전원 공급 장치를 사용하여 다양한 유형의 배터리를 충전하는 방법

2025 년 7 월 17 일

이판 박사

후베이대학교에서 이학박사 학위를 취득하고, 중남대학교에서 재료과학 및 공학 박사후 연구원으로 재직 중입니다. 탄탄한 과학적 연구 배경과 풍부한 실무 경험을 바탕으로 고성능 전극 소재, 방폭 전지, 저온 전지 분야에 대한 장기 연구를 수행하고 있습니다.

전원 공급 장치를 사용하여 충전할 때는 각 배터리 종류에 맞는 전압과 전류를 정확하게 설정해야 합니다. 아래 표는 다양한 리튬 배터리 종류마다 성능과 안전성을 최적화하기 위해 고유한 충전 전압이 필요하다는 것을 보여줍니다.

배터리 화학 변형	공칭 전압 (V)	최대 충전 전압(V)
LCO 리튬 배터리	3.6	4.2
NMC 리튬 배터리	3.7	4.2
LMO 리튬 배터리	3.7	4.2
LiFePO4 리튬 배터리	3.2	3.65

배터리 화학 성분에 대한 공칭 및 최대 충전 전압을 보여주는 막대형 차트

배터리 안전성을 향상시키고 수명을 연장합니다. 온도 및 전압 모니터링 충전 중. 수동 제어를 사용하면 전원 공급 장치를 사용하여 리튬, 납축전지, NiCd 또는 NiMH 배터리로 충전할 수 있지만, 충전 중에는 항상 주의를 기울여야 합니다.

주요 요점

안전하고 효율적인 충전을 위해 각 배터리 유형에 맞는 전압과 전류를 정확하게 설정하세요. 정확한 값은 배터리 데이터시트를 항상 확인하세요.
과충전, 과열, 손상을 방지하기 위해 충전 중 온도, 전압, 전류를 면밀히 모니터링하세요. 리튬 배터리에는 배터리 관리 시스템(BMS)을 사용하세요.
환기가 잘 되는 곳에서 배터리를 충전하고, 절대 방치하지 마십시오. 안전 기준을 준수하고 전류가 정격 전류의 약 3%로 떨어지면 충전을 중단하십시오.

1부: 전원 공급 장치로 충전하기

1.1 리튬 이온 충전

리튬 이온 배터리를 충전할 때는 정밀한 제어가 필요합니다. 전원 공급 장치를 사용하여 충전하려면 각 셀의 전압과 전류 제한을 모두 설정해야 합니다. NMC 리튬 배터리, LCO 리튬 배터리, LMO 리튬 배터리와 같은 대부분의 리튬 이온 배터리는 셀당 완전 충전 전압을 4.20V로 설정합니다. LiFePO4 리튬 배터리셀당 전압을 3.65V로 설정합니다. 정확한 전압은 배터리 데이터시트를 항상 확인하세요.

정전류 정전압 방식을 따라야 합니다. 먼저 전류를 안전한 충전 속도(일반적으로 0.5C~1C)로 설정하십시오. 예를 들어 배터리 용량이 10Ah인 경우 전류를 5A~10A로 설정하십시오. 배터리가 충전됨에 따라 전압이 상승합니다. 전압이 만충전 임계값에 도달하면 전원 공급 장치가 정전압 모드로 전환됩니다. 전류는 점차 감소합니다. 전류가 정격 전류의 약 3%로 떨어지면 충전을 중단해야 합니다. 이렇게 하면 배터리가 과충전 없이 만충전됩니다.

⚠️ Tip 어떤 셀도 최대 전압을 초과하지 않도록 하십시오. 리튬 이온 배터리의 과충전은 열 폭주, 화재 또는 폭발을 유발할 수 있습니다. 배터리 관리 시스템 (BMS) 세포의 균형과 보호를 위해.

