VRLA 배터리란 무엇입니까?
VRLA(Valve Regulated Lead Acid) 배터리는 수소와 산소를 재결합하기 위해 전해질을 고정화한 납산 배터리입니다. 가스가 빠져나가는 것을 방지하기 위해 압력 방출 밸브가 있는 밀폐 구조로 되어 있어 이름이 붙여졌습니다.
전해질이 더 이상 유체 상태가 아니기 때문에 실리카 분말과 혼합되어 겔을 형성하거나 미세한 질감의 유리 매트에 흡수되기 때문에 생성된 가스가 자유롭게 거품을 형성하지 않고 전해질 표면으로 상승합니다. 대신, 고정된 매트릭스에 갇혀 충전 시 생성되는 압력 구배에 의해 반대 극으로 강제 이동합니다. 자유 액체에서는 불가능합니다.
VRLA 배터리에서 양극에서 생성된 산소는 음극으로 이동하여 물을 개질하기 위해 환원됩니다.
- 양극판에서의 과충전 반응: H2O = 2H+ + 2e- + 1/2O2
- 양극판에서의 재결합: 1/2O2 + Pb + H2SO4 = PbSO4 + H2O
최초의 VRLA 배터리(실리카 겔)는 1930년대 Elektrotechnische Fabrik Sonnenburg에 의해 생산되었으며, 1950년대 후반에 Sonnenschein에 의해 개선되어 다시 겔 유형으로 상용화되었습니다.
AGM 배터리는 1970년대 초에 등장했으며 Gates Rubber Corporation의 아이디어였습니다. 이것은 커패시터와 유사한 나선형으로 감긴 구조였습니다. 친숙한 평판 구조가 영국의 Chloride and Tungstone에 의해 소개된 것은 1980년대였습니다. 최신 VRLA 배터리는 일반적으로 평판 AGM 및 관형 판 GEL 배터리로 구분되며, 관형 판 구조는 긴 주기 수명과 더 나은 깊은 주기 저항의 이점을 가지고 있습니다. AGM은 더 높은 방전율과 더 빠른 재충전 시간의 이점을 제공합니다. 배터리는 충전 시 생성된 산소와 수소를 유지하고 재결합하기 때문에 보증된 수명 동안 물을 보충할 필요가 없습니다.
이러한 유지보수 부족의 이점에 추가된 것은 배터리를 밀봉하는 기능으로 가연성 수소의 방출을 방지합니다. 전해질의 고정화에서 파생되는 다른 이점은 취급 및 운송을 더 안전하게 만드는 부식성 산의 누출 방지 또는 누출을 포함합니다. 이러한 속성은 기업과 소비자에게 분명한 이점이 되며, 이 기술을 만액형 납축전지보다 훨씬 더 사용자 친화적으로 만듭니다. 상업적 운영에서는 가스 추출 장비를 제거하여 비용을 절감할 수 있으며 측면에서 작동할 수 있어 보다 유연한 설치 옵션을 제공하므로 사용 가능한 저장 공간을 더 잘 활용할 수 있습니다.
이러한 장점으로 인해 VRLA 배터리가 무엇인지에 대한 질문이 납산 제품군에서 가장 다재다능하고 사용자 친화적인 구성원으로 답변되고 간주되는 것은 놀라운 일이 아닙니다. 이는 이 기술이 상당한 시장 점유율을 차지하고 있는 오프 그리드 시장 애플리케이션에 반영됩니다. 이 블로그 에는 25개의 이러한 응용 프로그램이 설명되어 있습니다.
그들은 매일 작동되며 일반적으로 정격 용량의 80%까지 방전됩니다. 이러한 유형의 상업적 운영에서는 VRLA 배터리의 낮은 유지 관리 비용이 장점이 될 것입니다. 주기 수명도 중요한 요소입니다. 길수록 RTI가 더 좋습니다. 더 나은 주기 수명과 깊은 방전을 가진 2V 관형 젤 셀을 사용하는 많은 경우에 손상 저항은 경제적으로 많은 의미가 있습니다.
캠핑 및 캠퍼밴 사용은 배터리를 사용하여 조명과 TV 또는 냉장고와 같은 소형 가전 제품에 전원을 공급합니다. 사용은 불규칙하고 간헐적이지만 일반적으로 본질적으로 깊은 주기입니다. 유지 관리가 부족하거나 충전 시 가스가 생성되고 엎지름 방지 설계와 안전한 취급이 가능하기 때문에 VRLA 배터리는 이러한 상황에 이상적입니다. 배터리는 항상 85~200Ah 범위의 용량을 가진 12V 또는 24V 시스템용 모노블록 디자인입니다. 이러한 배터리는 일반적으로 일상적인 사용이 아니며 특히 겨울이나 비수기에 장기간 방전 또는 반방전 상태로 보관하면 손상되는 경우가 많습니다.
