|
|
| 보조배터리가 심하게 부풀어 커버가 떨어진 사례 |
|
|
| 많이 심각한 태블릿 컴퓨터 배터리 스웰링 사례 |
[clearfix]
1. 개요
배터리 내 리튬 이온 전해액이 기화하여 그 압력으로 인해 배터리가 팽창하는 현상. 흔히 임신에 비유하기도 한다.2. 상세
휴대용 소형 전자기기 내의 전원공급을 건전지나 니카드(껌전지)로 하다가 리튬 이온 배터리로 대체되기 시작한 피쳐폰 시절까지만 해도 휴대폰의 소비전력이 적어서 4.2V 900mAh or 400mAh 전력량으로도 충분한 충전 속도를 가질 수 있었기에, 과충전이나 고속충전 등으로 배터리에 무리를 줄 이유도 없었다. 이 때문에 설령 스웰링이 발생한다 하더라도 안전상의 문제나 사용상의 지장을 주지 않는 선에서 끝나는 경우가 대부분이어서 별로 공론화가 되지 않았고, 오히려 당시 시장을 재패하던 니켈 카드뮴(니카드) 이차전지의 단점인 메모리 효과가 없는 등의 장점 등 리튬이온 배터리는 수명 단축이 거의 없다고 여겨졌다.하지만 스마트폰 시대에 오면서 엄청나게 늘어난 소비전력을 감당하기 위해 제조사들은 앞다투어 배터리의 밀도를 높이고 전압[1]과 용량을 키우거나 고속충전 등의 기술을 도입하는 등 성능을 위해 어느 정도의 안정성을 희생하게 되었고, 이때부터 스웰링 문제가 본격적으로 수면 위로 떠오르기 시작했다.
더군더나 스마트폰 시대 초창기 배터리 스웰링이 일어난다 한들, 피쳐폰 시대처럼 대부분의 기종들이 "착탈식 배터리" 구조로 제조되었고, 단순하게 뒤 판을 열어서 배터리를 물리적으로 교체하면 해결할 수 있었다. 문제는 처음부터 일체형 배터리를 달고 나온 아이폰이나 갤럭시 S6부터는 배터리의 자가교환이 어려워졌고, 배터리 스웰링에 대한 대응이 어려워졌다.
2020년대 들어서는 Windows 노트북이 절전모드 오류로 인한 발열로 배터리 스웰링으로 인한 위험성이 극대화 됐다.
배터리 스웰링 현상을 제조사에서 결함으로 인정한 경우 원래의 배터리 보증 기간보다 연장해서 보증 기간을 제공하거나 교체 비용을 할인해 주는 경우도 있으니 배터리 스웰링 현상이 일어났다고 그냥 버리고 새로 사지 말고 먼저 제조사에 확인하자. 의외로 돈이 굳을 수 있다.
현재로서는 일반적인 사용자가 배터리 스웰링 현상을 직접 해결하거나 원상복구시킬 방법은 아예 없고, 배터리 교체만이 유일한 방법이다. 배터리 스웰링 현상이 일어났을 때 복구를 시킨답시고 배터리에 압력을 주거나 구멍을 뚫어서 기체나 액체를 빼는 것은 폭발의 위험이 매우 높으니 절대로 해서는 안 된다. 이론상 바늘로 미세한 구멍을 뚫어 가스를 뺀 다음 바로 강력 테이프로 밀봉하면 일시적으로 사용은 가능하나 역시 위험한 행위임은 변함없으니 하지 않는 게 좋다. 외부 커버가 많이 들리거나 떨어질 정도로 심하게 부푼 경우, 스웰링이 일어난 배터리가 휘어있거나 찍힌 자국이 있는 경우, 뜨거운 경우, 흔들리거나 소리나 냄새가 나는 경우 화재나 폭발이 발생할 위험이 있으니 안전을 위해서 바로 폐기해야 한다. 특히 시큼한 냄새가 난다면 전해액이 새고 있다는 뜻이니 지체 없이 폐기해야 한다. 바로 폐기할 수 없다면 위험 요소가 없는 장소에 보관해야 한다. 배터리 스웰링 현상이 일어났다면 무조건 새 배터리로 교체하는 것만이 유일한 해결책이다.