공정 전반에 걸쳐 온도, 전압, 전류를 모니터링해야 합니다. 영하의 온도에서 리튬 이온 배터리를 충전하면 영구적인 손상이 발생할 수 있습니다. 대부분의 리튬 이온 배터리에는 PTC 장치, CID, 통풍구와 같은 안전 기능이 내장되어 있지만, 이러한 기능에만 의존해서는 안 됩니다. 리튬 이온 배터리의 문서화된 고장률은 약 200,000만 분의 XNUMX이며, 이는 주로 내부 결함으로 인해 발생합니다. 중요한 애플리케이션에는 항상 고품질의 브랜드 셀을 사용하십시오. 의료, 로봇, 보안, 인프라예산 및 가전 제품.

단계	동작	세부 정보
1	전압 설정	4.20V/셀(NMC, LCO, LMO), 3.65V/셀(LiFePO4)
2	현재 설정	0.5C~1C(배터리 용량 기준)
3	모니터	전압, 전류, 온도
4	요금 종료	전류가 정격값의 3%로 떨어질 때
5	안전	전압을 초과하지 마십시오. BMS를 사용하고 영하의 온도를 피하십시오.

충전 중에는 리튬 이온 배터리를 방치하지 마십시오. 항상 환기가 잘 되는 곳에서 사용하고 안전을 위해 IEC 61851, UL, ISO 26262와 같은 산업 표준을 준수하십시오.

1.2 납산 충전

전원 공급 장치를 사용하여 충전하면 납축전지 사용 시 유연성이 향상됩니다. 셀 수를 기준으로 충전 전압을 계산해야 합니다. 일반적인 12V 배터리(6셀)의 경우, 전압을 14.40V(셀당 2.40V)로 설정합니다. 충전 전류는 배터리 정격 용량의 10%에서 30% 사이로 설정합니다. 100Ah 배터리의 경우, 전류를 10A에서 30A 사이로 설정합니다.

정전류 정전압 충전 방식을 사용해야 합니다. 배터리 전압이 설정값에 도달할 때까지 정전류 충전을 시작합니다. 그 후 전원 공급 장치가 정전압 충전으로 전환되고 전류는 점차 감소합니다. 전류가 정격 용량의 약 3%로 떨어지거나 16~24시간 후 전류가 낮은 수준으로 안정되면 충전을 종료해야 합니다. 유지 관리를 위해 셀당 약 2.25V의 부동 충전을 적용할 수 있습니다.

🔍 참고 : 납산 배터리는 충전량을 균등하게 조절하는 것이 좋습니다. 경우에 따라 셀의 균형을 맞추고 황산화를 역전시키기 위해 단기간 동안 권장 전압보다 10% 더 높은 전압을 사용할 수 있습니다. 이 과정에서 온도를 면밀히 모니터링하십시오.

온도 관리는 매우 중요합니다. 8°C 상승할 때마다 배터리 수명이 절반으로 줄어듭니다. 가스 축적을 방지하기 위해 항상 환기가 잘 되는 곳에서 충전하십시오. AGM 및 VRLA와 같은 밀폐형 납축전지는 가스 발생 및 수분 손실을 방지하기 위해 전압을 신중하게 관리해야 합니다.

배터리 타입	단계별 충전 절차	주요 성과 지표
납산	1. 셀 수에 따라 충전 전압을 계산합니다(예: 셀당 2.40V). 2. 전원 전압을 그에 따라 설정합니다(예: 셀 14.40개일 경우 6V). 3. 충전 전류를 정격 용량(C-rate)의 10%~30% 사이에서 선택합니다. 4. 충전 중 온도, 전압, 전류를 모니터링합니다. 5. 전류가 정격 용량의 약 3%로 떨어지거나 16~24시간 후 전류가 최저치에 도달하면 충전을 종료합니다. 6. 선택 사항으로 셀당 약 2.25V의 부동 충전을 사용할 수 있습니다. 7. 권장 전압보다 10% 높은 전압으로 충전 전압을 높이는 동시에 충전 균등화를 위해 적절한 타이밍을 유지합니다.	셀당 전압: 2.40V(완전 충전), 플로트 전압: ~2.25V/셀, 충전 전류: 정격 용량의 10~30%, 충전 종료: 전류는 3%로 감소 또는 시간 제한 16~24시간

