근에 유틸리티 서랍을 보았다면 전자 장치에 전원을 공급하는 다양한 모양, 크기 및 배터리 유형을 발견했을 수 있습니다. 먼저, 시계와 작은 품목에 대한 원형 비록환 버튼 셀이 있습니다. 계산기, 시계 및 리모컨을위한 인기있는 AA 및 AAA 원통형 배터리도 있습니다. 그런 다음 랩톱과 전화에 충전식 리튬 이온 배터리가 있습니다. 그리고 자동차의 납산 배터리를 잊지 마십시오.
첫 번째 배터리는 1800 년대에 만들어졌으며 매우 간단했습니다. 첫 번째 시연 중 하나는 소금물에 담근 일련의 금속 디스크로 이탈리아 과학자 인 Alessandro Volta가 전류를 만들었습니다. 최초의 납산 배터리는 황산 병에 몇 개의 납으로 만들어졌습니다. 현대 버전은 그다지 다르지 않습니다. 그들은 제조하기 쉽고 성능을 향상시키기 위해 다양한 첨가제를 포함합니다.
모든 경우에 배터리는 동일한 방식으로 수행됩니다. 두 가지 다른 전극 사이의 전압 차이는 전류를 생성하여 장치에 전원을 공급하기 위해 방전 될 수 있습니다. 충전식 배터리는이 전류를 역전시켜 충전 할 수 있습니다. 배터리 내부에 전류는 액체 인 전해질을 통한 이온의 흐름을 동반합니다.
전류에서 각각의 전자의 통과에는 전해질을 통한 하나의 이온의 수송이 동반된다. 더 많은 이온을 저장할 수있는 전극은 배터리로 이어지는 배터리로 이어지고 단일 충전으로 더 오래 지속됩니다. 더 빠른 이온 저장을 위해 설계된 전극은 고출력 적용을 위해 더 빨리 배출 할 수있는 배터리로 이어집니다. 마지막으로, 분해하지 않고 여러 번 충전하고 배출 할 수 있으면 수명이 길어지는 배터리로 이어집니다.
납산 배터리
납산 배터리는 1859 년 Gaston Plante가 발명 한 최초의 충전식 배터리로, 산성 솔루션에서 납 플레이트를 실험하여 전류의 흐름 및 저장이 역전 될 수 있음을 발견했습니다.
납산 배터리는 자동차를 시작하기에 충분한 충전을 제공하기에 충분히 커야합니다. 또한 추운 기후에서도 사용할 수 있어야하며 몇 년 동안 지속되어야합니다. 전해질은 부식성 산이기 때문에 외부 케이스는 가능한 피해로부터 사람과 자동차 부품을 보호하기 위해 힘들어 야합니다. 이 모든 것을 아는 것은 현대적인 납산 배터리가 차단되고 무겁다는 것이 합리적입니다.
알칼리 배터리
반면, 계산기 및 디지털 스케일과 같은 가정용 장치는 많은 충전이 필요하지 않기 때문에 작은 배터리를 사용할 수 있습니다. 이들은 주로 수십 년 동안 사용 된 비록 변환 불가능한 알칼리 배터리입니다. 표준화 된 셀 크기는 AAAA, AAA, AA, C 및 D뿐만 아니라 버튼 및 코인 셀 및 기타 여러 것입니다. 크기는 저장 금액 (배터리가 클수록 더 많을수록 더 많이 고정) 및 전원의 장치의 크기와 관련이 있습니다.
때로는 일반적인 9- 볼트 배터리와 같은 직사각형 모양으로 판매되는 알칼리 배터리를 찾을 수 있지만 외부 케이스를 열면 단순히 내부에 연결된 몇 개의 원통형 셀이라는 것을 알 수 있습니다. 원통형 배터리는 너무 길어서 너무 많이 사용되어 회사가 다른 것을 제조하는 것이 합리적이지 않아서 제조 시설을 변경하기위한 투자가 필요합니다.
리튬 이온 배터리
니켈-카디움 배터리는 가정용 전자 제품에 널리 사용되는 충전식 배터리였으며 20 세기 말까지 인기가있었습니다. 그러나 그들은 함정이있었습니다. 카드뮴은 매우 독성이 있으며 배터리는 "메모리 효과"로 어려움을 겪어 평생을 줄였습니다.
수십 년 동안 리튬은 많은 에너지를 저장하는 경량 금속으로서 고유 한 특성 때문에 충전식 배터리에서 잠재적으로 사용하기 위해 연구되었습니다. 소니는 1991 년에 리튬 이온 배터리를 상용화했습니다.
이 회사는 제조하기 가장 쉬운 원통형 세포를 만들었습니다. 1990 년대에 소니는 많은 캠코더와 테이프를 만들었으므로 롤 투 롤 제조를위한 많은 장비를 가지고있었습니다. 이 장비를 용도 변경하여 배터리 전극 롤을 생산하는 것은 당연한 일이었으며,이 장비는 구리 또는 알루미늄 시트에 필름을 주조 한 다음 "젤리 롤"실린더로 굴립니다.
이들 원통형 세포의 두꺼운 케이싱은 기계적으로 강력하며 안전 층을 추가하기 위해 압력 릴리프 밸브가 있습니다. 매우 빨리,이 초기 리튬 이온 세포는 휴대용 전자 제품 시장, 특히 랩톱 및 핸드폰의 경우 더 많은 에너지를 저장하고 니켈-카드 양식 충전식 배터리보다 오래 지속 되었기 때문입니다.
배터리를 형성하는 요인
배터리는 비용과 제조 가능성 때문에 특정 크기와 모양으로 만들어 지지만 다른 경우에는 레거시 제조 공정으로 인해 발생합니다. 시장 수요도 중요한 역할을합니다.
예를 들어, Tesla가 직사각형 파우치 또는 다른 EV 제조업체가 사용한 프리즘 셀 대신 원통형 리튬 이온 배터리 셀을 사용하여 자동차를 만들기 시작할 때까지 전기 자동차는 이륙하지 않았습니다. 파우치와 프리즘 세포는 밀접하게 포장 될 수 있지만, 원통형 세포는 이미 휴대용 전자 제품을 위해 대량 생산 되었기 때문에 2010 년에는 저비용 EV를 만들 수있었습니다.
미래에 모양과 크기의 배터리가 취할 것인가는 그들이 저장하는 에너지의 양뿐만 아니라 시장 경제, 각 유형의 셀을 만드는 것이 얼마나 쉬운 지, 사용하는 데 드는 비용 및 사용 방법에 달려 있습니다. 그리고 이러한 요소는 혁신과 역사의 혼합입니다.