리튬이온 배터리 만들기 DIY

프롤로그

사용하는 휴대용 전자기기들이 늘어나면서 언제부터인가 충전용 배터리들이 집에 쌓이기 시작하였습니다. 이 번 글에서는 사용하지 않는 리튬이온 배터리를 이용하여 필요한 전압의 배터리를 만드는 DIY 방법에 대해 알아보도록 하겠습니다.

리튬이온 배터리

굳은 의지로 금연에 성공을 한 이후에 아래 사진과 같이 다양한 전자담배 기기들은 무용지물이 되었습니다. 하지만 전자담배 기기 내부에는 충전용 리튬이온 배터리가 장작 되어 있기 때문에 그냥 폐기하는 것은 매우 아깝습니다. 마침 12V 배터리가 필요하여 전자담배에 장착되어 있는 배터리를 이용하여 만들어 보기로 하였습니다. 전자담배는 물론 대부분의 휴대용 기기의 충전용 배터리는 공칭 전압 3.7V에 용량이 2500 ~ 3000mAh (2.5 ~ 3Ah)인 원통형 모양의 배터리입니다.

 

다양한 전자담배 기기

 

공칭전압이란 대표 전압 또는 기준 전압을 말하는데 최대 충전 시의 만충전압과 배터리 손상 방지를 위한 방전 중지 전압의 중간에 해당하는 대략적인 값입니다. 일반적인 리튬이온 배터리는 보통 만충전압이 4.2v이며 방전 중지 전압은 3.0v 정도입니다. 배터리 용량은 한 시간 동안 공급할 수 있는 전류량이며 예를 들어 2500mAh는 한 시간에 2500mA 즉 2.5A의 전류를 공급할 수 있는 배터리라는 의미입니다. 

 

대부분의 휴대용 기기에 탑재되는 3.7V 원통형 리튬이온 배터리

 

리튬이온 배터리는 과충전이 되면 화재가 발생하거나 폭발할 수 있고 과방전이 발생하면 충전 기능에 고장이 나기 때문에 일반적으로 보호회로가 내장됩니다. 따라서 너무 저가인 리튬이온 배터리는 보호회로가 없을 수도 있으므로 사용하지 않는 것이 좋고 보호회로가 있는 배터리도 오래 사용하다 보면 회로가 손상될 수 있으니 전용 충전기를 사용하거나 아닌 경우에는 사람이 지켜보면서 만일의 상황에 대비할 수 있는 환경에서만 충전하는 것이 좋습니다.

 

5V 가정용 충전기나 USB 단자로 충전했었던 전자담배 기기를 분해해 보니 모두 공칭전압 3.7V, 용량 2600~2900mAh의 유사한 전압과 용량의 배터리로 3개를 직렬로 연결하면 만충 시에 약 12V, 방전 중지 전압 9V로 사용하기에 적당하였습니다. 배터리 연결은 반드시 동일 전압의 비슷한 용량의 배터리를 사용해야 하는데 만약 차이가 크다면 배터리 간의 역전류로 인한 사고가 발생할 수 있습니다.

 

 

배터리를 직렬로 연결한 경우에는 1개의 배터리와 비교하여 배터리 용량에는 변화가 없고 전압만 연결 개수만큼 증가합니다. 2개 2배, 3개 3배... 이와는 반대로 병렬연결을 하면 전압은 1개 배터리와 동일하지만 배터리 용량이 병렬로 연결한 개수만큼 증가합니다. 즉 동일한 배터리를 병렬로 2개 연결하면 용량은 2배로 증가하고 병렬로 3개를 연결하면 3배로 증가하게 됩니다.

12V 리튬이온 배터리 만들기

아래 사진과 같이 분리한 3개의 리튬이온 배터리를 직렬로 '+배선/ + / - / + / - / + / - / -배선'과 같이 연결하면 되는데 접촉 불량이나 내구성을 위해 납땜을 하는 것이 좋습니다. 곳곳에 절연 테이프를 감아준 이유는 리튬이온 배터리의 원통형 표면 전체가 -극의 금속이기 때문에  분리 시에 일부 비닐코팅이 벗겨진 부분을 절연시키기 위해서였습니다. 배터리의 +극은 아래의 오른쪽 사진과 같이 가운데 단추 모양의 단자로 되어있는데 혼동된다면 테스터기로 확인하는 것이 좋습니다. 

 

리튬이온 배터리 3개를 직렬로 연결한 모습

 

한 가지 주의할 점은 배터리 단자에 납땜을 하는 시간이 너무 길어지면 배터리에 전기인두의 고열이 전달되어 폭발할 수 있으니 되도록 짧은 시간 안에 작업을 해야 합니다. 납땜 작업에 대한 꿀팁을 하나 드리면 배터리 양 단에 전기 용접되어 있는 금속 판을 활용하는 것입니다. 배터리 분리 시에 금속판을 조금 남겨두고 이를 벤치로 살짝 접어서 그 위에 납땜을 하면 배터리 열전달이 적어 안전하게 작업할 수 있습니다.

 

직렬연결이 완료되었다면 각 배터리 사이에 양면테이프를 사용하여 서로 잘 고정되도록 한 후 절연 테이프를 감아줍니다. 저는 아래 사진과 같이 노란색 절연테이프를 감아주었습니다. 작업 완료 후 테스터기로 전압을 측정해 보니 12.22V로 원하는 수준을 얻을 수 있었습니다. 이제 적절한 커넥터만 +/-를 맞추어 연결해주면 완료됩니다. 만약 12V 이상의 고전압 배터리나 3000mAh 이상의 고용량 배터리가 필요하다면 앞에서 얘기한 바와 같이 직렬/병렬 연수 개수를 늘리면 됩니다.

 

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리튬이온 배터리 3개 직렬연결 완료 후 전압 측정 모습