부동 충전
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대기 배터리 및 부동 충전

통신기기용 대기 비상전원, 무정전전원공급장치(UPS) 등에 사용되는 배터리는 OCV + x mV와 같은 일정한 전압으로 지속적으로 충전(또는 부동)한다. x 값은 설계 및 대기 제조업체에 따라 다릅니다. 일반적으로 float 값은 셀당 2.23~2.30V입니다. 배터리 온 플로트 서비스는 지속적으로 충전되는 서비스이며 정전이 발생한 경우에만 수행하도록 요청됩니다. 이 일정한 전위 값은 완전히 충전된 상태로 유지하기에 충분합니다. 정전위(CP) 충전은 이전 방전을 보상하기 위한 충전 외에도 배터리가 유휴 상태일 때 발생하는 자체 방전 프로세스를 보상합니다.

플로트 충전기는 어떻게 작동합니까?

플로트 충전기는 충전 상태에 관계없이 미리 설정된 전압으로 배터리를 지속적으로 충전합니다. 기기가 충전기에서 분리되지 않았습니다. 정전 및 주변 온도와 같은 지역 조건은 부동 전압의 보다 정확한 설정을 결정하기 위해 고려됩니다. 용량은 이 설정의 가장 중요한 측면입니다. 충전기에는 전력 차단이 자주 발생하는 다음 전원 차단을 위해 배터리를 준비하기 위한 부스트 기능이 있을 수도 있습니다.

충전 조건은 다음과 같습니다.

  • 충전 유형: 셀당 2.25~2.30V의 일정한 전위, 셀당 -mV~-3mV의 온도 보상
  • 초기 전류: 정격 용량의 최대 20~40%
  • 충전 시간: SOC에 관계없이 연속

일부 제조업체에서는 15~30°C 범위에서 납산 배터리를 충전하는 것이 가장 효율적이며 주변 온도가 0~40°C 범위에 있으면 온도 보상이 필요하지 않다고 말합니다. 그렇지 않으면 충전 효율을 높이기 위해 내장된 온도 보상 회로를 고려할 수 있습니다. 20-25°C를 기준으로 셀당 oC 당 -2~-3mV의 온도 보상이 바람직합니다.

다음 표는 온도 보상에 대한 안내입니다.

1 번 테이블. 12V 배터리의 부동 전압에 대한 온도 보상

[http://www. eastpenn-deka.com/assets/base/0139.pdf]

온도, °C

부동 전압, 볼트

최적

최고

≥ 49

12.8

13

44-48

12.9

13.2

38-43

13

13.3

32-37

13.1

13.4

27-31

13.2

13.5

21-26

13.4

13.7

16-20

13.55

13.85

10-15

13.7

14

05-09

13.9

14.2

≤ 4

14.2

14.5

플로트 충전 및 부스트 충전이란 무엇입니까?

충전 장비는 일반적으로 두 가지 충전 속도를 가질 수 있습니다. 그들은:

  • 빠른 부스트 충전
  • 세류 충전

일반적으로 비상 방전 후 배터리를 재충전하기 위한 급속 부스트 시설을 위한 시설이 포함됩니다. 부스터 부분은 플러디드 타입의 경우 배터리 충전을 위해 셀당 최대 2.70V, VRLA 배터리의 경우 최대 2.4~2.45V의 출력을 항상 가지고 있습니다. 세류 충전 출력은 셀당 2.25V의 전압 레벨에서 배터리의 자가 방전 및 기타 내부 손실을 보상할 수 있습니다. 전류 측면에서 필요한 출력은 배터리 크기에 따라 다릅니다.

플로팅 쉘프 충전 스테이션

몇 주 동안 배송되지 않은 배터리의 경우 배송될 때까지 배터리를 완전히 충전된 상태로 유지해야 합니다. 이러한 배터리의 경우 선반에서 대기할 때 세류 충전을 위한 두 가지 옵션이 있습니다. 여러 배터리를 직렬로 연결하고 40 ~ 100mA/100A 공칭 용량의 전류 밀도로 충전하거나 각 배터리를 개별적으로 충전하는 여러 개별 회로가 있을 수 있습니다. 이러한 모든 배터리는 위에서 설명한 대로 OCV를 약간 초과하여 부동 충전됩니다.

부동 충전 AGM VRLA 배터리

AGM 배터리 의 부동 충전은 기존의 충전 배터리 부동 충전과 다르지 않습니다. 그러나 두 종류에서 발생하는 부유물 장입 공정의 작동에는 몇 가지 차이점이 있습니다.
VRLA 배터리는 내부 저항이 낮기 때문에 충전 기간의 초기 부분에서 매우 잘 충전될 수 있습니다.
일정한 전위, 전압 조정 및 온도 보상 충전기는 VRLA 배터리에 가장 적합한 충전기입니다.

CP 부동 충전 전압은 일반적으로 셀당 2.25~2.30V입니다. 부동 충전 전류에는 제한이 없습니다. 그러나 VRLA 배터리에 대해 14.4~14.7의 CP 전압에서 부스트 충전의 경우 대부분의 제조업체(플러드 및 VRLA 유형 모두)에서 정격 용량의 30~40%인 초기 최대 전류를 암페어 단위로 규정합니다. 부동 전압 값에서 ± 1%, 부스트 충전 전압에서 ± 3%의 변동은 대부분의 제조업체에서 규정합니다.

