전기차 배터리 수명을 늘리는 관리 방법 리튬 이온 배터리편.

 

리튬이온 전기차 배터리 수명을 결정 하는 요인들은 뭐가 있을까? 전기차 배터리 수명을 결정하는 다양한 요인이 있지만, 일반적으로 이런 요인들로 인해서 전기차 배터리 수명이 달라진다고 합니다.

 

 

배터리 종류

리튬 이온 배터리(Lithium-ion battery)는 현재 전기차에서 가장 많이 사용되는 배터리 종류이지만, 다양한 리튬 이온 배터리가 있으며, 각각의 종류에 따라 수명이 크게 달라질 수 있습니다.

충전 방전 횟수

전기차 배터리는 일정한 횟수만큼 충전 및 방전을 반복하면 용량이 저하됩니다. 이를 사이클 수명이라고 하는데 전기차의 수명을 결정짓는 가장 중요한 부분이라고 볼수가 있을것 같습니다.

배터리 사용 조건

배터리를 사용하는 환경 조건에 따라 수명이 크게 달라집니다. 예를 들어, 고온이나 저온에서 배터리를 사용하는 경우 수명이 단축될 수 있다고 합니다.

충전 방식

배터리를 빠르게 급속 충전하는 경우 배터리 내부의 화학 반응이 더 많아져 배터리 수명이 감소할 수 있다고 합니다.

충전 레벨

스마트폰도 마찬가지지만 배터리를 완전히 방전한 후 충전하는 것보다, 일정 수준 이상으로 방전되지 않도록 충전하는 것이 배터리 수명 연장에 도움이 된다고 합니다.

배터리 유지보수

배터리 유지보수를 제대로 하지 않으면 배터리의 수명이 단축될 수 있다고 하는데, 배터리를 사용하지 않을 때는 충전 상태를 일정 수준으로 유지하고, 주기적으로 충전 상태를 확인하며, 깊은 방전을 방지하는 것이 좋다고 합니다.

 

아무래도 내연기관차들은 여러가지 소모품들을 관리해야 하는데 비해, 전기차 같은 경우 차량 배터리와 타이어, 시스템적인 부분을 제외하면 내연기관차보다 관리해야하는것들이 적은 것은 사실입니다.

 

 

전기차에 가장 많이 사용되는 리튬이온 배터리

전기차 리튬이온배터리 탑재

 

현재 전기차에서 주로 사용되는 배터리 종류는 리튬 이온 배터리(Lithium-ion battery)라고 합니다. 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 재사용성 등의 장점으로 인해 전기차뿐만 아니라 모바일 기기, 전자 제품 등에서도 널리 사용되고 있는데 최근 서빙로봇 및 배달로봇등등 다양한 이동로봇으로 인해 그 범위는 더 커지고 있습니다.

리튬 이온 배터리는 일반적으로 양극(+)과 음극(-) 사이에 리튬 이온을 이용한 전하 이동으로 전기를 축적합니다. 리튬 이온 배터리는 그 자체로는 충전하거나 방전되지 않으며, 전기차에 장착된 충전기를 이용해 충전해야 합니다.

리튬 이온 배터리의 성능은 크게 용량, 효율성, 충전 시간 등으로 나눌수 있습니다. 용량은 배터리에 축적된 전기의 양을 의미하며, 보통 kWh(kilowatt-hour) 단위로 표기됩니다.

 

효율성은 충전 및 방전 시 발생하는 열의 양과 배터리가 축적한 전기의 양을 비교한 것으로, 높을수록 좋습니다. 충전 시간은 배터리에 충전되는 전기의 양과 충전 장치의 출력 등에 따라 결정이 됩니다.

