[배터리 삼매경] 배터리, 자주 충전하면 수명이 줄어든다?

일반전지와 달리 ‘메모리 효과’ 없어 자주 충전해도 사용에 문제없어

배터리에 대한 오해와 진실...냉장고안에 넣어둬도 사용시간 늘지 않아

비단 전기차 뿐만 아니라 우리 일상은 이제 배터리 없이는 살 수 없는 환경이 되고 말았습니다. 기존에 기다란 전기선을 사용해야만 했던 다양한 전자제품을 무선(Wireless) 시대로 이끈 주역은 역시 '배터리'라 할 수 있죠.

하루 중에 잠자는 시간 빼고 한시도 손에 놓지 않는 스마트폰을 비롯해 태블릿PC, 무선청소기, 무선헤어드라이어 등에 쓰이는 대부분의 배터리는 리튬이온 배터리인데요.

과연 당신은 배터리에 대해 얼마나 잘 알고 효과적으로 사용하고 계신가요? 삼성SDI의 배터리 전문가 일명 '배프로'님의 도움을 받아 배터리에 대한 오해와 진실을 Q&A 형식으로 풀어봅니다.

 

각형 리튬이온 배터리가 들어간 노트북 컴퓨터 [사진=삼성SDI 제공]

Q. 배터리의 내부에는 실제로 전기가 가득 차있나요?

= 배터리 내부에는 전기가 아닌 양극, 음극, 분리막, 전해액 등의 배터리 구성 요소들이 들어 있습니다. 배터리 내부의 화학 반응에 의해 리튬 이온이 이동하면서 전기가 만들어지죠. 리튬이온이 음극으로 이동하는 것이 충전 반응이며, 반대로 움직이면 방전 반응입니다.

Q. 기존 건전지와 리튬이온배터리는 어떤 차이가 있나요?

= 건전지와 리튬이온배터리를 구성하는 물질 자체가 다릅니다. 건전지 안의 물질은 한 번 사용하고 나면 재사용을 할 수 없고, 리튬이온배터리의 경우는 방전이 되더라도 충전을 통해 재사용을 할 수 있는 물질들로 구성되어 있습니다.

Q. 리튬이온배터리가 스마트폰 이외에 어디에 사용되고 있나요?

= 무선으로 사용하는 대부분의 휴대용 기기 내에는 배터리가 존재한다고 생각하시면 됩니다. 예를 들어 무선 이어폰, 노트북, 전동공구, 전기자전거, 전기자동차, 전동 킥보드 등 다양한 애플리케이션에 리튬이온배터리가 사용되고 있습니다. 리튬이온배터리는 작지만 많은 많은 에너지를 담을 수 있기 때문에 다양한 제품에 활용되고 있습니다.

 

원통형 배터리가 들어간 전동공구 [사진=삼성SDI 제공]

Q. 배터리를 자주 충전해도 괜찮은가요?

= 리튬이온배터리는 과거에 사용되던 전지처럼 완전히 방전되지 않은 채 충전을 하면 실제 용량이 줄어드는 ‘메모리 효과’가 없기 때문에 자주 충전을 해도 문제가 없습니다.

Q. 급속 충전을 하면 배터리에 악영향을 주나요?

= 최근에 개발된 배터리들은 정상적인 급속 충전기를 함께 사용한다면 문제가 없습니다. 초기 리튬이온배터리에서 급속 충전을 하면 내부 소재들이 쉽게 열화 되어 배터리의 성능이 저하되는 문제가 발생하기도 했지만 최근에는 소재 기술이 향상되어 급속 충전이 기본이라 할 만큼 우수한 성능의 배터리들이 출시되고 있습니다.

Q. 충전기를 꽂은 상태에서 IT기기를 사용하면 배터리 수명이 줄어드나요?

= 전원을 꽂는다는 것은 외부에서 전기를 받아들이는 과정입니다. 그 전기의 일부는 IT기기를 사용하는 데 직접 쓰이고, 일부는 배터리 충전에 사용됩니다. 따라서 충전 속도가 느려질 뿐 배터리 자체에는 아무 문제가 없습니다.
 

