리튬 폴리머 배터리 사용법, 배터리 사양 선택법 (전압, 전류, 방전률의 의미) How to use lithium polymer batteries, how to select battery specifications (meaning voltage, current, discharge rate)

리포배터리 소개

RC를 취미로 하는 사람이라면 리튬폴리머 배터리 흔히 우리가 LI-PO(리포)라고 부르는 배터리를 많이 들어봤을 것이다.

과거에는 조종기에 시중에서 가장 많이 사용되는 1.5V 건전지가 직렬로 연결되어 들어가기도 했으나 효율이 좋지 못했고 큰 전류를 내기에는 부족함이 있었다. (배터리 방전 시 충전 문제도 있었음)

 

최근에는 대부분의 RC 제품에 리튬폴리머 배터리를 사용한다.

기존의 납 축전지 혹은 알카라인 배터리에 비해 리튬폴리머 배터리는 여러 가지 장점을 가진다.

 

장점은 무엇이 있을까?

 

1. 경량성

리튬 폴리머 배터리는 전압, 전류 Rating이 기타 다른 배터리와 동일하다고 가정했을 때 다른 배터리에 비해 굉장히 가볍다는 장점이 있다. RC 제품(특히 비행기, 헬기)의 경우 무게에 대한 고려가 굉장히 중요한데 리튬폴리머 배터리의 경량성이 기동성의 효율을 상승시켜 준다.

 

2. High Power density (고 에너지 밀도)

리튬 폴리머 배터리의 경우 높은 에너지 밀도를 가지는데 이는 다른 배터리에 비해 더 적은 공간에 많은 에너지를 저장할 수 있다는 장점을 가진다. 즉 높은 에너지 밀도로 인해 크기가 작아질 수 있다.

 

단점은 무엇이 있을까?

 

1. 경제성

배터리의 가격이 매우 비싸다. 리튬 폴리머 배터리의 경우 전압, 전류, 방전율에 따라 크기도 천차만별인데 당연한 이야기지만 전압, 전류, 방전율 Rating 크기와 가격은 서로 비례관계이다. 다른 배터리에 비해 전체적으로 높은 가격에 형성되어 있다.

 

2. 안전성

리튬 폴리머 배터리는 내부에 화학용액으로 이루어져 있는데 배터리가 외부로부터 충격을 받는다거나 혹은 과충전/과방전, 고온에서의 지속적인 사용등으로 인해 스웰링현상이 발생할 수 있다. 여기서 스웰링 현상이란 배터리가 빵빵하게 부풀어 오르는 현상을 말하는데 리튬이온/리튬폴리머 배터리 양쪽에서 모두 발생할 수 있지만 리튬폴리머 배터리의 경우 리튬이온 배터리에 비해 외부막이 금속이 아닌 은박지 재질 등으로 감싸져 있으므로 리튬폴리머 배터리에서 흔히 관찰할 수 있다. 스웰링 현상이 발생하게 되면 배터리의 효율은 매우 저하된다. 특히 리튬폴리머, 리튬이온 배터리의 경우 화재 발생 시 열폭주 (Thermal Runawy) 현상으로 인해 쉽게 꺼지지 않아 굉장히 위험하므로 분해/조립/개조등을 하지 않도록 한다.

 

그렇다면 배터리를 선택하는 방법은 무엇일까?

 

배터리를 선택하기 위해서는 가장 먼저 전압(Voltage), 전류(Current), 방전률(Discharging Rating)에 대해 알고 있어야 한다. 

 

1. 전압

가령 어떤 배터리의 전압이 11.1V로 표시되어 있고, 전류가 9,000mAh. 방전률이 100C으로 표기되어 있다고 가정하자.

일반적으로 리튬이온,리튬폴리머 배터리의 경우 단일 셀(single cell) 혹은 다중 셀(Multi Cell)로 구성되어 있는데 1개의 Cell당 3.7V로 구성되어 있다. 이때 3.7V는 평균전압 (Average Voltage)를 의미하며 완충 시 약 4.1~4.2V까지 충전된다.

