[LiPo] RC - 리포 배터리 정보 및 이론, 관리방법 전문

배터리 소개

작동 전압이 2.7~4.2V 이며, 기준 전압은 3.7V인 배터리입니다. (HV은 최대전압 4.35V, 기준전압 3.8V)

리튬 중에서도 종류가 나누어지는데 리튬이온, 리튬 이온 폴리머(리튬 폴리머), 리튬 이온 또는 폴리머 HV (높은 전압 제품)

으로 3종류로 나누어집니다. (사실상 HV나 일반모델이나 구조는 같습니다.)

HV는 맨 아래에 자세히 소개됩니다.



리튬 이온
보통 휴대폰에 많이 쓰이는 배터리입니다.

특성은 폭발의 위험이 있으며, 방전율이 낮은편입니다. RC에서는 송수신기용, LED용도로 사용을 권장합니다.

(사실상 RC에서 쓰일 일은 잘 없는편입니다.)


리튬 이온 폴리머

보통은 리튬 폴리머라 합니다. (정식 명칭은 리튬 이온 폴리머가 맞습니다.)

휴대폰에도 사용되며, 태블릿, 노트북 등 다양한 분야에 사용됩니다. RC에도 주로 쓰이는 배터리입니다.

특성은 내부가 겔 타입으로 구성되어 안전성이 증가하였습니다. (이온 폴리머는 폭발하기보단 발화합니다.)

그리고 방전율이 높아 순간적을 높은 출력을 낼 수 있습니다.


HV타입

보통 배터리의 경우 4.2V가 최대 전압인데 HV제품들은 4.35V까지 올라가는 제품이 있습니다.

최근 스마트폰에도 보면 최대전압이 4.35V까지 올라갑니다.

전체적 구조는 일반 배터리와 동일합니다.

일반 리튬 배터리에 비해 출력이 약 10%정도 더 좋은편입니다.

자세한건 아래 설명할 예정입니다.



그 외- 리튬 페라이트(Li-Fe)

기준 전압이 3.3V이며, 보통 수신기, 송신기, LED용으로 많이 쓰이는 배터리

얘는 잘 모르겠습니다. 패스하겠습니다.

배터리 스펙

일단 리튬 폴리머에 표기된 정보를 확인합니다.


7.4V 4000mAh 35C 2S1P


7.4V는 전압입니다.

리튬은 1셀당 3.7V이고 (기준값입니다. 충전하면 4.2V까지 올라가지만, 아래에 자세히 설명하겠습니다.)

셀을 직렬로 연결하여 전압을 올립니다. 1셀은 3.7V, 2셀은 7.4V, 3셀은 11.1V, 4셀은 14.8V......

7.4V이니 2셀이라 보시면 됩니다. 여기서 2S1P가 연관이 됩니다.

S-직렬로 연결되어 있습니다. 2S면 1셀 배터리가 2개 직렬로 연결되어 있습니다.

P-병렬로 연결되어 있습니다. 1P면 병렬 연결이 없습니다.



예시로 4000mAh 7.4V 2S1P일 경우 

4000mAh 3.7V + 4000mAh 3.7V = 4000mAh 7.4V (두개를 직렬 연결)


4000mAh 7.4V 2S 2P일 경우


2000mAh 3.7V +2000mAh 3.7V = 4000mAh 3.7V (두개를 병렬 연결해서 용량만 올라가고, 전압은 동일합니다.)

4000mAh 7.4V 2S2P는 위 2000mAh 3.7V 제품을 두개 병렬연결, 직렬연결하여 용량을 늘렸다고 보면 됩니다.

 2000mAh 3.7V +2000mAh 3.7V = 4000mAh 3.7V

+2000mAh 3.7V +2000mAh 3.7V = 4000mAh 3.7V

=4000mAh 7.4V



즉 4000mAh 기준 2S1P와 2S2P의 구조는

2S1P는 셀이 2개 들어있고 2S2P는 4개가 들어있는 구조입니다.

셀 관리는 1P가 편합니다.



35C는 방전률을 의미합니다.

C값이 높을수록 순간적으로 낼 수 있는 출력이 큽니다. (C값이 높을수록 좋은 배터리입니다.)

제가 소지한 배터리는 4000mAh 35C입니다.

배터리의 용량과 C를 곱하면 순간적으로 쓸 수 있는 최대 출력값이 나옵니다.

