PALO (星威 / Xingwei) 1.5V AA 3400mWh 리튬 충전지의 실제 방전 시험을 통해 측정한 전류량과 방전 그래프. 시험결과는 표기용량의 절반도 되지 않는다. 이 제품은 사면 안되는 제품이다. 이 블로그의 '전지 용량 시험' 섹션은 이 충전지와 티니핑 때문에 만들어 지게 되었다.
리튬계열 충전지의 장점
건전지의 셀당 공칭 전압은 1.5V, 그리고 니켈 계열 충전지는 1.2V 이다. 보통 0.3V의 전압차는 문제를 일으키지 않으나, 일부 전압에 민감한 기기들은 문제가 발생한다. 건전지를 사용하는 기기들은 보통 2~3 개 정도를 직렬 연결하여 3V 또는 4.5V 를 만들어 사용 하는데, 니켈 충전지 3개를 직렬 연결 하면 1V 가까운 전압 차이가 생긴다. 일반적인 반도체의 동작 기준 전압이 3~5V 정도임을 감안하면, 조금만 사용 해도 저전압 경보를 울리며 동작을 멈추게 되는 것이다.
이러한 문제에서 자유로운 충전지가 요즘 나오는 리튬 기반의 충전지다. 리튬 충전지의 셀당 공칭 전압은 3.6V로, 기존의 건전지/충전지를 대체하기에는 전압이 맞지 않으나, 높은 전압을 낮은 전압으로 낮추어 주는 회로 (통상 벅 컨버터라고 부른다) 를 거치면, 건전지와 동일한 1.5V 를 출력하게 된다. 물론, 벅 컨버터의 용량에 따른 방전 전류의 제한과, 변환 과정에서 손실되는 전력, 그리고, 충전지 잔량을 모르고 사용하다가 전지가 갑자기 죽어버리는 문제들이 있겠지만, 1.5V 정전압 출력이라는 사실 하나 만으로도 큰 장점을 가진 충전지다.
전지 용량 시험의 시작
아이들이 LCD가 달린 장난감에 입문한 후로, 이전과는 차원이 다른 배터리 수요를 감당하기 곤란한 지경이 된 필자는 건전지 대신 충전지를 사용하기로 마음 먹고 니켈계열 충전지를 구매했다. 문제는, 충전을 완료한 전지를 넣었음에도 얼마 지나지 않아 저전압 경보를 띄우며 꺼져버리는 장난감들 이었다.
나날이 쌓여가는 폐 건전지들에 허우적리던 필자에게, 리튬 충전지의 한 줄기 빛과 같은 구원의 손길 이었다. 관련된 제품들을 이것저것 알아 보다가, 알리 익스프레스를 통해 Xingwei Battery의 PALO 충전지 AAA 4개와 AA 4개를 구매했다. 헌데, 조금 사용하다 보니, 생각보다 충전지가 오래 가지 않는 듯 했다. 아니, 건전지를 쓸 때 보다 더 빨리 배터리가 방전 되어버리는 듯한 느낌이 들었다. 불과 몇시간 지나지도 않았는데 '건전지 갈아 주세요'를 외치는 꼬맹이들을 보며, 뭔가 크게 잘못되었다는 생각을 하게 된 필자는, 결국 배터리의 성능을 직접 측정해 보자는 결론을 내리게 되었다. 티니핑과 PALO 배터리가 이 블로그 섹션을 시작하고, 죽어있던 홈페이지 블로그를 다시 부활시킨 계기가 된 셈이다.
PALO 1.5V AA 3400mWh 리튬 충전지
우선, 자세히 보니 용량 표기의 단위가 mAh 가 아니라 mWh 이다. 남들과 다른, 일반적인 표기법을 사용하지 않는 경우는 보통 두 가지 경우다. 정말 자신 있거나, 뭔가 숨기거나.. 암튼, 1.5V 전압에 3400mWh 전력을 사용할 수 있다는 표시라 가정하면,
P = V × I
3.4[W] = 1.5[V] × 2.26[A]
즉, 2260mA로 방전하면 한 시간을 버틸 수 있다는 계산이 나온다. 100mA로 방전하면 22시간을 버틸 수 있다는 소리다. 하지만 이것이 말도 안되는 소리인것을, 우리의 티니핑들이 실사용을 통해 증명해 주었다.
