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1.리튬 2차전지
구성
리튬전지는 1)양극(cathod),
2)음극(anode), 3)전해질(electrolyte), 4)분리막(separator)로
구성되어있다.
| 1)양극(cathod) |
전자를 받아 활물질이
환원되는 전극으로서 방전시 환원반응이 일어난다. |
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2)음극(anode) |
활물질이 산화되면서 전자를 도선으로
방출하는 전극으로서 방전시 산화반응이 일어난다. |
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3)전해질(electrolyte) |
두 전극사이 리튬이온전달의
매개체 역할을 한다. 양극의 환원반응, 음극의 산화반응이
화학적 조화를 이루도록 물질이동이 일어나는 매체로서, 두
전극사이에 이온전달을 가능하게 한다. |
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4)분리막(separator) |
양극과 음극의 물리적 접촉을 방지하는
격리막 |
2.리튬 2차전지
종류별 구성비교
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Lithium
ion(LIB) |
Lithium
ion polymer(LIPB, PLI) |
Lithium
polymer(LPB) |
| Cathod(양극) |
LiCoO2,
LiMn2O4 |
LiCoO2,
LiMn2O4 |
금속산화물 |
| Anode(음극) |
탄소계 |
탄소계 |
리튬금속 |
| Electrolyte(전해액) |
유기용매(LiPF6
용해) |
고분자
전해질 |
고분자전해질 |
| Company |
Sony |
Ultralife |
3C |
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가. 볼타전지
나. 다니엘 전지
다.루크란세 전지(망간전지)
1868년 Lechlanche(프랑스) 전지가
발명되었는데, 루크란세 전지(
MnO2/NH4Cl·ZnCl2 /Zn )는 플러스 극에
이산화 망간，마이너스 극에 아연，전해액으로 염화 암모늄을
사용하였다，현재의
망간 건전지의 원형이다. 플러스 극의 탄소봉은 전자를
모으기 위해 쓰여지고，이산화 망간은 ，수소를 물로
바꾸는 감극재(減極材)역할을 한다. 따라서, 수소 가스는
발생하지 않는다．
망간계 전지는 바깥층부터 마이너스극(아연can)
+ separator + 플러스극 재료인 이산화망간 powder(활물질)와
전해액인 염화아연(또는 염화암모늄 수용액)이 혼합된
플러스극 혼합제 + 가운데에 전자전도 역할을 하는
탄소봉으로 구성되어있다. 전해액은 활물질에 흡수된
상태로 젤화되어있다.
라. 알카리계 전지
알카리 망간전지(
MnO2 / KOH / Zn )이다.
전해액을 이온전도도가 좋은 KOH 수용액을 사용하였다.
캔형태의 아연(Zn)대신 powder상태의 아연을 사용하였다.
또, 소형 알카리전지는 MnO4대신 수은(HgO), 산화은(Ag2O)를
사용하였다.
마. 리튬이온 전지(LIB)
LIB(Lithium ion battery)는 캐나다 모리에너지사에서
금속 Li를 음극에, 이황화 몰리브덴(MoS2)를 양극으로 하여
개발한 모리셀 리튬 2차전지의 안전성 문제(금속 리튬의
반응성으로 인한 internal electrical
shorting : heating and venting)로 인하여 1991년 Sony
Energytec사에서 음극재료로 탄소재료를 사용하여 개발한
전지이다. 개발된 전지의 에너지 밀도는 96Wh/kg, 230Wh/l
이다.
현재 시판되고 있는 리튬 2차전지는
음극에 충방전시 리튬이온이 삽입탈리(흡장방출)를
가역적으로 할수있는 lithium intercalation 재료로 탄소계를
사용하고 있으며 , 양극에는 코발트산
리튬(LiCoO2)을 사용하고 있다. 양극도 마찬가지로 Li ion의
삽입탈리가 가역적으로 일어난다.
전해질은 리튬산을 용해한 유기전해액이 separator에
배여든 형태로 사용되고있다.
충방전과정에서 Li ion은 양음극간을
왕래한다.
과거의 금속 Li 음극에서는 Li의
용해석출반응에 의하여 전지가 구동되는데 반하여 LIB는 Li
ion의 삽입탈리반응에 의한다.
| 1.양극 : 활물질로서 리튬금속산화물과
전류집전체로서 Al 호일으로 구성됨, 리튬이온 가역적
출입
2.음극 : 활물질로서 결정성 또는 비결정성 흑연화 탄소사용하였으며
전류집전체로 Cu 호일로 구성됨, 리튬이온
다량흡수
3.액체전해질 : LiPF6 용해된 상태
4.분리막 : 미세한 pore를 지닌 sheet형의 PE film등
*리튬전지는 음극을 리튬금속 사용 |
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바. 리튬폴리머 전지(LPB)
| 1.양극 : 금속산화물, 유기황화합물
2.음극 : 리튬금속
3.분리막 : 전극격리막/전해질(Li ion 전도매개체)역할동시수행,
PVDF+HFP의 공중합체의 성형 film에 전해액을 함침시킨
고분자전해질
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사. 플라스틱 리튬이온 전지(PLI)
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<<Plastic lithium ion
battery(PLI) 구조>> |
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