휴대용 장치, 무선 장치 또는 심지어 벽에 꽂을 필요가 없는 작은 의료 도구를 들고 있다면 리튬 이온 폴리머(LiPo) 배터리와 상호 작용했을 가능성이 높습니다. 태양 아래 모든 종류의 제품에 대한 이러한 전원을 제작하는 데 수년을 보낸 공급업체로서 제가 가장 많이 받는 질문 중 하나는 바로 리튬 이온 폴리머 배터리의 일반적인 전압은 얼마입니까?입니다. 이는 공정한 질문입니다. 전압은 배터리가 장치에 전원을 공급하는 방식의 중추이며 성능, 안전 및 수명을 위해 전압을 올바르게 설정하는 것은 타협할 수 없습니다. 눈이 번쩍 뜨이는 전문 용어가 아니라 우리가 매일 설계하고 배송하는 배터리의 실제 사례를 통해 이를 분석해 보겠습니다.
먼저, 배터리를 구매해본 사람이라면 누구나 한 번쯤 봤을 기본 사항인 3.7V 라벨부터 시작하겠습니다. 이는 단일 셀 LiPo 전압이며 대부분의 중소형 장치에 대한 가장 일반적인 기준선입니다. 왜? 이 전압은 에너지 밀도, 안전성, 비용 효율성 사이의 완벽한 균형을 이루기 때문입니다. 단일 LiPo 셀은 흑연 양극과 리튬 코발트 산화물(또는 유사한) 음극을 사용하며, 기존 리튬 이온 배터리의 액체 전해질보다 안전한 폴리머 전해질을 사용합니다. 해당 단일 셀의 공칭 전압(완전 충전과 완전 방전 사이의 일반 사용 중에 제공되는 전압)은 약 3.7V입니다. 그것은 임의의 숫자가 아닙니다. 이는 수십 년간의 재료 과학 연구를 통해 확립된 표준이며 무선 헤드폰부터 휴대용 보조 배터리까지 모든 제품에 적용됩니다.
예를 들어, 페이셜 클렌징 브러시를 제작하는 경우 단일 3.7V 셀로는 런타임이 충분하지 않을 수 있으므로 두 개의 셀을 직렬로 연결하여 전압을 높입니다. 이곳에서 7.4V 배터리 팩을 얻을 수 있는데, 이는 당사가 이와 같은 개인 관리 장치에 공급하는 것과 정확히 같습니다. 페이셜 클렌징 브러시 배터리 7.4V를 확인하여 특정 사용 사례에 맞게 셀 수를 조정하는 방법을 확인하세요. 이 팩은 클렌징 브러시의 슬림한 손잡이에 맞으면서도 브러시 헤드를 회전시키고 제품을 고르게 분배하는 일관된 힘을 제공하도록 설계된 작고 가벼운 옵션입니다. 여기서 7.4V 공칭 전압은 종단 간 연결된 두 개의 3.7V 셀로, 전압을 더해 더 높은 드레인 장치에 더 많은 전력을 제공합니다.
하지만 잠깐, 3.7V가 유일한 단일 셀 전압이 아니고, 7.4V가 유일한 팩 전압도 아닙니다. 장치가 더 커지고 요구 사항이 많아지면 어떤 일이 발생하는지 이야기해 보겠습니다. 가볍고 콤팩트하지만 소형 웨어러블이나 미니 드론과 같은 장치에 충분한 성능을 제공하는 배터리가 필요한 경우 경량 780mAh 배터리가 좋은 예입니다. 단일 3.7V 셀로 가벼운 무게에 최적화되어 장치에 부피를 추가하지 않습니다. 여기서 mAh(milliamp-hour) 등급은 용량을 측정하는 방법이지만 해당 단일 셀의 전압은 3.7V로 일정하게 유지됩니다. 용량에 관계없이 표준 단일 LiPo 셀의 공칭 전압은 거의 항상 3.7V입니다. 이는 셀의 화학 반응이 과열이나 너무 빠른 성능 저하 없이 해당 전압을 효율적으로 전달하도록 설계되었기 때문에 업계 표준입니다.
이제 더 큰 장치를 위해 더 높은 전압으로 넘어가겠습니다. 휴대용 초음파, 소형 전기자전거 모터 또는 전동 공구와 같은 의료 기기를 제작하는 경우 단일 셀 또는 심지어 두 개의 셀이 제공할 수 있는 것보다 더 많은 전력이 필요합니다. 더 높은 전압 팩을 만들기 위해 셀을 직렬 및 병렬로 연결하는 경우입니다. 예를 들어, 10셀 시리즈 팩은 37V 3200mAh 리튬 폴리머 배터리인 약 37V의 공칭 전압을 제공합니다. 이 팩은 장기간 지속적인 전력이 필요한 고방전 애플리케이션용으로 설계되었으며, 소형 셀에 사용되는 것과 동일한 안전한 폴리머 전해질로 제작되었으며 과충전 또는 과방전을 방지하는 보호 회로가 내장되어 있습니다. 여기서 전압이 높다는 것은 전류를 너무 많이 늘리지 않고도 더 큰 장치에 전력을 공급할 수 있다는 것을 의미하며, 이는 효율성이 더 좋고 장치 배선에 대한 부담을 줄여줍니다.
전압이 중요한 유일한 숫자는 아니지만 올바르게 설정하기 위해 가장 먼저 해야 할 일이라는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 장치에 맞지 않는 전압의 배터리를 구입하면 전혀 켜지지 않거나 시간이 지남에 따라 장치의 회로가 손상될 수 있습니다. 이것이 바로 우리가 소형 웨어러블용 신뢰할 수 있는 3.7V 리튬 배터리부터 전동 공구용 고전압 팩에 이르기까지 우리가 공급하는 모든 배터리를 테스트하는 데 많은 시간을 소비하는 이유입니다. 우리는 각 배터리의 전압이 정확하고 일관되며 설계된 장치의 특정 요구 사항을 충족하는지 확인합니다.
