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목차
없음
본문내용
* 감극제 : 수소 기체를 제거하여 전극의 작용을 활발하게 유지시키는 물질을 말한다.
2. 1차 전지
(1) 망간 건전지
- 가장 많이 사용되는 건전지로 휴대하기에 편하도록 전해액을 반죽 상태로 밀봉한 구조로 되어있다.
- 양극에 탄소 막대를 사용하고 음극에는 용기를 겸한 아연 원통을 사용한다.
- 전해액은 염화암모늄 용액을 녹말과 섞어 반죽 상태 또는 종이 적셔 사용하고 감극제로 이상화망간을 쓴다.
(2) 알카라인 전지
- 알카 전지, 알카리 전지라고도 한다. 양극 활물질에 이산화망간, 음극 활물질에 아연을 사용한다.
- 전해액으로는 수산화칼륨 수용액을 사용하며 1차전지와 충전할 수 있는 2차 전지 모두 생산된다.
- 1차 전지로는 수소가스가 발생해 폭발 위험이 있으므로 충전해서는 안된다.
- 호환성이 크며 고용량, 고출력의 전지로 장난감, 라디오, 카세트 등 폭넓게 사용된다.
(3) 페이퍼 전지
- 망간 전지 제조 기술에 박막 코팅 기술이 접목되어 개발된 제품이다.
- 외장 물질이 필름 형태의 고분자 물질로 구성되어 0.6mm내외의 두께로 제조되며
얇고 유연한 물리적 특성을 갖고 있다.
- 수 μA 정도의 미세한 전류를 소모하는 기기에 적합하며 단위 셀은 1.5V의 전압을 가지며 3V전압을 가진
2직렬 전지 형태도 출시되고 있다. RFID, 스마트카드, 미용 및 의료 분야 등에 사용된다.
(4) 수은전지
- 루벤 전지, RM 전지, 수은 건전지라고도 하며 소형으로 만들 수 있기 때문에 보청기, 휴대용 라디오,
테이프 리코더, 무선 마이크, 카메라의 노출계 등에 사용된다.
- 음극에 아연, 양극에 산화수은, 전해액에 산화아연과 수산화칼륨을 사용한다.
- 기전력은 거의 일정하며 약 1.35[V]이다. 자체 방전이 적어, 제조 후 1년이 지나도 용량이 감소되지 않는다.
- 모양은 편평한 것과 원통형으로 2가지가 있다.
(5) 산화은전지
- 양극에 산화은, 음극에 아연을 사용하고 수산화나트륨이나 수산화칼륨을 전해액으로 한 전지이다.
- 1차 전지와 2차 전지가 있으며 단추형의 1차 전지가 에너지 밀도가 높아 많이 쓰인다.
- 양극에 은 화합물이 사용되므로 값이 비싸 소형에 국한되며, 미약한 전류로 장시간을 사용할 수 있다.
- 주로 전자 손목시계나, 카메라의 셔터용, 전자식 탁상 계산기, 보청기, 라이터 등에 사용된다.
3. 2차 전지
(1) 납축전지
- 묽은 황산의 전해액 속에 양극으로 이산화납, 음극으로 납을 마주보게 배치하여 만든 전지이다.
- 양극에는 클러터식, 음극에는 페이스트 식을 사용한다.
* 클러터식 : 유리 섬유로 엮은 원통관의 중심에 납-안티몬 합금심을 넣고 관 속에 이산화납을 넣어
다수 병렬로 하여 만든 것
* 페이스트 식 : 납-안티몬 합금의 격자체에 납 산화물을 황산으로 반죽한 페이스트를 채워 넣은 것
- 짧은 시간에 큰 전류가 필요한 자동차용 납축전지는 양극판에 페이스트 식을 사용한다.
- 극판 간의 격리에는 에보나이트 박판이나 유리 섬유를 사용한 격리판으로 쓴다.
* 10시간 방전율 : 일반적으로 전지의 용량을 10시간 방전하여 한계에 도달하는 경우를 용량 표준으로 삼는다.
(2) 니켈 카드뮴 축전지
- 알칼리성 전해액을 사용하는 아칼리 축전지의 대표적 축전지로 양극에 니켈 산화물, 음극에 카드뮴을 쓴다.
- 과충전하면 물이 전기 분해되어 산소가스와 수소가스가 발생하게 된다.
- 고가의 가격이며 전기, 기계적으로 우수하고 수명이 길다.
- 갱내 안전등, 전기차 동력원, 각종 예비 전원, 휴대용 통신기, 전기 면도기, 음향 기기 등에 사용된다.
(3) 리튬 이온 전지
- 양극에는 리튬계 금속 산화물을 음극에는 흑연계 탄소를 사용한 전지이다.
- 충전 때는 양극에서 리튬 이온이 빠져서 음극인 탄소 층으로 이동하여 저장되고, 방전 때는 탄소 층에 저장된
리튬 이온이 다시 양극으로 돌아가면서 전기에너지가 생성된다.
- 전해질로 수용액 대신 유기 용매를 사용하며 기전력은 3.6[V]이다.