4000mAh x 35C = 140,000mAh (140Ah)

그럼 순간적으로 쓸 수 있는 출력은 140A인데

저가 배터리의 경우 실 출력보다 높게 표기하여 제 출력이 안나올수 있습니다.

사용 및 관리

리튬 폴리머의 사용가능 전압은 2.7V~4.2V입니다.

1셀의 기준 전압은 3.7V(기준전압)입니다. 완전 충전할 경우 4.2V입니다.(HV는 제외입니다.)

하지만 실질적으로 사용가능한 전압은 최소 3.0V부터 시작됩니다. (권장은 3.2V이상입니다.)

셀 전압이 2.7V에 근접할수록 배터리의 손상이 발생합니다.

2.7V이하로 내려갔다면 셀이 죽었다고 봐도 무방합니다.



셀의 전압을 한계까지 사용하는것이 좋지 않은 이유는

리튬 계열은 +극과 -극 쇼트를 방지하기 위해 내부에 유기물로 분리막이 있습니다.

이 분리막이 사용중에 미약하게 분해된다고 합니다. 이로 인해 -극에 손상이 가해지고 수명이 줄어준다고 합니다.

배터리 사용중 100%에서 0%로 도달하는것 보다 100%에서 50%로 가는것이 손상이 적습니다.

그렇기에 리포 알람값 또는 변속기 컷을 셀당 3.6V정도로 권장합니다. (헬기 등 공중운행일 경우 값이 더 높습니다.)

그래프를 보면 3.8~3.6V에서는 천천히 내려가지만, 3.6V이하에서는 급격하게 전압이 내려갑니다.

투어링 서킷에서는 배터리 수명과 출력유지를 위해 3.7V까지 사용을 권장합니다. (HV는 3.8V)

실제로 셀 편차는 3.6~3.4V이하부터 발생하기 시작합니다.
 

배터리를 100%완충상태로 장기간 유지하는것은 좋지않습니다.



리튬계열의 경우 최대 전압에 도달할수록 내부 배터리의 이온들이 불안정해집니다.

불안정하다는것은 완충시 +극과 -극이 순수한 전해질로 구성됩니다. 충전시 이온이 +극에서 -극으로 이동을 합니다.(정반응)

불안정(완전충전)하면 안정화를 위해 역반응이 일어납니다. 이러한 이유로 배터리 수명에 좋지 않습니다.

장기적 보관은 스토리지 모드 또는 3.8V로 맞추어서 보관하시는게 좋습니다.

약 3일이 넘을 경우 스토리지 모드로 보관을 권장합니다.

(※투어링 서킷 유저들의 경우 배터리 수명을 위해 서킷에 도착한 뒤 바로 충전하여 사용합니다.)


그리고 100% 충전후 보관하는곳의 온도차가 클 경우

충전했던 장소와 보관하는 장소의 온도차가 다를 경우입니다.

예시를 들면 겨울철 실외 -10도에서 배터리를 완전충전 했다고 가정합니다.

그리고 실내 (20도)에서 보관을 할 경우 배터리의 전압이 증가 또는 감소되어 배터리가 손상될 수 있습니다.

(참고로 리튬계열은 온도가 낮으면 효율이 소폭 감소합니다.)
 

리튬 배터리의 수명은 대략 500cycle입니다.

1사이클은 1번 사용 기준이 아니라 100%에서 0%로 가는것을 1사이클입니다.

사용방법에 따라 다르지만 평균적으로 500회에 가까울수록 용량이 감소합니다.

※평균 수명이 500회입니다. RC의 경우 극한까지 출력을 내다보니, 수명이 짧은편입니다.

험하게 사용한다면, 수명이 150회 이하일 수도 있습니다.

배터리 종류 소개

규격으로 보면...

1:10급 2셀 배터리는 규격화 되어있습니다. 3종류의 제품이 나옵니다. (하드팩 기준입니다.)


일반팩

138 x 47 x 25mm (가로 x 세로 x 높이) 의 크기입니다.

가장 기본적이고, 범용적인 크기의 배터리입니다.


새들팩

69 x 47 x 25mm의 크기인데, 1개(1셀) 기준입니다.

보통 2개에 1셋트입니다. 예전 1:10급 버기에 많이 사용했던 배터리입니다. 최근에는 거의 안쓰입니다.

두개를 이어붙이면 일반팩과 크기가 동일합니다.


숏티팩

96 x 47x 25 mm 의 크기입니다.

일반팩에 비해 약간 짧으며, 보통 1:10급 차량에 많이 사용됩니다.

