전기차 스마트폰 배터리 완충No 충전율 90%Yes

전기 자동차, 전동킥보드, 스마트폰 등 리튬 배터리를 사용하고 있는 전기기기와 전동장치 화재 뉴스가 요즘 들어 빈번하게 나오고 있다. 리튬배터리 관련 화재 특성상 정확한 원인 파악은 어렵겠으나 계속되는 완충에 가까운 과도한 충전이 주요 원인 중 하나로 전문가들 사이에서 지적되고 있다.

 

리튬배터리를 탑재한 전기자동차 전동킥보드 드론 스마트폰 등 디지털기기를 소지한 경우 화재 예방에 유의하여야 한다. 외부환경 특히 고온, 반려동물에 의한 충격, 과충전등 다양한 원인에 의하여 화재가 발생되기 때문이다. 리튬배터리 구성요소, 작동원리 장단점과 함께 배터리 충전 시 완충보다는 충전율 90%가 적당하다고 하는 이유에 대하여 휴대기기 기준으로 알아보겠다.

 

전기차 스마트폰 배터리 완충보다 충전율 90% 적당한 이유

 

 

 

리튬배터리는 리튬 이온 기술을 기반으로 하는 재충전 기능 배터리로서 높은 에너지 밀도 긴 수명 그리고 경량의 특징을 가지고 있어 스마트폰 노트북 전기차 등 다양한 휴대용 디지털 전기기기와 전동화 장비에서 널리 사용되고 있다.

리튬 배터리 구성요소

리튬배터리는 기술 발전과 함께 계속해서 개선되고 있으며, 미래 에너지 저장 솔루션으로서 중요한 역할을 하고 있다. 리튬배터리 구성요소는 다음과 같이 크게 양극, 음극, 전해질, 분리막 4가지로 이루어져 있다.

 

양극 : 양극은 리튬이온을 저장하는 역할을 한다. 일반적으로 리튬코발트, 리튬니켈망간코발트 산화물이 사용된다.

음극 : 음극은 주로 흑연으로 이루어져 있으며, 충전 중 리튬이온이 저장되는 역할을 한다.

전해질 : 전해질은 리튬이온이 양극과 음극 사이를 이동할 수 있도록 하는 물질로서 액체, 고체 또는 젤 형태로 존재할 수 있다.

분리막 : 분리막은 양극과 음극을 물리적으로 분리해 단락을 방지하면서도 이온이 통과할 수 있도록 하는 역할을 한다.

 

리튬 배터리의 작동 원리와 장단점

리튬 배터리는 충전과 방전 과정을 거쳐 에너지를 저장하고 사용할 수 있다.

 

작동원리 : 충전 시에는 리튬이온이 양극에서 음극으로 이동하며 음극의 흑연에 저장되고,방전 시에는 리튬이온은 음극에서 양극으로 이동하며 이 과정에서 전자가 외부회로를 통하여 이동하면서 전기를 공급한다.

 

장점 : 높은 에너지 밀도, 긴 사이클 수명, 낮은 자기 방전율, 경량

리튬배터리는 같은 무게와 부피에서 더 많은 에너지를 저장할 수 있으며, 수백 번 이상의 충전 및 방전이 가능한 긴 사이클의 수명을 유지한다. 충전 후 전력 유지에 효율적이며, 타 배터리 보다 가벼워 휴대성과 관련된 제품에 적합하다.

 

단점 : 가격, 안전성, 환경문제

다른 종류 배터리보다 상대적으로 비싼 편이며, 과충전, 과열 외부충격 시 화재나 폭발의 위험이 있다. 페기시 유해물질이 포함될 수 있어 적절한 처리가 필요하다.

 

리튬 배터리 올바른 충전 방법

리튬 배터리의 수명을 최대한 오래 유지하면서 화재 폭발 예방등 안전하게 사용하기 위한 올바른 충전 방법은 다음과 같다.

 

1. 과충전을 피한다.

리튬 배터리는 완전히 충전된 상태(보통 100%)로 너무 오랜 시간 방치하면 배터리 수명이 단축될 수 있다. 배터리를 100% 까지 충전하는 것이 언제나 최선은 아니며, 일반적으로 80-90% 충전하고 중지하는 것이 좋다.

 

요즘 전기자동차 전동킥보드 주차 중의 화재는 화재 특성상 그 원인을 정확하게 밝히기는 어렵겠으나 전문가에 의하면 과충전을 그 원인으로 보고 있다.

 

2. 과 방전을 피한다.

배터리를 0%까지 방전시키는 것은 배터리 수명에 악영향을 줄 수 있다. 리튬배터리는 완전 방전이 반복되면 내부구조에 손상이 갈 수 있어 가능하면 20-30% 남았을 때 충전하는 것이 좋다.

 

3. 부분 충전이 좋다.

리튬배터리는 짧은 간격으로 자주 충전하는 것이 좋다. 배터리의 잔량이 중간 정도범위에서 (30%-70%) 충전하는 것이 배터리 수명 연장에 도움이 된다.

 

4. 열(고온)을 피하여야 한다.

