전기 보트 엔진에 사용되는 배터리는 납산 배터리와 리튬 배터리, 두 종류입니다. 두 배터리는 중량 에너지 밀도, 체적 에너지 밀도, 수명, 가격, 적용성, 국가 정책 등 여러 측면에서 고유한 특징을 보입니다.
현재 리튬 배터리의 에너지 밀도는 일반적으로 200-260 wh / g이고, 납산 배터리는 대체로 50-70 wh / g입니다. 리튬 배터리의 중량 에너지 밀도는 납산 배터리보다 3-5배 높습니다. 즉, 용량이 같을 때 납산 배터리의 무게는 리튬 배터리보다 3-5배 더 나갑니다. 따라서 리튬 배터리는 에너지 저장 장치의 무게를 줄이는 데 절대적으로 유리합니다. 리튬 배터리의 체적 용량 밀도는 보통 납산 배터리의 약 1.5배입니다. 따라서 용량이 같다면 리튬 배터리는 납산 배터리보다 약 30% 작습니다. 현재 널리 쓰이는 소재 시스템은 삼원계와 리튬인산철입니다. 삼원계 리튬 전원 배터리의 충방전 횟수는 보통 500회를 넘고, 리튬인산철 배터리는 600회를 넘습니다. 납산 배터리는 일반적으로 300-350회에 불과합니다. 따라서 리튬 배터리의 수명은 납산 배터리의 약 1-2배입니다.
하지만 지금도 자동차와 어업용 고무보트 등 일부 대형 장비에는 납산 배터리가 사용됩니다. 조사에 따르면 고객의 86%가 납산 배터리를 선택합니다. 리튬 배터리는 가볍고 크기가 작으며 수명이 깁니다. 그런데도 사람들은 왜 납산 배터리를 계속 사용할까요?
1. 뛰어난 적용성
납산 배터리는 저온 성능과 대전류 성능이 우수합니다. -10 ° C에서 10C 속도로 방전할 때 10V 이상의 전압을 90s 넘게 유지할 수 있습니다. 대부분 지역의 열악한 환경에도 충분히 대응할 수 있습니다. 반면 리튬이온 배터리는 저온 성능이 훨씬 떨어집니다. 저온에서는 방전 성능이 급격히 저하되어 저온 지역에서 실용적으로 사용하기 어렵습니다. 또한 모터가 시동될 때 순간 전류가 상당히 크며, 고출력 모터의 경우에는 더 클 수 있습니다. 현재 리튬이온 배터리의 양극 및 음극 소재인 흑연과 리튬코발트산화물은 모두 고출력 전극 소재가 아닙니다. 고출력에서는 성능이 급격히 저하됩니다. 따라서 리튬 배터리는 저온 환경에 적합하지 않은 반면, 납산 배터리는 이와 같은 환경에서 훨씬 우수한 성능을 발휘합니다.
2. 뛰어난 안전성
현재 사용되는 배터리 시스템 중 납산 배터리는 안전성이 매우 높습니다.
1) 대전류 성능이 우수해 사고가 발생할 가능성이 낮습니다.
2) 사고가 나더라도 양극과 음극 소재는 납 화합물이고, 전해액도 황산 용액입니다. 이 물질들은 인화성이 없어 주변 부품을 태우는 정도에 그칠 수 있습니다. 리튬이온 배터리의 음극 소재인 흑연은 탄소 소재의 한 종류로 인화성 물질입니다. 전해액은 에스테르 용매와 리튬염으로 구성되며, 에스테르 용매는 인화성이 있을 뿐 아니라 휘발성이 매우 높습니다. 많은 양의 열이 방출되거나 충돌로 인해 연소 또는 폭발할 수 있습니다. 선박 운항 중 충돌은 피하기 어렵습니다. 폭발이 일어났을 때의 결과는 상상하기조차 어렵습니다.
3) 리튬이온 배터리는 대전류 방전 중 음극에 리튬 덴드라이트가 형성되는 경향이 있습니다. 이로 인해 배터리 내부 단락과 폭발이 발생할 수 있습니다. 이는 리튬 배터리 업계에서 널리 알려진 문제입니다. 실제로 다른 문제도 많습니다. 그중 하나는 배터리가 장기간 높은 충전 상태(SOC)를 유지할 때 발생하는 전극 소재의 안정성 문제입니다.
3. 저렴한 비용
납산 배터리의 비용은 단연 가장 낮습니다. 전극 소재, 전해질, 조립 환경에 대한 요구 사항도 리튬이온 배터리보다 훨씬 낮습니다. 용량이 같을 경우 리튬 배터리 가격은 납산 배터리의 약 3-5배입니다. 리튬 배터리 한 개를 살 돈으로 납산 배터리 3-5개를 살 수 있습니다. 리튬 배터리의 수명이 더 길기는 하지만, 아직 고객의 요구를 충족하기에는 부족합니다.
4. 높은 재활용률
사람들은 납산 배터리는 환경을 오염시키고 리튬이온 배터리는 친환경적이라고 말합니다. 하지만 이는 큰 오해입니다. 현재 납산 배터리의 가장 큰 장점은 재활용 체계입니다. 납산 배터리는 엔진과 시동 전원 분야에서 사용됩니다. 이 두 분야는 회수 경로가 잘 마련되어 있어, 사용자는 배터리를 교체할 때 지정 매장에 가져갑니다. 왜 그럴까요? 폐배터리를 돈으로 바꾸고 새 배터리를 살 수 있기 때문입니다! 리튬이온 배터리에는 중금속이 적고 양극 소재에만 코발트 금속이 들어 있습니다. 하지만 전 세계적으로 사용량이 많아 장기적으로는 여전히 문제가 될 수 있습니다. 이 문제를 다루는 체계도, 리튬 배터리를 재활용하는 체계도 없습니다.
요약하면, 리튬 배터리는 크기가 작고 가벼우며 수명이 길지만 주로 휴대전화, 태블릿, 컴퓨터 배터리에 사용됩니다. 현재 시장에 나와 있는 대형 장비에는 납산 배터리가 사용됩니다. 적용성, 안전성, 비용 측면에서 납산 배터리는 여전히 전기 보트 엔진의 에너지원으로 리튬 배터리보다 우수합니다.