1. 축전지 (Storage Battery)
ㅇ 2차 전지(Secondary Battery)라고도 함
- 전기에너지를 화학에너지로 저장하여 보존
ㅇ 특징
- 충전,방전에 의한 화학변화가 가역적임
. 충전(charge)과 방전(discharge)이 가능하고,
. 이를 반복적으로 재사용할 수 있음
2. 축전지의 종류
ㅇ 전해액이 `수용액`인 경우
- 납 축전지 (Lead Storage Battery, Lead Acid Battery)
- 니켈계 축전지 (Nickel-based Battery)
. (전해질로써, 염기성인 수산화칼륨 용액을 쓰는 알칼리 축전지)
. (양극 활물질로, 산화 수산화니켈을 사용)
. 니켈 카드뮴 전지
. 니켈 아연 전지
. 니켈 수소 전지
- 알칼리 축전지 (Alkaline Storage Battery)
. 전해액 : 알칼리 수용액
ㅇ 전해액이 `유기 용매`인 경우
- 리튬 이온 전지
3. 납 축전지 (Lead Storage Battery,Lead Acid Battery)
ㅇ 전해액 : 황산 수용액 (HSO)
- 전해질(이온 도전체) 내부를 이온이 흘러다님
ㅇ 음극(애노드) : 납 안티몬 합금 전극에 환원제인 활물질(겔 모양의 납 분말)로 채워짐
ㅇ 양극(캐소드) : 산화제인 활물질(겔 모양의 과산화납)로 채워짐
ㅇ 분리막 : 음극과 양극을 분리/대치시키는 격막 구조
ㅇ 충전/방전 반응 : 활물질과 전해질 사이의 계면에서 진행됨
ㅇ 충전/방전 횟수 : 대략 500회 정도 가능
ㅇ 기전력 : 약 2.05 V (높은편)
4. 니켈 카드뮴 축전지 (Nickel–cadmium Battery)
ㅇ 전해액 : 수산화칼륨 수용액 (KOH)
ㅇ 음극(애노드) : 철(Fe) 가루,카드뮴(Cd) 가루의 혼합물
- Cd → Cd2+ + 2e-
ㅇ 양극(캐소드) : 니켈 산화물 (Ni3+)
- Ni3+ + e- → Ni2+
ㅇ 기전력 : 약 1.2 V (낮은편)
ㅇ 모양(형태) : 보통의 건전지 처럼 밀봉형
5. 리튬 이온 전지 (Lithium-ion Battery)
ㅇ 전해액 : 용매로써 물을 사용하지 않음 (유기 용매)
ㅇ 음극(애노드) : 탄소 흑연 음극재가 주로 쓰여지고 있는 편임 (단점 : 부피의 절반 이상 차지)
- (리튬 → 리튬 알루미늄 → 탄소 → 주석 or 실리콘 → 리튬)
ㅇ 양극(캐소드) : 금속 소재 조합 (리튬 합금) 사용
- (리튬 이황화 타이타늄 → 리튬 코발트 산화물 →
NCM : 니켈 코발트 망간, NCA : 니켈 코발트 알루미늄 → 리튬인산철,리튬망간인산철
→ 리튬바나듐인산)
ㅇ 특징
- 가볍고, 충전 효율이 높아 대량의 에너지 저장 가능
. 기존 배터리 대비 부피,무게가 1/2이고, 에너지 용량이 2배 정도
- 반응성 높음
- 유기 용매이기 대문에, 이상 발열,이상 발화 등 가능
※ (개발자) 스탠리 휘팀엄,존 굿이너프,요시노 아키라 (2019년 노벨 화학상)