그럼, 이 전지의 실제 사용할 수 있는 용량은 어느정도인가? 시험을 시작할 시간이다.
시험 방법
- Cutoff 전압 1.1V에 도달할 때 까지
- 100mA 정전류(Constant Current) 연속 방전
- 시간의 흐름에 따라 변화하는 전압값을 데이터로거를 이용해 기록한다.
- 데이터로거의 기록으로 엑셀에서 그래프를 그리고, 수치를 도출한다.
본 블로그의 용량 시험 표준 컷오프 전압은 0.95V이다. 하지만, 리튬계열 충전지는 그 특성상 1.5V정도를 꾸준히 유지하다가 절벽에 가깝게 떨어진다. 0.95V를 기준해도 상관은 없으나 별 차이가 없기에 1.1V로 설정 했다.
방전을 지속하며 전압이 떨어지면 흐르는 전류량도 줄어들게 된다. 또한, 방전되는 전류에 따라 전지에서 방전할 수 있는 전체 전류량이 변하게 된다. 집에 있는 전지가 들어간 장난감들의 소모 전류들을 확인하여, 대략 평균치인 100mA로 설정 했다. 또한, 방전 휴지 기간 (사용하지 않는 시간) 이 길면 전체 방전 가능한 전류량이 많아지게 된다. 단, 이 경우에는 배터리당 시험 시간이 너무 길어질 수 있어, 연속방전으로 시험하기로 한다. 방전전류를 100mA 로 유지하기 위해 부하 저항값을 실시간으로 조정한다. 단, 이번에 시험할 전지는 리튬계열 충전지로 방전동안 전압강하의 폭이 크지 않다.
본 블로그에서는 별 다른 사정이 없는 한, 배터리들 간의 동등한 비교를 위해 여기서 말한 동일한 기준을 적용한다.
시험 결과
| 전류량 | 방전시간 | 평균방전전압 | mWh 환산 | |
| CELL 1 | 1249mAh | 12:29:45 | 1.44V | 1798mWh |
| CELL 2 | 1221mAh | 12:12:46 | 1.44 | 1758mWh |
| CELL 3 | 1227mAh | 12:16:42 | 1.42V | 1742mWh |
| CELL 4 | 1230mAh | 12:18:38 | 1.42V | 1746mWh |
- 전류량
- 컷오프 전압에 도달할때 까지 방전한 전류량을 말한다.
- 방전시간
- 컷오프 전압에 도달하기 까지 걸린 시간 ( HH:MM:SS )을 의미한다.
- 평균방전전압
- 방전시험을 진행하며 측정된 순간 전압의 전체 평균값. 계산에는 엑셀의 AVERAGE 함수를 사용한다.
- mWh 환산
- 배터리 표기단위인 mWh로 환산한 배터리의 용량. 전류량과 평균방전전압을 곱한 값이다.
방전 그래프
평가 및 결론
900mWh 전지의 경우와 마찬가지로, 3400mWh라고 적혀있는 용량 따위는 장식이었다. 시판되는 1.5V AA 알카라인 건전지에 비해서도 절반 정도의 전류량을 보여준다. 평균 용량은 1,231mAh 이며, 제조사의 표기방식인 mWh로 환산해 봐도 1,761mWh 되겠다. 이 전지는 못쓰는 충전지 이다.
한동안 하지 않았던 블로그를 부활시키고, 굳이 새로운 섹션을 만들고, 정전류 방전 시험을 위한 장비를 구매하고, 열흘이 넘는 시간동안 시험을 하고, 정리를 해서 블로그에 올리고, 영문버전의 페이지까지 만들려는 이유는 오직 단 하나. 알리익스프레스에서 구매한지 시간이 좀 흐른지라, 후기를 작성할 수 없는 상태이기 때문이다. 내가 만난 이 충전지에 대한 진실을 최대한 널리 알리고 싶다. 모두에게 널리 알리고 싶다.
