화학전지와 이온전지

목차

1. 다음의 용어를 간단히 설명하시오
(1) 화학 전지
(2) 물리 전지
(3) 1차전지
(4) 2차전지
(5) cathode 및 anode
(6) 전해질(electrolyte)
(7) 분리막(separator)

2. 화학전지의 종류및 특징
(1) 화학 전지
1) 볼타전지의 분극 현상
2) 다니엘전지의 특징
3) 납 축전지

3. battery 의 원리 및 기본 구조
(1)배터리(축전지, Storage Battery)의 정의
(2) 배터리의 구성요소

4. Li battery(Li metal, Li polymer, Li ion)에 대해 조사하고 각각의 장단점을 비교.
(1)Li ion
(2) Li metal
(3) Li polymer

본문내용

, 안전성 문제로 인하여 고 전류를 흘릴 수 있는 고 출력 (high power) 전지를 만들기가 힘든 것이 단점이다. 이 안전성 문제를 보완하고 전지의 성능을 유지하기 위해, 여타 다른 전지에서는 사용하지 않는 보호회로를 사용하기도 한다. 고용량이 필요한 device 가 개발 될수록 수요가 늘어나는 추세이다.
.
(2) Li metal
리튬금속전지(Lithium Metal Battery:LMB)는 최근 연구개발되고 있는 전지로, 양극활물질로 리튬전이금속산화물을, 음극활물질로 리튬금속을 사용하는 전지를 말합니다.
리튬금속전지는 리튬금속을 음극으로 사용하는 것으로 싸이클 수명 및 안전성이 낮아 상용화에 어려움을 겪고 있으며, 이를 극복하기 위해 리튬금속 대신 카본을 음극으로 사용하는 리튬이온전지가 개발되어 1991년 일본 Sony Energytec에서 처음으로 상용화하였다. 현재는 일본의 여러 전지회사에서 양산을 하고 있으며 국내에서도 몇몇 기업에서 리튬이온전지에 대한 개발 연구를 마치고 양산화를 갖추고 있다.
리튬금속을 음극으로 사용하는 전지의 경우는 충방전이 진행됨에 따라 리튬금속의 부피변화가 일어나고 리튬금속표면에서 국부적으로 침상리튬의 석출이 일어나며 이는 전지 단락의 원인이 된다. 그러나 카본을 음극으로 사용하는 전지에서는 충방전시 리튬 이온의 이동만 생길 뿐 전극활물질은 원형을 유지함으로써 전지수명 및 안전성이 향상된다. 리튬2차전지에 있어서 대표적인 양극 반응 및 음극반응은 아래와 같다.
(3) Li polymer
리튬폴리마 전지(Lithium Polymer Battery;LPB)는 음극활물질로 Lithium Metal alloy을, 전해질로써 SPE(Soild Polymer Electrolyte)를 사용한 전지입니다. 리튬이온폴리마전지(Lithium Ion Polymer Battery;LIPB)는 LIB 전극을 사용하면서 전해액 및 separator 대신에 SPE를 사용한 전지를 말합니다
리튬폴리머전지인 경우는 음극으로 리튬금속을 사용하는 경우와 카본을 사용하는 경우가 있어 카본음극을 사용하는 경우는 구별하여 리튬이온폴리머전지로 표기하는 경우가 있으나, 대부분의 경우 편의상 리튬폴리머전지로 통용하고 있다
리튬폴리머 전지는 현재 일본에서 상용화되어 있는 액체 전해질형 리튬이온 전지의 단점인 안전성 문제, 제조 비용의 고가, 대형 전지제조의 어려움, 고용량화의 어려움 등의 문제를 해결할 수 있을 것으로 전망되는 전지이다. 구체적으로 서술하면 전해질이 고체이기 때문에 전해질의 누수염려가 없어 안전성이 확보되고, 또한 용도에 따라 다양한 크기와 모양으로 전지팩을 제조할 수 있어 기존의 리튬이온전지에서 원통형 및 각형전지로 전지팩을 제작할 경우 전지와 전지 사이에 전지용량과 무관한 쓸데없는 공간이 생기는 문제를 해결함으로써 에너지밀도가 높은 전지를 제조할 수 있다. 또한 자기방전율 문제, 환경오염문제, 메모리효과 문제가 거의 없는 차세대 전지라 할 수 있다. 특히 전지제조공정이 리튬이온전지에 비하여 비교적 용이할 것으로 예상되어 대량생산 및 대형전지 제조가 가능할 것으로 보이므로 전지제조비용의 저렴화 및 전기자동차 전지로의 활용 가능성이 매우 높은 전지라 할 수 있다. 그러나 리튬폴리머 전지가 기술적으로 실현 가능하게 하기 위해서는 아래와 같은 문제가 선결되어야 한다
- 전기화학적으로 안정해야 함 (과충방전에 견디기 위해 넓은 전압 범위에서 안정)
- 전기전도도가 높아야 함 (상온에서 1 mS/cm 이상)
- 전극물질이나 전지내의 다른 조성들과 화학적, 전기화학 적 호환성이 요구됨
- 열안정성이 우수하여야 함 (특히 리튬전극과 접촉할 때 중요)

키워드

화학전지,   이온전지,   1차전지,   2차전지,   전해질,   battery,   Li ion