이전 기사에서는 다음과 같이 비교했습니다. 납축 배터리가 장착된 LiFePO4. 하지만 이 글에서는 두 가지 인기 있는 배터리 유형에 초점을 맞출 것입니다. 하나는 리튬이온 배터리이고 다른 하나는 젤 배터리입니다. LiFePO4와 젤 배터리에 대한 논쟁은 수년 동안 계속되어 왔습니다. 젤 기반 배터리는 납축 배터리의 일종이라는 점을 기억하세요.
의심할 여지 없이 이 두 가지 배터리 모두 각자의 방식이 뛰어납니다. 그렇기 때문에 리튬 배터리와 젤 배터리를 선택하는 것은 매우 혼란스러울 수 있습니다. 이 글에서는 이러한 배터리 유형 간의 차이점에 대해 설명합니다. 이를 이해하면 추측을 피하고 정보에 입각한 구매 결정을 내리는 데 도움이 됩니다. 그럼 시작해 보겠습니다!
리튬이온 배터리와 젤 배터리의 차이점
이 두 배터리의 중요한 차이점은 화학 물질에 있습니다. LiFePO4는 리튬 인산철을 음극으로 사용합니다. 그러나 젤 배터리는 음극으로 이산화납(PbO₂)을 사용합니다. 일반적인 납축 배터리와 마찬가지로 이러한 젤 기반 배터리는 스펀지 납(Pb)을 양극으로 사용합니다. LiFePO4 배터리는 흑연을 양극으로 사용합니다. LiFePO4와 젤 배터리에 대해 자세히 알아보겠습니다.
1- 음극 화학
양극 화학은 LiFePO4와 젤 배터리의 주요 차이점 중 하나입니다. LiFePO4 배터리는 리튬 인산철을 양극 물질로 사용합니다. 반면 젤 배터리는 납축 배터리의 일종입니다. 리튬 기반 소재 대신 이산화납(PbO₂)을 음극으로 사용합니다.
리튬이온 배터리의 양극은 흑연으로 만들어진 반면, 젤 배터리의 양극은 스펀지 납으로 구성되어 있습니다. 이 두 배터리는 전해질도 다릅니다. LiFePO4 배터리는 리튬 염을 전해질로 사용합니다. 반면에 젤 배터리는 실리카 기반 젤을 전해질로 사용합니다.
리튬이온 배터리의 음극은 더 안정적이고 에너지 밀도를 높입니다. 따라서 LiFePO4는 젤 배터리보다 더 많은 에너지를 저장하고 전달할 수 있습니다. 젤 배터리는 같은 용량에 비해 더 무겁고 부피가 큽니다. 따라서 이러한 배터리는 더 큰 기계와 장치에 사용됩니다. 설치에 더 많은 공간이 필요합니다.
2- 에너지 밀도
에너지 밀도는 배터리를 구매할 때 반드시 확인해야 하는 필수 요소입니다. 이는 배터리가 특정 공간 또는 부피에 얼마나 많은 에너지를 저장할 수 있는지를 나타냅니다. LiFePO4 배터리는 에너지 밀도(90-160Wh/kg)가 더 높습니다. 그 이유는 음극(리튬인산철)이 더 효율적으로 에너지를 저장할 수 있기 때문입니다.
반면 젤 배터리는 에너지 밀도가 훨씬 낮습니다(30~50Wh/kg). 에너지 밀도가 낮기 때문에 젤 배터리는 같은 에너지를 저장할 때 LiFePO4 배터리에 비해 부피가 훨씬 더 큽니다. LiFePO4 배터리는 더 작지만 더 적은 무게와 크기로 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다.
3- 사이클 수명 및 수명(년)
배터리 수명은 배터리 성능이 저하되기 전에 충전 및 방전할 수 있는 횟수를 의미합니다. 특정 사이클 수명이 지나면 배터리의 에너지 저장 용량이 크게 떨어집니다. LiFePO4 배터리는 3000회 이상의 사이클 수명을 제공합니다. 즉, 한 번 충전하면 3000회 이상 사용할 수 있다는 뜻입니다. 수명은 10년에서 12년 사이입니다.
반면 젤 배터리는 방전 깊이와 사용 조건에 따라 일반적으로 500~1,200회 사이클을 제공합니다. 전체 수명은 일반적으로 4년에서 8년 사이입니다. 이처럼 사이클 수명이 짧고 전체 수명이 짧기 때문에 젤 배터리는 열등한 옵션입니다. 이는 수명이 우선시되는 장기 사용의 경우 더욱 중요합니다.
