과학기술의 급속한 발전과 세계 에너지 구조의 변화로 인해 재생에너지는 미래 에너지 개발의 핵심이 되었습니다. 리튬 이온 배터리, 1990차 전지의 원천으로서 XNUMX년대 이후 급속히 발전해 왔습니다. 높은 에너지 밀도, 긴 수명 주기, 환경 친화성이라는 장점으로 인해 신에너지 자동차, 전자 제품, 에너지 저장 시스템에 널리 사용되고 있습니다. 또한 리튬 이온 배터리는 점차 재생 에너지 산업에서 중요한 연구 도구가 되어 가정용 에너지 저장 시스템의 성장을 촉진하는 데 도움이 되었습니다. 이러한 유형의 시스템을 구축함으로써 전력 시스템의 안정성이 향상되고 비용이 절감되었습니다.
여기에서는 주택용 에너지 저장에 리튬 이온 배터리를 사용하는 것의 장단점, 즉 배터리 성능, 비용, 안전성, 환경 영향 등에 대해 자세히 살펴보겠습니다.
차례
리튬 이온 배터리 구조
가정용 저장장치용 리튬이온 배터리 개발
가정용 리튬이온 배터리의 문제점
리튬이온 배터리에 대한 지속적인 연구
국내 리튬이온전지 시장 전망
주택 소유자가 리튬 이온 배터리를 사용하도록 하는 인센티브
배터리 구매에 대한 몇 가지 팁
리튬 이온 배터리 구조
리튬 이온 배터리는 주로 양극과 음극 사이를 이동하는 리튬 이온에 의존하는 2차 전지(충전식 배터리)의 한 유형입니다. 리튬 이온 배터리는 일반적으로 셀, 퓨즈(또는 PTC), 보호 보드, 셸 및 일부 액세서리로 구성됩니다. 보호 보드는 주로 보호 칩, MOS 튜브, 저항기, 커패시터 및 PCB 보드로 구성됩니다. 한편, 셀은 양극 및 음극, 전해질, 다이어프램 등을 포함하는 단일 전기화학 셀을 말합니다. 양극을 만드는 데 사용되는 활성 물질은 일반적으로 리튬 망간산염, 리튬 코발트, 리튬 니켈 코발트 망간산염 또는 리튬 철 인산염입니다. 음극에는 흑연 또는 유사한 흑연 구조를 가진 탄소가 사용됩니다. 유기 전해질은 리튬 헥사플루오로포스페이트에 용해된 탄산염 용매이고, 폴리머 리튬 이온 배터리는 젤과 같은 전해질을 사용합니다.
전기 자전거는 일반적으로 리튬 니켈 코발트 망간산(삼중이라고도 함)과 소량의 리튬 망간산을 사용합니다. 다이어프램은 미세 다공성 구조를 가진 성형된 폴리머 필름으로 리튬 이온은 자유롭게 통과시키지만 전자는 차단합니다. 일반적인 종류는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 또는 그 복합 필름인 PP/PE/PP 3층 다이어프램으로 만들어집니다. 배터리 셸은 일반적으로 강철 셸, 알루미늄 셸, 니켈 도금 철 셸, 알루미늄 플라스틱 필름 등으로 구성되고 캡은 배터리의 양극 및 음극 단자를 특징으로 합니다.
가정용 저장장치용 리튬이온 배터리 개발
제품 기술
최근 몇 년 동안 리튬 이온 배터리 기술의 점진적인 개발과 성숙으로 인해 국내 리튬 이온 배터리는 용량, 안전성, 사이클 수명 등 측면에서 상당한 기술적 진전을 이루었습니다. 현재 주류 가정용 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 200-300Wh/kg이며 일부 고급 제품은 350Wh/kg을 초과합니다. 또한 배터리 관리 시스템(BMS) 기술의 지속적인 업그레이드는 리튬 이온 배터리의 안전성도 향상되고 있음을 의미합니다.
시장 규모
최근 몇 년 동안 리튬이온 배터리 시장 규모는 급속한 확장 추세를 보이고 있으며, 글로벌 가정용 리튬이온 배터리 시장은 1년 2010억 달러에서 10년 2020억 달러로 성장했습니다. 현재 리튬이온 배터리 시장은 관련 보고서에 따르면 주로 중국, 일본, 한국에 집중되어 있으며, 아시아 태평양 지역이 글로벌 시장 점유율의 70% 이상을 차지하고 있습니다. 한편, 유럽 지역은 글로벌 시장의 10-15%에 불과하여 유럽 시장이 큰 개발 잠재력을 가지고 있음을 보여줍니다.
비용 절감
리튬 이온 배터리 비용 절감에는 여러 측면이 포함되며, 제조업체는 기술, 재료 개선 및 생산 최적화를 통해 배터리 성능을 개선하고 배터리 비용을 지속적으로 절감하고 있습니다. 앞으로 연구가 심화되고 기술이 성숙해짐에 따라 리튬 이온 배터리 생산 비용도 더욱 낮아질 것입니다.