[1. https://www.thebatteryshop.co.uk/ekmps/shops/thebatteryshop/resources/Other/tbs-np65-12i-datasheet.pdf 2. https://www.sbsbattery.com/media/pdf/Battery-STT12V100.pdf 3. https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf]

VRLA 배터리의 부동 수명에 대한 온도 영향

온도는 밸브 조절식 납축전지의 수명에 엄청난 영향을 미칩니다. 작동 온도가 10°C 상승할 때마다 기대 수명이 절반으로 줄어듭니다. 아래에 주어진 수치는 이 사실을 확인시켜줍니다. 20°C에서 부유물 수명은 Panasonic의 특정 제품에 대해 약 10년입니다. 그러나 30°C에서 수명은 약 5년입니다. 마찬가지로 40°C에서의 수명은 약 2년 6개월입니다.[Figure 10 in https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf] .

http://news.yuasa의 6페이지. co.uk/wp-content/uploads/2015/05/SWL-Shortform.pdf].

따라서 소비자가 새 배터리를 구매하려면 평균 주변 온도와 해당 온도에서의 수명을 고려해야 합니다. 배터리가 30~ 35oC 에서 5년 동안 지속되기를 원한다면 20oC 에서 10년 수명을 위해 설계된 배터리를 선택해야 합니다.

다양한 온도에서의 부동 충전 수명

그림 1 Panasonic VR 제품의 다양한 온도에서의 부유물 수명
https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf

Float life at different temperatures

그림 2 유아사(영국) VR 제품의 온도에 따른 부유물 수명

http://news.yuasa.co.uk/wp-content/uploads/2015/05/SWL-Shortform.pdf

영국 표준 6240-4:1997은 20°C에서 40°C 사이의 온도에 대한 생명의 의존성을 제공합니다.

VRLA 배터리의 주기 수명

플로트 수명과 비교할 때 VR 배터리의 사이클 수명은 사이클당 사용되는 활성 물질의 양으로 인해 더 짧습니다. 플로트 작동에서 배터리는 전원 중단이 있는 경우에만 전원을 공급하도록 요청됩니다. 그러나 순환 모드에서는 배터리가 매번 필요한 방전 깊이( DO D)까지 방전되고 즉시 충전됩니다. 이 방전 후 충전을 “사이클”이라고 합니다. 사이클 수명은 사이클당 변환되는 재료의 양, 즉 DOD에 따라 달라집니다. 전환율이 낮을수록 수명이 높아집니다. 다음 표는 세 가지 DOD 수준에 대해 60% 및 80% 용량 수명 종료 DOD까지 Panasonic VRLA 제품의 수명을 보여줍니다.

표 2. Panasonic VRLA 제품의 대략적인 수명 주기는 25oC 의 주변 온도에서 3개의 DOD에 대해 60% 및 80% 수명 종료 DOD입니다. https://eu.industrial.panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf 22페이지 그림 ]

DOD에서 수명이 다할 때까지

100% DOD에서의 수명 주기

50% DOD에서의 수명 주기

30% DOD에서의 수명 주기

수명 60% DOD

300

550

1250

수명 80% DOD

250

450

950

  • 온도 및 부동 전류

표 3. 서로 다른 온도에서 세 가지 유형의 납산 셀에 대해 셀당 2.3V의 부동 전류

[ [씨앤디테크놀로지스 https://www. 씨디테크노. com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf

그림 19, 22페이지]

온도, ° C

대략적인 전류, Ah 20 당 mA

범람된 칼슘 세포

25

0.25

30

0.35

40

0.6

50

0.9

60

1.4

젤화된 VR 세포

25

0.6

30

0.75

40

1.5

50

3

60

6

AGM VR 셀

25

1.5

30

2

40

3.5

50

8

60

15

  • 플로트 작동에 대한 적합성 테스트 [ IEC 60896-21 및 22:2004 ]

IEC 는 플로트 작동을 위한 VR 셀의 적합성을 확인하기 위한 테스트 절차를 제공합니다. 셀 또는 배터리는 2.23에서 2.30VOLTS PER CELL의 일반적인 범위에서 제조업체가 지정해야 하는 V Float 의 부동 전압을 받아야 합니다. 각 셀 또는 모노블록 배터리의 초기 전압을 측정하고 기록해야 합니다. 3개월 후에 각 셀 또는 모노블록 배터리의 전압을 측정하고 기록해야 합니다. 6개월의 부유 운전 후, 전지 또는 모노블록은 용량 시험을 받아야 한다. 실제 방전 용량은 정격 용량 이상이어야 합니다.

  • 셀 간 부동 전압 변동

고유한 프로세스 변수로 인해 개별 셀 또는 배터리의 전압은 부동 작동 전압 범위에서 변할 수밖에 없습니다. 활물질의 무게, 활물질의 다공성과 같은 판 내부 매개변수의 미세한 차이, 판 압축 및 AGM 압축의 차이, 전해질 부피의 변화 등은 이러한 변화를 유발합니다. 엄격한 품질 관리 단계(단위 작업의 재료 및 공정 제어 모두)에도 불구하고 VR 제품은 플로트 작동 중에 셀 전압의 “바이모달(bimodal)” 분포를 초래하는 셀 간 변동을 보여줍니다.

