스마트폰, 노트북 그리고 디지털 카메라 등의 휴대성이 뛰어난 IT기기들은 리튬 이온 배터리를 사용합니다. 이 리튬 이온 배터리는 사용할수록 정격 용량이 감소합니다. 쉽게 말해서 스마트폰 배터리를 오래 사용하다 보면 충전도 빨리 되고 방전도 빨리 됩니다. 즉 구매 초기보다 빨리 충전되고 빨리 배터리가 소모됩니다.
이를 배터리가 열화 되었다고 합니다. 리튬 배터리의 성능 열화의 진행 속도는 배터리를 어떻게 사용하느냐에 따라서 크게 변활 수 있다고 배터리를 분석하고 제조하고 판매하는 Codex Electronics가 전하고 있습니다.
Codex Electronics에서는 리튬 이온 배터리 수명을 연장하는 방법을 소개하고 있습니다.
<<스마트폰, 노트북의 리튬이온 배터리 수명을 연장하는 방법>>
리튬 배터리 성능을 떨어트리는 요인들
리튬 배터리의 성능을 떨어트리는 요인을 알아야 배터리 수명을 늘리는 방법도 알 수 있습니다.
스마트폰에서 사용하는 1500mAh 용량의 리튬 이온 배터리를 Codex7400 분석 장치에 넣고 충방전을 반복해서 리튬 이온 배터리 용량의 감소를 측정했습니다.
1. 충방전 횟수
세로 줄이 리튬 이온 배터리 용량이고 가로줄이 충방전 횟수입니다. 충방전 250번이 넘어가니 1500mAh의 용량에서 85%에서 70%까지 내려간 것을 확인할 수 있었습니다.
2. 충전 심도(방전 심도)
방전 심도라는 것이 있습니다. DoD(Depth of discharge)라고 하는데 용량 1000mAh의 배터리를 700mAh까지 충전하고 사용하면 서서히 방전이 되죠. 이를 방전 심도 70%라고 합니다. 이 방전 심도가 중요한 이유는 리튬이온 전지 같은 2차 전지의 수명 주기가 이 방전 심도와 큰 상관 관계가 있기 때문입니다.
위 도표를 보면 100% 완충한 상태에서 방전(배터리를 사용)을 하면 300~500번 정도 충방전을 할 수 있지만
50%까지만 충전하고 방전(배터리를 사용)하면 1,200 ~1,500번까지 사용할 수 있습니다.
10%까지 충전하고 방전하면 무려 3,750~4,700번까지 사용할 수 있습니다. 즉, 배터리 충전을 조금만 하고 사용하다가 또 충전하면 충방전을 더 오래 할 수 있다는 것입니다.
그래서 하이브리드 자동차의 배터리는 방전 심도를 낮게 하고서 사용합니다. 완충이 아닌 조금만 충전하고 방전하게 해서 배터리 수명을 길게 하고 있습니다. 하지만 이건 좀 문제가 있죠. 누가 스마트폰을 25%만 충전하고 다니겠어요. 언제 배터리가 꺼질지 모르는데요. 또한, 10% 충전하고 배터리 다 떨어져서 10%까지 충전하고 다시 사용하는 것 보다 앗쌀하게 100% 만땅 채우고 다니는 것이 비록 배터리 충방전 횟수가 줄어들어도 그게 속 편할 수도 있고요. 아무튼 이 방전 심도 또는 충전 심도가 배터리 수명에 큰 영향을 줍니다.
3. 온도
리튬 이온 배터리는 열레 약합니다. 위 도표는 여러가지 온도 조건에서 리튬 이온 배터리를 1년 간 방치한 값을 보여주고 있습니다. 0도에서는 40%충전 상태에서 보관했더니 40%의 98% 충전 상태였습니다. 즉 거의 변화가 없네요. 반면 60도에서는 75%르 배터리가 자연 방전이 되었습니다.
이번에는 100% 완충한 상태로 0도에서 3개월간 보관했더니 94% 충전 상태였습니다. 그러나 40도라는 고온에서는 65%로 충전 상태가 자연 방전으로 내려갔고 60도에서는 60%까지 내려갔습니다.
배터리 장시간 보관해야 할 경우 상온에서 보관하세요. 고온의 환경은 폭발 위험도 있고 성능도 떨어지는 등 좋지 않습니다.
4. 충전 전압
리튬 이온 배터리의 성능에 영향을 미치는 요소에는 충전할 때의 전압도 있습니다. 안전의 관점에서 보면 충전 전압은 4.2V 이하가 되어야 합니다. 4.2V 이상으로 충전하게 되면 위 그래프 같이 충,방전 횟수가 증가함에 따라서 배터리 용량이 점점 떨어집니다. 4.35V로 충전을 하니 200번 충,방전을 하니 1100mAh의 500mAh로 뚝 떨어지네요.
리튬 이온 배터리 수명 늘리는 방법
리튬 이온 수명을 떨어트리는 요소를 알았으니 이걸 반대로 이용하면 수명을 늘리는 방법도 바로 나오지 않을까요?
정리해보자면 배터리를 완충한 상태에서 사용하기 보다는 50% 정도 이하로 가지고 다니다가 충전하는 것이 배터리 수명을 늘려줍니다. 다만, 전 이 방법은 수시로 충전을 해야 할 수 있어서 좀 귀찮을 수 있습니다.
배터리를 보관할 떄는 0도 이상의 저온이나 상온에서 보관하는 것이 배터리 수명을 늘려줍니다.
또한, 4.2V 이상의 전압에서 충전을 하면 배터리 수명이 팍 떨어집니다.
만약, IT기기를 장시간 보관해야 할 경우 40% 정도 충전한 상태에서 상온에서 보관하는 것이 장기간 보관하기 좋습니다.
최근 급속 충전기들이 많이 보급되고 있습니다. 이 급속 충전기들은 A(암페어)를 늘려서 보다 빠르게 충전을 해서 편리하긴 하지만 1.5A이상의 전류를 출력하는 스마트폰 충전기는 피하는 것이 좋습니다. 가장 적절한 것은 약 1A 정도의 전류입니다.
요즘 무선 충전기 쓰는 분들이 점점 늘어가는데 무선 충전에 대한 내용도 있습니다.
무선 충전은 유선 충전과 달리 에너지 전달 효율이 좋지 못합니다. 무선 인터넷이 유선 LAN보다 속도가 느리듯이요
그래서 전 무선 충전 권하지 않습니다. 그거 조금 편리하자고 전기 낭비를 하는 것 같아서요.
무선 충전은 전기의 20%에서 30%를 전기 전송이 아닌 열로 바뀌게 됩니다. 그래서 뜨근뜨근하죠. 문제는 이 무선 충전기의 열 때문에 전지가 과열 되어서 폭발 위험도 있고 위에서 말했 듯 리튬 이온 배터리는 열에 약하기 때문에 배터리 수명도 갉아 먹습니다. 노트북도 배터리 사용할 일이 없는 집이나 사무실에서는 배터리를 완충 하지 말고 배터리를 빼서 사용하다가 외부에서 사용할 경우 챙겨서 나가면 됩니다. 노트북 가방에 넣어 놓고 다니면 깜박할 일도 없죠.
다만, 노트북은 배터리가 100% 충전 되면 자동으로 충전이 중지 되기 때문에 과충전 등의 위험은 없습니다.
출처 : http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries
