날씨가 추워지면 배터리 같은게 빨리 방전되는 이유가 뭔가요?

Question

겨울날에 핸드폰같은걸 외부에서 하고 있으면 배터리가 20%가 남았는데도 추위 떄문에 20%가 5분도 안되어서 방전 된 경험이 있는데요.

굳세어라 울퉁불퉁 침팬치 · Accepted Answer

안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.리튬이온은 전해액을 통해 양극으로 이동하고, 양극에서 다시 전자와 결합하는 겁니다. 그런데 온도가 낮아질수록 전지 내부 리튬이온의 이동 속도가 떨어지는 현상이 나타나요. 이렇게 되면 전지의 내부저항이 증가해 배터리의 전압이 낮아지고, 빨리 닳게 되는 것이죠.

개구리1 · Answer

날씨가 추워지면 배터리의 방전 속도가 빨라지는 현상은 주로 배터리 내부에서 일어나는 화학 반응의 특성 때문입니다. 배터리는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하여 사용하는 장치이며, 이 화학 반응은 온도에 크게 의존합니다. 추운 환경에서 배터리 방전이 빨라지는 주요 이유는 다음과 같습니다.

1. 화학 반응 속도 감소: 대부분의 화학 반응은 온도가 높을수록 더 빠르게 진행됩니다. 반대로 온도가 낮아지면 화학 반응 속도가 느려지며, 이는 배터리 내부의 화학 반응도 마찬가지입니다. 낮은 온도에서는 배터리 내부의 화학 물질들이 전기 에너지를 생성하는 반응이 더디게 일어나므로, 배터리의 성능이 저하됩니다.

2. 이온 이동성 감소: 배터리의 작동 원리는 양극과 음극 사이에서의 이온의 이동에 기반합니다. 추운 환경에서는 배터리 내부의 전해질의 점도가 증가하고, 이온들이 움직이기 어려워집니다. 이로 인해 이온 이동성이 감소하며, 전류의 흐름이 방해받아 배터리의 효율이 낮아집니다.

3. 내부 저항 증가: 온도가 낮아지면 배터리 내부 저항이 증가합니다. 이는 이온 이동성 감소와 더불어 배터리에서 전기가 흐르는 것을 더욱 어렵게 만들며, 결과적으로 배터리의 출력이 감소합니다.

4. 용량 감소: 낮은 온도는 배터리의 사용 가능 용량을 감소시킵니다. 즉, 배터리가 저장할 수 있는 전력의 양이 줄어들어, 완전히 충전된 상태에서도 배터리가 빨리 소진되는 현상이 발생합니다.

대응 방안

- 배터리와 장치를 따뜻하게 유지하기: 가능한 한 배터리와 전자 장치를 따뜻하게 유지하여, 내부 화학 반응을 최적의 온도에서 일어나게 합니다.

- 온도 관리 기능이 있는 배터리 사용하기: 일부 고급 배터리와 장치는 내장된 온도 관리 시스템을 통해 배터리를 적정 온도로 유지하여 성능 저하를 최소화합니다.

이처럼, 추운 날씨는 배터리의 화학 반응에 직접적인 영향을 미치며, 이는 배터리의 성능 저하로 이어집니다. 이를 이해하고 적절한 조치를 취함으로써, 추운 환경에서도 배터리의 효율을 최대한 유지할 수 있습니다.

물에 젖지 않는 오리 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.날씨가 추워지면 배터리가 빨리 방전되는 이유는 온도가 낮아지면 리튬이온 배터리 내부의 화학 반응 속도가 느려지기 때문입니다. 리튬이온은 전해액을 통해 양극과 음극 사이를 이동하며 전기를 생산하지만, 추운 날씨에는 이온 이동 속도가 저하되어 배터리 효율이 떨어집니다. 또한, 저온은 전해액 점도를 증가시켜 이온 이동을 더욱 방해하고 내부 저항을 높여 전압 저하를 유발합니다. 이러한 이유로 추운 날씨에는 배터리 사용 시간이 단축되고 급격히 방전될 수 있습니다.