납 축전지에서도 배터리 스웰링 현상이 일어날 수 있다. 오랜 사용으로 통풍구가 막힌 상태에서 충방전을 반복하면 내부 전해액이 전기분해되어 수소와 산소 가스가 발생하여 팽창한다. 최악의 경우 황산 성분의 전해액이 새어나오거나 폭발해 주변에 흩뿌려지는 대참사가 발생할 수 있으므로 이 또한 스웰링 현상이 보이는 즉시 폐기하고 새 배터리로 교체해야 한다.
리튬 배터리 팽창은 공식 수리업체에 위탁하는 것이 이상적이다. 스스로 기기를 분해할 경우 작업 과정에서 배터리가 손상되면 해로운 기체가 누출되거나 최악의 경우 불이 붙을 수도 있다. 팽창된 배터리가 든 기기를 통째로 택배로 제조사나 수리업체에 배송하는 경우도 있는데 배송 도중에 화재가 발생하거나 배터리 내부 전해액이 새어나와 다른 택배물이 오염될 수 있으므로 원칙적으로는 삼가야 할 일이다. 배터리를 직접 교체하는 데 성공했더라도 팽창된 배터리의 처리 문제가 남는다. 당연히 그냥 버려서는 안 되며 분리수거도 어렵다(화재 위험 때문에). 이래저래 매우 까다로운 문제이며 기기 제조사의 지침을 따르는 수밖에 없다.
배터리가 부푸는 정도가 심하지 않으면 그나마 낫지만 오랫동안 방치하면 배터리 부피가 점점 커지면서 메인보드나 화면. 후판이 짓눌려서 배터리 뿐만 아니라 다같이 박살나는 경우가 대부분 이므로 최대한 빨리 교체하는것을 권장한다.
18650, 21700 등 원통형 리튬이온 전지에서는 케이스가 강철 재질이여서 배터리 자체가 부푸는 스웰링 현상이 일어나기 어려우며, 배터리의 +극 단자 밑에 CID(Current Interrupt Device) 및 압력 분출구가 있어 내부 압력 발생시 회로에서 끊어짐과 동시에 과도한 압력을 외부로 분출시킨다. 다만 열폭주 등으로 인해 너무 급격한 압력이 발생하면 폭발할 수 있으며, 압력 분출구가 불량일 경우 셀 케이스가 파열되기도 하므로 주의는 여전히 필요하다.
3. 원인과 예방
배터리 팽창의 원인으로 알려진 것은 다음과 같다.- 과충전/과방전 상태로 방치
- 쇼트/정전기
- 생산 중 끼인 이물질 등 제품 불량
- 사용 중 지속적인 충격
- 고온의 환경에 방치
- 발열[2]
- 노후화
현재로서는 리튬 기반 이차전지의 팽창을 100% 예방하는 방법은 없다. 오랜 기간 지속적으로 사용한 리튬 이차전지는 이르건 늦건 결국 팽창이 발생한다. 배터리의 교체 주기는 1~2년으로 상정하는 경우가 보통이고, 이 수명이 다한 후에 일어나는 경우가 많지만 혹사당한 배터리거나 불량품인 경우 빨리 노후화되어 팽창이 일찍 일어날 수도 있다. 때문에 현재로서는 배터리(일체형인 경우 기기)의 경제수명(대개 5년 정도)이 다할 때까지 팽창이 일어나지 않도록 관리해주는 방법밖에 없다. 현재 배터리 팽창을 예방하는 방법으로 알려진 것은 다음과 같다.
- 과충전/과방전 상태로 방치하지 않는다: 가장 중요한 부분. 놀랍게도 실험 결과 과충전을 유지하는 것이 스웰링의 실질적인 요인이다. 공학자들은 리튬 기반 이차전지를 항상 100% 충전 상태로 유지하는 것을 절대 피해야 한다고 강조하며, 가장 안전한 충전 용량은 40~70% 범위라고 주장한다. 특히, 배터리 충전 싸이클 수 따위에 집착해서 기기를 전원에 연결해 100% 충전 상태로 유지하는 것이 가장 안 좋다고 한다. 반대로 완전히 방전된 상태로 방치하는 것 역시 배터리에 악영향을 준다. [4]
- 쇼트/정전기 방지: 특히 쇼트(합선)는 배터리 팽창 정도가 아니라 아예 폭발을 유발할 수도 있다. 일부러 배터리의 단자끼리 도체로 연결해 합선시키는 일은 절대 피하도록 하자.
