스마트폰도, 전기차도 자고 일어나면 늘 100%. 편하긴 한데… 배터리에는 문제가 없을지 늘 고민하셨다고요?

요즘 기기들은 대부분 충전 시스템이 똑똑하게 설계돼 있어 당장 문제가 발생하지는 않습니다. 하지만 완충 상태를 오래 유지하면 배터리 수명에는 확실히 좋지 않은 영향을 줄 수 있는데요.

그 이유가 무엇인지 지금부터 차근차근 살펴보겠습니다!

그 전에! 먼저 배터리 구조부터 살펴볼 필요가 있습니다. 우리가 사용하는 스마트폰과 전기차에는 대부분 리튬이온 배터리가 들어가는데요. 리튬이온 배터리는 크게 네 가지 소재가 겹겹이 쌓여 만들어지는데, 이 소재들이 배터리의 수명을 결정합니다.

이렇게 살펴보니 배터리 구조를 좀 더 이해하기 쉽죠? 충전과 방전은 결국 ‘리튬 이온이 자리를 이동하는 과정’이라고 할 수 있어요. 충전할 때는 양극재에 있던 리튬 이온이 전해질을 지나 분리막을 통과한 뒤 음극재에 저장되고, 방전할 때는 반대로 음극재에서 양극재로 돌아가는 원리이죠. 이 과정을 매끄럽게 반복한다면 문제가 없지만, 소재 표면이 조금씩 변하면 리튬 이온이 이동하는 속도와 저장 공간이 줄어드는데요. 이것이 바로 배터리 열화의 본질입니다.

다행히 요즘 기기에는 배터리 관리 시스템(BMS)이 탑재돼 있어, 배터리가 100%에 도달하면 충전에 필요한 큰 전류를 차단합니다. 하지만 충전이 멈춘 뒤에도 배터리 내부에서는 미세한 변화가 계속 일어나는데요.

여기서 핵심은 전압(V)입니다. 리튬 이온 배터리 셀 하나는 보통 0.3V에서 4.2V 근처 사이를 오가며, 배터리 잔량이 0%에 가까울수록 전압이 낮고 100%에 가까울수록 전압이 가장 높아지는데요. 그런데 배터리 소재는 전압이 높을수록, 또 높은 전압에 오래 머물수록 더 큰 스트레스를 받습니다. 즉 ‘완충 상태로 방치하는 것’은 배터리를 가장 부담이 큰 전압 구간에 계속 세워두는 것과 비슷합니다.

 

전압 외에도 배터리 수명을 위협하는 변수가 또 하나 있는데요. 바로 ‘온도’입니다. 화학 반응은 온도가 높을수록 훨씬 빠르게 일어납니다. 여름철 뜨거운 차 안에서 스마트폰을 충전하거나 케이스를 씌운 채 고온에서 급속 충전하면 SEI막 성장과 가스 발생 속도가 빨라질 수 있습니다.

그렇다면 추운 환경에서는 어떨까요? 낮은 온도에서 무리하게 급속충전을 하게 되면 리튬 도금 현상이 나타날 수 있습니다. 리튬 이온이 음극재 안쪽으로 빠르게 이동하지 못하면서 음극재 표면에 금속 형태로 쌓이는 현상인데요.

이렇게 쌓인 리튬은 다시 에너지로 쓰이지 못해 용량 손실로 이어질 수 있습니다. 심하면 뾰족하게 자라 분리막을 손상시켜 안전 문제로도 이어질 수 있죠. 이런 이유로 대부분의 전기차와 스마트폰은 배터리 온도가 너무 낮으면 자동으로 완속 충전 모드로 바뀌거나 배터리를 적정 온도까지 데운 뒤 충전 속도를 높이도록 설계돼 있습니다.

결국 배터리 수명은 ‘순간의 사건’이 아니라, ‘매일의 습관’이 쌓여 만들어집니다. 소재 하나하나가 받는 스트레스를 조금만 줄여줘도 배터리는 훨씬 더 오래 버텨줍니다.

오늘부터는 자는 동안 스마트폰을 100%가 될 때까지 충전기에 꽂아두는 대신, ‘배터리 보호 모드(80% 제한)’를 켜보는 건 어떨까요? 작은 습관 하나만 바꿔도 스마트폰과 전기차 배터리를 훨씬 더 오래 사용할 수 있답니다!

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