리튬 배터리는 사용할수록 용량이 줄어드는 이유가 무엇인가요?

Question

리튬 배터리를 오래 사용하면 사용할 수 있는 용량이 줄어드는 것처럼 느껴지는데요. 왜 사용할수록 용량이 줄어드나요? 리튬 외의 배터리도 이러한 현상이 일어나나요?

Answer 1

안녕하세요. 류경범 과학전문가입니다.

리튬 이온 배터리는 충전과 방전 시 배터리 내부에서 분리막을 통해 리튬 이온이 이동하는데 내부에 전해물질이 알칼리금속의 무기염을 유기용매로 용해시킨 전해액으로 이루어져 있어 온도가 낮아지면 리튬 이온이 활발하게 이동하지 못하기 때문에 저항이 증가하는 현상이 발생합니다.

또한 빠른 속도의 방전 현상은 양극으로 전달되는 리튬이온의 양을 제한합니다. 그 결과 불완전하게 회복된 전극 물질은 내부 변형이 일어나게 됩니다.

이러한 현상이 결국 전지 용량 감소와 수명 단축의 원인이 됩니다.

또한 리튬이온 배터리 이외 대부분의 이차전지는 사용하면 할 수록 사용시간이 짧아집니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

리튬 이온 배터리는 충전 및 방전 과정에서 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하면서 전기 에너지를 생성합니다. 이러한 과정에서 배터리 내부에서 리튬 이온들이 반응하면서 부피가 커지고 축적되는 현상이 발생합니다. 이는 일종의 이온 축적 현상으로, 충전 및 방전을 반복할수록 더욱 심해지며, 이로 인해 배터리 내부의 전해질 공간이 줄어들고 전해질의 저항이 증가합니다. 이는 결과적으로 배터리의 용량을 저하시키고, 성능을 저하시키는 원인이 됩니다.