언제부턴가 스마트폰 배터리가 급속도로 닳는 것 같았다. [설정] 앱에서 배터리 성능을 확인해보니, 구입한지 1년도 안 된 스마트폰의 배터리 성능이 88%까지 떨어져 있었다. 통상적으로 배터리 성능이 80% 이하로 떨어지면 배터리 성능을 교체해야 한다고 하는데, 벌써 배터리 성능이 80%대에 진입하니 속상할 따름이다. 대체 스마트폰 배터리 성능은 왜 이렇게 빨리 저하되는 것일까?

스마트폰 배터리로 사용되는 리튬이온배터리, 어떻게 구성돼 있나

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▲스마트폰에 사용되는 '리튬이온배터리'의 구성요소 (사진: 삼성 SDI)

우선 스마트폰 배터리로는 리튬이온(Li-ion)배터리가 사용된다. 리튬이온배터리는 크게 양극(+), 음극(-), 전해액, 분리막 4가지로 구성돼 있는데, 양극은 리튬이온배터리에서 용량과 전압을 결정하고, 음극은 리튬이온을 흡수 및 방출해 전자를 흐르게 한다. 이때 전지 내부의 양극과 음극이 직접적으로 만나지 않도록 분리하기 위해 분리막이 설치돼 있으며, 전해액은 리튬이온이 양극과 음극 사이를 이동할 수 있도록 매개체 역할을 수행한다.

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그렇다면 리튬이온배터리를 충전하거나 사용할 때, 내부에서는 어떤 변화가 이뤄지고 있을까? 배터리를 충전할 경우에는 배터리 안에 있는 전자가 외부 전류에 의해 음극으로 이동하고, 배터리를 사용할 경우에는 음극에 위치해 있던 전자들이 다시 양극으로 이동한다. 즉, 배터리가 충전 또는 방전되는 것은 배터리 내부에 있는 전자들의 이동에 의한 것이며, 외부에서 배터리 내부로 전자들이 유입될 수는 없다.

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수많은 배터리 중에서 왜 하필 리튬이온배터리일까

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리튬이온배터리는 동일한 크기의 니켈 카드뮴 배터리에 비해 에너지 밀도가 높아 기기의 크기를 보다 작고 가볍게 만들 수 있으며, 용량은 약 3배가량 높다. 또한 메모리 효과(배터리가 완전히 방전되지 않은 상태에서 충전을 반복했을 때 최대 용량이 줄어드는 현상)가 없어 배터리 용량이 줄어들지 않아 오랫동안 사용할 수 있다. 반면 가격이 비싸고 높은 온도에서 폭발할 위험이 있으며, 수명이 길지 않아 약 500회 정도 충전하면 성능이 급격하게 떨어진다.

실제로 새로 구입한 스마트폰을 하루에 한 번씩 충전해보면, 구입일로부터 약 1년 반쯤 지났을 무렵부터 배터리 성능이 급속도로 저하되는 것을 볼 수 있다. 하지만 기자처럼 스마트폰을 구입한지 1년도 되지 않았는데 배터리 성능이 이상할 만큼 낮아져 있다면, 평소 배터리 사용 습관을 점검해봐야 한다. 특히 요즘에는 스마트폰과 같은 휴대용 기기에는 물론 가전제품이나 전기자동차 등에도 리튬이온배터리가 사용되고 있으니, 리튬이온배터리의 수명을 연장할 수 있는 방법을 숙지해두면 많은 도움이 되겠다.

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리튬이온배터리, 조금이라도 오래 쓰려면

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▲​지나친 충전은 오히려 배터리의 성능을 저하시킨다

리튬이온배터리의 수명이 단축되는 가장 큰 원인은 올바른 충전법을 지키지 않는 것이다. 실제로 대다수의 스마트폰 사용자들이 잠들기 전에 스마트폰을 충전기에 연결해두고 아침이 되어서야 충전 케이블을 제거하는데, 이처럼 리튬이온배터리를 너무 오랫동안 충전하면 배터리가 부풀어 오르는 스웰링 현상이 나타날 수 있다. 스웰링 현상은 배터리의 수명을 단축시킬 뿐만 아니라 액정이나 패널에 탑재된 다른 부품을 훼손시킬 수도 있기 때문에 특히 주의가 필요하다. 또한 스마트폰을 충전하면서 사용하는 것도 충전과 방전이 동시에 일어나 배터리에 악영향을 끼칠 수 있으므로 지양해야 한다. 따라서 스마트폰을 충전할 때에는 배터리가 일정 수준(유선 충전: 40%, 무선 충전: 50%) 이상 남아있을 때 충전을 해야 하며, 충전 중에는 가급적 스마트폰을 사용하지 않는 것이 바람직하다.

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더위와 추위도 리튬이온배터리의 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 더운 날씨는 스마트폰 내부의 온도와 압력을 상승시켜 열화현상이 나타날 수 있으며, 추운 날씨는 내부 저항이 증가해 배터리 용량이 감소하거나 빠르게 방전될 수 있다. 또한 스마트폰에 케이스를 씌워둘 경우 발열로 인해 배터리 성능이 저하될 수 있으며, 화면 밝기가 지나치게 밝거나 자주 사용하지 않는 앱이 백그라운드 앱으로 설정돼 있을 경우 배터리가 빠르게 소모될 수 있으므로 신경 써주는 것이 좋다.

리튬이온배터리, 조금만 노력하면 수명 늘릴 수 있다

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일상생활에서 흔하게 볼 수 있지만, 그 속사정까지는 알 수 없었던 리튬이온배터리. 이제 리튬이온배터리가 어떻게 구성돼 있고, 충전 혹은 사용 중일 때 어떤 변화를 겪고 있는지 알게 됐으니, 올바른 방법으로 리튬이온배터리를 사용 및 관리해 그 수명을 조금이나마 늘릴 수 있겠다. 특히 한 번 저하된 배터리 성능은 다시 돌이킬 수 없다고 하니, 나도 모르는 사이에 배터리 성능을 저하시켰던 작은 생활습관부터 하나씩 개선해나가도록 해야겠다.

안혜선 기자 press@appstory.co.kr