과도하게 범람된 전해질이 있는 기존 전지에서 두 개의 플레이트는 서로 독립적으로 충전됩니다. 산소 및 수소 가스는 황산 용액에서 확산 속도가 낮습니다. 충전 중에 방출된 가스는 플레이트와 상호 작용할 충분한 시간이 없기 때문에 셀을 나갑니다.

VRLA 세포에서 산소 순환 현상은 이 그림을 복잡하게 만듭니다. 범람된 세포의 경우와 마찬가지로 양극판에서 물 분해가 발생합니다. 그리드 부식도 발생합니다. 플로트 충전의 초기 단계에서 일부 산소 가스가 VR 셀에서 빠져나오지만(비결핍 상태로 인해), 가스 경로의 생성은 포화 수준이 초기 90%에서 더 낮은 수준으로 95%로 감소한 후에 발생합니다.

이제 양극판에서 일어난 물 분해의 역반응이 음극판에서 일어나기 시작합니다.

PP의 물 분해: 2H 2 O → 4H + + O 2 ↑ + 4e … (1)

NP에 대한 O 2 환원(= O 2 재조합): O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O + (열) ….. (2)

[2Pb + O 2 + 2H 2 SO 4 → 2PbSO 4 + 2H 2 O + 열] ………….. (3)

이상의 반응으로부터 다음과 같은 점을 지적할 수 있다.

  • 최종 결과는 전기 에너지를 열로 변환하는 것으로 보입니다.
  • 따라서 VR 배터리가 산소 사이클 단계에 들어가면 배터리가 따뜻해집니다.
  • 산소 가스는 대기로 손실되지 않습니다
  • NAM의 납은 황산 납으로 변환되어 NP의 잠재력이 더 긍정적이 됩니다. 이것은 수소 발생을 방지하는 결과를 가져올 것입니다.
  • 감소된 NP 전압을 보상하기 위해 양극판은 더 양극이 되고 더 많은 산소 발생과 부식이 발생합니다(인가된 부동 전압이 변경되지 않도록). 이렇게 생성된 산소는 NP에서 감소될 것이며, 이는 추가로 분극을 경험하여 NP에 대해 더 많은 양의 전위를 초래합니다.

Berndt[D. Berndt, 5차 ERA 배터리 세미나 및 전시회, 영국 런던, 1988년 4월, 세션 1, 논문 4. 2. RF Nelson in Rand, DAJ; 모즐리, PT; 가르쉐. 제이 ; Parker, CD(Eds.) 밸브 조절식 납산 배터리, Elsevier, New York, 2004, 9장, 258페이지 et seq. ].

표 4. 플로트 충전: 통풍형 및 VRLA 배터리에 대한 플로트 전류, 열 방출 및 열 제거 비교

세부

침수된 세포

VR 셀

비고

셀당 부동 전압, 볼트

2.25

2.25

동일한 부동 전압

평형 부동 전류, mA/100Ah

14

45

VR 배터리에서 약 3배

등가 에너지 입력, mW

31.5mW(2.25VX 14mA).

101.25mW(2.25VX 45mA).

VR 배터리의 약 3배

가스 발생을 통해 제거된 열, mW

20.72mW(1.48VX 14mA). (20.7/31.5 – 66%)

5.9(1.48V x 4mA)

(5.9/101.25 = 5.8% )

침수된 세포의 1/10

열 균형, mW

31.5-20.72 = 10.78

101.25 – 5.9= 95.35

부동 충전 전류를 열로 변환, 백분율

10.8

95

VR 배터리로 약 9배

  • 가스 발생 및 충전 전압

일반적으로 권장되는 부동 전압에서의 산소 순환 효율은 양극판에서 생성된 모든 산소를 음극판의 물로 재결합하므로 물 손실이 전혀 발생하지 않거나 무시할 수 있으며 수소 발생이 억제됩니다.

그러나 권장 전압이나 전류를 초과하면 가스가 발생하기 시작합니다. 즉, 산소의 생성은 가스를 재결합하는 전지의 능력을 초과합니다. 극단적 인 경우 수소와 산소가 모두 발생하고 더 많은 열 발생과 함께 수분 손실이 발생합니다.

