리튬-이온 배터리의 특징

배터리의 종류는 다양합니다. 보잉777과 같은 여객기에는 니켈-카드뮴(NiCd) 배터리가 사용됩니다. 보잉 787은 리튬-이온 배터리를 광범위하게 사용한 최초의 항공기입니다.

787은 주 배터리와 보조동력장치(APU)에 리튬-이온 배터리를 사용한 세계 최초의 대형 여객기입니다. 보잉은 리튬-이온 배터리를 인공위성, 화성탐사기와 같은 우주 항공 분야에서도 사용한 바 있습니다.

니켈-카드뮴 배터리와 비교할 때 리튬-이온 배터리가 가진 장점은 다음과 같습니다.

• 고전압 및 고전류 생산
• 동일한 성능의 다른 배터리보다 크기가 더 작고 30% 더 가벼움(주로 휴대 기기에 사용됨)
• 긴 수명 주기(충전 주기가 니켈-카드뮴 배터리의 약 2배에 달함)
• 뛰어난 전기적 특성(빠른 충전, 반복적인 방전에도 충전 용량 변화 없음, 미사용 시 충전량 손실이 더딤)

반면 리튬-이온 배터리가 가진 특징 및 위험은 다음과 같습니다.

• 높은 에너지 밀도
• 유기 용제가 사용되므로 고온에서 발화
• 진동, 충격, 외부 힘, 변형 등이 있을 경우 단락 발생

따라서 다단계의 안전 조치가 적용됩니다.

리튬-이온 배터리를 787에 채용한 이유는 소형∙경량일뿐만 아니라 단시간에 대량의 전력을 필요로 하는 보조 동력 장치의 시동 및 발전기에 의한 전원 공급이 불가능한 경우의 브레이크 동력으로서 최적인 것을 들 수 있습니다. 또한 리튬-이온 배터리는 니켈-카드뮴 배터리와 같은 수준의 안전성이 확인되었습니다.

리튬-이온 배터리의 구조

일반 배터리와 마찬가지로 리튬-이온 배터리는 양극(+)과 음극(-), 전해질의 3가지 요소로 구성되어 있습니다.

787에 탑재된 리튬-이온 배터리는 다음 요소로 구성되어 있습니다.

• 양극(+): 알루미늄 + 리튬-이온 혼합물
• 음극(-): 구리 + 탄소 재료
• 전해질: 리튬-이온(Li+)이 함유된 유기 용제

위와 같이 구성된 전지를 셀이라고 부릅니다. 항공기, 자동차, 가정용 전기 저장 장치에 사용할 경우, 높은 전압을 발생시키기 위해 몇 개에서 수백 개에 이르는 전지가 직렬로 연결됩니다. 이러한 전지가 과열되면 배터리 내부의 전해질이 증발하고 전지가 작동을 멈추게 됩니다. 증발된 전해질은 증기(연기)로 변해 전지 외부로 유출됩니다.

787에 탑재된 리튬-이온 배터리

787 항공기의 경우 파란색 배터리함에 8개의 셀이 들어 있습니다. 각 전지는 4V DC를 생산합니다. 8개의 전지를 일렬로 놓으면 총 32V DC를 생산하게 됩니다. 전지 외에도, 전압과 배터리 온도를 모니터링하는 전기 회로가 설치됩니다.

충전기에도 전압을 모니터링 및 제어하는 장치가 있습니다.

따라서 충전기에 내장된 4단계의 모니터링 및 제어 전기 회로가 787에 탑재된 리튬-이온 배터리 전지의 과충전 및 과열을 방지합니다.

페이지 맨 위로