배터리의 용량을 향상 시키는 방법

 

배터리의 용량(에너지 밀도)을 향상 시키는 방법으로는

전기적으로 충전 전압을 향상 시키는 방법과

물리적으로 배터리 내부 소재의 두께를 감소하는 방법이 있습니다.

 

충전 전압을 향상 시키게 된다면,

리튬 이온의 전위차를 많이 이용할 수 있게 되어 보다 많은 용량 구현이 가능합니다.

충전 전압 향상을 위해서는 높은 전압에서도 구조가 무너지지 않는 새로운 양극 소재가 필요하게 되므로,

에너지 밀도를 증가시킬 때마다 새로운 양극재가 필요하게 됩니다.

 

IT 기기에서의 양극재는 LCO(리튬코발트옥사이드)를 사용합니다.

Co(코발트)는 양극재의 구조 유지에 도움을 주지만 고가이기 때문에 주로 고가의 IT기기용 배터리에 사용됩니다. 우리가 잘 알고 있는 에코프로BM이나 L&F 같은 소재 업체에서는 EV에 주로 사용하는 NCM과 NCA를 주력으로 생산합니다.

 

 

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삼성전자의 갤럭시 S22에는 충전전압 4.47V, 평균 충전전압 3.88V를 사용하였습니다.

2019년 출시한 갤럭시 S20에는 충전전압 4.43V, 평균 충전전압 3.86V를 사용하였습니다.

 

 

2017년에 출시한 갤럭시 S10에는 충전전압 4.4V, 평균 충전전압 3.85V를 사용하였습니다.

 

삼성전자의 갤럭시 S시리즈는 용량 향상을 위해 충전전압을 2년에 한번씩 향상 시키는 것으로 확인되었습니다.

 

 

 

소재의 두께를 감소하여 용량을 향상하는 방법으로는 전극의 기재 두께나 분리막의 두께를 감소하는 방법이 있습니다. 그러나 소재의 두께를 한없이 감소시킬 수는 없습니다. 전극이나 분리막의 두께를 감소시키면 양/음극의 접촉 가능성이 증가하여 안전성에 문제가 될 수 있습니다.

 

 

용량을 증가하려면 전극/분리막 두께가 얇아야 하는데 안정성에 불리하고, 반대로 두께를 증가시키면 용량이 감소하는 Trade-off 가 있습니다. 자연계의 모든 부문에는 Trade-off 라는 것이 있는 것 같습니다. 그래서, 최적의 조합을 찾는 것이 엔지니어가 하는 일이고 정말 어려운 것 같습니다.

 

모든 엔지니어들 화이팅입니다.