- 사용 중 충격을 피한다: 리튬 배터리의 셀(챔버)이 물리적으로 손상될 경우 100% 팽창이 발생하며 화재가 일어날 가능성도 증가한다.
- 고온의 환경에 방치하지 않는다: 특히 여름철 자동차 안이 가장 위험하다. 실제로 차량 내에 방치된 휴대전화에 불이 붙어 차량 화재가 일어난 적도 있다.
- 발열을 피한다: 시스템에 강한 부하가 걸리는 사용(그래픽이 복잡한 게임, 카메라 등)을 장시간 계속할 경우 고열이 발생해 배터리에 악영향을 줄 수 있다.
- 완전충전/완전방전을 피한다: 완전충전과 완전방전은 배터리에 충격을 준다. 간혹 완전방전후 충전이 배터리에 좋다는 경우가 있는데 그건 리튬배터리가 아니다. 그 경우에 해당하는 전지는 니켈전지나 주로 구형 면도기에 사용된다. 충전을 60%~90%에서 끊는 옵션을 제조사 자체적으로 넣기도 한다. 삼성은 최신 디바이스 케어에서 85%까지만 충전하는 기능을 탑재했고 Apple은 완충하지 않다가 사용자가 사용할 것으로 예측되는 타이밍에 완충해주는 기능을 탑재했다.
삼성전자 배터리 관련 도움말
이외에도 리튬 기반이 아닌 다른 이차전지를 사용하는 방법이 있으나, 아직 실용화 수준이 아니거나 부피/중량 면에서 단점이 있어 갈 길이 먼 실정이다.
4. 사례
배터리 용량이 크고 전력 소모가 높은(즉 고성능인) 기기일수록 배터리 팽창 가능성은 높다. 이 항목에 나열된 제품들은 배터리 팽창 사례가 언론에 보도된 대표적인 제품들이며, 모든 리튬 이온 기반 이차전지는 배터리 팽창의 가능성이 있으므로, 사용에 주의 하여야 한다.4.1. 갤럭시 S3/ 갤럭시 노트2/ 갤럭시 노트
어떻게 보면 가장 유명한 사례인데 안 알려진 케이스. 방치, 파손 등의 사용자 과실 없이 이랜텍사에서 제조된 배터리만 자연적으로 부풀어 올라서 전면 리콜을 실시했다. 이랜텍 뿐만 아니라 앤피텍 배터리도 부푸는 경우가 있다. 자세한 내용은 해당 문서 참조. 또한, 갤럭시 노트4, 갤럭시 S4, 갤럭시 S5, 갤럭시 S II, 갤럭시 J2 Prime에서도 배터리가 부푸는 경우가 있었다고 한다.그나마 이 시절(2014년)까지는 교체형 배터리였으므로 문제 해결이 쉬운 편이었으나 이후 일체형 배터리가 대세가 되면서 스웰링 대처가 더욱 어렵게 되었다.[5]
이 문제 때문에 디바이스 케어에 배터리 충전 85% 제한 옵션이 추가되었다.
4.2. 화웨이 X3 (HW-H60-J1)
배터리 일체형. 잦은 완충 유지로 2년 가량 지나면 발생한다.4.3. 팬택 베가 아이언 2
잦은 완충 유지로 2년 지나면 발생한다.4.4. LG G2
잦은 완충 유지로 2년 지나면 발생한다.G2 스웰링 후기
4.5. LG V20
배터리 자체 결함으로 원인을 알 수 없이[6] 발생한다. LG전자의 휴대폰 사업 종료시점까지 서비스센터에서 무상교체를 해주었고, 최종 부품 재고정리 시점에도 개당 2500원에 단 1개를 주문해도 무료배송이라는 파격적인 조건으로 배터리를 판매하며 회사가 할 수 있는 최대한의 조치를 해주었다. 자세한 건 해당 항목 참조4.6. LG X5(2018)
배터리 일체형. 잦은 완충 유지로 2년 지나면 발생한다.4.7. 삼성 갤럭시 노트7 폭발 사고
판매가 시작된 지 얼마 안 가서 위험 증상이 나타났다. 결국 조기에 단종되었다. 회수조치를 할 정도로 심각한 사고였다. 자세한 내용은 문서 참조4.8. iPhone 8
대만, 그리스, 캐나다, 한국 등지에서 배터리 스웰링 현상이 발견되었다.4.9. 맥북