충전 중이거나 사용 중 배터리가 과열되지 않도록 주의해야 한다. 고온은 배터리 성능저하와 수명 단축의 주요 원인이 될 수 있다. 특히 더운 날씨에는 배터리를 직사광선 아래에 두지 말고, 충전 중에는 통풍이 잘되는 곳에서 충전하는 것이 좋다.

 

5. 충전기 사용에 주의한다.

항상 배터리와 호완 되는 정품 충전기를 사용해야 한다. 비 정품 충전기는 과전류 또는 과열을 일으켜 배터리에 손상을 줄 수 있다. 충전기는 리튬배터리가 요구하는 적절한 전압과 전류이어야 하며, 과도한 전류나 전압은 배터리에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.

 

6. 완충 및 완전 방전 주기

리튬배터리는 드물게 완전충전 및 방전 주기가 필요하다. 휴대폰의 경우 약한 달에 한번 정도 0%까지 방전 후 100%까지 충전하는 것은 배터리 용량을 정확하게 유지하는데 도움이 될 수 있다. 그러나 이과정을 너무 자주 반복할 필요는 없다.

 

7. 장기간 보관 시 주의사항

장기간 배터리를 사용하지 않을 경우에는 약 50% 충전 상태에서 보관을 하는 것이 좋다. 완전 충전 상태나 완전 방전상태로 보관하면 배터리 수명이 단축될 수 있다. 배터리는 서늘하고 건조한 장소에 보관 아여야 하며 특히 고온의 극단적인 온도는 피하는 것이 바람직하다.

 

이상 7가지의 지침을 따르면 배터리 수명을 최대한 길게 유지하면서 화재 폭발등 사고 에방을 하면서 안전하게 사용하는데 도움이 될 것이다.

 

배터리 수명과 100% 충전 관계

휴대폰을 매번 100% 충전하는 것은 배터리 수명을 단축시킬 수 있는 요인 중 하나라고 할 수 있다. 리튬 배터리 특성에 대하여 좀 더 이해할 필요가 있다.

 

첫째, 리튬 배터리는 100% 충전상태에서 배터리 전압이 가장 높게 된다.

배터리 화학적 반응을 촉진하여 내부 구성 요소에 더 많은 스트레스를 가할 수 있어서 장기적으로 배터리 용량을 줄이고 수명을 단축시킬 수 있는 것이다.

 

둘째, 배터리를 80-90% 정도까지만 충전하고 그 이상 충전하지 않는 것이 배터리 수명 연장에 도움이 된다.

배터리 내부에 가해지는 스트레스를 줄여 배터리 성능을 더 오랫동안 유지할 수 있도록 하기 때문이다.

 

정부에서는 전기차 전동킥보드 화재사고가 빈번하게 발생됨에 따라 전기자동차에 대하여 내구성능 안전 마진을 설정하거나 목표 충전율 설정 충전 제한 인증제를 계획하고 있다

 

셋째, 100% 충전상태에서 높은 온도에 노출되면, 배터리 수명이 급격하게 줄어들 수 있다. 고온 환경에서 충전 또는 완충상태로 방치하는 것은 배터리 열화속도를 가속화시킬 수 있기 때문이다.

 

따라서 현실적인 방안으로 가능하면 배터리 잔량은 20%에서 90% 범위를 유지하는 것이 가장 바람직하다. 완전 충전상태에서 오랜 시간 유지되면 배터리 내부에 스트레스가 쌓여 수명단축가능성이 높아지거나 화재 폭발 위험 때문이다.

 

이와 같은 이유로 볼 때 배터리 잔량이 20-30% 일 때 충전을 하되 80-90% 정도까지만 충전을 하는 것이 바람직하다고 할 것이다. 다만 일상생활에서 100% 충전해야 하는 경우가 많을 수 있으므로 이경우에는 배터리를 너무 오랫동안 100% 상태로 유지하지 않도록 하는 것이 수명 화재예방등 안전사고 예방에 매우 중요하다고 하겠다.

 

100% 충전이 되면 바로 충전기를 제거하도록 하며, 최신 일부 스마트폰은 80-90% 에서 충전을 멈추거나 필요할 때만 100% 충전하는 기능이 있으므로 이 기능을 활성화하면 도움이 될 것이다.

나의 경우는 현재 스마트폰 충전율을 85%에 맞춰 놓고 사용중이다.

 

휴대폰보조배터리(배경사진=나무에붙어있는탈피한매매2쌍)

 

이상 리튬 배터리 관련 전기자동차 전동킥보드 휴대폰 등 스마트기기 배터리의 올바른 충전방법은 완충보다 적당한 충전율이 중요하다는 이유 등을 알아보았다.

 

 

 

외부환경 과충전 반려동물등에 의한 충격, 과충전등의 원인으로 종종 배터리 관련 화재가 발생하고 있으므로 이러한 사고 예방과 수명 연장을 위하여 완충보다 적당한 충전을 하여야한다. 전기자동차 전동킥보드 휴대전화 등의 전기기기 전동기기 배터리의 올바른 충전은 완충을 지향하고 충전율 90%가 적당한 이유가 됨을 알 수 있었을 것이다.