4- 작동 온도 성능
LiFePO4 배터리는 고온 조건에서 더 나은 성능을 제공합니다. 그 이유는 전극 소재의 인산염 결합이 매우 안정적이기 때문입니다. 열에 노출되어도 이 결합은 깨지지 않습니다. 이러한 배터리는 폭발을 일으킬 수 있는 과열되지 않습니다. 반면 젤 배터리는 더 높은 온도 조건에서 심각한 문제에 직면합니다.
고온에 노출되면 젤 배터리 내부의 화학적 활성이 증가합니다. 이로 인해 내부 플레이트의 부식이 가속화될 수 있습니다. 또한 젤 기반 전해질은 증발할 수 있습니다. 이러한 영구적인 성능 저하는 배터리의 사이클 수명과 전체 수명을 크게 단축시킵니다. 따라서 저는 고온 조건에서는 LiFePO4 배터리가 더 나은 옵션이라고 생각합니다.
5- 무게 및 크기
LiFePO4 배터리는 크기가 작기로 유명합니다. 이 때문에 작은 크기의 기기와 가젯에 많이 사용되는 것을 볼 수 있습니다. 그 이유는 이 배터리의 에너지 밀도가 더 높기 때문입니다. 즉, 킬로그램당 더 많은 에너지를 저장할 수 있다는 뜻입니다. 따라서 크기가 작을수록 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다.
에너지 저장량을 늘리기 위해 크기나 무게를 더 늘릴 필요가 없습니다. 반대로 젤 배터리는 에너지 밀도가 낮습니다. 즉, 주어진 부피(kg당)에 더 적은 에너지를 저장할 수 있습니다. 따라서 제조업체는 더 많은 에너지를 저장하기 위해 크기를 늘립니다. 이 때문에 젤 배터리는 일반 배터리보다 부피가 크고 무겁습니다.
6- 환경 친화 및 안전
친환경성과 안전성 측면에서 리튬이온 배터리는 경쟁에서 승리합니다. 앞서 말했듯이 이 배터리는 인산염 기반 음극을 사용합니다. 따라서 인산철 화학(결합)이 매우 안정적입니다. 이 결합은 매우 높은 온도에서도 안정적으로 유지됩니다. 이 때문에 LiFePO4 배터리는 더 안전하고 화재 발생 가능성이 적습니다.
또한 이러한 배터리는 유해 가스를 방출하지 않으므로 큰 장점입니다. 반대로 젤 배터리에는 납과 황산이 포함되어 있습니다. 이 두 가지 물질은 적절하게 폐기하지 않으면 독성이 있고 환경에 유해합니다. 또한 이러한 배터리는 특히 과충전된 경우 수소를 방출할 수 있습니다. 이 가스는 건강에 좋지 않습니다. 또한 납 함량으로 인해 리튬이온 배터리보다 훨씬 덜 친환경적입니다.
7- 전압 안정성 및 충전 속도
전압은 배터리의 필수 요소입니다. 많은 기기가 작동하려면 안정적인 전압이 필요합니다. LiFePO4 배터리는 사용 중에 안정적이고 우수한 전압을 제공합니다. LiFePO4 배터리가 완전히 충전되었다고 가정해 봅시다. 이제 이 배터리를 사용하기 시작합니다. 100%와 50% 충전 시 이 배터리는 동일한 전압을 제공합니다.
배터리가 다 소모되어도 전압 강하가 일어나지 않습니다. 반대로 젤 배터리는 방전 시 전압이 크게 떨어집니다. 충전 상태가 감소함에 따라 전압 출력도 꾸준히 감소합니다. 따라서 전압 조정기 없이 작동하기 위해 일정한 전압이 필요한 장치에는 적합하지 않습니다.
충전 속도에 있어서는 리튬이온 배터리가 결정적인 우위를 점합니다. 젤 배터리는 충전 속도가 느리기로 악명이 높으며, 배터리 손상을 방지하기 위해 완전 충전에 8~12시간이 걸리는 경우가 많습니다. 이에 비해 LiFePO4 배터리는 1.5~3시간이면 위험 없이 완전히 충전할 수 있습니다. 이는 큰 차이로, LiFePO4 배터리는 긴급 상황에 이상적입니다.
8- 비용 및 애플리케이션
배터리 구매 시에는 두 가지 유형의 비용 분석이 있습니다. 다음과 같습니다:
- 선불 비용
- 장기 비용
리튬이온 배터리는 초기 비용이 비싸다는 것이 큰 단점입니다. 이 때문에 많은 사람들이 언뜻 보기에 이 배터리가 적합하지 않다고 생각합니다. 하지만 장기적인 비용은 낮기 때문에 초기 높은 비용을 보상할 수 있습니다. 방법을 설명해드리겠습니다.
