리튬이온 배터리의 효율적 사용과 관리 방법(리튬이온 전지/ Li-ion) / Effective management of lithium-ion batteries for cameras

Notice - 얄팍한 상식 수준에서 다루는 비전문적이고 깊이 없는 포스팅이므로 숨겨져 있을 오류와 논리적 비약, 수다쟁이의 헛된 망상에 주의가 필요하다.

 

 

웹에서 검색 등을 통해 정리한 글에 불과하다. 비전문가 글이니 적당히 무시하자. 백과사전 짜집기 운운하는데, 짜집기도 아니고 그냥 붙여넣기다.

 

카메라, 노트북, 스마트폰 등 소형 전자제품의 휴대용 전원 공급용 배터리는 리튬이온-Lithium ion- 배터리가 일반적이다. 리튬이온 배터리는 용량이 적고 폭발 위험성이 있다는 단점은 있으나 가볍고 자연방전이 적으며 잦은 충전과 방전을 되풀이하여도 용량이 줄어드는 메모리 현상(Memory effect)이 거의 없다는 장점을 가지고 있다.

 

▷ 리튬이온(LI-ion)

 

기존에 충전이 불가능했던 전지를 1차 전지라고 하고, 충전이 가능한 전지를 2차 전지라고 부른다. 리튬이온전지는 양극(리튬코발트산화물)과 음극(탄소) 사이에 유기 전해질을 넣어 충전과 방전을 반복하게 하는 원리이다. 마이너스 극의 리튬이온이 중간의 전해액을 지나 플러스 쪽으로 이동하면서 전기를 발생시킨다. 무게가 가볍고 고용량의 전지를 만드는 데 유리해 휴대폰, 노트북, 디지털 카메라 등에 많이 사용되고 있다. 그러나 리튬은 본래 불안정한 원소여서 공기 중의 수분과 급격히 반응해 폭발하기 쉬우며 전해액은 과열에 따른 화재 위험성이 있다. 이런 이유 때문에 리튬이온전지에는 안전보호회로(PCM)가 들어가며, 내부를 단단한 플라스틱으로 둘러싸게 된다.

<출처> 시사상식사전

 

 

리툼이온 전지/배터리의 올바른 사용과 관리법은 리튬이온 배터리의 장단점과 밀접하게 관련되어 있다. 리튬이온 배터리의 가장 큰 단점은 열화 현상에 의한 수명 감소다. 리튬이온 배터리의 열화는 사용 여부와 관계없이 진행된다고 한다. 따라서 사용 여부와 관계없이 오래된 리튬이온 배터리는 열화로 용량이 감소하고 노화가 상당 진행한 배터리일 가능성이 높다. 그리고 노화는 온도와 관련성이 있는데 높은 온도에서 더 빨리 노화된다고 한다.

 

 

리튬이온 전지는 과충전이나 과장전이 일어날 경우 수명이 줄어드는 단점이 있어서 이를 방지하기 위해서 안전보호회로가 들어가 있다. 리튬이온 배터리를 보다 다양한 형태로 만들기 위한 그리고 안정성을 좀 더 보완하여 리튬이온 중합체(리튬폴리머) 전지도 있다. 가격이 리튬이온 전지에 비해 비싼 단점이 있지만 얇은 판 형태로 모바일 기기 등에 활용되므로 사용이 증가하고 있다.

 

▷ 리튬폴리머 전지/배터리(리튬이온 중합체 전지)

 

리튬 이온 중합체 전지(리튬이온 폴리머 전지, 폴리머 전지)는 중합체(폴리머)를 사용한 리튬 이온 전지이다.

좁은 의미의 폴리머 전지는 폴리머를 전해질로 사용한 것이다. 넓은 의미의 폴리머 전지는 전해질 이외에 음극과 양극의 활성 물질에 전도성 고분자 등을 이용한 것도 포함된다.

현재 휴대기기용으로 사용되고 있는 폴리머 전지는 Polyethylene glycol이나 Polyvinylidene fluoride으로 구성된 폴리머에 전기분해액을 포함시켜 교질화(겔화)한 것으로, 본질적으로는 리튬 이온 전지와 큰 차이가 없다. 하지만 전해질이 준고체상태이기 때문에, 용액이 잘 새어나오지 않는다는 장점이 있다. 다른 방식의 2차 전지에 비해 상당히 가볍고, 메모리 효과도 매우 적다. 모양도 비교적 자유롭게 만들 수 있기 때문에 이용이 증가하고 있다.