표 5. 겔화 전해질 VR 셀의 다양한 부동 전압에서 가스 방출 및 부동 전류, 170Ah

[C&D Technologies www. cdtechno .com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf

그림 17, 21페이지]

충전 전압, 볼트

대략적인 가스 생성, 분당 ml

대략적인 가스 생성, 분당 Ah당 ml º

대략적인 전류, 암페어

대략적인 전류, Ahº당 밀리암페어

< 2.35

2.35 가스 주입 시작

0.4

2.35

2.4

1.5

0.0088

0.45

2.65

2.46

3.5

0.0206

0.6

3.53

2.51

10

0.0588

1.4

8.24

2.56

24

0.1412

3

17.65

º 계산된 값

  • 충전 전압 및 전류

표 6. 겔화 배터리 및 AGM VRLA 배터리의 부동 전압 대 부동 전류

[C&D Technologies www. cdtechno.com /pdf/ref/41_2128_0212.pdf

그림 18, 22페이지]

부동 전압(볼트)

전류, Ah당 mA

젤화된 VR 배터리

AGM VR 배터리

2.20

0.005

0.02

2.225

3

9

2.25

6

15

2.275

9.5

22

2.30

12

29

2.325

15

39

2.35

25

46

2.375

30

53

2.40

38

62

2.425

45

70

2.45

52

79

표 7. 셀 플로트 충전당 2.3볼트에 대해 서로 다른 온도에서 플러딩된 칼슘, 겔화 및 AGM VRLA 배터리에 대한 플로트 전류

[C&D Technologies www. 씨디테크노. com/pdf/ref/41_2128_0212.pdf

그림 19, 22페이지]

셀 온도, ° C

전류, Ah 20 당 mA

침수된 칼슘 배터리

젤화된 VR 배터리

AGM VR 배터리

25

0.25

0.65

1.5

30

0.375

0.9

2

35

0.425

1.25

3

40

0.55

1.6

4.1

45

0.7

2

6

50

0.875

3.5

7.5

55

1.15

3.75

11.1

60

1.4

6

15

  • 부동 전압, 작동 온도 및 수명

권장 부동 전압보다 높은 과충전은 배터리 수명을 크게 단축시킵니다. 이 차트는 젤 배터리 과충전이 수명에 미치는 영향을 보여줍니다.

표 8. 겔 셀의 퍼센트 사이클 수명 대 재충전 전압(충전을 위한 권장 전압 셀당 2.3~2.35V)

www. 이스트펜데카. com/assets/base/0139.pdf

재충전 전압

겔 세포의 퍼센트 주기 수명

추천

100

0.3V 이상

90

0.5 이상

80

0.7 더

40

론 D. 브로스트 [Ron D. Brost, Proc. 제13회 연례 배터리 회의 Applications and Advances, California Univ., Long Beach, 1998, pp. 25-29.] 는 12V에서 사이클링 결과를 보고했습니다.

30, 40 및 50oC에서 80% DOD로 VRLA(Delphi). 배터리는 용량을 결정하기 위해 25p C 에서 25주기마다 2시간에 100% 방전되었습니다. 결과는 30oC 에서 사이클 수명이 약 475인 반면, 숫자는 각각 약 40 및 50oC 에서 360 및 135로 감소한다는 것을 보여줍니다.

플로트 전압, 플로트 온도, 수명의 상관관계

그림 3. 플로트 전압 및 플로트 온도에 대한 플로트 수명의 의존성

[Malcolm Winter, 3 ERA 배터리 세미나, 1982년 1월 14일, 런던, (ERA 보고서 번호 81-102, pp. 3.3.1. 에게

부동 전압의 부동 수명
  • 플로트 충전 중 전해질 부피 및 온도 상승

충전 중 온도 상승은 범람된 셀에서 가장 적고 AGM VR 셀에서 가장 높습니다. 그 이유는 다른 유형의 전지가 가지고 있는 전해질의 부피에 있습니다. 다음 표는 이 사실을 보여줍니다. AGM 전지에 비해 전해질의 부피가 더 크기 때문에 겔 전지는 더 깊은 방전을 견딜 수 있습니다.

표 9. 배터리 유형 및 전해질의 상대 부피

sv-zanshin.com/r/manuals/sonnenschein _gel_handbook_part1.pdf]

침수된 세포, OPzS

겔화 세포, Sonnenschein A600 세포

AGM 세포, 앱솔라이트 IIP

겔화 세포, Sonnenschein A400 세포

AGM 세포, 마라톤 M, FT

1

0.85 ~ 0.99

0.55 ~ 0.64

1

0.61 ~ 0.68

1

0.56 ~ 0.73

1.5 ~ 1.7

1

1.4 ~ 1.8

1

  • 부동 충전에 대한 전압 확산

플로트 작동 VR 배터리 스트링의 전압 분포는 플로트 충전이 시작된 후 다양한 기간에 달라집니다. 초기에 세포가 굶주린 상태보다 더 많은 전해질을 가지고 있을 때, 세포는 더 높은 전압을 경험하고 좋은 재결합을 가진 세포는 더 낮은 전지 전압을 나타낼 것입니다(감소된 음의 판 전위로 인해). 더 높은 부피의 산을 가진 전지는 극성화된 음극판을 갖게 되어 수소 발생으로 이어지는 더 높은 전지 전압을 나타냅니다.

모든 개별 셀 전압의 합은 적용된 스트링 전압과 동일하지만 개별 셀 전압은 모두 동일하지 않습니다. 일부는 인가된 셀당 전압보다 더 높은 전압(비결핍 상태 및 수소 발생으로 인해)을 가지며 다른 일부는 더 낮은 전압(산소 순환으로 인해)을 갖습니다. 예

이 현상은 Nelson[1. RF Nelson in Rand, DAJ; 모즐리, PT; 가르쉐. 제이 ; Parker, CD(Eds.) 밸브 조절식 납산 배터리, Elsevier, New York, 2004, 9장, 266페이지 et seq . 2. RF Nelson, Proceedings of the 4th International Lead-Acid Battery Seminar, San Francisco, CA, USA, 1990년 4월 25-27일, pp. 31-60.].