해양 응용의 호에는 배터리를 주요 동력원으로 사용하는 전기 바지선에서부터 항해 장치와 같은 보조 보조 장치 및 냉장고, TV 또는 객실 조명과 같은 시설에 이르기까지 사용이 포함됩니다. 주요 동력원이 추진력인 경우 가속 또는 시동 시 간헐적으로 피크가 폭발하는 길고 안정적인 출력이 요구됩니다.
보조 사용의 경우 전원 출력은 일반적으로 장비를 켜고 끌 때 더 낮고 가변적입니다. 후자의 경우 배터리는 일반적으로 작동 중인 추진 모터에서 재충전됩니다. 트롤링 모터에 대한 비교적 새로운 해양 요구 사항도 있습니다. 이들은 전기 모터와 프로펠러 유닛으로 근처의 어군을 겁내지 않고 물 속에서 낚싯배를 조용히 추진할 수 있습니다.
해양 애플리케이션의 크기, 용량 및 전압 요구 사항은 매우 다양하며 사용 패턴 및 전원이 공급되는 장비에서 식별해야 합니다. 예를 들어, 전기 바지선은 110V에서 작동하여 전기 모터와 모든 선상 생활 시설에 전력을 공급할 수 있습니다. 종종 이것은 전기 시스템에 필요한 전압, 고용량 및 사이클 수명을 제공하기 위해 직렬 병렬 구성의 2V 관형 젤 셀을 필요로 합니다.
보조장비를 공급하는 경우 모노블럭 디자인이 가장 많이 사용됩니다. 80~220Ah 범위의 용량을 가진 12V 모노블록이 될 것입니다. 그러나 트롤링 모터는 일반적으로 12V 35ah 배터리를 사용합니다.
다음으로 고려해야 할 범주는 무정전 전원( UPS )의 범주입니다. 이 경우 배터리는 순간적인 전력 또는 전압 강하에 대응하기 위해 매우 짧은 고전류 버스트를 공급해야 합니다. 그것은 일반적으로 전송 중단이나 프로그램 및 데이터 손실을 방지하기 위해 무선 송신기 또는 컴퓨터와 같은 장비에 사용됩니다. 이 범주에는 전화 백업 전원, 통신 타워, 소형 통신, PC 터미널, ICT, 서버실, 데이터 센터 및 산업용 변압기 기반 네트워크가 포함될 수 있습니다. 이러한 경우 전력 요구 사항은 간헐적이고 빠른 고전류 버스트로 충족됩니다.
빈번하기는 하지만 얕은 방전이고 지속적인 재충전 조건으로 인해 배터리가 완전히 방전되지는 않습니다. 비산업적 상업적 용도의 경우 가스 및 산성 연기가 없기 때문에 직원과 민감한 전자 장비가 있는 사무실 및 첨단 기술 환경에서 배터리를 사용할 수 있습니다. 침수된 배터리와 비교할 때 낮은 유지 관리 비용은 또 다른 중요한 매력입니다.
작동 전압은 단일 가정용 PC용 전원에서 440V의 산업용 3상 AC 전원까지 크게 다를 수 있습니다. 대부분의 설비는 12V 모노블록을 직렬/병렬 구성으로 사용하여 애플리케이션 전압 및 자율성 요구 사항을 충족하지만 대규모 산업 설비는 종종 2V 관형 젤 옵션을 사용합니다. 용량은 소규모 사무실 또는 국내 설치의 경우 25Ah에서 산업용 UPS의 경우 최대 250Ah까지 다양할 수 있습니다. 대기 전원 작동의 경우 UPS의 요구 사항과 다른 요구 사항이 있습니다.
이는 비상 조명과 같은 비상 사태, 환경 모니터링에 사용되는 휴대용 테스트 장비의 작동 또는 군사용 워키 토키와 같은 휴대용 통신 장치와 같은 비상 사태를 처리하기 위해 완전 재충전이 있는 간헐적이거나 규칙적인 심방전일 수 있습니다. 보안 경보 및 시스템, 사무실 또는 전화 백업 전원은 용량의 80%까지 간헐적으로 완전 방전되는 유사한 사용 프로필을 갖습니다.
- 장비가 정기적으로 순환되는 애플리케이션에는 임시 교통 신호, 모바일 조명, 예정된 정전이 있는 가정 및 산업 지역, 디젤 하이브리드 또는 태양광 발전 설비와 같은 용도가 포함됩니다. 이 모든 작업에는 정의된 작동 시간이 있으며 일반적으로 매일 발생합니다.
전력 소모 및 작동 전압의 편차가 크기 때문에 이상적인 배터리 크기나 구성은 없습니다. 대규모 설치의 경우 2V 관형 젤 배터리가 깊은 방전을 견딜 수 있는 능력과 우수한 사이클 수명으로 인해 최상의 솔루션입니다. 작거나 덜 번거로운 작업의 경우 일반적으로 모노블록 배터리가 선호되며, 특히 공간 제한이 있는 경우에는 더욱 그렇습니다. 배터리 설치 크기는 장비의 작동 전압, 부하 및 작동 시간에 따라 달라집니다.
