안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
리튬 이온 배터리가 추운 겨울철에 성능이 급격히 떨어지는 이유는 내부 전해질 액이 차가워져 리튬 이온의 이동 속도가 느려지고, 이로 인해 내부 저항이 급격히 증가하여 순간 전압이 떨어지기 때문입니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.
리튬 이온 배터리는 양극(+)과 음극(-) 사이를 액체 상태의 전해질 액을 통해 리튬 이온이 이동하면서 전기를 발생시키는데, 기온에 낮아지면 액체 전해질의 점도가 높아져 둔해집니다. 이로 인해 리튬 이온이 전해질 액을 통과하는 속도가 급격히 느려지며 배터리 내부의 화학 반응 능력이 감소합니다. 이로 인헤 이온의 이동이 원활하지 않게 되면 배터리 내부의 전기 저항이 급격히 상승하고, 배터리의 실질 출력 전압은 내부 저항이 커질수록 크게 감소합니다. 내부 저항이 높아진 상태에서 화면을 켜거나 앱을 실행하여 전류를 사용하면, 배터리의 표면 전압이 순간적으로 떨어지게 됩니다.
스마트폰이나 노트북 내부의 배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리의 전압을 실시간으로 측정하여 잔량을 추정하고 기기를 보호하는데, 추위로 인해 전압이 기기 동작 최소 기준치 밑으로 떨어지면, BMS는 배터리가 다 소진되었다고 판단하거나 고장을 막기 위해 강제로 전원을 꺼버립니다. 잔량이 30~40% 남아있었음에도 갑자기 전원이 꺼지거나 표기 잔량이 급감하는 것은 바로 이 전압 강하 때문입니다.