사용되는 차량은...1:12급 팬카, 1:10급 F1, 드리프트, 버기에 많이 사용됩니다.



배터리의 세대 발전

리튬 배터리가 보급된 이후, 리튬배터리도 순차적으로 발달되었습니다.

1세대
 
1세대형 배터리는 두께가 25mm 정도 됩니다.

최근에도 25mm정도의 배터리가 출시되긴 합니다. 25mm 두께의 배터리는 2가지 종류인데...

저가형 배터리이거나, 1:8급에 사용되는 고용량 배터리입니다.

Sunpadow에서 최근 나온 배터리는 두께가 25.1mm인데, 용량이 8400mah입니다.



사진상의 왼쪽배터리가 1세대형(25mm)배터리입니다. 중간, 오른쪽 배터리는 2세대형입니다.

2세대

배터리가 얇아졌습니다. 두께가 25mm 이지만, 22.5mm으로 줄어들었습니다.

투어링의 트랜드가 저중심, 경량화인데 이에 맞춰 배터리도 가벼워졌고 얇아졌습니다.

보통 LCG (Low Center Graivty)라 부릅니다.

 
3세대 HV 배터리

윗 사진상의 오른쪽 배터리입니다. 두께도 얇습니다. 22.5mm

일반 배터리에 비해 사용전압이 약간 증가하였습니다. (3.8V)

완전충전시 셀당 4.35V까지 올라가며, 투어링에서는 셀당 3.8V까지 사용을 권장합니다.

스토리지 모드 또한 셀당 3.8V 정도로 맞추시면 됩니다.

충전기에서 Li-HV모드를 지원해야 사용가능합니다.

일반배터리와 사용법은 크게 차이가 없으나, 사용가능한 전압값이 약간 높아졌다고 보면 됩니다.

전압이 높아진 만큼 컷오프 전압도 올랐습니다. 2세대 배터리에 비해 용량은 크게 오르지 않았습니다.

출력의 경우 약 10%정도 증가되었습니다. 투어링의 경우 완충 후 5바퀴 정도는 일반배터리에 비해

더 빠르게 치고나갑니다. 일부 HV 배터리는 커넥터가 5mm을 사용합니다.

4세대 배터리

앞으로 나올 배터리 입니다. 실리콘 그래핀이 적용된 배터리입니다.

현재 Muchmore와 Arrowmax의 제품만 나온거로 알고있습니다.

실리콘 그래핀을 적용하여 배터리 내구성과 출력을 향상시킨 배터리입니다.

이 배터리 또한 기본적으로 저중심 배터리 (22.5mm) 이며, HV배터리 또한 제작됩니다.

(막상 실리콘 배터리 사고나니, 실리콘 배터리가 적용된 HV 배터리가 구매한지 1주일 후 출시됬네요 ㅠㅠ)



※HV가 아닌 배터리가 출시되는 이유는 대회용입니다. 아직까지 투어링, 버기 대회에서

HV를 허용하지 않는 대회도 있습니다.



이외 다른점은 아주 얇은 배터리가 나옵니다. Muchmore에서는 SLCG라 부릅니다.

HV이고, 실리콘 그래핀이 적용되었지만 두께가 19mm정도로 더욱 얇아졌습니다.

하지만 얇게 만들다보니 용량은 6000mah를 넘기지 못합니다.

22.5mm에 HV, 실리콘 그래핀이 적용된 배터리는 6000mah 이상 배터리도 있습니다.

 

요약하면

이렇게 가장 최신배터리까지 소개가 다 끝났네요. 모든 정보를 간단히 요약하자면...

1. 배터리는 100% 또는 0%에 근접할수록 배터리가 손상됩니다..

2. 배터리 사용권장량은 셀당 3.6V까지 입니다.. (HV는 3.8V)

3. 배터리는 3.7~3.8V 상태에서 보관하는게 좋습니다.

4. 수명을 중요시 한다면 미리 충전하지 마시고, 서킷에 와서 충전후 사용을 권장합니다.

5. 충전 후 가급적 빠른 시간 내 사용을 권장합니다.

6. 주행 후 바로 충전은 수명을 단축시킵니다. 배터리를 식힌 뒤 충전하세요. (특히 더운날에 더 심합니다.)
 

[출처] 리튬 배터리 정보 및 이론, 관리방법 전문 (드리프트 클럽 [ Korea Rc Drift Club ]) | 작성자 한상민96