가정용 리튬이온 배터리의 문제점
비용
리튬 이온 배터리 기술이 지속적으로 성숙함에 따라 생산 비용은 매년 감소하고 있습니다. 그러나 원자재의 불균일한 분배로 인해 가격 변동이 상당할 수 있으며, 리튬 이온 배터리의 비용이 기존 배터리보다 높아 대규모 응용 분야에서 경쟁력이 제한됩니다.
내구성
리튬 이온 배터리의 수명은 사이클 수, 충전 및 방전 속도, 온도 및 기타 요인에 따라 결정됩니다. 배터리 사이클 수가 증가함에 따라 배터리의 용량과 출력이 감소할 수 있습니다.
환경 문제
가정용 리튬 이온 배터리는 많은 편의성을 제공하지만, 특정 환경 문제도 있습니다. 그리고 많은 리튬 이온 배터리 제조업체가 친환경 생산 공정을 채택했지만, 폐 리튬 이온 배터리 처리에는 여전히 특정 환경적 위험이 있습니다. 예를 들어, 폐 배터리에는 유해한 중금속이 포함되어 있으며, 이를 적절히 처리하지 않으면 토양, 수원 및 생태계를 오염시킬 수 있습니다.
안전 위험
과도한 충전 및 방전, 고온, 압출 및 기타 특수 조건을 겪는 리튬 이온 배터리는 열 폭주, 화재 및 기타 안전 사고를 경험할 수 있습니다. 배터리 관리 시스템(BMS) 기술이 지속적으로 개선되었음에도 불구하고 리튬 이온 배터리의 안전성은 크게 향상되었지만 극단적인 경우에는 여전히 안전 사고 가능성이 있습니다.
리튬이온 배터리에 대한 지속적인 연구
효율적이고 비교적 환경 친화적인 에너지 저장 장치로서, 리튬 이온 배터리는 최근 몇 년 동안 광범위한 관심과 연구를 받았습니다. 현재 연구는 주로 재료, 구조, 배터리 관리, 빠른 충전 기술, 안전 및 기타 측면을 최적화하는 데 중점을 두고 있습니다.
재료 혁신
연구자들은 배터리의 에너지 밀도, 수명 및 안전성을 개선하기 위해 새로운 양극 및 음극 재료를 탐구해 왔습니다. 예를 들어, 실리콘 재료는 곧 음극용 기존 흑연을 대체하여 배터리의 에너지 밀도를 개선할 수 있습니다. 동시에 연구자들은 리튬이 풍부한 재료 및 적층형 리튬이 풍부한 재료와 같은 새로운 양극 재료도 탐구하여 배터리의 에너지 밀도와 수명을 개선하고 있습니다.
고체 전해질
고체 전해질은 차세대 배터리의 핵심 기술 중 하나입니다. 기존 리튬 이온 배터리에 사용된 액체 전해질과 비교했을 때 고체 전해질은 안전성이 더 높고 에너지 밀도가 더 높습니다. 현재 연구자들은 기존 액체 전해질을 대체하기 위해 저렴하고 이온 전도도가 높은 고체 전해질의 개발을 연구하고 있습니다.
배터리 관리 시스템
배터리 관리 시스템은 리튬 이온 배터리의 에너지 사용률에서 중요한 구성 요소로, 배터리 수명을 연장하고 안전성을 개선합니다. 연구자들은 배터리의 정확한 제어와 최적의 관리를 달성하기 위해 보다 지능적인 배터리 관리 시스템을 개발하고 있습니다.
빠른 충전 기술
빠른 충전 기술은 배터리의 충전 시간을 단축하고 사용 효율성을 개선할 수 있습니다. 연구자들은 펄스 충전 및 무선 충전과 같은 보다 효율적인 충전 기술을 연구하여 더 빠른 충전 속도와 더 높은 충전 효율성을 달성하고 있습니다.
국내 리튬이온전지 시장 전망
에너지 전환의 필요성: 글로벌 에너지 전환의 진전으로 태양 에너지와 풍력 에너지와 같은 재생 에너지원이 점차 주류가 되었습니다. 가정용 리튬 이온 배터리는 이러한 간헐적 에너지원을 저장하는 데 도움이 되며, 가정이 자급자족하는 에너지 공급을 달성하고 기존 화석 에너지원에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.
전기 자동차의 인기: 전기 자동차 시장의 급속한 발전에 따라, 가정용 리튬 이온 배터리 에너지 저장 시스템을 전기 자동차의 지원 시설로 사용하여 에너지 저장 솔루션을 제공하고 주행 거리와 성능을 더욱 개선할 수 있습니다.
