출력

출력이란, 배터리가 1초 동안 생산하는 전기 에너지의 양을 말합니다. 단위는 와트(W)를 사용하고 전압(V)과 전류(A)를 곱해 계산합니다. 출력이 높은 배터리는 단위 시간 동안 더 강한 힘을 발휘할 수 있습니다. 하지만 출력이 높은 배터리가 무조건 좋은 것만은 아닙니다. 강한 힘을 발휘하는 만큼 배터리의 물리적인 성능 저하, 즉 열화가 더 빨리 진행될 수 있기 때문입니다. 따라서 고출력 배터리는 장수명이 필요한 기기에는 적합하지 않을 수 있습니다.

용량

용량이란 배터리가 저장할 수 있는 전기의 총량입니다. 배터리를 일정 시간 동안 방전할 수 있는, 즉 사용할 수 있는 전기의 양을 의미합니다. 용량은 전류(A)와 시간(h)을 곱해 계산할 수 있으며, 단위로는 암페어시(Ah)를 사용합니다. 

배터리의 용량을 결정하는 중요한 것 중 하나는 양극 활물질입니다. 어떤 소재를 양극 활물질로 사용하는지에 따라 배터리의 용량이 달라집니다. 또한 양극 활물질을 더 많이 사용할수록 배터리의 용량이 커집니다. 리튬이온배터리로 예를 들어보겠습니다. 리튬이온배터리는 NCA, NCM과  같은 금속 산화물에 리튬을 더해 양극 활물질로 사용합니다. 리튬은 양극과 음극 사이를 이온의 형태로 이동하며 에너지를 내는 역할을 하기 때문에, 리튬을 갖고 있는 양극 활물질이 배터리의 용량을 결정하는데 중요한 역할을 한다고 이해하면 됩니다.

에너지 밀도

배터리에서 에너지는 ‘저장된 전기가 가진 총 에너지’를 의미합니다. 전압(V), 전류(A), 시간(h)의 곱으로 나타내며 단위는 와트시(Wh)를 씁니다.

에너지 밀도란, 단위 부피 혹은 단위 무게 당 저장된 전기 에너지의 양을 말합니다. 즉, 한정된 공간이나 무게 안에 얼마나 많은 전기 에너지가 저장될 수 있는지를 나타내는 지표입니다. 에너지 밀도는 전기 에너지의 총량을 부피나 무게로 나눠서 구하며, 단위로 Wh/L 또는 Wh/kg을 사용합니다.

만약 배터리의 에너지 밀도가 높다면, 동일한 양의 전기 에너지를 더 작은 부피나 더 가벼운 무게로 구현했다는 의미입니다. 따라서 전기자동차에 에너지 밀도가 높은 배터리를 적용하면 차량 내부의 공간을 효율적으로 활용할 수 있습니다. 

저항

저항은 전류가 흐르는 것을 막는 작용을 의미합니다. 한마디로 배터리 내부에서 전류를 얼마나 잘 흘려보낼 수 있는지를 나타내는 지표라고 할 수 있습니다. 또한 저항을 이용해 전류의 세기를 조절할 수 있습니다. 즉, 저항이 낮으면 전류를 많이 흘려보낼 수 있고 저항이 높으면 전류를 많이 흘려보낼 수 없습니다. 

저항이 높을수록 배터리 내부에서 화학 에너지가 전기 에너지로 변환되는 대신 열에너지 등으로 변환되는 양이 많아지기 때문에, 전기 에너지의 손실이 일어납니다. 따라서 일반적으로 저항이 낮은 배터리가 전력 손실이 적어 저항이 높은 배터리보다 성능이 우수하다고 할 수 있습니다.

EV/PHEV/HEV

EV(Electric Vehicle)는 엔진 없이 오로지 전기 모터로만 움직이는 형태의 자동차를 말합니다. 엔진이 없기 때문에 자동차에 들어가는 부품 수가 줄어 구조가 단순하고, 소리와 진동이 없습니다. 보통 100~500개의 셀이 사용되며, 밀도가 높고 용량이 큰 셀이 필요합니다.

PHEV(Plug-in HEV)는 전기 모터를 주 동력원으로 사용하고 엔진은 보조 동력으로 사용하는 형태의 자동차 입니다. 외부에 콘센트를 꽂아 충전을 할 수 있습니다. 보통 100~300개의 셀이 사용되며, 전기가 주 에너지원이기 때문에 필요한 셀의 용량이 상대적으로 HEV보다 큽니다.

HEV(Hybrid Electric Vehicle)는 내연기관 자동차에 전기 모터와 저용량 배터리를 추가한 형태의 자동차로, 큰 힘이 필요하거나 고속으로 주행할 때는 엔진과 전기 모터를 함께 사용하고 시동을 켜거나 저속으로 주행하는 등 작은 힘이 필요할 때는 전기 모터로 주행합니다. HEV에서 전기 모터는 보조 동력이기 때문에 보통 30~100개의 셀이 사용되며, 필요한 셀의 용량이 작습니다.