[생활] 과학자들이 가려 뽑은 `배터리 수명 연장' 수칙 에너지식량

battery-3255267_1280.jpg » 배터리에서 스트레스를 주지 않는 것이 제1원칙이다. 픽사베이

 

미시간대 연구진, 연구논문·업체 매뉴얼 종합분석

충전은 온도 10~35도 환경에서...급속충전은 안돼

충전은 20~80% 유지...100% 충전되면 바로 분리

한달에 한 번 충방전하라는 건 수명과 관련 없어


스마트폰, 노트북 피시, 전동공구 등 모바일 전자기기를 언제 어디서나 쓸 수 있는 건 그 안에 있는 리튬이온 배터리 덕분이다. 리튬이온 배터리는 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하는 방식으로 전기를 공급해준다.
그런데 충방전 횟수가 늘면 양극, 음극, 전해질, 분리막 등 배터리 구성 요소들의 성능이 떨어진다. 그러다 결국엔 배터리 수명이 다한다. 예전엔 배터리를 새 것으로 교체해서 썼지만, 요즘 스마트폰은 배터리 일체형이 대부분이어서 갈아끼우기도 어렵다. 배터리를 조금이라도 더 오레 쓸 수 있는 방법은 뭘까?
미국 미시간대 연구진이 각종 연구 논문과 유명 제조업체 30여곳의 매뉴얼 내용을 종합분석한 결과를 토대로, 리튬이온 배터리의 수명을 늘리는 수칙 몇가지를 선별해 2월15일 국제 학술지 <에너지 스토리지 저널>(Journal of Energy Storage)에 발표했다. 크게 세 가지로 나눌 수 있다.
첫째, 충전 중 고온이나 저온에 노출되지 않도록 한다. 충전중 배터리가 뜨거워지면 분리하고, 추운 곳에서는 충전하지 않는다. 충전은 가능한 한 온도 10~35도 환경에서 하라고 연구진은 권했다.
둘째, 배터리 충전율이 너무 높거나 낮아도 안 된다. 20~80% 사이로 유지한다. 이 범위를 벗어나면 성능이 떨어진다. 오래 쓰기 위해 완전히 충전된 상태가 필요할 경우엔 100% 충전 뒤 바로 분리한다. 배터리를 밤새 충전기에 꽂아두는 것은 피한다. 삼성과 엘지는 충전율이 20%로 낮아지면 재충전할 것을 권하고 있으며, 노키아와 소니는 100% 충전후에도 충전 상태를 유지하면 휴대폰이 손상될 수 있다고 경고한다. 대부분의 노트북 피시는 100% 충전 상태가 되면 충전을 자동으로 중단하고, 95%로 떨어져야 다시 충전을 시작한다. 하지만 다수의 업체들은 충전이 완료되면 노트북을 전원 연결 상태로 두지 말라고 권한다.


battery-electric-car-1458836_1280.jpg » 전기차는 배터리 잔량이 20% 이하인 상태에서 장기간 방치하면 안된다. 픽사베이


전기차, 20% 이하 충전 상태서 14일 이상 방치 안돼


전기차의 경우 배터리가 부족한 상태로 차량을 장시간 방치하지 않는다. 배터리가 충전돼 있지 않으면 배터리 성능이 저하될 수 있다. 예컨대 배터리 충전율이 20% 이하인 상태에서, 14일 이상 방치하면 안된다.

연구진은 노트북 피시와 휴대폰 업체들이 적어도 한 달에 한 번씩 완전한 충전과 방전을 하라고 권유하는 것에 대해, 이는 배터리 용량을 정확하게 측정할 수 있게 하기 위한 것이며 배터리 수명과는 관련이 없는 지침이라고 지적했다.  

셋째, 급속 충전/방전은 피한다. 급속 충전은 느린 충전보다 전류 흐름이 세서 배터리를 빨리 달구고, 이는 배터리 수명을 단축시킨다. 급속 방전도 마찬가지로 수명에 해롭다. 휴대폰이나 노트북의 화면 밝기를 낮추고 위치 서비스를 끄고, 불필요한 응용 프로그램을 종료하면 방전 속도를 늦출 수 있다.
연구진은 이밖에 습한 곳에서 배터리를 사용하거나 보관하지 않는다.  또 배터리에 기계적 흠집을 내서는 안된다. 자칫 배터리 안의 물질이 유출돼 전지가 제 기능을 못하고 불이 날 위험도 높아진다.


battrery -macintosh-4556368_1280.jpg » 배터리 수명이 늘어나면 환경에도 좋다. 픽사베이


요약하면 배터리를 극한상황에 빠뜨리지 말라는 것이다. 배터리에 스트레스를 주지 말라는 얘기다. 스트레스가 만병의 근원이 돼 사람의 수명을 단축시키는 것과 마찬가지라고나 할까? 사람이나 생물이나 사물이나 세상 만사의 이치는 상통하는 모양이다.
이번 분석을 이끈 그레그 컬레이안(Greg Keoleian) 미시간대 지속가능시스템센터(Center for Sustainable Systems) 소장은 "배터리를 생산하는 과정에서 많은 온실가스와 오염물질이 배출된다"며 "따라서 배터리 수명 저하를 초래하는 상황에 대한 노출을 최소화하면 배터리를 더 오래 쓸 수 있을 뿐 아니라 환경에도 좋다"고 말했다. 연구진은 또 배터리 가격은 가전제품의 25% 이상, 전기차의 35% 이상, 전동 공구의 50% 이상을 차지하므로 배터리 수명 연장은 경제적으로도 이점이 있다고 덧붙였다.
 연구진이 학술 논문 외에 참고한 업체 자료는 휴대폰 제조업체 10개사(애플, 구글, HTC, 화웨이, 엘지, 모토롤라, 노키아, 삼성, 소니, ZTE), 노트북 제조업체 10개사(에이서, 애 플, 아수스, 델, HP, 레노보, 엘지, 마이크로소프트, 삼성, 도시바)와 보쉬 등 전동공구 제조업체 4개사, 테슬라 등 전기차 제조업체 10개사가 작성한 것들이다.


출처
https://newatlas.com/electronics/extend-life-lithium-ion-batteries/?
https://news.umich.edu/tips-for-extending-the-lifetime-of-lithium-ion-batteries/
https://mashable.com/article/maximize-electric-vehicle-li-ion-battery-life/

논문 보기
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352152X19314227?dgcid=author#fig0006



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