아연-공기 배터리의 개요
아연-공기 배터리는 공기 중의 산소와 아연을 산화시켜 동작하는 비재충전식 및 기계적으로 재충전 가능한 금속-공기 배터리입니다. 이러한 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지며 생산 비용도 상대적으로 저렴합니다. 아연-공기 배터리는 특정 및 부피적 에너지 밀도가 각각 약 500 Wh.kg-1 및 1000 Wh.L-1로, 배터리 시스템 중 가장 높은 수준입니다.
아연-공기 배터리의 구조 및 반응
이 배터리의 기본 반응식은 Zn(s) + O2(g) ⇌ 2ZnO(s) [e° = +1.59 V]입니다. 아연 금속 전극은 셀의 가장 큰 부분을 형성하며 음극을 이룹니다. KOH 또는 가성소다 용액은 전해질로 작용하여 표준 전위를 향상시킵니다. 분리막은 두 전극을 기계적으로 격리하여 셀 내부의 전기 전도를 방지합니다. 공기 중의 산소는 음극에서 반응하여 수산화 이온을 형성하고, 이들은 아연 페이스트로 이동하여 아연산염을 형성하며 전자를 음극으로 이동시킵니다.
아연-공기 배터리의 장단점
장점:
1. 일차 배터리는 재충전식 이차 전지보다 높은 에너지 밀도를 가집니다.
2. 높은 비 에너지, 긴 저장 시간(낮은 자기 방전), 즉시 사용 가능성은 일차 배터리를 다른 전원보다 독특한 장점을 제공합니다.
3. 원격 지역으로 운반하여 장기간 저장 후에도 즉시 사용할 수 있으며, 환경 친화적인 폐기가 가능합니다.
단점:
일차 배터리의 주요 단점은 재충전이 불가능하다는 것입니다.
낮은 C-레이트로, 재충전식 배터리에 비해 전류가 낮습니다.
환경에 민감한 성능과 운영 기간은 습도와 온도와 같은 주변 조건에 의존합니다.
아연-공기 배터리의 특성
전압:
아연-공기 전지의 명목 개방 회로 전압은 1.4 볼트입니다. 배출 중 작동 전압은 배출 부하와 온도에 따라 달라집니다.
용량:
쿨롬 용량은 배터리가 특정 배출 전류로 100% SOC에서 컷오프 전압까지 방전될 때 사용 가능한 총 암페어 시간입니다.
자기 방전:
아연-공기 배터리는 밀봉된 경우 우수한 보관 수명을 가지며, 자기 방전률은 연간 2%에 불과합니다.
다양한 배터리 유형
전기 배터리는 하나 이상의 전기화학 셀로 구성됩니다. 여기에는 다양한 크기와 형식, 일차 및 이차 전지의 화학, 다양한 전지 애플리케이션 및 다양한 배터리 전압에 대한 목록이 포함됩니다.
이러한 다양한 배터리 유형은 각기 다른 조합의 재료를 사용하며, 모든 배터리는 산화-환원 반응의 동일한 원리를 사용합니다. 배터리는 에너지적으로 유리한 산화-환원 반응이 회로의 외부 부분을 통해 전자가 이동할 때만 발생하도록 설계되어 있습니다.