LiFePO4 배터리는 사이클 수명과 전체 수명이 더 깁니다. 따라서 정기적으로 교체할 필요가 없습니다. LiFePO4 배터리를 한 번 구매하면 최소 10년 동안은 재구매할 필요가 없습니다. 또한 정기적인 유지 보수도 필요하지 않아 유지 비용도 절감됩니다. 젤 배터리는 LiFePO4보다 초기 비용이 저렴합니다.
하지만 리튬이온 배터리는 리튬폴리머 배터리에 비해 사이클 수명이 짧고 수명(일반적으로 4~8년)이 짧습니다. 따라서 젤 배터리는 수명이 다하는 동안 적어도 한 번은 교체해야 할 가능성이 높습니다. 이러한 교체 및 유지 관리 비용으로 인해 젤 배터리는 장기적으로 더 비쌉니다. 따라서 저는 리튬이온 배터리가 더 비용 효율적인 옵션이라고 생각합니다.
젤 배터리는 전통적으로 유출 방지 기능이 필요한 용도로 사용됩니다. 이 배터리는 유출을 방지하는 탁월한 설계를 갖추고 있습니다. 이러한 배터리는 RV 딥 사이클 시스템과 모빌리티 스쿠터에서 볼 수 있습니다. 반면에 LiFePO4 배터리는 소형 기기 및 장치에 사용하기에 적합합니다.
또한 다음에도 사용됩니다. 에너지 저장 시스템 및 전용 전원 백업. 다음은 애플리케이션 측면에서 비교를 보여주는 표입니다:
| LiFePO4 배터리 애플리케이션 | 젤 배터리 애플리케이션 |
| 태양 에너지 저장(가정, 기업) | 중소형 태양광 설치 |
| 전기 자동차(자동차, 자전거, 스쿠터, 버스) | UPS(무정전 전원 공급 장치) |
| 선박 및 보트 동력 시스템. | 보트 및 해양 사용 |
| 가정 및 기업용 백업 전원 | 통신 및 사무실용 백업 전원 |
| 통신 타워. | 보안 시스템 및 알람 |
| 의료 장비(휴대용 기기) | 휠체어 및 이동용 스쿠터 |
자주 묻는 질문
젤 배터리와 LiFePO4 중 어느 것이 더 낫나요?
저는 더 나은 수명과 높은 온도 성능으로 인해 LiFePO4가 더 우수하다고 생각합니다. 또한 크기가 작아 젤 배터리보다 더 나은 옵션이라는 점도 장점입니다.
LiFePO4 배터리의 수명은 어떻게 되나요?
LiFePO4 배터리는 3000회 이상의 수명을 제공합니다. 즉, 용량이 감소하기 전에 3000번 충전하여 사용할 수 있습니다. 간단히 말해, 이 배터리는 최소 10년 동안 사용할 수 있습니다.
젤 배터리를 LiFePO4로 교체할 수 있나요?
예, 젤 배터리를 LiFePO4 배터리로 교체할 수 있습니다. 하지만 각 유형의 장단점을 고려해야 합니다. 또한 사용 중인 시스템이 LiFePO4 배터리와 호환되는지 확인하세요.
결론을 내리겠습니다: 리튬이온 배터리와 젤 배터리 중 어떤 것을 선택해야 할까요?
이전 글에서 저는 리튬 이온 배터리가 장착된 LiFePO4. 제가 최종적으로 선택한 것은 LiFePO4 배터리의 여러 가지 유리한 특성 때문이었습니다.
저는 리튬폴리머 배터리가 젤 배터리보다 더 나은 선택이라고 굳게 믿습니다. 이 배터리는 수명이 길고 성능이 우수하며 사용 중에 안정적인 전압을 제공합니다. 또한 LiFePO4 배터리는 장기간 사용 시에도 비용 효율적입니다. 젤 배터리는 예산이 매우 빠듯한 경우에만 좋은 옵션입니다.
앞서 말했듯이 LiFePO4 배터리는 에너지 밀도가 더 높습니다. 따라서 제조업체는 크기를 더 작게 유지하면서 더 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 좁은 공간에서 배터리를 사용하려는 경우 중요한 이점입니다. 하지만 이 두 가지 배터리 중 하나를 선택하기 전에 구체적인 사용 사례를 분석해야 합니다.