표10. 48V/600Ah 어레이의 300Ah 각형 VR 셀에 대한 개별 셀 전압 확산 데이터는 셀당 2.28볼트로 플로팅되었습니다.

[Rand, DAJ에 있는 RF Nelson; 모즐리, PT; 가르쉐. 제이 ; Parker, CD(Eds.) 밸브 조절식 납산 배터리 , Elsevier, New York, 2004, 9장, 266페이지 et seq ]

원래 전압

30일의 부동 소수점 충전 후

78일의 부동 소수점 충전 후

After106일의 부동 소수점 요금

전압 범위, V

확산, mV

전압 범위, V

확산, mV

전압 범위, v

확산, mV

전압 범위, V

확산, mV

2.23 ~ 2.31

80

2.21 ~ 2.37

160

2.14 ~ 2.42

280

2.15 ~ 2.40

250

일부 셀은 가스 공급 단계(2.42V)로 갈 수 있고 일부는 셀당 가해진 전압 2.28V보다 낮을 수 있음을 알 수 있습니다.

일부 저자는 셀 전압이 부동 작동 후 6개월 이내에 안정화되고 셀 전압의 변동이 평균값의 ±2.5% 이내가 될 것이라고 믿습니다. 이것은 2.3의 평균값에 대해

VOLTS PER CELL의 경우 변동은 2.24 – 2.36 범위에 있습니다(즉, 2.3V 작동의 경우 60mV 이하). [ Hans Tuphorn, J. Power Sources, 40 (1992) 47-61 ]

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그림 4. 새로운 370V UPS의 셀 전압에 대한 셀의 변화 플로트 전압으로 충전된 배터리 플로트 = 2.23Vpc

[Hans Tuphorn, J. Power Sources, 40(1992) 47-61]

셀 전압에 대한 셀의 변화
  • 부동 충전 및 셀 전압 제어의 중요성:

부동 충전 기간 동안 셀 전압을 제어하는 것은 매우 중요합니다. 실험 48V/100Ah 통신용 VR 배터리에서 수행한 것이 이러한 사실을 보여줍니다.

셀은 0의 전류로 셀당 2.3V로 플로팅되었습니다 . 4 0 . 6mA/Ah 및 끝 온도

세포, 중앙 세포 및 주변이 동일함). 스트링의 부동 전압은 2.3V x 24셀 = 55.2V입니다.

표 11. 2.3V 통신 배터리의 부동 충전 48V, 100Ah 배터리, 전류 0 . 4 0 . 6mA/아

[매튜스, 케이; Papp, B, RF Nelson, in Power Sources 12 , Keily, T; Baxter, BW(ed) International Power Sources Symp. 위원회, Leatherhead, England, 1989, pp. 1 – 31.]

아니. 단락된 셀의

셀의 전압은 볼트로 상승합니다.

부동 전류는 (Ah당 mA)로 증가합니다.

셀 온도 상승, ° C

상기 온도 상승 시간, 시간

비고

하나

2.4 (55.2 ÷ 23)

2.5

1

24

온도 상승 없음

2.51 (55.2 ÷ 22)

11

5

24

최소 온도 상승

2.63 (55.2 ÷ 21)

50

12

24

열폭주 시작

4

2.76 (55.2 ÷ 20)

180

22

1

열폭주 상태가 됩니다.

H 2 S 가스 발생

위의 데이터는 1개 또는 2개의 셀이 단락되어도 열적 관점에서 재앙이 아님을 나타냅니다.

VR 셀이 가혹한 조건(예: > 60°C 및 높은 충전 전류 또는 셀당 2.4V보다 높은 부동 전압), H2S 또는 SO2 가스를 방출하지 않습니다. 이러한 가스가 발생하면 주변의 구리 및 황동 부품 및 기타 전자 부품이 오염되고 변색됩니다. 따라서 플로트에서 배터리의 셀 전압을 모니터링하는 것이 필수적입니다.

  • 열폭주

높은 부동 전압과 부동 전류는 더 높은 셀 온도로 이어집니다. 따라서 통풍이 잘되는 배터리 유형은 필수입니다. VR 셀 내부에서 생성된 온도(산소 순환 및 기타 요인으로 인해)가 셀 시스템에서 발산되지 않으면 온도가 상승합니다. 이 상태가 장기간 지속되면 전해액의 건조 및 가스(O 2 , H 2 ) 발생으로 인한 온도 상승으로 인해 셀 용기가 파손되어 파열될 수 있습니다.

아래의 그림은 열폭주 현상의 결과에 대한 몇 가지 예를 보여줍니다.

