정전류(CC), 정전압(CV) 충전이란?

배터리 평가 방법 중 충ㆍ방전 평가는 매우 중요합니다. 이때 충전 및 방전할 때 정전류(CC) or 정전압(CV) 중 무엇으로 실험해야 정확한 데이터를 얻을 수 있는지 판단해야 합니다. 그렇다면 정전류와 정전압은 어떤 원리로 충전하는지 알아보도록 하겠습니다.

 

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정전류와 정전압의 차이(쉬운 설명)

  방이 100개짜리인 집이 있습니다. 처음엔 모두 비어 있어서 1분당 방 5개씩 채워나갔습니다.(정전류) 하지만 어느정도 방이 차니깐 1분 만에 비어있는 방 5개를 찾기가 어려워졌습니다. 사람을 많이 넣자니 혼잡해질 것 같아 시간이 오래 걸리더라도 방 찾는 인원을 5명으로 고정시키고 방을 찾을 때마다 인원을 투입하는 형태로 바꿨습니다.(정전압)

 

  배터리도 똑 같습니다. 정전류(CC)는 일정한 전류를 흘려보내줍니다. 매 시간 같은 양을 충전해 줍니다. 그렇기 때문에 완충에 가까울수록 가혹하게 충전하게 됩니다. 정전압(CV)은 일정한 전압을 걸어줍니다. 초기엔 많은 양이 충전되지만 충전될수록 천천히 충전됩니다. 그렇기 때문에 정전류 충전 후 최종적으로 정전압 충전을 통해 배터리 내 리튬이온을 안정적으로 충전시키는 방법으로 평가가 이뤄집니다.

 

정전류 충전 : 리튬이온이 들어갈 공간이 많을 때

정전압 충전 : 리튬이온이 들어갈 공간이 적을 때

 

정전류(CC), 정전압(CV) 충전 방법 및 충전 속도

 

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정전류(Constant current) 충전

  일정한 전류 값으로 배터리를 충전하는 방식입니다. 이 때 전류를 정하는 방법은 배터리 용량과 C-rate입니다. C-rate은 배터리를 몇 시간 동안 충전할지 결정하는 요인입니다. 즉, C-rate가 동일하다고 할 때 배터리 용량이 커질수록 주입해주는 전류 값이 높아지게 됩니다. 해당 방법은 배터리가 완충에 가까워도 일정량 충전해야 하기 때문에 배터리에 과부하가 걸릴 수 있으니 유의해야 합니다.

 

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정전압(Constant voltage) 충전

  일정한 전압 값으로 배터리를 충전하는 방식입니다. 안정적인 충전을 할 수 있는 장점이 있습니다. 리튬이온이 전극 재료에 일정한 압력에 따라서 자연스럽게 들어가는 원리이기 때문에 배터리에 무리가 가지 않는 방법입니다. 따라서 초기에 정전류 충전 후 리튬이온이 제대로 자리 잡지 못한 리튬이온들은 정전압 충전을 통해 추가로 충전해줄 수 있습니다. 그렇기에 배터리 재료 충방전 평가 시 CC/CV 평가를 많이 하는 것이 그 이유입니다.

 

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율속(C-rate)이란?

  얼마나 빠르게 배터리를 충전 혹은 방전할 것인지 나타내는 지표입니다. 1 C-rate는 1시간 동안 배터리를 완충 혹은 방전시킨다는 의미입니다. 2 C-rate는 30분 동안, 3 C-rate는 20분 동안, 0.5 C-rate는 2시간을 뜻합니다. 표준용량은 0.2 C-rate 5시간 동안 충전했을 때 용량을 표준용량으로 정하고 있습니다.

 

  용량과 C-rate를 알면 정전류의 개념을 좀 더 이해하기 편합니다. 보조배터리에 5,000mAh라는 용량 표시를 보신 적 있으실 것입니다. (전류) x (시간) = (용량)이라는 뜻입니다. 즉, 완전방전 된 5,000mAh의 배터리를 500mA로 충전한다면 10시간이면 충전이 완료된다는 뜻입니다. 실제론 완충에 가까울수록 500mA로 충전하기 어려워 10시간보단 더 걸립니다.

 

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  정전류 충전은 어떻게든 시간 안에 용량을 맞추려고 달려가는 고속도로와 같고 정전압 충전은 조금은 느리더라도 고속도로에서 나와 국도로 원하는 곳까지 이동하기에 가장 적합한 충전 방식이라는 것을 꼭 기억하시면 좋겠습니다.

 

 

읽어주셔서 감사합니다^^