리튬-이온 배터리와 리튬-폴리머 배터리의 비교
리튬-이온 배터리(Li-ion)와 리튬-폴리머 배터리(Li-pol)는 모두 이차(충전 가능) 배터리로서, 전자는 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하는 구조를 가지고 있으며, 후자는 전해질로 고분자를 사용하는 것이 특징입니다. 리튬-이온 배터리는 많은 노트북 컴퓨터 배터리, 무선 전동 공구, 일부 전기자동차, 전동 킥보드, 대부분의 전기자전거, 휴대용 파워뱅크 및 LED 플래시라이트에 사용됩니다.
리튬-이온 배터리의 기본 구조
리튬-이온 배터리는 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하는 구조를 가지고 있습니다. 방전 시 리튬 이온은 음극에서 양극으로 이동하며, 충전 시에는 반대로 이동합니다. 이 배터리의 전반적인 반응은 C6Li + CoO2 ⇄ C6 + LiCoO2로 나타낼 수 있습니다.
리튬-폴리머 배터리의 특징
리튬-폴리머 배터리는 전해질로 고분자를 사용합니다. 전해질로는 고전도성 젤 폴리머가 사용되며, 이러한 폴리머 전해질은 고체 폴리머 전해질(SPE)로, 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA) 또는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 등이 있습니다. 리튬-폴리머 배터리는 특히 무게가 중요한 모바일 기기, 드론 및 일부 전기자동차에서 자주 사용됩니다.
양극과 음극의 구성
양극은 복합 재료(삽입된 리튬 화합물)로 구성되며, 리튬-이온 배터리 셀의 이름을 정의합니다. 음극은 일반적으로 다공성 리튬화된 흑연으로 만들어집니다. 전해질은 액체, 고분자 또는 고체일 수 있으며, 분리막은 리튬 이온의 이동을 가능하게 하면서 셀의 단락과 열적 폭주를 방지합니다.
화학적 특성 및 안전성
리튬-이온 배터리의 화학적 성능, 비용 및 안전 특성은 배터리 유형에 따라 다양합니다. 휴대용 전자 기기에서는 주로 리튬 폴리머 배터리(전해질로 폴리머 젤 사용)가 사용되며, 이들은 리튬 코발트 옥사이드(LiCoO2) 양극 재료와 흑연 음극을 가지고 있어 높은 에너지 밀도를 제공합니다. 리튬-이온 배터리는 일반적으로 높은 에너지 밀도, 메모리 효과가 없음, 낮은 자기 방전을 특징으로 합니다. 가장 흔한 셀 유형 중 하나는 18650 배터리로, 많은 노트북 컴퓨터 배터리, 무선 전동 공구, 일부 전기자동차, 전동 킥보드, 대부분의 전기자전거, 휴대용 파워뱅크 및 LED 플래시라이트에 사용됩니다. 이 배터리의 공칭 전압은 3.7V입니다.
리튬 폴리머 배터리의 구성
리튬 폴리머 배터리는 양극, 음극, 분리막, 전해질로 구성됩니다. 양극은 전자를 외부 회로로부터 받아들이며, 리튬 배터리에서는 LiCoO2 또는 LiMn2O4로 만들어집니다. 음극은 리튬화된 흑연, LixC6로 구성되어 있으며, 실리콘 및 기타 원소 혼합물을 기반으로 하는 새로운 재료가 연구되고 있습니다. 분리막은 배터리의 음극과 양극을 분리하는 역할을 하며, 전해질은 배터리의 성능과 안전에 중요한 역할을 합니다. 대부분의 상용 리튬-이온 배터리에서 사용되는 전해질은 유기 카보네이트에 용해된 리튬 헥사플루오로인산염(LiPF6) 솔루션입니다.