명심해야 할 또 다른 사항은 LiPo 배터리의 전압이 충전 및 방전됨에 따라 변경된다는 것입니다. 완전히 충전된 단일 셀 LiPo의 최고 전압은 약 4.2V이며, 완전히 방전되면 약 3.0V로 떨어집니다. 제조업체가 공칭 전압(3.7V)을 표준 라벨로 사용하는 이유는 공칭 전압(3.7V)이 정상적인 사용 중에 배터리가 전달하는 평균 전압이기 때문입니다. 팩 전압의 경우, 완전히 충전된 7.4V 팩은 약 8.4V이고, 완전히 방전된 팩은 약 6.0V이지만 공칭은 여전히 7.4V입니다. 안전하게 충전하려면 충전 회로를 팩의 최대 전압에 맞게 조정해야 하고, 배터리 손상을 방지하려면 배터리가 셀당 3.0V 임계값 아래로 떨어지기 전에 장치의 전원 관리 시스템을 종료해야 하기 때문에 이는 장치를 설계하는 모든 사람에게 중요한 정보입니다.
LiPo 배터리가 수많은 제품에 사용되는 이유와 표준 전압으로 인해 LiPo 배터리를 쉽게 통합할 수 있는 방법을 다시 살펴보겠습니다. 기존 니켈-카드뮴 또는 니켈-금속 수소화물 배터리와 달리 LiPo 배터리는 메모리 효과가 없으므로 총 용량을 줄이지 않고 원할 때마다 충전할 수 있습니다. 폴리머 전해질은 또한 거의 모든 형태로 모양을 만들 수 있다는 것을 의미하므로 스마트 시계나 무선 이어버드와 같은 슬림하고 구부러진 장치에 적합합니다. 단일 셀당 3.7V의 표준 전압을 통해 장치 설계자는 새 제품을 만들 때마다 바퀴를 다시 개발할 필요 없이 셀을 쉽게 혼합하고 일치시켜 필요한 전압과 용량을 정확히 얻을 수 있습니다.
웨어러블용 소형 3.7V 셀, 개인 관리 장치용 7.4V 팩, 전동 공구용 고전압 팩 등 LiPo 배터리 시장에 참여하고 있다면 전압의 미묘한 차이와 전압이 성능에 미치는 영향을 이해하는 공급업체와 협력하는 것이 중요합니다. 우리는 올바른 전압, 안전 기능 및 용량을 갖춘 배터리가 제품의 성공을 좌우할 수 있다는 것을 충분히 오랫동안 이 사업에 종사해 왔습니다. 당사의 모든 제품은 업계 표준 공칭 전압으로 설계되었지만 고유한 응용 분야에 특정 전압이 필요한 경우 맞춤형 구성도 제공합니다. 당사는 두 장치가 정확히 동일하지 않다는 것을 알고 있으며 올바른 전력 솔루션을 찾는 데 도움을 드리고 있습니다.
LiPo 배터리 전압의 미래가 어떻게 될지 궁금하십니까? 장치 설계자가 더 작고 더 강력한 제품을 계속 추구함에 따라 동일한 전압에서 더 많은 전력을 공급할 수 있는 고밀도 셀과 공칭 전압을 약간 조정할 수 있는 새로운 셀 화학에 대한 수요가 나타나고 있습니다. 그러나 현재로서는 3.7V 단일 셀과 그 배수(7.4V, 11.1V, 14.8V, 최대 37V 이상)가 표준으로 남아 있습니다. 이러한 전압은 안전하고 효율적이며 비용 효율적인 것으로 입증되었으므로 스마트폰부터 전기 스쿠터에 이르기까지 모든 제품에 사용됩니다.
결국 리튬 이온 폴리머 배터리의 일반적인 전압은 장치의 크기와 사용 사례에 따라 다르지만 기준선은 항상 3.7V 단일 셀입니다. 더 많은 전력이 필요하면 셀을 직렬로 추가해 전압을 높이고, 런타임이 더 필요하면 셀을 병렬로 추가해 용량을 늘린다. 신뢰할 수 있는 3.7V 리튬 배터리, 페이셜 클렌징 브러시 배터리 7.4V, 경량 780mAh 배터리 또는 37V 3200mAh 리튬 폴리머 배터리 등 우리가 공급하는 모든 배터리는 이 표준을 따릅니다. 필요할 때 작동하는 배터리의 핵심은 일관된 전압이라는 것을 알고 있기 때문입니다.
다음 프로젝트에 적합한 리튬 이온 폴리머 배터리를 찾을 준비가 되었거나 전압, 용량 또는 맞춤형 구성에 대해 질문이 있는 경우 주저하지 말고 당사 팀에 문의하세요. 우리는 올바른 표준 배터리 선택부터 귀하의 정확한 요구 사항에 맞는 맞춤형 솔루션 설계에 이르기까지 모든 단계에서 귀하를 도와드립니다. 리튬 이온 폴리머 배터리 페이지를 방문하여 전체 제품을 찾아보고 프로젝트 전원 공급에 대한 대화를 시작해 보세요.
참고자료:
- 린든, D., & 레디, 결핵(2002). 배터리 핸드북(3판). 맥그로힐 교육.
- 미국 에너지부. (2021). 리튬 이온 배터리 기본 사항. Energy.gov에서 검색함
- 배터리 대학. (2022). LiPo 배터리 기본 사항. Batteryuniversity.com에서 검색함
