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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


썬도그
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  1. Favicon of https://unitform.tistory.com BlogIcon 정감이 2015.01.28 16:26 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    오.. 좋은 정보 잘 보고 갑니다.

    즐거운 하루 되세요.

  2. Favicon of https://xuronghao.tistory.com BlogIcon 공수래공수거 2015.01.29 09:11 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    배터리 수명을 획기적으로 늘리는 방법이 나오면
    아마 대박 상품이 될텐데.
    그게 어려운 모양입니다

  3. Favicon of http://luckydos.com BlogIcon 럭키도스™ 2015.01.30 10:28 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    스마트폰 충전은 정품이나 안전이 검증된 제품으로 하는게 제일 좋을거라 생각합니다.

    노트북 배터리 부분은 완전 공감합니다. 배터리 연결한체로 데스크탑 대용으로 집에서 어댑터 계속 연결해서 사용하다가 2년만에 배터리 고장났습니다.

  4. 장지원 2015.02.05 09:12  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    너무 잘 읽었습니다.

  5. BlogIcon 원전 2015.04.20 05:03  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    콘센트에 타이머를 꼽고 20~30%정도 충전되게 시간설정해놓고 계속 꼽아놓고 쓰는게 속편함

  6. BlogIcon ㅂㅂㅂ 2015.06.02 07:30  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    정말몰라서 물어보는건데 10퍼센트만 충전하고 4700번 쓰는것보다 100센트 충전하고 500번 쓰는게 효율적인거 아닌가요? 10퍼센트 10번 충전해야 100퍼센트 한번이랑 같으니까

    • Favicon of https://photohistory.tistory.com BlogIcon 썬도그 2015.06.02 09:46 신고  댓글주소  수정/삭제

      이론상 그렇다는 거지 누가 10%만 충전하고 수천번 쓰겠어요. 저건 하나의 이론이고 실제는 저렇게 쓰지 말고 완충 하지 말고 70% 정도만 하고 사용하고 완전 방전도 하지 않고 쓰는 것이 좋습니다.

      완전 방전은 1달에 1~2번 정도 해주는 게 좋고요

  7. BlogIcon ㅂㅂㅂ 2015.06.02 10:45  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    제가 말씀 드린게 이론상으로 10퍼센트를 4700번쓰는것보다 100퍼센트를 500번 쓰는게 더오래 쓰는거 같아서 말씀드린거에요 100퍼센트가 10퍼센트의 10배이니까 10퍼센트충전시 5000번은 돼야 100퍼센트 충전과 같은 효율이 아닌가 하고요;;; 제가 단순한 산수를 한걸로는 10퍼센트충전한게 더오래쓴다는게 이해가 안가서요;;;

  8. BlogIcon ㅂㅂㅂ 2015.06.02 11:01  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    글이 수정이 안되네요 ㅠㅠ 제가 글을 잘못써서 이상한데요 ㅠㅠ 간단하게 말하면 50프로일때는 100프로일때보다 충전은 반만 (사용량도 반) 하는 대신 충전횟수가 3배로 늘어나니까 더많이 사용할수 있다하겠으나 10프로 충전시는 충전이 1/10하는거에 비해서 횟수도 10조금 못미치게 되니 오레사용하는거라 볼수 없다 생각이 들었습니다. 결론적으로 제가 드리고 싶은 말은 이론상으로 10프로 충전하는게 더 오래 쓸수 있는지 50프로 충전하는게 오래 쓸수 있는지 궁금합니다

    • Favicon of https://photohistory.tistory.com BlogIcon 썬도그 2015.06.02 14:15 신고  댓글주소  수정/삭제

      위에서 말했듯 10%에 너무 연연하지 마시고 현실적으로 50% 내외로 항상 충전을 유지해주시는 것이 좋습니다. 자세한 내용은 http://photohistory.tistory.com/14558 이글을 참고해 보세요

    • 이상하네이분 2016.09.13 21:33  댓글주소  수정/삭제

      계산을 이상하게 하시네... 4700사이클인데 10%씩쓰면 47000번을 쓰는거지.

  9. 2323 2016.03.12 10:50  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    2015년 1월 글이군요. 요새 나오는 무선충전은 효율이 90프로 이상입니다..

    누군가 이 글을 읽고 오해하는 일이 없었으면 좋겠네요.

