스마트폰을 계속 사용하면 배터리 수명이 줄어드는 이유

스마트폰을 계속 사용하면 배터리 수명이 줄어드는 이유

 

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왜 계속 쓰면 수명이 줄어드는 걸까

스마트폰을 산지 얼마 안 됐을 땐 몇 시간을 사용해도
배터리가 넉넉하게 남아있습니다

하지만 1년, 2년, 3년 사용하다 보면
배터리 닳는 속도가 점점 빨라지게 됩니다

그래서 한 시간도 안 썼는데
다시 충전을 해야하는 상황이 되기도 하죠

스마트폰을 사용하면 사용할수록
배터리의 수명이 점점 줄어드는 이유는 무엇일까요

https://youtu.be/xDWG7F68eDw

배터리는 전자기기가 작동할 수 있도록
전기 에너지를 공급해 주는 장치입니다

전지라고 말하기도 하는데
충전이 불가능한 1차 전지와 충전이 가능한 2차 전지로 나눌 수 있습니다

스마트폰, 노트북, 무선 이어폰, 전기 자동차에 사용되는 것이
바로 2차 전지이며 2차 전지에는 여러 가지 종류가 있지만

리튬을 소재로 해 만들어진 전지인
리튬이온 전지가 가장 많이 사용되고 있습니다

리튬이온 전지는 리튬이온을 보관하고 있는
쉽게 말해 리튬이온의 집이라고 할 수도 있는
플러스(+), 마이너스(-) 즉 양극재와 음극재

리튬이온이 양극과 음극 사이를
이동할 수 있도록 도와주는 전해질

배터리가 사용되지 않을 때 리튬이온의 이동을 막는
분리막으로 구성되어 있습니다

충전된 배터리의 리튬이온은 음극재에 머물러 있습니다
이때 스마트폰을 사용하면 음극재에 있는 리튬이온이
전자를 잃어버리게 되고 전해질을 통해
양극재로 이동하게 됩니다

잃어버린 전자는 도선을 따라 음극재에서 양극재로 이동하는데
이때 이동하는 과정에서 전기 에너지가 만들어져
스마트폰이 작동하게 됩니다

즉 배터리가 닳는다는 것은 음극재에 있는 리튬이온이
양극재로 이동하는 현상이라고 말할 수 있습니다

이것을 방전이라고 하죠

배터리를 전부 사용하면 모든 리튬이온이 양극재에 머물러 있습니다
이때 리튬이온은 산소와 결합해 리튬 산화물 형태로 존재하는데
이런 상태에서 충전기를 연결하면

양극재에 있는 리튬 산화물이 다시 리튬이온으로 분리돼
음극재로 이동하게 됩니다
그리고 잃어버렸던 전자를 다시 얻게 되죠

이것을 충전이라고 합니다

배터리의 사용과 충전은 이런 원리로 이루어지는 것입니다

리튬이온 전지의 음극재, 즉 리튬이온의 집은
흑연으로 만들어집니다

연필에 있는 그 흑연과 같은 것으로
안정적인 구조를 가지고 있고 리튬이온을 많이 저장할 수 있고
가격이 싸기 때문에 음극재로 사용하기 적합한 소재라고 할 수 있습니다

그런데 흑연은 사용할수록 구조가 점점 변해
저장할 수 있는 리튬이온의 수가 줄어들게 됩니다

사용하고 충전하고
사용하고 충전하다 보면
리튬이온이 머물 수 있는 집이 하나 둘 무너진다는 것이죠

집이 무너지면 음극재에 머무는 리튬이온의 수가 줄어들게 되고
리튬이온의 수가 줄어들면 전자의 수도 줄어들게 되니
만들어지는 전기 에너지도 줄어들게 됩니다

그래서 스마트폰을 사용하면 사용할수록
배터리의 수명이 줄어들게 되는 것입니다

이렇게 집이 무너지기 시작하면
아무리 충전을 해도 리튬이온이 머무를 집이 없어지게 되니
이전과 같은 성능을 내지 못하게 되는 것입니다