전기차 배터리의 원리와 종류 그리고 수명주기 및 교체

전기차 배터리의 원리

 

전기차 배터리는 대개 리튬이온 배터리(Lithium-ion battery)를 사용합니다. 이 배터리는 양극과 음극으로 구성된 전해질 내부에서 이온을 이동시켜 충전과 방전을 이루는 방식으로 작동합니다. 배터리 수명은 이러한 충전 및 방전 과정에서 발생하는 여러 가지 물리적인 요인과 화학적인 변화로 인해 점점 감소하게 됩니다. 전기 자동차 배터리의 수명은 사용량에 따라 크게 달라질 수 있으며, 평균 수명은 1,000~2,000회 충전 주기 또는 약 400,000km의 주행 거리입니다. 전고체 배터리가 곧 시장에 출시될 예정입니다. 전고체 배터리가 출시된다면 안전 문제 및 충전 시간과 같은 기존 리튬 이온 배터리와 관련된 일부 문제를 해결할 수 있습니다.

 

전고체 배터리

전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리에 사용되는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 사용하는 배터리 유형입니다. 차세대 배터리로 각광받고 있으며 향상된 안전성, 더 높은 에너지 밀도, 더 긴 수명 및 더 빠른 충전 시간을 제공할 것으로 예상됩니다. 전고체 전지는 아직 개발 단계에 있어 아직 상용 제품으로 널리 보급되지는 않았지만 많은 기업이 연구 개발에 막대한 투자를 하고 있습니다. 전고체 배터리는 전기 자동차 및 고성능 배터리가 필요한 기타 애플리케이션의 미래에 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.

 

 

배터리 수명을 연장하는 방법

 

배터리 수명을 연장하기 위해서는 다음과 같은 방법들이 있습니다. 

 

1. 배터리가 과열되지 않도록 온도를 관리해야 합니다. 충전할 때에도 너무 높은 온도에서 충전하지 않도록 주의해야 합니다. 여름에는 가능한 한 그늘진 곳에 주차하고, 겨울철에는 찜질팩으로 보온하는 등 온도관리를 해주는 것이 중요합니다. 전기 자동차 배터리의 최적 온도 범위는 섭씨 15도 정도이며 지나치게 높거나 낮은 온도는 수명을 단축할 수 있습니다.
2. 배터리가 완전히 방전되거나 완전히 충전시키는 것은 배터리 수명에 좋지 않습니다. 배터리를 사용할 때는 20% 이상 80% 이하로 사용하는 것이 좋고 가능하면 빈번하게 충전하는 것이 좋습니다.
3. 너무 자주 충전하거나 너무 오랫동안 충전하지 않는 경우에도 배터리 성능이 저하될 수 있습니다. 2~3일마다 충전하는 것이 좋습니다. 
4. 주행 습관 관리: 가속과 감속, 주행 속도, 주행 거리 등이 배터리 수명에 영향을 미칩니다. 부드러운 주행 습관을 유지하고, 긴 거리 주행보다는 짧은 거리 주행을 자주 하는 것이 좋습니다. 급가속과 급정거는 배터리에 부담을 주기 때문에 안정적인 속도로 운전하면 배터리 수명을 연장할 수 있습니다
5. 배터리 상태를 주기적으로 점검하여 이상이 있는 경우 빠르게 대처하는 것이 중요합니다.

배터리 교체 시 고려해야 할 것

1. 전기차 배터리의 수명은 주행 거리, 사용 환경, 충전 방식 등에 따라 달라질 수 있습니다. 주행 거리 등을 고려하여 배터리 교체 주기를 설정하고, 주기적으로 교체해야 합니다. 
2. 전기차 배터리 교체 비용은 비싸기 때문에, 차량 구매 시 기본적인 배터리 수명을 꼭 참고해야 합니다.
3. 배터리는 폐기물로 처리될 경우 환경에 악영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 배터리를 교체할 때는 반드시 친환경적인 처리 방법을 선택해야 합니다.
4. 배터리를 교체할 경우 차량의 주행 성능에 영향을 미칠 수 있습니다. 새로운 배터리를 사용할 경우 이전과는 다른 충전 시간, 주행 거리 등이 나타날 수 있으므로, 이에 대한 변화를 미리 파악하고 대처할 필요가 있습니다.
5. 전기차 구매 시 배터리 보증 기간과 조건을 확인해야 합니다. 배터리 교체를 고려할 때는 보증 조건도 고려해야 하며, 배터리 교체 후 보증 조건이 변경되는지 확인해야 합니다.

전기차 배터리의 시장 규모와 대표적인 기업

글로벌 배터리 시장은 전기차 시장을 중심으로 33조 원을 넘어설 것으로 예상됩니다. 대표적인 전기차 배터리 제조 기업으로는 우리나라의 LG에너지솔루션입니다. 국내 기업의 대표적인 사례로 전기차용 배터리 기술을 세계 최고 수준으로 보유하고 있습니다. 국내 여러 기관의 연구원들이 전고체 전지용 고체 전해질을 개발하여 생산 비용을 90% 저렴하게 만들고 있습니다.LG화학(현 LG에너지솔루션)은 2020년까지 전기차 배터리 부문 매출 10조원 달성을 목표로 전기차 배터리 분야의 선두기업이다. LG화학 배터리로 내연기관 자동차와 비슷한 수준이었다. LG에너지솔루션은 혁신적인 배터리 기술로 유명하며 셀, 모듈, BMS, 팩 등 다양한 제품을 제공하여 전기 자동차의 대중화에 이바지하고 있습니다. Tesla를 포함하여 다양한 자동차 제조업체에 배터리를 공급하고 있는 LG에너지솔루션은 2025년까지 배터리 소재 사업에 6조원을 투자를 계획하고 있습니다.