리튬이온전지 충전시 리튬이온이 양극에서 음극으로 다시 이동하여 제자리를 찾게 되나요?
리튬 이온 전지
리튬 이온 전지(-電池, Lithium-ion battery, Li-ion battery)는 이차 전지의 일종으로서, 방전 과정에서 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하는 전지이다. 충전시에는 리튬 이온이 양극에서 음극으로 다시 이동하여 제자리를 찾게 된다. 리튬 이온 전지는 충전 및 재사용이 불가능한 일차 전지인 리튬 전지와는 다르며, 전해질로서 고체 폴리머를 이용하는 리튬 이온 폴리머 전지와도 다르다.
리튬 이온 전지는 에너지 밀도가 높고 기억 효과가 없으며, 사용하지 않을 때에도 자가방전이 일어나는 정도가 작기 때문에 시중의 휴대용 전자 기기들에 많이 사용되고 있다. 이 외에도 에너지밀도가 높은 특성을 이용하여 방산업이나 자동화시스템, 그리고 항공산업 분야에서도 점점 그 사용 빈도가 증가하는 추세이다. 그러나 일반적인 리튬 이온 전지는 잘못 사용하게 되면 폭발할 염려가 있으므로 주의해야 한다.
리튬 이온 전지는 크게 양극, 음극, 전해질의 세 부분으로 나눌 수 있는데, 다양한 종류의 물질들이 이용될 수 있다. 상업적으로 가장 많이 이용되는 음극 재질은 흑연이다. 양극에는 층상의 리튬코발트산화물(lithium cobalt oxide)과 같은 산화물, 인산철리튬(lithium iron phosphate, LiFePO)과 같은 폴리음이온, 리튬망간 산화물, 스피넬 등이 쓰이며, 초기에는 이황화티탄(TiS도 쓰였다. 음극, 양극과 전해질로 어떤 물질을 사용하느냐에 따라 전지의 전압과 수명, 용량, 안정성 등이 크게 바뀔 수 있다. 최근에는 나노기술을 응용한 제작으로 전지의 성능을 높이고 있다.
리튬 전지
리튬 전지는 음극이나 전해질에 이용하는 화학 물질에 따라 몇 가지 종류로 나뉜다. 이 중에서 염화티오닐(SOCl)를 음극으로, 리튬알루미늄클로라이드(LiAlCl)을 전해질로 하는 염화티오닐-리튬 전지(lithium-thionyl chloride cell)는 높은 에너지 밀도를 가지는 것으로 알려져 있다. 이 전지에서는 다공성의 탄소 물질이 외부 회로로부터 전자를 받아들이는 양극 집전 장치로 사용된다. 그러나 염화티오닐-리튬 전지는 일반적으로 시중에서 판매되지는 않으며 산업 현장에서 많이 쓰이고 있는데, 특히 장시간 낮은 전류로 작동시켜야 하는 경보 장치 등에 쓰인다.