겨울철이면 휴대폰 배터리가 유독 빨리 방전되기 때문에 자주 충전해줘야 하는 번거로움이 있다. 왜 추운 날엔 유난히 배터리 방전이 잘 되는 걸까.
먼저 배터리의 원리를 알아보자. 휴대폰이나 노트북PC 등에 쓰이는 배터리는 대부분 리튬이온전지다. 리튬이온전지는 양극(+)과 음극(-), 두 극을 분리시키는 분리막, 내부를 채우는 전해질로 구성돼 있다. 양극은 리튬코발트산화물이며, 음극은 흑연이다.
이렇게 이뤄진 리튬이온 전지 안에서는 화학반응이 일어난다. 충전할 때 작은 리튬이온이 음극으로 들어가고 방전 과정에서는 반대로 양극으로 움직여 전류를 만든다. 전해질은 그속에서 리튬이온의 움직임을 도와준다.
그러나 온도가 낮아지면 화학반응 속도가 낮아지게 된다. 반응속도가 줄어들면 리튬이온의 이동속도도 느려지게 되며 전지 내부의 저항이 증가한다. 즉, 배터리가 쉽게 낮아지게 된다. 비교적 따뜻한 곳에 있을 때보다 추운 곳에서 금방 방전되는 이유다.
보통 주변 온도가 10℃ 올라가면 화학반응 속도는 2배 빨라지는 것으로 알려져 있다. 따라서 빨리 배터리를 충전하기 위해서는 따뜻한 곳에서 충전하면 충전속도도 빨라지는 것이다. 다만 주변 온도가 60℃가 넘어가면 배터리 자체가 손상될 수 있으니 주의가 필요하다.
최근에는 극저온에서도 에너지 손실없이 전력공급이 가능한 리튬이온 배터리 기술이 개발됐다. 이를테면 높은 상공에서 사용되는 드론, 해수면 깊은 곳에서 사용되는 로봇 등 저온에서 사용해야하는 기기들에 활용될 수 있을 전망이다.
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