즉 베터리 전압이 11.1V로 구성되어 있다는 얘기는 1 Cell이 3.7V인 배터리가 3개로 이루어져 있다는 얘기다. (3.7V X 3 = 11.1V)

 

2. 전류, 방전율

전류가 9,000mAh라는 이야기는 9,000mA의 전류를 1 hour (한 시간) 동안 흘릴 수 있다는 것을 의미한다. 9,000mA는 단위계에서 쉽게 정리하면 9A와 동일한데 즉 9A의 전류를 한 시간 동안 흘릴 수 있는 능력을 가졌다는 것을 의미한다.

그렇다면 방전율 (C)가 의미하는 것은 무엇일까?

위에서 배터리의 방전율이 100C이라고 가정했다. 9,000mA , 100C의 의미는 이 배터리를 이용해서 연속적으로 방전할 수 있는 최대 전류량을 의미하는데 계산 방법은 간단하다. 전류의 양과 방전율을 곱한 값이 그 값이 된다. 즉 9A X 100C=900A의 전류를 연속적으로 방전할 수 있다는 것을 의미한다.

 

따라서 위의 3가지 파라미터를 참고하여 본인이 구동하고자 하는 제품의 최대 전류량은 얼마인지 필요 전압은 얼마인지에 따라 배터리를 선정하면 된다.

 

If you're an RC hobbyist, you've probably heard of lithium polymer batteries, which we often call LI-PO.

In the past, 1.5V batteries, the most commonly used in the market, were connected in series to the controller, but the efficiency was not good and insufficient to generate a large current. (There was also a charging problem when discharging the battery.)

Recently, lithium polymer batteries are used in most RC products.

Compared to conventional lead-acid or alkaline batteries, lithium polymer batteries have several advantages.

What are the advantages?

1. Lightweight

Lithium polymer batteries have the advantage of being very light compared to other batteries, assuming that voltage and current rating are the same as other batteries. In the case of RC products (especially airplanes and helicopters), it is very important to consider the weight, and the lightweight of lithium polymer batteries increases the efficiency of mobility.

2. High Power density

Lithium polymer batteries have a high energy density, which has the advantage of storing a lot of energy in a smaller space than other batteries. That is, the size may be reduced due to the high energy density.

What are the downsides?

1. Economic feasibility

Batteries are very expensive. The size of lithium polymer batteries varies greatly depending on voltage, current, and discharge rate. Naturally, the voltage, current, and discharge rate rating size and price are proportional to each other. It is formed at a higher price overall compared to other batteries.

2. safety

A lithium polymer battery consists of a chemical solution inside, and swelling may occur due to external shock, overcharge/overdischarge, or continuous use at high temperatures. Here, the swelling phenomenon refers to a phenomenon in which the battery swells rapidly, and can occur in both lithium-ion/lithium polymer batteries. However, lithium polymer batteries can be commonly observed in lithium polymer batteries because their outer membrane is wrapped in a foil material, not a metal, compared to lithium-ion batteries. When swelling occurs, the efficiency of the battery is greatly reduced. In particular, in the case of lithium polymers and lithium-ion batteries, they are very dangerous because they are not easily turned off due to thermal runaway in the event of a fire, so do not disassemble/assemble/modify them.

So how do I choose the battery?
To select a battery, you should first know the voltage, current, and discharge rate.

1. Voltage

Suppose, for example, that the voltage of a battery is denoted by 11.1 V and the current is denoted by 9,000 mAh. The discharge rate is denoted by 100 C.

In general, lithium-ion and lithium-polymer batteries are composed of single cells or multi-cells and are composed of 3.7 V per cell. At this time, 3.7 V means the average voltage and is charged up to about 4.1 to 4.2 V when fully charged.
In other words, the battery voltage consists of 11.1 V, which means that 1 Cell consists of three batteries with 3.7 V. (3.7 V X 3 = 11.1 V)

2. Current, discharge rate

A current of 9,000 mAh means that a current of 9,000 mA can flow for an hour. 9,000 mA is the same as 9A in the unit system, which means that it has the ability to flow a current of 9A for an hour.
So what does the discharge rate (C) mean?
From the above, it is assumed that the discharge rate of the battery is 100C. 9,000 mA, 100C means the maximum amount of current that can be continuously discharged using this battery, and the calculation method is simple. The value is obtained by multiplying the amount of current by the discharge rate. That is, it means that a current of 9A X 100C=900A can be continuously discharged.

Therefore, referring to the above three parameters, you can select a battery according to the maximum current amount of the product you want to drive and the voltage required.