- 가볍고 무게 대비 에너지 밀도가 크고 자가 방전에 대한 전력 손실이 적다.
- 기억효과가 없고 간헐적이며 반복적인 충전, 방전에도 성능의 감소가 없다는 장점이 있다.
- 주로 노트북, 휴대전화와 같은 모바일 장치에 많이 사용된다.
(4) 리튬 폴리머 전지
- 양극과 음극 사이에 폴리머 전해질을 끼워 넣고 그 외부를 집전체, 외장재 순으로 씌운 구조로 되어있다.
* 집전체 : 방전 때 전기 화학 반응에 의해 생성된 전자를 모아 외부 회로에 전달하는 역할을 한다.
- 음극 집전체로는 구리 박막을, 양극 집전체로는 알루미늄 박막을 쓴다.
- 음극 재료로는 탄소 또는 리튬을 쓰며, 양극 재료는 리튬계 금속 산화물을 사용한다.
- 전해액은 양극 및 음극에서 리튬 이온을 운송하는 매질 역할을 하며 유기 용매에 리튬염이 용해된
고분자 전해질을 사용한다.
- 고체나 겔 상태의 폴리머를 사용하므로 두께가 1mm이하이며 크기와 디자인을 다양하게 할 수 있다.
- 전지에 구멍이 나도 용액이 흘러나오지 않아 발화 위험이 거의 없다.
4. 연료전지
* 연료전지 : 수소와 산소가 화학 반응을 통해 물이 되는 반응에서 전기 에너지를 생산하는 발전형 전지이다.
양극과 음극, 전해질로 구성되며 음극에는 수소기체 또는 수소 물질이 들어와 촉매작용에 의해
전자와 H+이온으로 분리된다.
- 연료 전지의 연료 : 수소, 금속, 탄화수소, 메탄올이 쓰인다. 수소-산소 연료 전지가 가장 많이 쓰인다.
- 1839년 그로브에 의해 증명되어 1959년 베이컨에 의해 실증 시험되면서 각광 받게 된 전지이다.
- 우주선, 자동차를 비롯한 모바일 전자 제품의 에너지원이며 차후의 에너지원으로도 개발 중이다.
단계
주요
학습내용
교수 · 학습 활동
시간
수업방법
(학습모형)
교수 · 학습
자료
마무리
-수업정리
-다음차시
설명
- 20차시 내용 정리
수업 필수 용어
감극제, 분극 작용, 망간 건전지, 알카라인 건전지, 페이퍼 전지, 수은 전지, 산화은 전지,
납축전지, 니켈 카드뮴 축전지, 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 연료전지
2. 1차 전지
(1) 망간 건전지
- 가장 많이 사용되는 건전지로 휴대하기에 편하도록 전해액을 반죽 상태로 밀봉한 구조로 되어있다.
- 양극에 탄소 막대를 사용하고 음극에는 용기를 겸한 아연 원통을 사용한다.
- 전해액은 염화암모늄 용액을 녹말과 섞어 반죽 상태 또는 종이 적셔 사용하고 감극제로 이상화망간을 쓴다.
(2) 알카라인 전지
- 알카 전지, 알카리 전지라고도 한다. 양극 활물질에 이산화망간, 음극 활물질에 아연을 사용한다.
- 전해액으로는 수산화칼륨 수용액을 사용하며 1차전지와 충전할 수 있는 2차 전지 모두 생산된다.
- 1차 전지로는 수소가스가 발생해 폭발 위험이 있으므로 충전해서는 안된다.
- 호환성이 크며 고용량, 고출력의 전지로 장난감, 라디오, 카세트 등 폭넓게 사용된다.
(3) 페이퍼 전지
- 망간 전지 제조 기술에 박막 코팅 기술이 접목되어 개발된 제품이다.
- 외장 물질이 필름 형태의 고분자 물질로 구성되어 0.6mm내외의 두께로 제조되며
얇고 유연한 물리적 특성을 갖고 있다.
- 수 μA 정도의 미세한 전류를 소모하는 기기에 적합하며 단위 셀은 1.5V의 전압을 가지며 3V전압을 가진
2직렬 전지 형태도 출시되고 있다. RFID, 스마트카드, 미용 및 의료 분야 등에 사용된다.
(4) 수은전지
- 루벤 전지, RM 전지, 수은 건전지라고도 하며 소형으로 만들 수 있기 때문에 보청기, 휴대용 라디오,
테이프 리코더, 무선 마이크, 카메라의 노출계 등에 사용된다.
- 음극에 아연, 양극에 산화수은, 전해액에 산화아연과 수산화칼륨을 사용한다.
- 기전력은 거의 일정하며 약 1.35[V]이다. 자체 방전이 적어, 제조 후 1년이 지나도 용량이 감소되지 않는다.
- 모양은 편평한 것과 원통형으로 2가지가 있다.
(5) 산화은전지
- 양극에 산화은, 음극에 아연을 사용하고 수산화나트륨이나 수산화칼륨을 전해액으로 한 전지이다.
- 1차 전지와 2차 전지가 있으며 단추형의 1차 전지가 에너지 밀도가 높아 많이 쓰인다.
