지금 우리가 쓰고 있는 스마트폰, 노트북, 랜턴, 전동킥보드 등등 거의 모든 이동형 기기에는 리튬 이온 배터리가 들어가 있습니다. 그런데 간혹 어떤 제품에서는 리튬 폴리머 배터리 라는 것이 들어가 있는 것을 볼 수 있습니다.
리튬 이온 배터리는 이제 많이 접해 제법 친숙해져 있습니다만 과연 리튬 폴리머 배터리는 또 뭘까요? 이 리튬 폴리머 배터리가 기존의 이온 배터리와 어떻게 다른지 이번 글에서 알아 보도록 하겠습니다.
예전에 다뤗던 리튬 이온 배터리 관련글 입니다. 관심 있으신 분들은 위 링크를 참고해 주세요.
이 글의 목차
리튬 폴리머 배터리 란 무엇인가
뛰어난 성능을 가지고 있는 리튬 이온 배터리에도 치명적인 단점이 있습니다. 그 단점은 바로 안전성 인데요.
리튬 이온 배터리는 전해질이 액체로 되어 있어 외부적 요인으로 인한 물리적 손상이나 내부 분리막 파손이 일어나면 폭발의 위험이 있습니다.
이러한 리튬 이온 배터리의 단점을 보완한 것이 리튬 이온 폴리머 배터리, 줄여서 리튬 폴리머 배터리 입니다.
리튬 폴리머 배터리는 폴리머 형태(젤 형태의 고분자)의 전해질을 사용하는 것이 특징인데요. 안정적인 전해질로 폭발과 화재의 위험을 대폭 개선하였습니다.
또한 이런 고체 전해질은 배터리를 쉽게 가공할 수 있게 해 줍니다. battery 모양을 자유롭게 만들 수 있는 것은 물론 이거니와 아주 얇게 가공하는 도 가능합니다.
때문에 디자인을 중요시 하는 최근 트랜드에 맞게 작은 크기의 휴대기기 디자인 설계가 용이해 졌습니다.
종합하자면 리튬 이온 배터리 보다 안전하고 가벼우며 가공이 쉬워 어떠한 모양으로도 만들 수 있는 쓰임새 많은 건전지가 되겠습니다.
리튬 폴리머 배터리 vs 리튬 이온 배터리 비교
리튬 폴리머 배터리는 어제 오늘 나온 새로운 기술이 아닙니다. 그런데 안정성 좋고 가볍고 가공성 좋은 폴리머 배터리가 왜 아직 리튬 이온 배터리를 밀어내지 못하는 것 일까요? 그 이유를 두 배터리를 비교하면서 알아보겠습니다.
배터리 수명
리튬 폴리머 배터리의 경우 용자의 사용 습관에 따라 달라지긴 하지만 250~500 번의 충, 방전 사이클을 가지고 있습니다. 고전적인 다른 배터리에 비해 많은 수명을 가지고 있죠. 하지만 리튬 이온 배터리의 500~1000회 정도의 충, 방전 싸이클 보다는 적습니다.
안전성
리튬 이온은 전해질이 액체이기 때문에 전해질 누출시 폭발 위험이 큰 반면 리튬 폴리머 배터리는 고체 전해질을 가지고 있어 상대적으로 안정적입니다.
그렇다고 무조건 안전하다는 것은 아닙니다. 과전압 충전시 화재가 발생하는 것은 이온이나 폴리머나 둘 다 똑같습니다.
다만 외부 충격과 연소 반응이 폴리머 전지가 훨씬 안정적 이라는 의미 입니다.
에너지 밀도
battery 부피당 담기는 전하의 수를 비교해 봤을 때 리튬 이온 배터리가 더 높은 집적도를 가지고 있습니다. 똑같은 부피라면 리튬 이온 배터리가 용량이 더 큽니다.
무게
무게는 리튬이온 대비 리튬폴리머 배터리가 더 가볍습니다. 이 점은 휴대성을 중요로 하는 기에서 큰 장점으로 작용합니다.
충전 속도 비교
같은 조건 같은 환경에서의 충전 속도는 리튬 폴리머 배터리가 리튬 이온 배터리 보다 더 빠릅니다. 이 때문에 사용자가 자주 사용하고 battery 크기가 작은 초소형 기기에서 사용하기에 적합합니다.
자가 방전율
배터리는 사용하지 않더라도 지속적으로 자가 방전을 하게 되는데 리튬이온, 리튬폴리머 두 전지 모두 실온 상태에서 약 5% 미만의 자가 방전율을 가집니다. 이 값은 두 battery 모두 비슷합니다.
단가
리튬 이온 배터리는 다른 건전지 보다 단가가 비쌉니다. 그렇다면 폴리머 배터리는 어떨까요. 훨씬 더 비쌉니다.
수명은 리튬 이온보다 짧은데 단가는 비쌉니다. 리튬 폴리머 전지가 아직 리튬 이온 배터리를 밀어내지 못하는 결정적인 이유 입니다.
사용처
리튬 이온 배터리는 모바일 기기, 노트북, 전기 자동차, ESS(에너지 저장체계)등 고전력의 고효율, 고밀도가 필요한 기기에 사용됩니다. 리튬 이온 배터리는 매우 효율적입니다. 작은 패키지에 엄청난 양의 에너지를 담고 있습니다.
리튬 폴리머 배터리는 가볍고, 안정성이 높고 가공이 편해 모바일기기, 초소형 기기 등 일상생활에 밀접한 곳에 주로 많이 사용되고 있습니다.
폴리머 전지의 사용 예로 무선 이어폰이 있습니다. 크기가 작아 배터리 모양을 커스덤 하기 쉽고 귀에서 폭발이 일어나면 큰 사고로 이어질 수 있기 때문에 리튬 폴리머 전지를 사용합니다.
종합 비교
| 리튬 이온 배터리 | 리튬 폴리머 배터리 | |
| 전압 | 3.7V | 3.7V |
| 양극 | 금속산화물 | 금속산화물 |
| 음극 | 탄소 | 탄소 |
| 전해질 | 액체 | Polymer(고분자) |
| 에너지 밀도 | 매우 높다 | 높다 |
| 배터리 수명(사이클) | 매우 좋다 (500회) | 좋다(250회) |
| 안정성 | 나쁨 (누출시 폭발) | 좋다 |
| 셀 가공 난이도 | 나쁨 | 매우 좋다 |
| 단가 | 비쌈 | 매우 비쌈 |
| 저온 특성 | 좋다 | 보통 |
| 자가방전률(한달) | 5% 미만 | 5% 미만 |