열폭주로 인한 화재
열폭주로 인한 화재
열폭주로 인한 단락
열폭주로 인한 단락
Thermal Runaway로 인한 컨테이너 파손
Thermal Runaway로 인한 컨테이너 파손
열폭주로 인한 폭발
열폭주로 인한 폭발

그림 5. 열폭주 효과

[https://www. 시와. com/wp-content/uploads/2017/08/14.-VRLA-Battery-White-Paper-Final-1.pdf]

  • 플로트 충전 전압 및 양극 판 부식 가속 계수

충전 전압은 온도만큼 VRLA 수명에 큰 영향을 미칩니다. 양극 그리드의 부식 속도는 플레이트가 유지되는 전위에 따라 다릅니다. 그림 [ 피얄리솜과

조 쉼보르스키, Proc. 제13회 배터리 컨퍼런스 응용 프로그램 및 발전, 1998년 1월, California State Univ., Long Beach, CA pp. 285-290] 은 그리드 부식률이 최적의 판 분극 수준(즉, 40~120mV)인 최소값 범위를 가짐을 보여줍니다. 이 플레이트 분극 레벨은 최적의 부동 전압 설정에 해당합니다. PPP(positive plate polarization) 수준이 최적 수준보다 낮거나 높으면 그리드 부식 속도가 급격히 증가합니다.

그림 6. 포지티브 그리드 부식 가속 대 포지티브 플레이트 분극

[Piyali Som 및 Joe Szymborski, Proc. 제13회 배터리 컨퍼런스 응용 프로그램 및 발전, 1월

1998, California State Univ., Long Beach, CA pp. 285-290]

포지티브 플레이트 편광
포지티브 그리드 부식 가속 대 포지티브 플레이트 분극
  • 플레이트 전위 및 분극

플로트 전압과 PPP(positive plate polarization) 사이의 관계는 매우 중요합니다. 그림 74가지 다른 온도 에서 다양한 부동 전압에 대한 PPP(positive plate polarization) 레벨의 예를 보여줍니다. 분극은 개방 회로 전압(OCV) 또는 평형 전위와의 편차입니다. 따라서 OCV가 2.14V(OCV는 배터리를 채우는 데 사용되는 산 밀도에 따라 다름(OCV = 비중 + 0.84V))인 납축전지를 2.21V의 전압으로 플로팅하면 2210- 2140 = 70mV. 최적의 플레이트 분극 수준은 40~120밀리볼트입니다. 권장 부동 전압은 셀당 2.30V입니다.

그림 7. 포지티브 플레이트 분극에 대한 부동 전압 효과의 예 [Piyali Som and Joe Szymborski, Proc. 13연간 배터리 회의 응용 프로그램 및 발전, 1998년 1월, California State Univ., Long Beach, CA pp. 285-290]

양극판 분극에 대한 부동 전압 효과의 예
  • 자동차 배터리를 충전하는 플로트

자동차 배터리(또는 자동차 스타터 배터리 또는 SLI) 배터리를 부동 충전하려면 전류 제한도 설정할 수 있는 정전위 충전기를 사용해야 합니다. 온보드 자동차 시스템은 수정된 정전위 충전 모드에서 자동차 배터리를 충전하도록 설계되었습니다. 이 모드에서는 배터리가 설정된 전압 제한을 초과하지 않으므로 안전합니다.

자동차 배터리를 완전히 충전하는 데 걸리는 시간은 충전 상태, 즉 배터리가 완전히 방전되었는지 반만 방전되었는지 또는 완전히 방전되어 몇 달 동안 충전 없이 방치되었는지에 따라 다릅니다.

충전기의 전류 정격(암페어 정격)과 배터리 용량에 따라 몇 시간 또는 24시간 이상이 소요됩니다.

예를 들어, 12V, 60Ah 용량의 자동차 배터리는 완전히 방전된 경우 충전기가 2~3A로 배터리를 충전할 수 있는 경우 25~30시간 내에 재충전할 수 있습니다.

Ah 용량을 모르는 경우 여러 가지 방법으로 용량을 알 수 있습니다.

  1. 배터리 라벨에서
  2. 딜러로부터 특정 자동차의 배터리 모델을 알 수 있습니다.
  3. 배터리에 표시된 경우 예비 용량(RC) 등급에서
  4. 배터리에 제공된 경우 CCA(콜드 크랭킹 암페어) 등급에서(RC 및 CCA 등급을 제공하는 인도 표준 또는 스타터 배터리 표준 참조. 예 IS 14257).

따라서 충전 시간을 조정할 수 있습니다.

배터리가 완전히 충전되면 항상 충전기에서 배터리를 분리하는 것이 좋습니다. 배터리가 완전히 충전되면 전압이 일정하게 유지됩니다. 또한 충전기의 전류계는 2~3시간 동안 0.2~0.4암페어 범위의 매우 낮은 전류를 표시합니다.

  • 부동 충전 LiFePO 4 배터리

VR 배터리의 충전과 LiFePO 4 배터리는 다음과 같은 측면에서 유사합니다.

  1. 1단계: 둘 다 정전류(CC) 모드에서 충전 시작 가능(최대 80% 입력)
  2. 2단계: 설정 전압에 도달하면 CP 모드로 전환(완전 충전)
  3. 3단계: 세 번째 단계는 세류 충전입니다(VR 전지의 경우 선택 사항이고 두 전극에서 과충전 및 수반되는 유해한 반응의 위험으로 인해 LiFePO 4 전지의 경우 필요하지 않음).