피크밸리 전기 가격 정책: 많은 국가와 지역에서 피크-밸리 전기 가격 정책을 시행하여 사용자가 저렴한 가격으로 충전하고 피크 시간 동안 전기를 사용하도록 장려합니다. 가정용 리튬 이온 배터리는 사용자가 피크-밸리 전기 가격 정책을 최대한 활용하여 에너지 비용을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
탄소 중립 목표 홍보: 전 세계 국가들은 에너지 구조 조정을 촉진하고 탄소 배출을 줄이기 위해 탄소 중립 목표를 제안했습니다. 가정용 리튬 이온 배터리 에너지 저장 시스템은 에너지 효율을 개선하고 탄소 배출을 줄이며 세계가 탄소 중립을 달성하도록 도울 수 있습니다.
기술 혁신 : 리튬이온 배터리 기술 개발이 지속적으로 발전함에 따라 용량, 안전성, 사이클 수명 등 성능 측면이 더욱 향상되고, 비용이 절감되며, 시장 경쟁력이 향상될 것입니다.
주택 소유자가 리튬 이온 배터리를 사용하도록 하는 인센티브
일본
예산이 약 98.3만 달러인 일본 경제산업성(METI)은 리튬 전자 배터리를 설치하는 가정과 기업에 66%의 보조금을 제공합니다. 나트륨 유황 배터리를 예로 들면, 일본 정부는 초기 연구 개발에 무료 재정 지원을 제공할 뿐만 아니라 자금의 50% 이상을 제공할 뿐만 아니라 기술, 시장, 시범 프로젝트 및 기타 측면을 포함한 지원을 제공하며 상업적 운영 이후에도 보조금을 계속 제공합니다.
United States
연방 세액 공제: 미국 정부는 재생 에너지 및 저장 시스템 개발을 촉진하기 위해 다양한 세액 공제를 제공합니다. 예를 들어, 투자 세액 공제(ITC) 및 생산 세액 공제(PTC)는 가정용 에너지 저장 시스템의 취득 비용을 줄이는 데 사용할 수 있습니다. 한편, 일부 주에서는 현금 인센티브, 세금 인센티브 및 토지 사용권을 포함하여 배터리 생산에 대한 투자를 유치하기 위해 상당한 인센티브와 보조금을 제공합니다. 일부 주에서는 가정용 에너지 저장 소유자가 초과 태양열 전력을 그리드에 다시 판매할 수 있도록 하는 "순계량 측정" 정책을 시행하여 전기 요금을 낮추기도 합니다.
독일
2013년부터 2018년까지 독일 정부는 가정용 에너지 저장에 최대 30%의 직접 대출 보조금을 제공했으며, 에너지 사용은 주로 가정용 태양광 발전과 관련이 있기 때문에 독일의 유익한 가정용 태양광 정책은 가정용 에너지 저장 설비를 장려했습니다.
배터리 구매에 대한 몇 가지 팁
화학 성분을 이해하다
리튬 이온 배터리는 일반적으로 리튬, 코발트, 니켈과 같은 금속 원소로 구성됩니다. 이러한 원소의 출처와 추출 프로세스를 이해하는 것은 배터리의 환경 영향을 평가하는 데 중요합니다. 구매자는 공급업체에 배터리 재료에 대한 정보를 제공해 달라고 요청하고 환경 친화적인 추출 프로세스를 사용하는 지속 가능한 출처의 제품을 선택해 볼 수 있습니다. 또한 구매자는 유럽 연합의 RoHS 인증 및 중국의 신에너지 자동차 전원 배터리 추적 관리 플랫폼 인증과 같이 환경 보호 인증을 받은 브랜드를 찾아야 합니다.
용량과 에너지 밀도를 고려하세요
구매자는 애플리케이션 요구 사항에 맞는 올바른 배터리를 선택하기 위해 배터리의 용량과 에너지 밀도를 이해해야 합니다. 일반적으로 용량과 에너지 밀도가 높은 배터리는 배터리 수명을 늘리고 무게도 가볍습니다. 그러나 구매자는 충전 시간 및 수명과 같은 요소도 고려해야 합니다.
배터리 안전에 주의하세요
리튬 이온 배터리는 부적절하게 사용하거나 취급하면 안전 사고를 일으킬 수 있습니다. 따라서 구매자는 우수한 안전 기록을 가지고 있고 엄격한 테스트를 거친 배터리 브랜드를 선택해야 합니다. 운송 및 보관 중에도 구매자는 관련 안전 규정 및 표준을 따라야 합니다.
충전 속도를 고려하세요
리튬 이온 배터리의 충전 속도도 고려해야 할 요소입니다. 빠른 충전 기술은 배터리의 충전 시간을 단축하고 효율성을 개선할 수 있지만 배터리 수명과 안전성에 영향을 미칠 수도 있습니다. 구매자는 실제 수요에 따라 적절한 충전 속도를 선택해야 합니다.
사이클 수명을 고려하세요
리튬 이온 배터리의 사이클 수명은 특정 충전 및 방전 조건에서 사용할 수 있는 횟수를 말합니다. 사이클 수명이 긴 배터리는 더 긴 서비스 수명을 제공하여 교체 빈도와 폐기물 발생을 줄일 수 있습니다. 구매자는 실제 애플리케이션 요구 사항에 따라 사이클 수명이 긴 배터리를 선택할 수 있습니다.
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