리튬이온 배터리와 납산 배터리 특징 비교

가정용 태양열 설치 시 일반적으로 사용하는 배터리는 리튬이온 배터리(Lib, Lithium-ion battery)와 납산 배터리(Lab, Lead-acid battery)입니다. 두 가지 배터리 모두 전하를 저장하고 전자를 방출함으로써 충전과 방전이 되는 원리를 가지고 있으며, 리튬이온, 혹은 납산이란 재료만 다를 뿐 유사한 메커니즘으로 작동됩니다.

 

 

 

리튬이온 배터리와 납산 배터리 비교

리튬 이온 배터리는 에너지 저장 시스템에서 가장 많이 쓰이는 배터리이며 노트북, 휴대폰에 쓰이고 있는 충전식 배터리입니다. 납산 배터리는 전 세계적으로 가장 많이 사용하고 있는 충전식 배터리이며, 대표적으로 내연기관 차량의 배터리를 생각하면 됩니다. 

화학 메커니즘을 갖는다는 공통점이 있는 리튬이온 배터리와 납산 배터리는 태양광 에너지 시스템의 배터리 저장장치에서 대표적으로 사용되고 있습니다. 각각 특징을 가지고 있으며, 배터리 원리인 전기화학 메커니즘 작동 시 리튬을 사용하느냐 납을 사용하느냐에 따라 결국 비용과 성능, 수명이 달라집니다.

	리튬이온 배터리	납산 배터리
재료	금속 리튬	납
방전심도(DoD), 배터리 비율	85%	50%
사용 효율	95%	80~85%
수명	10~15년	3~13년
용량(리튬이온 배터리 기준)	10배(15kWh)	약 1배(1.5~5kWh)
비용(리튬이온 배터리 기준)	10배(1000만원)	약 1배(100만원)
무게(리튬이온 배터리 기준)	10kg	약 50kg
활용	모바일폰, 노트북	내연기관 차량용 배터리, 지게차

용어를 풀어보면, 방전 심도(DOD, Depth of Discharge)는 배터리의 기대수명을 손상시키지 않고 안전하게 사용할 수 있는 배터리 비율로 볼 수 있습니다. 일반적인 리튬이온 배터리는 85% 수준의 방전심도를 가지고 있으며, 납축 배터리는 50% 수준입니다. 즉, 리튬이온 배터리일 때 100 kWh 배터리의 방전심도가 85%이면 85 kWh 이상 사용하면 배터리 수명을 단축시킬 수 있습니다. 

사용 효율은 100%의 기대수명을 가지고 있을 때 리튬이온은 95% 수준을 사용할 수 있으며, 납산 배터리는 약 80% 수준의 사용 효율을 나타냅니다.

 

 

 

리튬이온 배터리의 특징

1. 미국 에너지부에 의하면 비용, 수명, 용량 등을 검토할 때 리튬이온 배터리가 가장 가성비가 좋다는 의견입니다.
2. 납산배터리보다 훨씬 짧은 시간 안에 100% 배터리 충전을 할 수 있습니다. 
3. 무게 또한 납산 배터리보다 약 5배 정도 가벼워 노트북과 같은 작은 전자기기에 사용됩니다.
4. 납산 배터리에 비해 훨씬 작고 가볍습니다. 다만, 가격 경쟁력 측면에서는 불리합니다.
5. 용량 기준으로 보면 리튬이온 배터리가 에너지 밀도가 높아 큰 에너지를 저장할 수 있기 때문에 더 많은 전력을 공급할 수 있습니다.
6. 수명은 리튬이온 배터리가 훨씬 깁니다. 즉, 납산 배터리보다 충전과 방전이 연속적으로 지속되기 때문에 수명이 길어진다고 알려져 있습니다.
7. 납산 배터리보다 과열되는 특징이 있어 높은 온도에서 위험성에 있어서 불리합니다.

전기차 배터리 수명(관리, 유지방법)

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납산 배터리의 특징

1. 배터리 수명은 짧지만 비용은 가장 저렴합니다.
2. 납 배터리는 대부분 회수가 되며, 재활용 재료로 구성되기 때문에 리튬이온 배터리보다 환경적인 측면에서는 장점이 있습니다.
3. 납산 배터리의 경우 최적의 수명으로 사용하기 위해서는 산화물제거 등 필요 유지보수 공정이 필요합니다.
4. 리튬이온 배터리보다 에너지 밀도가 낮아 동일한 용량을 기준으로 훨씬 무겁습니다. 다만, 가격 경쟁력이 월등히 높습니다.

특징이 명확한 두 배터리는 무조건 리튬이온 배터리가 좋다고는 할 수 없습니다. 사용 빈도와 비용을 따져보면 가성비 기준납산 배터리가 유효할 수 도 있습니다. 리튬이온 배터리가 납산 배터리에 비해 초기 투자 비용이 많이 들어가기 때문입니다.