두 배터리 유형의 첫 번째 단계의 차이점은 충전 전류입니다. LiFePO 4 전지의 경우 전류는 1C 암페어만큼 높을 수 있습니다. 그러나 VR 배터리의 경우 최대 0.4 CA를 권장합니다. 따라서 첫 번째 단계 지속 시간은 LiFePO 4 배터리의 경우 1시간 정도로 매우 짧습니다. 그러나 VR 배터리의 경우 이 단계는 0.4CA에서 2시간, 0.1CA에서 9시간이 걸립니다.

첫 번째 단계와 마찬가지로 두 번째 단계도 LiFePO 4 전지의 경우 시간이 더 적게 소요되지만(최소 15분) 4시간(0.4CA)에서 2시간(0.1CA)이 걸립니다.

따라서 전반적으로 LiFePO 4 전지는 약 3~4시간이 소요되는 반면 VR 전지는 6시간(0.4CA 및 2.45V CP 충전 시)에서 11시간(0.1CA 및 2.30V CP 충전 시)이 소요됩니다.

그림 8. 서로 다른 초기 전류에서 셀당 2.45V 및 2.3V에서 Panasonic VR 셀의 정전압 충전 [https://eu.industrial. panasonic.com/sites/default/pidseu/files/downloads/files/id_vrla_handbook_e.pdf]

다른 초기 전류에서 셀당 2.45V 및 2.3V에서 Panasonic VR 셀의 정전압 충전

노트:

시험 조건:

방전: 0.05 CA 정전류 방전(20시간 비율)

차단 전압: 셀당 1.75V

충전: 셀당 2.45V ——————

셀당 2.30V __________

온도: 20°C

그림 9. VRLA 배터리 충전 프로필

[https://www. 파워 소닉. com/blog/how-to-charge-lithium-iron-phosphate-lifepo4-batteries/]

그림 9. VRLA 배터리 충전 프로필

그림 10. LiFePO 4 배터리 충전 프로필

[https://www. power-sonic.com/blog/how-to-charge-lithium-iron-phosphate -lifepo4-batteries/]

그림 10. LiFePO4 배터리 충전 프로필

처음에 언급했듯이 LiFePO 4 전지에는 세류 충전 단계가 필요하지 않습니다. 몇 개월의 보관 기간 후에 VR 셀에 필요할 수 있습니다. 그러나 언제든지 사용이 예상되는 경우 VR 셀은 셀당 2.25~2.3V에서 세류 충전 상태가 될 수 있습니다.

LiFePO 4 전지는 100% SOC에서 보관해서는 안 되며 180일에서 365일까지 보관할 때마다 70% SOC까지 방전 및 충전하면 충분합니다.

충전 전압(예: 셀당 최대 4.2V)은 셀 화학, 셀 크기 및 제조업체에 따라 셀당 ± 25~50mV 이내로 제어해야 합니다. 셀 전압 한계에 도달할 때까지 1C 암페어의 전류가 처음에 적용됩니다. 그 후 CP 모드가 켜집니다. 최대 전압에 도달하면 전류는 셀의 임피던스에 따라 약 0.03C의 전류에서 충전이 종료될 때까지 일정한 속도로 떨어집니다. 1C 암페어의 초기 전류로 리튬 이온 전지는 2.5~3시간 내에 완전히 충전됩니다.

일부 제조업체는 초기 전류를 1.5C 암페어로 높이는 것을 허용합니다. 그러나 2.0C 암페어의 초기 전류는 일반적으로 제조업체에서 허용하지 않습니다. 더 높은 전류가 충전 시간을 눈에 띄게 감소시키지 않기 때문입니다. [Walter A. van Schalkwijk in Advances in Lithium-Ion Batteries, Walter A. van Schalkwijk and Bruno Scrosati (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2002, Ch 15, page 463 et seq. ]

LiFePO 4 전지에 대해 매우 짧은 시간 재충전이 요구되지만 충전기의 전력량을 고려하면 이러한 충전기에 대한 투자가 매우 높을 것이라는 점에 유의해야 합니다.

실제적으로 100Ah 리튬 이온 배터리는 100A(1C 암페어)에서 충전할 수 있는 반면, 동등한 VR 배터리는 최대 40A(0.4C 암페어)에서 충전할 수 있습니다. Li 셀의 테일 엔드 전류는 이 배터리의 경우 3암페어이고 VR 배터리의 경우 충전 끝 부동 전류는 약 50mA입니다. 전체 충전 시간은 Li 셀과 VR 셀의 경우 3~4시간이며 약 10시간입니다.

Li 셀의 경우 세류 충전이 필요하지 않지만 VRLA 셀의 경우 3~4개월 후에 세류 충전이 필요할 수 있습니다. VR 전지는 100% SOC에서 보관할 수 있지만 리튬 전지는 100% SOC 미만에서 보관해야 합니다.

완전히 충전된 리튬 이온 전지는 더 이상 충전되지 않아야 합니다. 완전히 충전된 리튬 이온 배터리에 전류가 공급되면 배터리가 손상될 수 있습니다. 약간의 과충전은 허용될 수 있지만 배터리 관리 시스템(BMS)으로 보호되지 않으면 극한 상황에서 파열 및 발사로 이어질 수 있습니다.

