00:02그리고 이제 또다시 새로운 주제 한번 볼게요.
00:06오래 쓴 스마트폰 배터리가 빨리 닳는 이유
00:10여러분들은 어떤 스마트폰 같은 거 쓰면
00:12한 1, 2년 쓰면 배터리가 빨리 닳는 거
00:15대충 느낌이 올 텐데요.
00:18배터리 문제만 아니면 그 핸드폰을 계속 쓰고 싶은가요?
00:22아니면 좀 지겹기도 한가요?
00:25저는 사실 전자기기에 약간 지겨움을
00:28금방 느끼는 사람 중에 한 명인데
00:31그래도 요즘 핸드폰은 가능하면 한 1년 반 적어도
00:352년째 되면 좀 2년이 가까워지면
00:392년 동안 한번 써보고 싶다 이런 생각이 들긴 하지만
00:42그래도 이게 자꾸 그때쯤 되면 가격을 보고 있다가
00:45좀 싸게 나온다 싶으면 질러버리는 그런 타입입니다.
00:51그나마 좀 많이 나아졌어요.
00:53학교 다닐 때는 사실 굉장히 좀 빨리 뭔가를 전자기기를
00:58새로운 걸 아마 바꿔보고 싶은 이런 생각이 많았던 사람인데
01:03다 부지럽습니다.
01:05아무튼 스마트폰 배터리가 빨리 닳는 원리
01:09한번 볼게요.
01:11SEI, Solid Electrolight Interface의 약자인데요.
01:16배터리 하시는 분들은 이거에 대해서 굉장히 많은 연구를 합니다.
01:20이게 여기 뒤에 배터리가 단순히 빨리 닳고 어쩌고에 대한 문제이기도 하지만
01:25이게 이제 Solid Electrolight Interface에서 뒤에서 뭔가가 자란다고 하는데
01:31그런 자라는 것들이 그 멘브레인을 뚫고 지나가게 되면
01:35이 쇼트를 만들어서 얘네들 때문에 열화현상이 나타나고
01:39결국은 배터리가 폭발하거나 불이 나거나 하는 현상으로 이어지기도 해요.
01:44그래서 요즘은 그래서 멘브레인이 사실 너무나 중요하고
01:48그게 안 찢어져야 되니까
01:49그리고 또 가능하면 SEI가 안 생기게끔 하는 그런 것들이
01:54되게 많은 기술들이 적용되고 있는데요.
01:58그래도 이게 또 오랫동안 쓰다 보면 어쩔 수 없나 봅니다.
02:01그래서 배터리를 너무 오래 쓰는 것도
02:04그닥 안전에 좋지 않다라고 얘기를 하는데
02:09뭐 여러가지 옛날에는 사실 메모리 이펙트 등등 있었지만
02:13리튬에서는 사실 그런 것들에 대해서는 별로 염려를 안 하는 것 같고
02:18점점 80%가 줄어들고 어쩌고 어쩌고 한답니다.
02:22왜 어떻게 감소할까?
02:24이게 누구 핸드폰인지 모르겠지만
02:26근데 아이폰에서는 사실 요런 것들을 좀 제공하는 것 같아요.
02:33뭐 요런 것들.
02:34근데 저는 그 요즘 아이폰 아닌데서
02:39제공하는지 모르겠지만 옛날에는 잘 모르겠고
02:41아무튼
02:43리튬이온 배터리에 대한 작동 원리는
02:45뭐 이게 인터컬레이션이라는 단어를 쓰는데
02:49전자가 마이너스 전극을 주면
02:52전자가 이렇게 올 테니까
02:55뭐 차증이 될 테니까
02:59리튬이 다시 이렇게 와가지고
03:01이 사이로 이제 들어와서
03:04전자를 받아서 리튬으로 환원되는
03:07그러니까 그렇게 이제 충전이 되고
03:11또는 방전이 되고 왔다 갔다 하는
03:12그런 상황이 생기는데요.
03:14이제 음극이라는 얘기도 하고
03:16그 다음에 양극이라고 얘기를 합니다.
03:18이런 상태에서 요거까지만 보면 되는데
03:26음 좀 더 다음에 가서 볼까요?
03:29요 다음 슬라이드에 좀 잘 정리가 될 것 같은데
03:32이제 뭐 이제 충전이 됐다고 쳐봅시다.
03:35충전이 됐으면 여기 이제 전자들이 사실
03:37이쪽에 상대적으로 많이 있는 애들이잖아요.
03:42높은 에너지를 갖고 있는 전자들
03:44즉 낮은 음극전이 요게 이제 사실 말이 좀 애매한데요.
03:50낮은 음극전이 마이너스 포텐셜로
03:53전자들이 더 밑에 내려가 있다.