UN ECE 규정 100호 및 UL 규격과 같은 안전 기준을 준수해야 합니다. 이러한 기준은 1메가옴 이상의 절연 저항과 화재, 폭발 및 전해액 누출 방지를 요구합니다.

1.3 NiCd 및 NiMH 충전

니켈-카드뮴 배터리와 니켈-수소 배터리를 충전하려면 다른 접근 방식이 필요합니다. 전압만으로는 완전 충전을 감지할 수 없습니다. 대신 온도 모니터링, 음의 델타 전압(NDV) 감지 또는 타이머를 사용해야 합니다.

급속 충전을 위해서는 전류를 1C로 설정하세요. 예를 들어, 2Ah 배터리는 2A로 충전해야 합니다. 셀당 전압은 1.5C에서 0.1V 또는 1.56C에서 1V를 초과해서는 안 됩니다. 배터리가 완전히 충전될수록 전압은 최고점에 도달한 후 약간 떨어집니다(NDV). NiMH 배터리의 경우 NDV 신호가 약하므로 온도도 확인해야 합니다. 배터리 온도가 미지근하면 일반적으로 완전히 충전되었음을 나타냅니다.

💡 Tip 세류 충전을 할 경우, NiMH 배터리는 0.05C, NiCd 배터리는 0.1C로 전류를 설정하세요. 이렇게 하면 배터리가 과충전되지 않고 유지됩니다.

저속으로 충전할 경우 NDV 감지가 불안정해지므로 타이머를 사용해야 합니다. 과충전을 방지하기 위해 완전히 충전된 후에는 배터리를 제거하십시오. NiMH 배터리는 NiCd 배터리보다 과충전에 더 민감합니다. 과충전 시 용량은 약 6% 증가하지만 사이클 수명이 단축될 수 있습니다.

아래	세부 정보
전하 검출 방법	NDV(Negative Delta V), 전압 임계값, 온도 모니터링, 타이머; NDV는 셀 당 약 5mV를 감지합니다.
일반적인 충전 전류	1C에서 빠른 충전(단계적 차등 방식), 트리클 충전: NiMH의 경우 0.05C, NiCd의 경우 0.1C
전압 설정	1.5C에서 셀당 최대 ~0.1V, 1.56C 충전 전류에서 최대 1V
충전 기술	단계적 차등 충전: 초기 급속 충전, 휴식 기간, 완전 충전까지 전류 감소
과충전 위험	NiMH는 과충전에 민감합니다. 손상을 방지하기 위해 트리클 충전을 낮게 설정합니다. NiCd는 더 내성이 강합니다.
실용적인 조언	온도 모니터링(미지근한 온도는 충전 완료를 나타냄), 충전 시간 예측, 충전 완료 시 배터리 제거

니켈 기반 배터리는 항상 환기가 잘 되는 곳에서 충전해야 합니다. 충전 중에는 배터리를 방치하지 마십시오. 안전을 위해 UL 및 IEC 표준을 준수하십시오.

📋 산업 표준:
ISO 26262, UN ECE 규정 100, IEC 61851, UL 및 SAE 표준은 절연 저항, 과충전 보호 및 기계적 안전에 대한 벤치마크를 설정합니다.
이러한 표준은 모든 종류의 배터리에 대한 전원 공급을 통해 안전한 충전을 보장하는 데 도움이 됩니다.

산업, 의료, 로봇 또는 인프라 프로젝트에 맞춤형 배터리 솔루션이 필요한 경우 다음을 수행할 수 있습니다. 전문가와 상담하세요 맞춤형 조언을 위해.