 

<출처> 위키백과 '리튬이온 중합체 전지'

 

 

 

 

▷ 리튬이온 배터리의 올바른 사용법

 

첫째, 전지를 사용한 다음 빨리 충전해야 한다. 사용하지 않고 보관해 둘 때에는 40∼60%정도 충전한 상태로 습도가 낮은 곳에 두는 것이 좋다.

둘째, 리튬-이온전지는 완전히 방전될 때까지 사용해서는 안 된다. 완전히 방전된 상태로 되면 충전 시간이 매우 길어지거나 더 이상 충전이 되지 않는다.

셋째, 리튬-이온 배터리를 살 때에는 제조 일자를 확인하여 제조일로부터 경과 시일이 짧은 것을 사도록 한다. 미리 사 두는 것은 좋은 방법이 아니다.

넷째, 높은 온도에 두지 않도록 한다. 높은 온도에서는 수명이 급격하게 짧아진다. 전원에 연결하여 노트북 컴퓨터를 사용하는 경우에는 리튬-이온 전지를 떼어 냉장실에 두는 것이 좋다. 그러나 이 경우에도 냉장고에 너무 오래 놓아두면 완전 방전이 일어날 수 있으므로 적어도 3∼4개월에 한 번은 충전한 다음 다시 보관하는 것이 좋다.

 

[네이버 지식백과] 리튬-이온전지 [Lithium-ion battery] (두산백과)

 

출처> 두산백과 '리튬-이온 전지'

 

• 자주 충전한다.
• 습기가 낮고 서늘한 곳에 보관한다.
• 완전 방전되지 않도록 주의한다.
• 고온 상태에 두지 않는다.
  
• 배터리를 구매할 때는 최근 제조일자의 제품을 선택한다. 

 

 

카메라를 장기간 사용하지 않고 보관할 경우에는 배터리를 완전충전한 상태로 카메라에서 분리하여 보관하고 서늘하고 건조한 장소에 보관하는 것이 좋다. 그리고 완전 방전되지 않도록 일정 기간마다 다시 재 충전한다. (장기간 보관시 완전 충전보다는 60% 정도의 충전이 권장하는 경우가 많다) 리튬이온 배터리의 수명은 과충전이나 과방전으로 인한 영향을 가장 크게 받는다. 약 20년 전에 니켈 수소 배터리의 경우에는 메모리 현상으로 충전과 방전의 횟수가 증가할수록 수명이 줄어드는 단점이 있었지만, 현재의 리튬 이온 배터리에서는 충방전 횟수에 영향은 상대적으로 그리 크지 않다. ( 상대적이란 것에 주목하자, 과충전이나 과방전이 아닌 범위 내에서의 정상적인 사용은 설계된 배터리 수명 용도에서 정상적인 사용이 가능하다는 것이지 충방전을 되풀이하면 수명은 당연히 줄어든다) 즉, 충방전 횟수보다는 과충전과 과방전을 피하는 것이 더 중요할 수도 있다. 과충전과 과방전이 누적되면 내부의 전하 충방전을 위한 활성물질의 원활한 전환에 악영향을 주고 충전 효율이 떨어지며 외형적으로는 내부의 화학적 반응 등이 수반되어 배터리가 부풀어 오르게 된다. (이거 가스 빼서 재활용한다고 하는데 그리 좋은 방법은 아니지 싶다)

 

 

 

 

 

 

 

열화 또는 노화가 일정 진행된 리튬이온 배터리의 경우, 충전지 셀을 교체(리필)하여 수명을 다시 최초의 상태로 원상복구 시키는 재생 사용 방법도 있다. (예전 무선전화기의 배터리 셀 교체와 동일한 원리) 수분으로부터 보호하기 위해 플라스틱으로 덮혀진 배터리의 경우에는 보호 플라스틱 커버를 분리하여 속의 배터리 셀만 교체하고 안전보호회로는 재활용하는 방식으로 활용된다. 자가 수리나 사설업체 등에서 이런 방법을 통해 리튬이온 배터리를 재생하는 방법을 사용한다. 안전회로에 문제가 있는 경에는 소용없을 수 있다. 이 경우에는 리튬 배터리 보호 회로(Lithium batter protection board(circuit))를 교체하는 방법도 고려해 볼 수 있다. 보호 회로는 비교적 저렴한 가격에 구매가 가능하지만, 전압, 전류 등 조건에 맞는 보호회로를 선택하여야 한다.