- 양극에 은 화합물이 사용되므로 값이 비싸 소형에 국한되며, 미약한 전류로 장시간을 사용할 수 있다.
- 주로 전자 손목시계나, 카메라의 셔터용, 전자식 탁상 계산기, 보청기, 라이터 등에 사용된다.
3. 2차 전지
(1) 납축전지
- 묽은 황산의 전해액 속에 양극으로 이산화납, 음극으로 납을 마주보게 배치하여 만든 전지이다.
- 양극에는 클러터식, 음극에는 페이스트 식을 사용한다.
* 클러터식 : 유리 섬유로 엮은 원통관의 중심에 납-안티몬 합금심을 넣고 관 속에 이산화납을 넣어
다수 병렬로 하여 만든 것
* 페이스트 식 : 납-안티몬 합금의 격자체에 납 산화물을 황산으로 반죽한 페이스트를 채워 넣은 것
- 짧은 시간에 큰 전류가 필요한 자동차용 납축전지는 양극판에 페이스트 식을 사용한다.
- 극판 간의 격리에는 에보나이트 박판이나 유리 섬유를 사용한 격리판으로 쓴다.
* 10시간 방전율 : 일반적으로 전지의 용량을 10시간 방전하여 한계에 도달하는 경우를 용량 표준으로 삼는다.
(2) 니켈 카드뮴 축전지
- 알칼리성 전해액을 사용하는 아칼리 축전지의 대표적 축전지로 양극에 니켈 산화물, 음극에 카드뮴을 쓴다.
- 과충전하면 물이 전기 분해되어 산소가스와 수소가스가 발생하게 된다.
- 고가의 가격이며 전기, 기계적으로 우수하고 수명이 길다.
- 갱내 안전등, 전기차 동력원, 각종 예비 전원, 휴대용 통신기, 전기 면도기, 음향 기기 등에 사용된다.
(3) 리튬 이온 전지
- 양극에는 리튬계 금속 산화물을 음극에는 흑연계 탄소를 사용한 전지이다.
- 충전 때는 양극에서 리튬 이온이 빠져서 음극인 탄소 층으로 이동하여 저장되고, 방전 때는 탄소 층에 저장된
리튬 이온이 다시 양극으로 돌아가면서 전기에너지가 생성된다.
- 전해질로 수용액 대신 유기 용매를 사용하며 기전력은 3.6[V]이다.
- 가볍고 무게 대비 에너지 밀도가 크고 자가 방전에 대한 전력 손실이 적다.
- 기억효과가 없고 간헐적이며 반복적인 충전, 방전에도 성능의 감소가 없다는 장점이 있다.
- 주로 노트북, 휴대전화와 같은 모바일 장치에 많이 사용된다.
(4) 리튬 폴리머 전지
- 양극과 음극 사이에 폴리머 전해질을 끼워 넣고 그 외부를 집전체, 외장재 순으로 씌운 구조로 되어있다.
* 집전체 : 방전 때 전기 화학 반응에 의해 생성된 전자를 모아 외부 회로에 전달하는 역할을 한다.
- 음극 집전체로는 구리 박막을, 양극 집전체로는 알루미늄 박막을 쓴다.
- 음극 재료로는 탄소 또는 리튬을 쓰며, 양극 재료는 리튬계 금속 산화물을 사용한다.
- 전해액은 양극 및 음극에서 리튬 이온을 운송하는 매질 역할을 하며 유기 용매에 리튬염이 용해된
고분자 전해질을 사용한다.
- 고체나 겔 상태의 폴리머를 사용하므로 두께가 1mm이하이며 크기와 디자인을 다양하게 할 수 있다.
- 전지에 구멍이 나도 용액이 흘러나오지 않아 발화 위험이 거의 없다.
4. 연료전지
* 연료전지 : 수소와 산소가 화학 반응을 통해 물이 되는 반응에서 전기 에너지를 생산하는 발전형 전지이다.
양극과 음극, 전해질로 구성되며 음극에는 수소기체 또는 수소 물질이 들어와 촉매작용에 의해
전자와 H+이온으로 분리된다.
- 연료 전지의 연료 : 수소, 금속, 탄화수소, 메탄올이 쓰인다. 수소-산소 연료 전지가 가장 많이 쓰인다.
- 1839년 그로브에 의해 증명되어 1959년 베이컨에 의해 실증 시험되면서 각광 받게 된 전지이다.
- 우주선, 자동차를 비롯한 모바일 전자 제품의 에너지원이며 차후의 에너지원으로도 개발 중이다.
단계
주요
학습내용
교수 · 학습 활동
시간
수업방법
(학습모형)
교수 · 학습
자료
마무리
-수업정리
-다음차시
설명
- 20차시 내용 정리
수업 필수 용어
감극제, 분극 작용, 망간 건전지, 알카라인 건전지, 페이퍼 전지, 수은 전지, 산화은 전지,
납축전지, 니켈 카드뮴 축전지, 리튬 이온 전지, 리튬 폴리머 전지, 연료전지
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