전제품 통틀어 시간이 지나면 스웰링 현상이 나타난다. 애플케어 기간 내에는 무료로 배터리 교체를 받을 수 있지만 기간 이후에는 꽤 비싼 값을 치러야 한다. 대부분은 알리익스프레스에서 저렴한 호환 배터리를 구입하여 교체하고는 한다. 스웰링 현상이 나타났을 때 그대로 방치할 경우 유리 재질 트랙패드가 깨지면서 다칠 수 있으며 알루미늄 바디에 변형이 올 수 있다.4.10. 서피스 프로 4
서피스 프로4에서 간헐적으로 배터리 스웰링 현상이 일어난다. 나타나는 현상은 액정과 킥스텐드가 조금씩 부풀어 오르며 액정의 양쪽 하단에 변색이 일어나는 것. 보증기간 내에 있다면 그냥 걱정없이 리퍼를 신청하면 되겠지만 그렇지 않다면 50여만원에 달하는 교체비용을 지불해야 한다. 또는 사설업체에서 약 20만원 정도의 비용을 지불하고 교체받아야 한다.그러나 구매 구분이 기업고객인 경우에는 처리가 조금 다르다. 기업고객인 경우 한대만 사는게 아니라 여러대를 사기 때문에 MS 측에서도 신경을 쓰는 듯. 기업고객으로 회사에서 구입했다면 일단 고객센터에 연락을 해 보도록 하자. 기업고객으로 리퍼를 받게 된 경우 그냥 한대를 새로 보내주고 기존의 스웰링 된 제품은 알아서 폐기하도록 한다. 리튬이온 배터리의 경우 폭발의 가능성이 있기 때문에 전문적인 폐기를 하도록 안내를 받을 수 있다.
4.11. HP 파빌리온
2017년 즈음에 나온 게이밍북들이 주로 겪는 현상이다. 날씨가 여름이여서 폭염인 경우, 미칠 듯한 발열과 함께 배터리 교체 시기를 기준으로 2개월 이내로 배터리가 부푼다.안타깝게도 HP 본사에서는 스웰링 문제가 부품 결함 문제라고 보지 않는다. 다만 배터리 교체는 수리점에 보내면 해주는 편이고 1~2개월 내로 무료 교체 보상을 해준다. 문제는 이렇게 교체를 해도 발열 관리 못하면 또 부푼다... 잘못하면 내부에 있는 메모리 램이나 기타 부품을 건드려 맛이 가게 만든다.
4.12. 휴대용 와이파이 라우터
휴대용 와이파이 라우터인 KT 에그 및 T 포켓파이 등에서도 배터리 스웰링이 보고되었다. 구글 검색시 꽤 많은 빈도로 배터리 교체를 받았다는 경험담이 올라온 것을 확인할 수 있다.5. 기타
흔히 '배터리 부품'이라고 하는데, 으뜸꼴이 '부풀다'이므로 \'배터리 부풂\'이 맞는다. 배터리 스웰링이 발생하는 배터리도 부품(部品)의 하나이므로 오해를 살 수 있다.커패시터에서도 비슷한 현상을 볼 수 있는데 이쪽은 임신이라고 한다.
6. 외부 링크
- 배터리 스웰링 실험 - 완충하고 방치한 배터리에 스웰링 발생.
[1]
리튬이온 배터리의 3.6V였던 중립전압은 최근 3.85V까지 올라갔다. 재료공학의 발달도 있지만, 최대용량과 수명을 맞교환한 셈.
[2]
리튬이온 배터리의 방전율을 초과하는 고용량 방전 시 내부저항으로 발열이 생기기도 하는데, 드론이나 RC 장비의 경우 종종 일어난다.
[3]
핸드폰 등의 피부에 직접 접촉하는 반도체들은 저온화상 때문에 40도~50도에서
쓰로틀링한다. 배터리의 70도보다 그나마좋은거지 여전히 좋지 않다.
[4]
전자기기 제조사들은 장기간 보관시 20%~70%정도를 권장한다. 100%는 배터리에 무리를 줄 수 있고 0%는 예비전력 소진시 기기가 죽을 수 있다.
[5]
하지만
갤럭시 엑스커버 5 기종처럼 일부 기종의 경우 여전히 교체형 배터리를 사용하고 있어서 문제를 해결할 수 있다.
[6]
(충방전 관계 X)