Li-ion & Li-ion Po배터리

1. 배터리의 4 요소

 1) 양극(anode) : 리튬이온배터리의 용량과 전압을 결정

 2) 음극(cathode) : 전선을 통해 전자를 보낸다

 3) 분리막(separator) : 음극과 양극 사이의 장벽, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)가 많이 쓰임 

 4) 전해질(electrolyte) : 이온의 이동만을 허용함(전자는 통과하지 못함), 염, 용매 및 첨가재로 구성

 

- 배터리가 충전시 리튬이온은 양극(anode)에 저장이 된다.

  사용시에는 양극에 저장되어 있던 이온이 전해질을 통해 음극으로 이동한다.

출처) 삼성SDI 홈페이지

2. Li-ion 배터리의 장단점

1) 장점 

- 무게가 가볍다

- 고용량의 전지를 만드는데 유리하다

- 자연방적이 적다

- 메모리현상(Memory effect) : 잦은 충/방전시 용량이 줄어드는 현상

 

2) 단점

- 폭발 위험성이 있다.

- 가격이 비싸다

- 열화현상에 의한 수명감소 현상이 있다.(배터리 사용여부와 관계없이 진행됨)

   노화 현상은 온도와 완련되어 높은온도에서 더 빨리 노화된다.

 

 

3. 리튬이온(Li-ion) 배터리란?

- 충전이 가능한 2차 전지에 해당함.

- 양극(리튬코발트산화물)과 음극(탄소)사이에 유기 전해질을 넣어 충전과 방전을 반복하게 하는 원리

- 방전: 마이너스 극의 리튬이온이 중간의 전해액을 지나 플러스 쪽으로 이동하면서 전기를 발생

-  리튬은 불안정한 원소여서 공기중의 수분과 급격히 반응해 폭발하기 쉽고

    전해액은 과열에 따른 화재 발생위험이 있다.

- 과충전/과방전시 수명이 줄어들기에 이를 방지하기 위해 안전 보호 회로가 들어간다

- 리튬이온 배터리를 보다 다양한 형태로 만들고 안전성을 보완한 리튬이온 중합체(리튬 폴리머)전지도 있다

- 리튬 폴리머(Li-Po)배터리는 가격이 리튬이온에 비해 비싸지만 얇은 판 형태로도 제작이 가능해 사용이 늘어나고 있다

- 전동 Tool등에 많이 사용된다

 

3. 리튬 폴리머(Li-Po) 배터리(리튬이온 중합체 전지)

- 리튬이온 중합체 전지는(리튬이온 폴리머 전지, 폴리머 전지)는 중합체(폴리머)를 사용한 리튬이온 전지 이다

- 좁은 의미에서 폴리머 전지는 폴리머를 전해질로 사용한 것

- 넙은 의미에서 폴리머 전지는 전해질 이외에 양극과 음극의 활성 물질에 전도성 고분자 등을 이용한 것도 포함

- 휴대기기에 사용되는 폴리머 전지는 Polyethylene glycol 이나 Polyvinylidene fluoride로 구성된 

   폴리머에 전기분해액을 포함시켜 교질화(겔화) 한 것으로서 본질적으로 리튬 이온 전지와 큰 차이가 없다

- 전해질이 준고체상태이기 때문에, 용액이 잘 새어 나오지 않는 장점이 있다

- 모양을 비교적 자유롭게 만들 수 있다.

 

4. 리튬이온 배터리의 올바른 사용법

- 전지를 사용한 다음 빨리 충전해야 한다.

- 사용하지 않고 보관시에는 40~60% 정도 충전한 상태로 습도가 낮은 곳에 보관한다

- 리튬이온 배터리는 완전 방전상태까지 사용해서는 안된다. 완전방전 상태가 되면 충전 시간이 매우 길어지거나

  더 이상 충전이 되지 않는 형상이 발생한다.

- 리튬이온 배터리를 구매시에는 제조일자가 짧은 것을 사야한다.

- 높은 온도에서는 수명이 급격히 짧아지기 때문에 서늘 한 곳에 보관한다

- 보관시에는 완전 방전 되지 않도록 일정 기간마다 다시 재 충전해준다.

- 장기간 보관시에는 완전 충전보다 60%정도의 충전이 권장된다.

- 과충전과 과방전이 누적되면 내부의 전하 충방전을 위한 활성 물질의 원활한 전환에 악 영향을 주고

   충전효율이 떨어지며 외형적으로 내부의 화학적 반응 등이 수반되어 배터리가 부풀어 오른다.

- 리튬배터리 보호 회로(Lithium battery protection board(circuit))는 비교적 저렴한 가격에 구매 가능하지만, 

   전압, 전류등 조건에 맞는 보호 회로를 선택해야 한다.