기온이 추운날씨에 스마트폰을 사용하다보면 배터리가 빨리 닳는 느낌인데요. 왜 추울때 배터리가 빨리 닳는지 원인을 알 수있나요?
배터리내의 리튬이온의 이동 속도차이 때문에 발생되는 현상입니다.
리튬이온 속 '양극'은 배터리의 용량과 전압을 결정하고
'음극'은 리튬이온의 전류를 흐르게 해 전기를 발생시킵니다.
그 사이를 오가는 '전해질'이 양극과 음극의 이동통로 역할을 한다고 합니다.
추운 겨울이 되면, 이 '전해질'이 천천히 움직여서
리튬이온의 이동속도가 느려지기 때문에
배터리는 빨리 닳고, 충전시간은 길어지는 것입니다.안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.
추운날씨에 배터리소모가 과다한 이유는 명확하게 이유가 나와있지는 않습니다.
그러나 과학적으로 배터리 내부저항이 증가하며 배터리 용량이 감소하기 때문입니다.
명확한 원인이 규명안되었지만 온도가 떨어지면 리튬이온이 전해액에서 전극으로 이동하는 ‘탈용매화 과정’이 일어나고, 이때 배터리의 내부저항이 증가해 전류의 흐름이 방해 받아서 열이 나고 배터리소모기 많다고 합니다.
도움이 되셨다면 감사합니다
겨울철이나 추운날에 방전이 빨리 되는 이유는 리튬 이온 배터리의 특징입니다.
배터리에 들어있는 전해질이 기온이 25도일 때 최적의 상태를 유지하고, 그 이하의 온도로 내려갈수록 성능을 발휘하기 어렵습니다.
즉, 배터리 내부의 전해질이 추울 때 성능을 제대로 발휘하지 못하기 때문입니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
날씨가 추워지면 배터리 내부 전해액의 온도도 내려가는데, 온도가 내려가면 이온들의 활성도가 떨어지고, 황화염같은 기능을 할 수 없는 염 성분으로 굳어버립니다.
이러한 염들은 배터리 성능을 저하시키게됩니다.
감사합니다.
현재 스마트폰은 리튬이온배터리를 쓴다. 리튬이온배터리는 에너지밀도가 높고 높은 전압을 낼 수 있어 가벼우면서도 수명이 오래 가도록 만들 수 있다. 리튬이온배터리가 모바일 기기나 웨어러블 기기의 배터리로 많이 쓰이는 이유다.
리튬이온배터리는 크게 양극과 음극, 전해질로 구성된다. 전자를 잃은 리튬이온이 전해질 사이를 이동하며 충전과 방전이 되는 원리다. 전해질은 액체로 이루어져 있어 온도가 떨어지면 얼 수 있다. 하지만 0℃에서 얼지는 않는다.
리튬이온배터리의 전해질은, 용매 종류에 따라 차이는 있지만, 물이 아니기 때문에 보통 어는점이 0℃보다 낮은 영하 수십 ℃”이다. 기온이 영하 수십 ℃ 수준으로 내려가지 않는 한 전해질이 얼 확률은 낮다. 원인은 배터리의 소재인 리튬이온의 특성에 있다. 정 교수는 “리튬 이온은 온도가 낮아지면 이동 속도가 현저히 느려진다”고 말했다. 실제 리튬이온배터리는 영하 10℃에서 최대 효율의 60~70%, 영하 20℃에서 40% 이하로 떨어진다고 알려졌다.
안녕하세요. 김혜나 과학전문가입니다.
저온에서 배터리 내부 저항이 증가하여 배터리 용량이 감소하는 것이 원인으로 알려졌지만, 아직 분자 수준에서 명확한 원인이 규명되지는 않았습니다