  10. 리튬이온 2016.08.10 18:18  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    그런데.. 4.2V이하의 충전기는 현재 없습니다..
    모두 5V이상의 전압일텐데.. 베가정품 충전기의 경우는 5.3V 2A 제품도 있더군요..
    하지만 실재로 충전중 측정해보면 충전전압이 5.9V까지도 올라가더군요..
    5V제품의 경우도 실제로는 5.5V이상 올라가는 경우도 있습니다.
    물론 정품 충전기입니다..
    그리고 3.7V의 리튬이온배터리를 충전시기키위해서는 5V정도의 전압은 인가해줘야한다고 알고있는데요..
    충전시전압은 기존 전압의 약 1.5배~2배정도는 인가해줘야한다고 알고있습니다.
    아울러 요즘의 최신제품은 9V로 충전해주는 기능까지도 있는데.. 그럼 배터리 수명 팍팍 줄어드는
    것일까요? 아닐것 같습니다만.. 그런 불량제품을 신제품이라고 판매할리도 없는것 같습니다만..

    • 에스티스 2017.01.13 16:19  댓글주소  수정/삭제

      TTA 시절처럼 배터리 직결이 아니고 DC2DC가 따로 들어가기 때문에 4.5v~6.0v 사이의 전압값은 전혀 신경쓰지 않아도 무방합니다.

      9v 12v 24v 등 QC 사용하는것은 다른것보다 전류값을 최대한 줄일려고 하는것이지요.

  11. 에스티스 2017.01.13 16:17  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    좋은 내용 감사합니다.
    다만 아쉬운점이 있어 기재하자면, 충전기를 1A를 쓰나 2A를 쓰나 소비자 입장에서 느껴지는 수명차이는 없습니다.
    배터리(PCM)에 직결되는 것이 아니라 내부에 충전회로가 달려있을 뿐더러 5v 2A 풀로 땡긴다고 해도 1C 이상의 고출력이 들어오는것이 아닙니다. 물론 급속충전과 급속방전이 지속된다면 수명이 줄어들겠지만 초기에 0.7C정도로 충전하다가 어느정도 충전량이 되었을때 0.2~0.4C정도로 낮춰서 충전할경우 생각만큼 수명저하가 크지 않습니다.
    두번째로 스마트폰에서 게임까지 하면서 배터리 용량 걱정하는것은 조금 무리가 있지요. 적당히 관리하며 쓰는것이 좋지만, 그냥 사용해도 큰 문제가 없습니다.
    Mi-NH나 Ni-CD시절처럼 Mem Effect가 있는것도 아닌지라...

  12. 방전심도 2017.05.21 19:58  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    10프로만 충전 하는게 아니라 방전을 10%만 한다는거 아닐까요? 100%완충은 충전후 지속 전앞이 높아서 안좋지만 70프로 정도 충전후 60프로에서 또 충전해도 방전심도는 10프로여서 수명이 길어질듯한대요

  13. 2017.12.20 11:58  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    비밀댓글입니다

  14. 홍길동 2018.01.31 12:28  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    관리자의 승인을 기다리고 있는 댓글입니다

  15. ㅁㅁㅁ 2018.06.04 12:04  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    원문 : A partial discharge reduces stress and prolongs battery life.

    부분적인 방전은 스트레스를 감소시키고 배터리의 수명을 연장시킵니다.

    (저기 위에 원문에 보시면 나와 있습니다.)


    DOD 10%라는 말의 의미는 0%상태에서 10%까지만 충전한다는 뜻이 절대 아닙니다.

    10%만 방전시키고 충전했다는 뜻입니다.


    DOD 50%라는 말의 의미는 0%상태에서 50%까지 충전한다는 뜻이 절대 아니고,

    50%만 방전시키고 충전했다는 뜻입니다.


    절대 0%까지 배터리를 방전시켜서는 안된다는 뜻입니다.

    깊이 쓰고 깊이 충전하면 안되고,

    조금씩 쓰고 틈만 나면 충전하라는 뜻입니다.


    시민들이 이 글을 보고 10%까지만 충전해야 한다고 잘못된 지식을 가질까봐 글을 적습니다.,

    이 글을 볼 수 있는 불특정 다수의 시민들을 위해 이 글을 적습니다.


  16. 김도영 2019.08.18 07:38  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    이걸 제조사에서도 알고 있다는 예전에는 리듐이온 충전팩들을 완충하지 않고 사용했다는

    노트북 lg xnote 신민아북 이라는거는 바이오스에서 반만 충전하게되어있다는

    그래서 이걸 아는 모든 제조사에서 그렇게 사용하면 배터리를 오래 쓰잖아 .

    그러니 완충으로 전부다 하고 배터리 장사에 돌입한거라는

    정말 나쁘지 않니? 배뿔뚜기 현상도 이미 방지법이 다 있다는

    헌데 그런 기술을 채택하지 않는것은 배터리 장사 라는

    니들은 노예들이니깐. 세금으로 다 빼앗기고 기업들에 제조사들에 농간에 놀아나고.

    전부 세금으로 최종 다 나가는거라는

    배뿔뚜기 정상만 없어면 엄청 오래 배터리를사용한다는