휴대폰 배터리의 특징
휴대폰 배터리는 현대 생활에 필수적인 요소입니다. 대부분의 휴대폰 배터리는 파우치형 리튬이온 배터리로, 이는 300회에서 500회 정도 완전 충전이 가능합니다. 사용자가 배터리를 어떻게 관리하고 충전 기술을 어떻게 사용하는지에 따라 달라집니다. 파우치 배터리는 케이스가 없어 중량 대비 에너지 밀도가 가장 높습니다.
리튬이온 배터리
리튬이온 배터리, 또는 Li-ion 배터리는 이차(재충전 가능한) 배터리의 한 종류로, 리튬 이온이 양극에서 전해질을 통해 음극으로 이동하고 충전 시 다시 되돌아가는 셀로 구성되어 있습니다. 리튬이온 배터리의 가장 큰 장점은 높은 셀 전압, 높은 에너지 밀도, 그리고 메모리 효과가 없다는 것입니다.
배터리의 특성
각 배터리의 능력을 비교하고 이해하기 위해, 배터리마다 중요한 특성이 있습니다. 이러한 특성들은 특정한 품질이 필요할 때 배터리를 선택하는 데 참고가 됩니다.
셀 전압
전기 배터리의 전압은 전기화학 반응에서 양극과 음극을 구성하는 재료의 전위 차이에 의해 생성됩니다. 거의 모든 리튬이온 셀은 3.8볼트에서 작동합니다. 배터리로 전류가 흐르게 하려면 전위 차이가 있어야 합니다. 따라서 거의 모든 스마트폰에 대한 배터리 충전기나 USB는 5볼트의 전압을 제공합니다.
컷오프 전압
컷오프 전압은 허용 가능한 최소 전압입니다. 이 전압은 일반적으로 배터리의 “비어 있는” 상태를 정의합니다. 리튬이온 배터리는 약 3.2V의 높은 컷오프 전압을 가지며, 명목 전압은 3.6V에서 3.8V 사이이고, 최대 충전 전압은 4V에서 4.2V까지 올라갈 수 있습니다. 리튬이온은 3V 이하로 방전될 수 있지만, 실온에서 3.3V까지 방전 시 약 92~98%의 용량을 사용할 수 있습니다. 중요한 점은, 특히 휴대용 전자기기에 주로 사용되는 리튬이온 배터리의 경우, 3.2V 이하로 전압이 떨어지면 셀 내의 화학적 불안정성이 생겨 배터리 수명이 줄어들 수 있다는 것입니다.
용량
쿨롬 용량은 배터리가 100% SOC에서 컷오프 전압까지 일정한 방전 전류로 방전될 때 사용할 수 있는 총 암페어 시간입니다. 노트북 배터리 용량은 일반적으로 3,000mAh(밀리암페어 시간)에서 4,000mAh 사이입니다.
C-레이트
C-레이트는 배터리가 최대 용량에 대해 얼마나 빨리 방전되거나 충전되는지를 나타내는 데 사용됩니다. 단위는 h-1입니다. 1C 레이트는 방전 전류가 전체 배터리를 1시간 안에 방전시킨다는 것을 의미합니다. 대부분의 리튬이온 배터리는 최대 60°C의 온도를 견딜 수 있으며, 최대 45°C에서 0.5C 충전 속도로 충전하는 것이 권장됩니다. 18650 배터리의 C 등급은 일반적으로 1C이며, 이는 배터리에서 최대 2.85A를 소비할 수 있음을 의미합니다.
자기 방전
배터리는 연결되어 있지 않고 전류를 공급하지 않아도 점차 자기 방전됩니다. 이는 배터리 내부에서 부하가 적용되지 않을 때도 발생하는 비전류 생성 “부수적인” 화학 반응 때문입니다. 리튬이온 충전식 배터리는 제조업체에 의해 일반적으로 월 1.5~2%의 자기 방전률로 명시됩니다. 이 비율은 온도와 충전 상태에 따라 증가합니다.
열화
충전-방전 주기마다 재충전 가능한 배터리의 일부 열화가 발생합니다. 열화는 주로 전해질이 전극에서 멀어지거나 활성 물질이 전극에서 분리될 때 발생합니다. 현대의 대부분의 18650 리튬이온 배터리는 일반적으로 300회에서 500회의 주기 수명을 가지며, 한 주기는 완전히 방전된 배터리를 100% 충전한 다음 다시 0%까지 방전하는 것으로 정의됩니다. 일반적으로 휴대폰 배터리는 2년에서 3년 사이 지속됩니다. 최적의 충전을 위한 황금률은 대부분의 시간 동안 배터리를 30%에서 90% 사이로 유지하는 것입니다. 50% 이하로 떨어지면 충전하고, 100%에 도달하기 전에 플러그를 빼는 것이 좋습니다.
방전 깊이
방전 깊이는 배터리에서 얼마나 많은 에너지가 인출되었는지를 나타내며, 전체 용량의 백분율로 표현됩니다. 예를 들어, 100Ah의 배터리에서 40Ah가 인출되면 40%의 방전 깊이(DOD)를 겪은 것입니다. 리튬이온 배터리의 경우, 셀의 주기 수명은 DOD에 크게 의존합니다. 리튬 이온과 활성 전극 물질의 손실은 큰 DOD 주기에서 더 높습니다. 높은 DOD에서 추가적인 열화 메커니즘이 발생할 수 있으며, 이는 음극 물질의 분해 및 용해와 용량 감소로 이어질 수 있습니다.
