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일상 속 기술/Inside your Life, 전지의 기본!!!!(1차전지, 2차전지)
전지의 기본!!!!(1차전지, 2차전지)
2014. 9. 8. 09:00


스마트폰 사용자가 4천만을 향해 달려가는 요즘!!!(미래창조과학부, 2014 4 기준, 38,395889),

 여러 가지 기능과 대화면을 장착한 스마트폰의 대용량 배터리의 중요성이 부각되고 있습니다.

스마트폰이 발전할수록 점점 중요해지는 배터리!!  그래서 준비했습니다!!!! 배터리의 모든 !!!


1)배터리

출처 : http://wolf-beard.deviantart.com/art/Battery-Farming-400736270


배터리는 회로에 전류를 흐리게 만들어 주는 화학 물질을 말합니다. 전해질에 금속이 녹아 각각의 금속의 특성에 따라 전위차가 생기면 전위차로 인해 전류가 흐르게 되는 것을 이용합니다.


1-1)볼타전지


출처 : jmnote.com

처음 볼타가 발명한 전지는 아연(Zn)판과 구리(Cu)판을 묽은 황산용액에 담그고 도선으로 각판을 연결합니다. 이렇게 되면 이온화 경향이 아연이 전자를 잃고 이온화 되어 전자를 전구 쪽으로 내보내게 되고(전류 생성) 구리판에서는 수소(양이온) 전자를 얻어 환원 반응이 일어나 수소기체가 발생하게 됩니다.


1-2)다니엘 전지


출처 : File:Galvanic Cell.svg


원리는 기본적으로 볼타 전지와 같습니다. 다니엘 전지는 산화반응과 환원반응이 일어나는 곳이 직접 전자를 주고 받지 못하게 염다리를 사용하여 볼타 전지에서 일어날 있는 분극현상을 해결한 전지입니다.


1-3)납축전지

출처 : Photo-CarBattery.jpg. Lead-acid car battery


납축전지는 2차전지로서 충전이 가능한 전지의 형태입니다. 


양극으로 쓰이는 이산화 납판과 음극으로 쓰이는 납판이 진한 황산에 잠겨 있는 구조를 가집니다. 구형 납 축전지는 밀폐 상태가 안 좋아 주기적으로 진한 황산을 채워 넣어주어야 했지만 현재 시판중인 납 축전지는 내부가 완전히 밀폐되어 황산 누출의 위험이 없어 황산을 채워 줄 필요가 없습니다.



출처www.flickr.com, openclipart.org


에서 보신 것과 같이 재충전이 되는 전지와 그렇지 않은 전지가 있는 것을 있습니다. 이것을 기준으로 전지는 일차전지와 이차전지로 나눌 있습니다. 1 전지는 한번 쓰고 다시 충전할 없고 2 전지는 충전하여 재사용이 가능한 전지를 말합니다. 일차 전지에는 알칼리 전지, 건전지, 수은 전지, 리튬 전지 등이 있으며, 이차 전지에는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지(NiMH battery), 리튬이온 이차전지(Li Ion Secondary Batteries), 리튬이온폴리머 이차전지(Li Ion Polymer Secondary Batteries) 그리고 축전지(Lead-acid battery) 등이 있습니다.

 

2) 다양한 형태의 배터리!!!

2-1)케이블형Flexible전지 (LG)

최근 LG화학에서 케이블형Flexible전지가 개발되어 화제가 되고 있습니다. 미래의 웨어러블 스마트 기기(스마트 점퍼, 스마트 고글, 스마트 신발, 스마트 이어폰 등등) 활용성이 매우 높은 전지입니다.


출처www.flickr.com


일반적으로 현재의 배터리는 사진처럼 매우 딱딱합니다. 얇고 많은 축적 용량을 원하면서 전지가 고밀도화 되고 이는 배터리를 더욱 단단해지게 하고 구부리기 힘들어지게 만듭니다. 그리고 너무 얇게 전지를 만들어버리면 양극과 음극이 구분되지 않아 전지의 구조가 망가지게 되고 구부릴 있을 만큼 얇게 만든다고 하더라도 충분한 전력을 뽑아내기가 힘듭니다. 하지만 케이블형 Flexible전지는 기전의 시트형의 전지모양을 벗어나 케이블 모양을 가지고 있습니다.

출처 : https://www.youtube.com/watch?v=u3bCwQ-HV5I (LG화학 동영상 중)


이는 hollowspiral 구조를 이용한 것입니다. 음극 와이어 분리막 양극 와이어로 감은 비어있는 중심부에 전해핵을 넣어주어 전지를 만듭니다. 구조는 스프링과 같기 때문에 충분한 flexibility 전지는 가지게 됩니다.


3-2)생체연료전지


출처pixabay.com

생체연료전지란 기존 연료전지에서 촉매를 생체촉매인 효소로 대체하고, 수소 대신 포도당을 연료로 사용하는 전지를 말합니다. 효소의 산화환원 반응으로 연료물질에서 전자를 발생시키고 전자가 전극으로 이동하면서 전류를 만들게 됩니다. 포도당은 수소보다 저렴하고 다루기가 편리하고 환경친화적이어서 생체연료전지는 차세대 에너지 공급장치로 주목받고 있습니다. 생체연료 전지를 이용하면 유연한 강한섬유로 이루어져 꼬거나 직물형태로 만들 있어 혈관에 삽입하는 카테터나 스텐트 의료용 기구 형태로 손쉽게 이용될 있습니다.

(논문명 : High-power Biofuel Cell Textiles from Woven Biscrolled Carbon Nanotube Yarns)

 

3) 배터리 산업의 미래!!


출처:pixabay.com, ko.wikipedia.org, en.wikipedia.ort


세계 각국이 환경규제를 강화함에 따라 리튬이온이 탑재된 전기차의 판매비중이 점진적으로 커지고 있습니다. 이런 상황에서 특히 LG화학은 중대형 전지산업(자동차 배터리) 수주에 힘을 쏟고 있습니다. 현재, LG 화학전자이노텍하우시스에 이르는 연합전선으로 현대·기아자동차를 비롯해 제너럴모터스(GM), 포드, 르노, 볼보, 중국 상해기차, 장안기차, 제일기차, 코로스 20여곳의 완성차 업체와 거래해 리튬이온 2차전지 제조업체 가운데 가장 많은 고객사를 확보하고 있습니다.

앞으로 자동차용 배터리 매출이 조단위로 확대될 것이라고 예상하는 현재, 전지는 대한민국을 이끌어갈 성장산업으로 주목받고 있습니다.



출처 http://www.public-domain-image.com/