모든 시장 부문이 하나의 범주로 깔끔하게 분류되는 것은 아닙니다. 많은 휴대 전화 통신 타워 및 기타 무선 통신 시스템은 로컬 전원(있는 경우)의 품질 및 가용성에 따라 대기 또는 일반 전원으로 배터리 백업을 사용합니다. 두 경우 모두 배터리에 대한 딥 사이클 요구 사항이 있을 가능성이 큽니다. 가장 일반적인 배터리 유형은 12V 모노블록으로 높은 전력 밀도, 컴팩트한 치수 및 장착 용이성 때문에 사용됩니다. 일부 대형 고전력 타워 장치에서는 측면에 장착된 2V VRLA 셀이 최상의 솔루션입니다. 유지 관리 및 가스 생산이 부족하기 때문에 VRLA 배터리는 특히 배터리가 제한된 공간에 설치된 원격 위치에 이상적입니다.
충전 시 방출되는 산성 연기와 가스가 없기 때문에 또 다른 중요한 이점이 있습니다. 밀폐된 식품 창고에서는 공기 추출 장비가 있더라도 충전으로 인한 일부 산성 연기가 지게차 작동 중에 누출된 배터리 내에 남아 저장 식품을 오염시킬 수 있습니다. 전기 팔레트 트럭을 포함하는 이 시장에 이상적인 배터리는 일반적으로 12~80V 시리즈 구성의 2V 관형 셀입니다. 용량은 팔레트 트럭의 경우 25Ah에서 대형 고톤수 지게차의 경우 1,000Ah까지 다양합니다.
비산업용은 이동성 스쿠터 및 의료용 휠체어와 같은 시장에 적용됩니다. 비 레저 용도로 간주되는 전기 자전거, 인력거 및 소형 EV 애플리케이션에 납산 배터리를 사용하는 소규모 부문이 있습니다. 이러한 모든 애플리케이션에는 상당히 높은 에너지 밀도를 가진 컴팩트한 디자인의 배터리가 필요합니다. 이것은 대부분 모노블록 배터리에서 제공됩니다.
VRLA 배터리의 드문 용도는 엔진 시동입니다. 그러나 많은 최신 차량이 바로 그 목적을 위해 AGM 버전을 사용하고 있습니다. 고정된 전해질로 인해 범람된 설계보다 전해질 성층화 및 황산화로 인한 고장이 덜 발생합니다. 이 제품은 침수된 배터리의 수명이 6개월 정도로 짧을 수 있는 정지 시동 차량에 특히 적합합니다. 플레이트의 활성 물질을 제자리에 고정하는 고압축 유리 매트가 있기 때문에 충격과 진동이 침수된 배터리 플레이트를 쉽게 손상시킬 수 있는 오프로드 및 모든 지형 차량에 매우 적합합니다.
침수된 배터리보다 비용이 많이 들기 때문에 대부분의 양산 자동차의 표준 부품이 아닙니다. 그러나 높은 크랭킹 파워, 긴 수명 및 우수한 콜드 스타트 기능이 약간의 추가 비용 가치가 있는 것으로 간주되는 고급 차량 시장에서는 자연스러운 선택입니다.
잠수함 은 연소 엔진에 공급할 산소가 없기 때문에 잠수할 때 배터리 전원에 전적으로 의존합니다. 잠수함의 크기는 소형 레저 및 연구용 선박에서 길이가 약 70m이고 무게가 2,000톤이 넘는 군용 수중 보트에 이르기까지 다양합니다. 군용 잠수함은 전통적으로 최대 175개의 셀이 직렬로 연결된 셀당 약 2,000Wh의 초대형 침수 관형 설계를 사용했습니다. 분명한 이유로 밀폐된 선박에 폭발성 가스를 생성하지 않는 배터리를 탑재하는 것이 매우 바람직합니다. 군용에서 배터리는 일반적으로 선박이 수면에 있고 적절하게 환기될 때 디젤 엔진에서 충전됩니다.
그러나 매우 비좁고 어려운 조건에서 배터리 유지 보수 작업을 제거하면 큰 이점이 있습니다. 이는 심방전 애플리케이션이고 더 긴 주기 수명은 배터리 교체 시 가동 중지 시간이 적다는 것을 의미하기 때문에 2V 관형 젤 셀 은 이 애플리케이션에서 명백하고 거의 필수 선택입니다. 대조적으로, 소규모 연구 및 레저 선박은 공간을 절약하기 위해 모노블록 배터리를 사용할 수 있습니다. 다양한 설계 범위로 인해 작동 전압과 용량이 크게 달라질 수 있습니다.
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