우리 일상에서 18650 리튬이온 배터리 가 빈번하게 사용되고 있습니다. 그러나 이 건전지가 내장한 보호회로에 대해서는 많은 사람들이 잘 알지 못합니다.
18650 리튬이온 배터리에는 기본적으로 PCM(보호회로 모듈)이 내장되어 있는데, 이 PCM은 (Protection Circuit Module) 과방전, 과전류, 과충전과 같은 문제를 방지합니다.
과전류는 이해가 됩니다만 과방전과 과충전은 왜 문제가 될까요? 이번 글에서는 이것이 왜 위험이 되는지 알아보겠습니다.
리튬이온 배터리는 과방전 하면 수명이 팍 깎입니다
보호회로가 있는 리튬이온 건전지는 남은 잔량이 0% 라고 해도 0v 가 되는 게 아닙니다. 배터리 보호회로는 평균 2.8v 부근에서 더 이상 방전이 안되도록 전류를 차단 시켜줍니다. 즉 0% 가 약 2.8v 가 되는겁니다.
그러나 보호회로가 없는 상태에서 건전지 전압이 2.8V 아래로 많이 떨어질 경우, 배터리 내부에서 전해질 부반응 및 전극층의 열화가 일어나 수명을 현저하게 단축시킵니다. 이런 이유로 건전지 수명을 보장하기 위해서는 보호회로가 필수적입니다.
하지만 보호회로의 필요성은 여기서 그치지 않습니다. 보호 회로가 없는 상태에서 배터리를 사용하다가 극도로 방전되는 환경이 발생할 경우 문제가 커집니다. 건전지가 0~1V 수준으로 가혹하게 방전되면 양극판 사이에 “덴드라이트” 라는 물질이 생성됩니다. 이 “덴드라이트”는 양극판과 음극판 사이의 분리막을 손상시킬 수 있습니다. 이런 상태에서 다시 충전하고 사용하면 내부적인 단락이 발생하여 화재나 폭발의 위험이 크게 증가하게 됩니다.
리튬이온 배터리는 과충전 하게 되면 뻥~ 하고 터집니다.
리튬이온 배터리 허용 충전전압을 넘은 충전을 하게 되면 4.5V 부터 급격히 온도가 올라가기 시작하면서 내부에 양극 분해와 고온의 가스가 발생합니다. 그리고는 높은 고압과 고열로 인해 셀 자체가 파괴되고, 파괴되면서 양극 음극 단락, 리튬이온 배터리가 가지고 있는 많은 에너지가 급격히 방출 되며 연쇄폭발, 화재로 이어집니다.
그래서 화재와 폭발의 위험으로부터 안전을 확보하기 위해 4.2~4.3v 수준에서 더 이상 충전이 되지 않도록 보호회로가 괴충전을 막아줘야 합니다.
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