자세한 내용은 https://battlebornbatteries.com/charging-battleborn-lifepo4-batteries/ 를 참조하십시오.

https://www.electronicsweekly.com/market-sectors/power/float-charging-lithium-ion-cells-2006-02/

그림 11. 표준 리튬 이온 충전 알고리즘의 충전 단계

[Walter A. van Schalkwijk in Advances in Lithium-Ion Batteries, Walter A. van Schalkwijk and Bruno Scrosati (Eds.), Kluwer Academic, New York, 2002, Ch 15, page 464]

그림 11. 표준 리튬 이온 충전 알고리즘의 충전 단계
  • 플로트 충전 리튬 이온 배터리 – 플로트 전압 리튬 이온

리튬 이온 배터리에는 부동 충전이 필요하지 않습니다. 또한 완전히 충전된 상태로 보관해서는 안 됩니다. 장기간 보관이 예상되는 경우 6~12개월에 한 번 70% SOC까지 방전 및 충전할 수 있습니다.

플로트 충전 및 세류 충전

  • 세류 충전과 부동 충전의 차이점은 무엇입니까?

세류 충전 은 충전을 보충하기 위한 유지 관리 비용입니다. 유지 보수 비용은 자체 방전에 대해서만 보상합니다. 배터리의 수명과 상태에 따라 전류밀도 40

~ 100mA/100Ah 공칭 용량은 유지 관리 충전(세류 충전) 중에 필요할 수 있습니다. 이러한 배터리는 방전될 때마다 재충전해야 합니다. 일단 배터리는 완전히 충전되면 충전기에서 분리해야 합니다. 그렇지 않으면 배터리가 손상됩니다.

부동 충전지속적인 정전압 충전 이며 배터리는 항상 완전히 충전된 상태에서 필요한 전원을 공급할 준비가 되어 있습니다.

배터리를 얼마나 오래 부동 충전할 수 있습니까?

부동 충전 전압은 배터리의 자체 방전을 보상하고 배터리를 항상 완전히 충전된 상태로 유지하기에 충분히 높은 값으로 유지되지만 양극 그리드의 부식을 최소화할 수 있을 만큼 충분히 낮습니다. 충전 전류는 부하 프로파일에 크게 좌우됩니다. 전류는 부하 차단 후에 더 높아집니다. 이 모드에서는 배터리가 과충전되지 않습니다. 오랫동안 유휴 상태일 때 부동 전류는 100Ah 용량당 200~400mA입니다.

배터리는 충전기에서 분리되지 않습니다. 배터리는 충전기 버스를 가로질러 떠 있습니다.

  • 부동 충전 전류를 계산하는 방법

플로트 충전기는 배터리 전압을 감지한 후 전류를 공급합니다. 따라서 부동 충전 전류를 계산할 필요가 없습니다. 단, 초기 돌입 전류를 최대 0.4C 암페어로 제한할 수 있습니다. 부동 충전은 정전위 충전기이므로 자동으로 전류를 필요한 수준으로 줄입니다. 오히려 배터리는 원하는 만큼만 받습니다. 일반적으로 모든 VR 배터리는 셀당 2.3V로 플로팅됩니다. 완전히 충전된 배터리는 100Ah 배터리 용량당 0.2~0.4A만 받습니다.

  • 부스트 충전과 플로트 충전의 차이점

부스트 충전은 사용할 수 있는 다른 배터리가 없고 SOC가 충분하지 않은 상황에서 방전된 배터리를 비상시에 사용해야 하는 경우에 사용하는 비교적 고전류 충전 방식입니다.

비상이 작동합니다. 따라서 납축전지는 사용 가능한 시간과 배터리의 SOC에 따라 고전류로 충전할 수 있다. 요즘은 급속 충전기가 출시되면서 부스트 충전이 익숙합니다. 일반적으로 이러한 부스트 충전기는 100A에서 충전을 시작하여 80A로 테이퍼됩니다. 가장 중요한 것은 온도가 48-50 o C를 초과해서는 안된다는 것입니다.

플로트 전하는 VR 셀당 2.25~2.3V의 지속적인 일정한 전위 전하입니다. 부동 충전은 배터리가 필요할 때 언제든지 전원을 공급할 수 있도록 유지합니다. 배터리는 항상 이 수준으로 유지되며 전원 차단 후 충전기는 배터리가 완전히 충전될 때 100Ah 배터리 용량당 약 0.2~0.4A로 감소하는 고전류를 공급합니다.

  • 충전을 흡수하고 충전을 플로트합니다.

그만큼 CC-CP(IU) 충전 모드에서 배터리가 대부분의 입력을 받을 때의 정전류 충전을 “대량 충전 단계 ” 및 전류가 테이퍼되는 동안의 정전 위 모드 전하를 “흡수 충전 단계 ” 및 이 CP 모드 충전 전압을 흡수 전압.

이 기사가 도움이 되었기를 바랍니다. 제안 사항이나 질문이 있으면 언제든지 저희에게 편지를 보내주십시오. 다른 언어 메뉴에서 힌디어로 된 부동 충전을 읽으십시오. 부동 충전 에 대한 자세한 내용은 링크를 참조하십시오.

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