03:56그러니까 전자 입장에서는 더
03:59이제 전자는 아래쪽으로 내려갈수록
04:03내려가려고 하는 거잖아요.
04:04그리고 더 낮은 의미의 전이면
04:06그게 마이너스 포텐셜이긴 하지만
04:09바깥에 뭔가를 환원시킬 수 있는 환원력은 좀 더 세지죠.
04:15예를 들어 리튬 같은 경우
04:16리튬은 한 4봇도 되잖아요.
04:19마이너스 3. 몇 볼트인가?
04:21그러면 걔는 전자를 다시 내놓고
04:26전자를 내놓고
04:28본인은 상화되면서 다른 것들을 환원시킬 수 있는 능력이
04:31굉장히 큰 애들인 거잖아요.
04:34낮은 음극전이라는 게
04:36낮다라는 단어가 더 마이너스로 갔다라는 뜻이거든요.
04:39이게 절대로 절대값으로 작은 숫자가 된다라는 개념이 아니에요.
04:46그러니까 전자가 여기에 충분히 더 많이 있고
04:50그 전자들은 높은 에너지를 나름 가졌을 테니까
04:53이 전자들은 뭔가를 환원시킬 수 있는 능력이
04:57극대화되어 있는 상태입니다.
05:00그래서 충전을 시킬수록 더 높은 마이너스로 옮겨가게 되니까
05:06그래서 가능하면 사실 아주 높은 전압까지 충전하지 말라는 이유 중에 하나가
05:11이런 거이기도 해요.
05:13그러니까 얘의 다른 거를 환원시킬 수 있는 능력이 극대화되면
05:17여기 안에 있는 유기분자들을
05:20전자를 넘겨주면 얘네들은 마이너스 형태로 될 거 아니에요.
05:24그 마이너스가 되면 이 속에 있는 다른 리튬플러스랑 얘네들이 결합을 해버리겠죠.
05:30그렇게 결합해버리면 여기 쌓이게 되고
05:33걔네들이 어떤 이제 지금 얘기하는 SEI 면에서 뭔가 성장하게 되고
05:40그런 성장한 애들이 고체로 아주 고척화되게 되면
05:43이게 이제 여기 이걸 뚫고 들어온다는 거예요.
05:46이게 이제 이런 멘브레인을 뚫기 시작하면
05:48그동안은 전해질 같은 것들에 이온을 선택적으로 왔다 갔다 하게 했었는데
05:53이제 아무거나 왔다 갔다 하게 되면
05:55이제 그 다음에 이제 막 숏도 일어나고
05:58얘가 이렇게 성장해서 여기 가서 붙어버리면
06:00굳이 바깥으로 회로를 왜 둡니까 이렇게 돌죠.
06:04그러니까 굉장히 뜨거워지고
06:05결국 여기서 이제 폭발이 일어나고
06:07이런 상황이 벌어지게 됩니다.
06:10그래서 이제 SEI가 이제 이런 형태로 생긴다라고 얘기하는 건데
06:14얘가 어떻게 얼마만큼 일어나고
06:17그 다음에 이제 얘가 또 적당한 거로 미리 이제 코팅을 해놓으면
06:22얘가 성장하더라도 이거를 뚫고 나오지 못하게끔
06:25또는 지금 얘가 이거를 성장하게끔 하는 방법에도
06:29리튬의 전자들이 이 바깥에 있는 음이온하고 만나야 되는 거였잖아요.
06:34그럴 정도는 못하게끔 살짝 방호박을 넣어두면
06:39얘네들에 의해서 약간의 전압 차이도 생기니까
06:43그 전자가 쉽게 넘어가지 못하고
06:45그렇게 넘어가지 못한
06:47높은 에너지를 갖고 있지 못한 전자들은
06:50얘를 또 쉽게 환원시키지 못하고
06:52그런 일석이조의 효과를 노리게끔 하는 게
06:56바로 이제 이렇게 인텐셔널리 넣는 방법도 있다는 거죠.
07:00그래서 이게 SEI 부분을 보는 것들은 사실 되게 중요한데
07:05우리가 여기서 지금 얘기하는 거는 좀 인텐셔널리
07:09인터페이스를 별도로 만들고
07:11걔네들의 어떤 에너지 상태를 적당히 조절하면
07:14유기분자들이 그 주변에 오지 못하게 하거나
07:19또는 걔로부터 상대적으로 멀리 떨어져 있게끔 만드는
07:22그런 행동들을 우리가 유도할 수 있겠죠.
07:26그래서 이제 그런 얘기들이 뒤에 쭉 적혀 있는데요.
