화학전지란? (2) 2차 전지

1. 2차전지란?

충전(역반응)과 방전(정반응)이 모두 가능한 전지로 방전 후 충전을 시키면 사이클 특성이 유지되는 한 지속적으로 사용 가능한 전지를 말한다.

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2. 납산 배터리(납축전지)

납과 황산을 이용한 이차 전지이다.

주로 자동차 배터리 등에 사용되며 다른 이차 전지보다 용량이나 전압이 크다.

가스통 플랑테에 의해 발명

장점: 가격이 저렴, 저온 및 고온에서 성능이 좋음, 안정성이 뛰어남, 높은 방전율 가진다.

단점: 에너지 밀도가 제한적, 충방전 수명이 비교적 짧다.

자동차 납축전지

(1) 전지반응(battery reaction)

(2) 음극(anode)

(3) 양극(cathode)

(4) 전체반응(net reaction)

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3. 리튬이차전지

*구성 요소

리튬이온배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해질이 있다.

분리막은 아주 미세한 구멍이 있어 리튬이온이 양극을 오갈 수 있게 한다. 양극과 음극의 물리적 접촉을 막는 가리막역할을 한다. 양극과 음극이 접촉할 경우 화재가 발생할 수 있고 전지의 효율을 위해 분리막의 역할이 중요하다.

전해액은 리튬이온의 이동을 돕는 역할을 한다.

*양극 활물질

양극에서 전극 반응에 관여하는 물질을 활물질이라고 한다. 리튬산화물이 여기서는 활물질이다.

양극 활물질을 무엇으로 사용하는가에 따라 저장되는 전자 수가 달라지며 배터리 용량과 전압이 결정된다.

(1) 전지반응(battery reaction)

(2) 음극(anode)

(3) 양극(cathode)

(4) 전체반응(net reaction)

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추가) 연료전지

다양한 연료(수소, 메탄올, 가솔린 등을 포함하는 탄화수소류)가 가지고 있는 화학 에너지를 촉매의 전기화학반응을 통해 직접 전기에너지로 전환시키는 에너지변환 시스템이다.

1차 전지 또는 2차 전지와는 달리 연료가 지속적으로 공급되는 한 연속적인 발전이 가능하다.

연료는 일반적으로 촉매반응에 의해 수시온과 전자로 변환되며, 전자는 외부회로를 통해 양극으로 이동한다.

수소이온은 다양한 재질의 전해질들을 통해 양극으로 이동되어 닫힌 계를 이루어 전극반응이 완성된다.

(1) 연료극(Anode)

(2) 공기극(Cathode)

(3) 전체 반응(Overall reaction)