2부: 다양한 유형의 배터리 충전 - 주요 고려 사항

2.1 전압 및 전류 설정

안전하고 효율적인 충전을 위해서는 각 배터리 종류에 맞는 전압과 전류를 정확하게 설정해야 합니다. NMC 리튬 배터리, LCO 리튬 배터리, LMO 리튬 배터리, LiFePO4 리튬 배터리와 같은 리튬 배터리의 경우, 권장 전압 범위와 C-rate는 배터리 종류와 용도에 따라 달라집니다. 아래 표는 일반적인 매개변수를 요약한 것입니다.

화학	전압 범위 (V)	공칭 용량(Ah)	C-rate 충전	완전 충전 전압(V/셀)
NMC	2.7-4.2	0.74	1	4.20
LCO	3.2-4.2	2.1	1	4.20
LMO	3.0-4.2	1.5	1	4.20
라이프포4	2.0-3.65	1.1	1-8	3.65

정확한 만충전 전압과 권장 전류는 배터리 데이터시트를 항상 확인해야 합니다. 납축전지의 경우, 충전 전압을 셀당 2.40V로 설정하고 정격 용량의 10%에서 30% 사이의 전류를 선택하십시오. NiCd 및 NiMH 배터리의 경우, 급속 충전 시 1C의 충전 전류를 사용하고 온도 또는 음의 델타 전압을 사용하여 만충전 여부를 모니터링하십시오.

⚡ Tip 전압 및 전류 곡선의 통계 분석, 예: 평균과 엔트로피배터리 상태를 추적하고 충전 프로토콜을 최적화하는 데 도움이 됩니다. 증분 용량 분석(ICA)을 통해 성능 저하 패턴을 파악하고 예측 유지 관리를 지원할 수 있습니다.

2.2 모니터링 및 안전

과충전, 과열 또는 셀 불균형을 방지하기 위해 충전 중에는 배터리를 면밀히 모니터링해야 합니다. 특히 리튬 배터리의 경우, 온도 센서를 사용하여 비정상적인 온도 상승을 감지하십시오. 리튬 배터리 팩의 경우, 셀 밸런싱 및 보호를 위해 배터리 관리 시스템이 필수적입니다.

배터리는 항상 환기가 잘 되는 곳에서 충전하고, 방치하지 마십시오. 퓨즈나 열 차단기와 같은 보호 장비를 사용하십시오. 리튬 배터리의 경우 0°C 이하 또는 45°C 이상에서 충전하지 마십시오. 납축 배터리의 경우 가스 축적 여부를 확인하십시오. 니켈 기반 배터리의 경우, 타이머나 온도 차단기를 사용하여 완전히 충전된 후 충전을 종료하십시오.

안전한 수동 충전을 위한 빠른 참조 체크리스트

배터리 화학 성분과 데이터시트에 따라 전압과 전류를 설정하세요.
충전하는 동안 온도, 전압, 전류를 모니터링합니다.
리튬 배터리 팩에는 BMS를 사용하세요.
충전 전압이 최대가 되고 전류가 정격 값의 3%로 떨어지면 충전을 종료합니다.
안전하고 통풍이 잘 되는 환경에서 배터리를 충전하세요.
필요에 따라 평형화나 균형을 적용합니다.

배터리를 충전하기 전에 각 배터리의 고유한 요구 사항을 이해해야 합니다. 수동 충전은 특히 리튬 배터리 팩의 경우 위험을 초래할 수 있습니다. 지속적인 모니터링 및 안전 장비는 고장을 예방하는 데 도움이 됩니다. 한 해양 사례 연구에 따르면 배터리의 건강 상태를 추적하면 위험한 사고를 예방할 수 있습니다. 항상 빠른 참조 체크리스트를 사용하고 제조업체 지침을 참조하십시오. 맞춤형 배터리 솔루션은 전문가에게 문의.