리튬 이온 배터리는 최근 기술 발전으로 성능이 더욱 개선되고 있으며, 새로운 타입의 배터리도 개발되고 있다고 하는데요, 고체 리튬 이온 배터리는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용해 안전성과 에너지 밀도를 높일 수 있다고 합니다. 또한, 희토류(Rare earth elements)를 포함하지 않는 친환경적인 배터리도 연구되고 있지만 아직까지 실험단계이기 때문에 상용화가 되기 까지는 시간이 많이 걸려 보입니다.

 

전기차 리튬이온 배터리 종류 3가지

리튬이온배터리 구성과 원리

 

많이 들어보셨을텐데요. 바로 NCM, NCA, LFP는 모두 리튬 이온 배터리(Lithium-ion battery)의 일종으로 전기차에서 사용되는 배터리의 종류입니다.

NCM(Nickel Cobalt Manganese) 배터리

NCM 배터리는 니켈, 코발트, 망간을 사용한 리튬 이온 배터리입니다. 니켈 함량이 높을수록 용량이 높아지지만, 코발트 함량이 높을수록 안전성이 떨어지는 단점이 있습니다. NCM 배터리는 높은 에너지 밀도와 장수명성을 갖는 장점이 있습니다.

NCA(Nickel Cobalt Aluminum) 배터리

NCA 배터리는 니켈, 코발트, 알루미늄을 사용한 리튬 이온 배터리입니다. NCA 배터리는 NCM 배터리보다 안정성이 높고, 더욱 높은 에너지 밀도를 갖는 장점이 있습니다. 하지만, 제조 비용이 높고, 고온에서의 안정성이 낮은 단점이 있습니다.

LFP(Lithium Iron Phosphate) 배터리

LFP 배터리는 철과 인산염을 사용한 리튬 이온 배터리입니다. LFP 배터리는 안전성이 높고, 고온에서의 안정성이 뛰어나며, 긴 수명을 갖는 장점이 있습니다. 반면, 에너지 밀도가 낮아 용량이 작은 단점이 있습니다.

 

LFP는 최근 중국자동차회사인 BYD CTAL 사에서 주로 사용하는 배터리입니다. 배터리를 만들때 사용되는 원료가 저렴하기 때문에 저렴하게 자동차제품을 만들기 위한 선택이라고 볼수 있습니다.

 

하지만 중국 역시 LFP 성능을 올리기 위한 연구개발을 하고 있기 때문에, 지금보다 더 좋은 성능의 LFP배터리를 탑재하게 될 것으로 보고 있습니다.

 

그리고 KG모빌리티에서 출시한 토레스 EVX 에 탑재한 배터리가 중국회사 BYD의 LFP 배터리를 탑재하여 조금더 저렴한 가격에 판매를 할 수 있다고 합니다. 안정성부분에서 살짝 괜찮을지 걱정이 되네요.

 

KG모빌리티 중국 BYD LFT배터리 탑재

 

대한민국 배터리 3사 LFT배터리

 

현재 이 LFP 배터리를 현재 대한민국 배터리 3사들도 지금보다 나은 성능을 선보이는 LFP배터리를 개발중이라고 합니다. 이유는 바로 미국시장때문이라고 하는데요.

 

미국과 중국. 지금 한창 불붙은거 다들 아실겁니다. 결국 중국산 배터리 회사들이 미국에 들어오지 못하기 때문에 국내산 배터리를 탑재할 중저가 전기차 모델에 적용할 배터리가 필요하기 때문인겁니다.

하지만 이러한 배터리들은 각각의 장단점이 가지고 있습니다. 전기차에서 사용되는 배터리 종류는 차종, 모델, 가격 등에 따라 다양하게 선택되는데요. 최근에는 NCM과 NCA를 혼합한 배터리, 즉 NCM/NCA 혼합 배터리도 개발되어 이전보다 더욱 향상된 성능을 제공받게 될 것이라고 합니다.

 

 

하지만 그 만큼 들어가는 비용이 많아질지도 모르겠다는 느낌도 드네요. 물론 아직까지 전기자동차를 타보지 않은 편견일지도 모르니 그냥 웃으면서 넘어가주세요~