07:29그래서 이온들은 쉽게 옮겨 가지만
07:32우리가 원하는 전자들이나 이런 것들은
07:35잘 옮겨가지 못하게끔 하는 일들을 하거나
07:39그 다음에 이제 이런 전해질이 분해되지 않게끔 하는
07:47그런 역할을 적당히 할 수 있다.
07:51그래서 이것도 이제 너무 두꺼우면
07:54어쨌든 걔도 저항으로 여겨질 테니까
07:58회로 전체는 큰 나쁜 일도 벌일 수 있어서
08:01그래서 이런 저런 효과가 있다.
08:04라고 얘기하는 게 여기 핵심 내용이고요.
08:07그 다음에 이제 그런 것들이 점점점점
08:10뭐 얘기한 것처럼 그런 현상들이 일어나는데
08:13이게 이제 배터리가 충분히 충전되어 있기만 하면
08:16사실 이런 일들이 벌어지긴 하는 거잖아요.
08:19그러니까 지금 충전했을 때
08:21더 네가티브의 전유가 일어났을 때
08:24이런 일들이 더 잘 일어난다고 했으니까
08:26그래서 완전히 충전시켜 놓는 것이 별로 좋지 않다는 얘기도 하고
08:32또 그렇게 오랫동안 둬도 사실 회로가 열려 있어서
08:37전자들이 쉽게 이동하진 않지만
08:40그래도 이제 그건 속도의 개념이고
08:42그죠?
08:43우리가 사용하게 되면 회로가 다시 연결되니까
08:45얘네들이 좀 더 그런 현상들이 많이 일어나긴 하겠지만
08:48자꾸 사용하다 보면 이게 이제 충전해 놓는 것만 갖고도
08:53이런 일이 벌어질 수 있다.
08:55그래서 키네틱적인 면에서는 약간 시간이 더 오래 걸리고
08:59우리가 그렇게 염려할 만큼은 아니겠지만
09:02그래서 이게 전기차 같은 경우도 오래 안 쓸 때는
09:06너무 높은 전압으로 유지시켜 주지 않는 것이 좋다고 얘기를 해요.
09:11예를 들어 한 60%만 충전해 놓고
09:14뭐 어디 한 달 동안 어디 갔다 올 거면
09:16그렇게만 충전시켜 놓으라
09:18너무 낮은 것도 안 좋지만
09:21너무 높은 포텐셜로 놔두는 것도 안 좋다.
09:24뭐 그런 것들입니다.
09:26그래서 이 SEI의 부분을 해결하는 것이
09:29배터리의 안정성과 라이프타임을 조절할 수 있는 중요한 거고
09:34그 개면층을 어떻게 우리가 잘 조절할 것인가
09:37유기물이 안 오게 만들 것인가
09:39에너지를 높일 것인가 낮출 것인가
09:41이런 얘기들을 적당하게 조절하게 하는 일들을
09:45우리가 진행한다 라고 보면 알게 되겠습니다.
09:49뭐 상세한 내용들은 사실 배터리 하시는 분들이 잘 하시기 때문에
09:53그쪽의 얘기를 들어야 될 것 같아요.
09:55이게 사실 여러 가지를 동시에 고려해야지
09:59그냥 에너지만 낮춘다.
10:01우리가 그런 거에 대한 이해가 좋지 않다는 것도
10:04우리 교과서에도 여러 개 봤었고
10:06또 뭐 있었잖아요.
10:09예를 들어 우리가 세제 같은 거 쓸 때
10:11포스파이트 같은 경우
10:16인산이나 이런 거 사용할 때
10:18걔네들이 처음에 비누로 되게 좋을 줄 알았지만
10:23환경에 또 다른 문제를 일으켜서
10:25결국은 시장에서 퇴출됐잖아요.
10:28그런 내용들과 관계되는 여러 가지가 있겠습니다.
10:33그래서 안정하게 그 SEI를 인텐셔널리 만들어서
10:37인공 SEI를 이미 코팅해 놓고
10:40그 다음에 첨가제 같은 걸 넣는답니다.
10:43그러니까 우리가 원하는 물질들이 환원되지 않게끔
10:46이런 첨가제를 미리 넣어놔서
10:48그 첨가제가 환원되되
10:50그 첨가제는 그 SEI 면에서
10:53이렇게 성장하거나 이러지 않고
10:55뭐 그냥 약간 부위물처럼 떠다니게 할 수 있다든가
10:58아니면 충분히 용해도가 높다든가
11:00이런 식으로 제어될 수 있는
11:04그런 애들을 사용한다라고 하는 것들이죠.
11:08이런 내용들을 실제로 배터리에서 이용한다고 합니다.
11:12감사합니다.
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