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표진수

realwater@etomato.com

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리튬 이온 배터리 삼총사

2023-03-13 16:18

조회수 : 2,215

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일상 생활에서 배터리를 사용하는 기기가 점점 많아지고 있습니다. 기기들마다 배터리의 크기와 사용시간, 용도가 다르고 종류도 다양합니다. 하지만 종류가 많아 원하는 배터리를 찾기 어렵습니다.
 
이에 배터리 업계에서는 형태에 따라 원통형, 각형, 파우치 형으로 분류해 생산하고 있습니다. 이들은 장단점도 각각 다릅니다. 원통형, 각형, 파우치형 모두 각자 다른 특성이 있습니다.
 
예컨대 원통형은 규격 제품으로 대량생산이 가능해 높은 생산성과 낮은 가격을 장점으로 가지고 있습니다. 다만 규격 제품이기 때문에 원하는 형태로 가공하기 쉽지 않은 단점이 있습니다.
 
파우치형은 원하는 형태로 변형된다는 장점이 있지만 상대적으로 대량생산에는 적합하지 않습니다. 생산과 가격 면에서 원통형에 비해 경쟁력이 높지 않습니다.
 
이들 세 가지 배터리는 범용성, 생산성, 가격뿐만 아니라 출력, 안전성, 가공성에서 각각 다른 특성이 있습니다. 때문에 무엇이 더 좋고 나쁘고는 사용처에 따라 달라지게 됩니다. 
 
다양한 형태의 삼성SDI 배터리. (사진=삼성SDI)
 
구체적으로 배터리 하면 AA 건전지가 떠오릅니다. AA건전지는 원통형입니다. 세계 최초로 양산한 리튬이온배터리 역시 원통형 배터리였으니 역사가 가장 오래된 형태입니다. 원통형 배터리는 사이즈가 작고 고용량과 고에너지가 특징이어서 순간적으로 높은 에너지 출력이 필요한 제품에도 많이 사용되고 있습니다.
 
원통형 배터리가 들어가는 기기는 전동공구, 로봇청소기, 정원공구 등을 들 수 있는데요. 순간적으로 큰 힘을 내야 하는 공통점이 있습니다. 특히 전동공구는 콘크리트를 뚫거나 나무를 자르거나 금속을 갈거나 하는 용도 때문에 배터리도 순간적으로 강한 힘을 내는 고출력이 필수인데다 작업자가 오랜 시간 동안 사용할 수 있도록 고용량과 긴 수명이 요구됩니다.
 
각형 배터리는 알루미늄을 외장으로 사용한 캔 모양의 배터리입니다. 각형 배터리는 원통형 배터리에 비해 두껍고 파우치형에 비해 외부 충격에 강한 특징이 있습니다. 각형 배터리 하면 전기자동차에 들어가는 손바닥보다 큰 배터리를 쉽게 떠올릴 수 있습니다.
 
전기자동차는 안전을 최우선으로 합니다. 알루미늄 캔으로 이루어진 각형 배터리는 구조적 안전성이 높고 열 방출이 좋아 전기자동차용으로 안성맞춤이라는 평가를 받고 있습니다. 또한 내부의 가스를 배출하는 벤트(vent)나 특정 전류가 흐를 때 회로를 끊어버리는 퓨즈(fuse) 등 각종 안전장치가 있는 것도 큰 장점입니다.
 
파우치형 배터리는 원통형이나 각형의 금속 외관과는 다르게 흔히 과자 봉지와 같은 맨들맨들하고 빛이 반사되는 얇은 필름 소재로 둘러싸인 외관을 하고 있습니다. 외관 소재의 특성으로 인해 얇고 넓은 배터리를 만들 수 있어서 원하는 형태로 가공하기 쉬운 장점이 있는데요. 그뿐만 아니라 공간 효율이 높아 에너지 밀도를 높일 수도 있죠.
 
파우치형 배터리는 무게가 상대적으로 가볍고 사이즈와 용량을 쉽게 바꿀 수 있는 특징 때문에 슬림한 IT 기기에 우선으로 채용됐는데요. 파우치형 배터리가 탑재된 스마트폰, 태블릿PC 등 IT 기기는 기존 두께의 한계를 극복해 소비자들의 관심을 받으며 판매가 대폭 확대됐습니다.
 
표진수 기자 realwater@etomato.com
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