배터리 충전 중인 스마트폰 이미지 [사진=게티이미지뱅크 제공]

Q. 배터리를 좀 더 빨리 충전할 수 있는 방법은 없나요?

= 충전을 할 때 충전 전류를 배터리가 전부 받아들일 수 있다면 더 빠르게 충전할 수 있습니다. 예를 들면 배터리를 충전할 때 게임이나 인터넷 등 다른 기능들을 사용하지 않는다면 가장 빠르게 충전을 할 수 있는 것이죠. 항공 모드로 충전하면 더 빠르게 충전되는 것과 같은 이치입니다. 또한 사용자들이 배터리의 빠른 충전에 대한 니즈를 높이고 있기 때문에 삼성SDI에서는 배터리의 충전 속도를 빠르게 하는 기술을 개발하고 있습니다.

Q. 리튬이온배터리는 온도에 영향을 많이 받나요?

= 기본적으로 온도가 낮아지면 배터리의 전반적인 화학반응이 느려집니다. 온도가 낮아질수록 배터리의 내부 저항이 증가하고, 리튬이온의 이동 속도가 저하되며 배터리 전압도 낮아집니다. 따라서 충분한 전기를 만들지 못하게 됩니다.

고온에서는 저온과 같은 성능 저하는 없지만 무더운 여름철 한낮에 35도 이상이 되고 뜨거운 태양열까지 내리쬔다면 배터리의 온도는 100도에 육박할 수 있습니다. 실생활 온도를 벗어난 고온에 IT기기들을 방치하면 내부 과열로 인해 배터리 수명이 줄어들고, 부품 손상이 발생할 수 있으니, 휴가지에서는 햇볕에 IT기기들이 직접 노출되지 않도록 주의해주세요.

Q. 배터리를 냉장고 안에 넣어두면 오래 사용할 수 있나요?

= 그렇지 않습니다. 냉장고 안에 배터리를 넣어두는 시간만큼 배터리가 구동을 하지 않아 잠깐 에너지를 버는 것일 뿐이고, 그렇게 발생되는 에너지의 양도 미미하기 때문에 사용시간과는 크게 연관이 없습니다.

Q. 배터리 사용시간이 얼마 안 남았을 때, 따뜻하게 해주면 더 오래 쓸 수 있나요?

= 앞서 말씀드린 것처럼 온도가 살짝 높아지면 배터리 내부 화학반응이 활발해지기 때문에 좀 더 에너지를 사용할 수 있습니다. 하지만 에너지를 생성하는 비율이 굉장히 미미합니다. 

Q. 여름철 배터리 사용에 있어 특히 주의할 점은 무엇인가요?

= 배터리는 내부 물질들이 온도에 따라 반응을 일으킬 수 있는데요. 온도가 60℃가 넘어가면 배터리 내부 성분들이 반응을 일으켜 가스가 발생할 수도 있습니다. 따라서 리튬이온배터리가 장착된 기기들은 고온에서 보관하지 않는 것이 좋습니다.

Q. 배터리가 간혹 부풀어 오르는 데 그 이유는 무엇인가요?

= 배터리를 충전할 경우에는 리튬이온이 양극에서 음극으로 이동하고, 반대로 배터리가 방전될 때는 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동합니다. 이동한 리튬이온은 양극이나 음극에 흡수되는데, 흡수될 때 재료의 부피가 늘어나게 됩니다. 지속적이 충·방전을 하더라도 리튬이온이 빠져나가면 원래의 초기 부피로 복원이 되야 하는데 그러한 소재 성능이 저하되어 점차적으로 전극이 불어나 배터리가 부풀게 됩니다. 일종의 부작용이죠. 삼성SDI는 배터리 개발 시 이러한 부작용들이 발생하지 않도록 다양한 안전성 테스트를 진행하고 있습니다.