#2 · 리튬인산철과 리튬이온, 어떤 기준으로 고르나요?
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- 두 배터리는 셀 하나의 전압부터 다릅니다. 리튬인산철(LiFePO₄)은 공칭 3.2V, 리튬이온(Li-ion)은 공칭 3.6V. 그래서 같은 「24V급」이 25.6V(8S)와 25.2V(7S)로 갈립니다.
- 사양표에서 가장 크게 갈리는 줄은 충·방전 수명입니다. 파워크래프트 기성 배터리팩 사양표 기준으로 리튬인산철 배터리는 2,500사이클, 리튬이온 배터리는 700사이클(표준 충·방전 조건 · SoH 60% 기준)입니다. 반대로 같은 에너지 기준으로 크기와 무게는 리튬이온 쪽이 유리합니다.
- 그래서 정답은 하나가 아닙니다. 충·방전 특성, 크기 및 무게, 안정성 중 무엇을 우선순위로 두느냐에 따라 선택은 달라질 수 있습니다. 파워크래프트는 24V·48V급에 리튬인산철, 리튬이온 배터리팩을 모두 기성품으로 두고 있습니다(12V급에는 리튬인산철 배터리팩 라인업 보유).
1. 셀 단위에서 무엇이 다른가
파워크래프트는 리튬인산철, 리튬이온 배터리셀을 취급하여 로봇·AGV용 리튬 배터리팩을 제작하고 있습니다. 두 셀은 양극재가 다르고, 그 차이가 셀 전압과 사이클 수명으로 이어집니다. 아래는 셀 단위 비교입니다.
| 리튬이온 (Li-ion) | 리튬인산철 (LiFePO₄) | |
|---|---|---|
| 셀 공칭 전압 (사용 범위) | 3.6V (3.0~4.2V) | 3.2V (2.8~3.65V) |
| 사이클 수명(셀 · SoH 80% 기준) | 약 500~1,000회 | 약 2,000~3,000회 |
전압이 다르니 같은 전압 체계를 만들 때 직렬 수가 달라집니다. 24V급은 리튬이온 7개(7S) 또는 리튬인산철 8개(8S), 48V급은 14S 또는 16S입니다. 그래서 사양표의 공칭 전압이 25.2V와 25.6V, 50.4V와 51.2V로 나뉩니다. 공칭 전압과 사용 전압 범위를 읽는 법은 앞 편에서 다뤘습니다.
2. 파워크래프트 제품으로 보면 — 24V급 파워형 두 모델
같은 24V급 파워형에서 용량이 비슷한 두 모델의 사양표를 비교해보겠습니다.
| DM-PWR-25.2V-108Ah (리튬이온) | DM-PWR-25.6V-100Ah (리튬인산철) | |
|---|---|---|
| 전지 형식 | 7S | 8S |
| 공칭 전압 (사용 범위) | 25.2V (21.0~29.4V) | 25.6V (22.4~29.2V) |
| 에너지 | 2,721Wh | 2,560Wh |
| 크기(돌출부 제외) | 약 L400×W420×H74.2mm | 약 L330×W360×H152.2mm |
| 무게 | 약 20kg | 약 25kg |
| 과충전 차단(셀당) | 4.20~4.25V | 3.70~3.90V |
| 충·방전 수명 | 700사이클 후 SoH 60% 이상 | 2,500사이클 후 SoH 60% 이상 |
두 줄이 눈에 들어옵니다. 하나는 수명입니다. 같은 시험 조건(표준 충전 → 종지 전압까지 표준 방전 · 25℃)에서 리튬인산철이 세 배 넘게 깁니다. 다른 하나는 형태와 무게입니다. 비슷한 에너지를 담고도 리튬이온 팩이 5kg 가볍고, 높이는 절반 정도입니다.
여기서 SoH(State of Health)는 처음 용량 대비 지금 남아 있는 용량의 비율입니다. 「700사이클 후 SoH 60%」는 700번 충·방전한 뒤에는 새 배터리의 최초 성능 대비 현재 배터리의 성능이 60% 정도라는 뜻입니다. Ah·Wh 같은 용량 단위는 3편에서, 나머지 용어는 뒤에 따로 다룰 예정입니다.
3. 어느 쪽을 고르나 — 운용 방식이 정합니다
충·방전을 자주 반복하는 장비라면 리튬인산철이 먼저입니다. 물류 AGV·AMR처럼 교대 없이 돌면서 작업 사이에 수시로 충전하는 운용은 1년에 쌓이는 사이클 수가 많고, 수명 차이가 교체 주기로 드러날 수 있습니다. 24시간 운용되는 산업용 로봇에서 리튬인산철을 택하는 경우가 많다고 알려진 것도 이 때문입니다.
탑재 공간과 무게가 빠듯한 장비라면 리튬이온이 먼저입니다. 같은 에너지를 더 작고 가볍게 담을 수 있어, 배터리팩 설치 공간이 협소하거나 전체 중량이 성능·적재량에 직접 영향을 주는 장비에 적합합니다. 드론이나 소형 이동 로봇처럼 무게가 곧 성능인 장비가 여기에 해당합니다.
안정성도 기준이 됩니다. 리튬인산철 양극재는 리튬이온 계열보다 높은 온도까지 안정적인 것으로 알려져 있어, 발열 위험을 우선 관리해야 하는 현장에서는 리튬인산철을 먼저 검토하는 경우가 많습니다. 다만 팩의 안전은 셀 종류만으로 정해지지 않습니다. BMS의 보호 기능과 설계·제조 품질이 함께 만들며, 파워크래프트 기성 팩은 두 종류 모두 검증된 과충전·과방전·과전류·단락·고온 차단과 셀 밸런싱 기능을 갖추고 있습니다.
4. 기성 라인업 — 종류별로 보면
| 전압 체계 | 리튬이온 | 리튬인산철 |
|---|---|---|
| 12V | — | 12.8V · 14종 (표준형 7 · 파워형 7) |
| 24V | 25.2V · 12종 (표준형 6 · 파워형 6) | 25.6V · 7종 (파워형) |
| 48V | 50.4V · 10종 (표준형 5 · 파워형 5) | 51.2V · 6종 (파워형) |
12V 라인업에는 리튬인산철 배터리팩만 있습니다. 24V·48V급은 두 종류가 모두 있으니, 전압을 정한 뒤 「전지 종류」 필터로 나누어 보시면 됩니다. → 리튬인산철 기성 배터리팩 보기 · 리튬이온 기성 배터리팩 보기
리튬인산철은 수명·열 안정성, 리튬이온은 크기·무게에서 비교 우위에 있습니다. 충·방전 특성, 크기 및 무게, 안정성 중 무엇을 우선하느냐에 따라 선택이 달라지며 — 충·방전이 잦으면 리튬인산철을, 공간과 무게가 빠듯하면 리튬이온을 먼저 보는 것이 출발점입니다. 전압 체계와 사용 전압 범위는 어느 쪽이든 앞 편의 방법대로 확인합니다.
— 기성 49종은 전압·용량·전지 종류 필터로 바로 찾을 수 있습니다. 두 종류 중 무엇이 맞을지 판단이 서지 않으면 주문제작 사례를 참고해 운용 방식과 탑재 공간을 요구사양서에 적어 주세요.