리튬인산철(LiFePO4) 배터리의 장단점

파워뱅크 제작에 사용할 리튬인산철(LiFePO4) 배터리의 장단점을 요약하였습니다.

● 장점

• 무게가 가볍다(크기가 작다).

• 높은 에너지 밀도 

납축전지, Ni-based 전지에 비해 매우 작고 가벼우며, 전압이 높기 때문에 에너지 밀도가 2~10배 이상 높다(같은 크기의 다른 전지에 비하여 더 큰 용량)

• 수명이 길다.

용량의 90%까지 방전 후, 재충전 반복 횟수가 1,500회 이상이고 납축전지 대비 4배 이상, Ni- base 전지, 리튬이온전지보다 수명이 3배 가까이 더 길다.

• 안전하다.

과방전, 과충전 시 폭발하지 않고(외관이 변하지 않고) 내부적으로만 손상되며, 강한 외부 충격이나 고온(열), 화재에도 폭발하거나 가스를 내뿜지 않고 물에도 강하다.

• 우수한 고율 충/방전 특성 

3C까지 급속충전이 가능하고, 정전류로 3C(A)까지 연속 방전, 순간적으로 20C까지 고율 방전이 가능하다. 즉 지속 방전 특성과 순간 방전 능력이 뛰어나다.

하지만 제조업체의 스펙에 따라 다르며, 수명을 위해서 권장 충전 용량은 0.1C(용량의 1/10), 급속 충전이라도 0.2C(용량의 1/5)를 넘지 않도록 한다. 단 영하의 온도에서 충전 시에는 0.1C가 바람직하다. 예를 들어 120Ah의 경우 권장 충전 용량은 12A이다.

방전 용량의 경우, 실제로는 파워 뱅크를 구성한 BMS(PCM)의 허용 전류에 의존하다. 

• 넓은 사용 온도 범위(-20℃~ 75℃)를 갖는다.

기존의 납축전지의 단점으로 겨울철에도 용량 저하 없이 사용할 수 있다.

• 메모리 효과(memory effect)가 없다.

기존의 Ni-based 전지(Ni-Cd, Ni-MH)의 단점으로 이와 같은 메모리 효과가 없어 실제 사용할 수 있는 출력 에너지가 많다.

• 자가 방전에 의한 전력 손실이 매우 적다.

월 3%미만으로 충전 후 장기간 저장이 가능하다.

• 유해물질이 없어 파손 시 환경에 무해하고, 친환경적이다.

기울어져도 성능 발휘에 지장을 받지 않는다.

• 유지보수가 불필요하다.

● 단점

• 리튬이온이나 리튬폴리머 전지보다 에너지 밀도가 낮다.

• 가격이 비싸다.

• 차량 시동 용으로는 충전 전압이 맞지 않아 이르다. 이 경우 만충이 되지 않아 효율, 나아가 수명이 떨어진다.

• BMS 즉 셀밸런스 기능이 차량용에서는 실시간 충방전에 대응하도록 기술이 개발되고 있다 비싸다. 하지만 캠핑용으로는 무난하다.

• 내구성을 높이기 위해서는 높은 단가의 고급 BMS 장착이 요구된다.

• 영하 온도에서 충전이 문제가 되어 주변 온도에 따라 보온커버가 필요할 수 있다.

시중에 나와 있는 리튬인산철배터리 단셀의 스펙 비교

1) 종단 충전전압은 과충전을 방지하기 위하여 충전을 차단해야 하는 전압입니다.

2) 종단 방전전압은 과방전으로 배터리를 손상시키지 않기 위해서 방전을 차단해야 하는 전압입니다.