18650 배터리로 배터리팩 제작 시 주의사항｜직렬·병렬 설계와 안전 체크

전동공구, 에너지 저장 장치 등 다양한 제품에서 18650 리튬이온 배터리는 핵심 전원으로 사용됩니다.

하지만 단순히 셀을 연결하는 것만으로 배터리팩이 안전하게 작동하거나 오래 사용할 수 있는 것은 아닙니다.

이 글에서는 직렬·병렬 연결 시 주의해야 할 포인트와 실무 경험 기반 문제 해결 방법을 상세히 다룹니다.

1. 배터리팩 설계가 중요한 이유

18650 단일 셀은 전압, 용량, 방전 성능이 명확하지만, 직렬·병렬로 연결한 배터리팩에서는 출력 안정성과 수명이 결정적으로 달라집니다.

• 직렬 연결 시 전압 증가, 병렬 연결 시 용량 증가
• 셀 간 불균형 → 출력 감소, 발열, 과충전/과방전 위험
• 실제 제작 시 발생하는 문제 사례

2. 18650 배터리 기본 이해

배터리팩 제작 전 반드시 셀 특성을 이해해야 합니다.

포인트:

• 내부 저항이 낮을수록 순간 고전류 방전에 유리
• 동일 로트, 동일 스펙 셀 사용 필수

또한, Ufine Battery는 고객의 요구에 따라 직렬·병렬 배터리팩 설계에 맞춰 전압, 용량, 크기, 방전율을 맞춘 맞춤형 배터리를 제작할 수 있어, 설계 단계부터 안정성과 성능을 동시에 확보할 수 있습니다.

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3. 직렬(Series) 연결 시 주의사항

직렬 연결은 전압 증가, 용량은 유지됩니다.

하지만 한 셀 불균형 시 전체 팩 성능이 떨어질 수 있습니다.

주의 포인트

① 셀 밸런싱 필수

전압 차이가 ±0.05V 이상 → 출력 저하 및 수명 단축

② 과충전/과방전 방지

BMS 보호 회로 미설치 → 한 셀 과충전 발생 가능

③ 실무 사례

4S 배터리팩에서 한 셀만 3.2V로 낮으면 전체 14.8V 출력 감소 10% 이상

4. 병렬(Parallel) 연결 시 주의사항

병렬 연결은 용량 증가, 전압은 유지됩니다.

하지만 각 셀의 내부 저항 차이로 전류 불균형이 발생할 수 있습니다.

주의 포인트

①셀 전류 공유 확인

내부 저항 5mΩ 차이 → 고저항 셀 발열 증가

②불균형 셀 조합 금지

새 셀 + 사용 셀 혼용 → 병렬 연결 위험

③실무 사례

2P 병렬 연결에서 한 셀 발열 50°C → 전체 수명 20% 단축

5. 직렬·병렬 혼합 연결 주의사항

전동공구나 ESS용 배터리팩은 4S2P, 6S3P 등 직렬·병렬 혼합이 일반적입니다.

• 직렬·병렬 혼합 시 출력, 발열, 수명 균형 중요
• 밸런싱 회로 + BMS 필수
• 테스트 예시:

– 4S2P 구성에서 직렬 4셀 중 한 셀 저항 ↑ → 전체 출력 15% 감소

– 발열 1셀 집중 → 팩 전체 수명 단축

6. 배터리팩 안전과 인증 체크

18650 배터리팩 제작 시 안전은 설계와 인증에서 시작됩니다.

• KC 인증, UN38.3, CE 필수
• 과충전, 과방전, 단락 보호 회로 반드시 설치
• 테스트 기준: 최대 방전 전류, 고온/저온 시 성능, 셀 밸런싱 확인

Ufine Battery는 고객 요구에 따라 맞춤형 배터리팩 설계와 인증 지원을 제공합니다.

7. 실무 경험에서 자주 발생하는 실수

실제 프로젝트 경험상, 출력 저하와 발열 문제 대부분은 설계 단계에서 발생합니다.

8. 배터리팩 설계 팁

1. 전압/용량 맞춤 확인
2. 내부 저항 측정
3. BMS 사양 점검
4. 발열 테스트 수행

9. 결론

18650 배터리로 배터리팩 제작 시 가장 중요한 포인트는:

1. 직렬·병렬 설계 이해
2. 셀 품질, 내부 저항, 발열 관리
3. BMS 설계와 인증 준수

실무 경험과 데이터 기반 설계를 통해 출력 안정성과 수명을 동시에 확보할 수 있으며, Ufine Battery는 맞춤형 솔루션과 인증 지원으로 제작 성공률을 높일 수 있습니다.

10. FAQ – 자주 묻는 질문

Q1. 직렬 연결하면 용량은 왜 그대로일까?

직렬 연결은 전압 증가만 가능, 용량은 각 셀과 동일.

Q2. 병렬 연결하면 출력이 증가하는 이유는?

전류 분배 가능, 내부 저항 감소 → 순간 방전 능력 향상

Q3. 직렬·병렬 혼합 시 한 셀 불량이면 어떻게 되나요?

출력 감소, 발열 증가, 수명 단축 → BMS 필수

Q4. BMS 없이 제작하면 위험할까?

과충전·과방전 위험, 안전사고 발생 가능

Q5. 배터리팩 발열 문제는 어떻게 해결하나요?

내부 저항 균일, 발열 설계, 적절한 BMS

Q6. 인증 없이 제작해도 안전할까?

단기적으로 가능하지만 장기 안전·법규 준수 문제 발생

Q7. 셀 선택 기준과 수명 관계는?

내부 저항이 낮고, 동일 로트 셀을 사용할수록 수명과 출력 안정성