리튬-망간 이산화 전지의 이해
리튬 기반의 일차 전지는 금속 리튬을 양극으로 사용하는 비재충전 가능한 배터리입니다. 이러한 배터리는 리튬-메탈 배터리라고도 불립니다. 일차 리튬 배터리는 가장 낮은 자체 방전율을 가지며, 이로 인해 최대 10년까지의 가장 긴 사용 가능 기간을 자랑하며, 최대 70도의 온도에서도 사용이 가능합니다. 가장 일반적인 전지 유형은 다음과 같습니다:
리튬-망간 이산화 전지
리튬 철 이황화물 전지
리튬 티오닐 클로라이드 전지
리튬 공기 전지
리튬-망간 이산화 전지의 전반적인 반응
리튬-망간 이산화 전지에서의 전반적인 반응은 다음과 같습니다:
Li(s) + MnO
2
(s)
⇌
MnO
2
(Li
+
)
[E
∘
=
+
3.19
V]
Li(s) + MnO
2
(s)⇌MnO
2
(Li
+
) [E
∘
=+3.19 V]
리튬 메탈 배터리의 특징
리튬 기반 일차 전지는 금속 리튬을 양극으로 사용하는 배터리로, 이를 리튬-메탈 배터리라고 합니다. 일회용 일차 리튬 배터리와 재충전 가능한 이차 리튬-이온 또는 리튬-폴리머와 구분해야 합니다. 리튬-이온 배터리는 금속 리튬을 포함하지 않습니다.
IEC 표준 체계에서 배터리의 화학 구성을 식별하는 첫 글자는 리튬-망간 이산화 전지의 경우 C(예: CR2032)입니다. 리튬을 뛰어난 전극 재료로 만드는 특성은 낮은 전극 잠재력과 매우 높은 전도성을 포함합니다. 리튬은 부드럽고 가소성이 있어 얇은 호일로 압출될 수 있습니다.
리튬 메탈 배터리의 종류
가장 흔한 전지 유형은 다음과 같습니다:
리튬-망간 이산화 전지: 리튬 호일을 양극으로, 망간 이산화를 음극으로 사용합니다. 전해질은 전해질 염이 함침된 분리막 시트입니다. 전체 셀 전압은 3볼트입니다. CR2032와 같은 버튼 셀에서 일반적으로 사용되는 가장 일반적인 비재충전 리튬 셀입니다.
리튬 철 이황화물 전지: 리튬을 양극으로, 철 이황화물을 음극으로 사용하며, 전해질은 유기 용매 혼합물에 녹인 리튬 염입니다. 전압은 1.5볼트입니다. 이 셀은 고성능 AA 배터리에 사용됩니다.
리튬 티오닐 클로라이드 전지: 모든 리튬 유형 전지 중 가장 높은 에너지 밀도를 가지며, 사용 수명은 15년에서 20년입니다.
리튬 공기 전지: 아주 높은 이론적 에너지 밀도를 가지고 있으며, 대기 중의 산소와 전기화학적으로 결합된 금속 리튬 호일 양극을 사용합니다.
리튬 메탈 배터리의 화학
배터리는 양극과 음극을 분리하여 반응을 방지하는 것을 목표로 합니다. 배터리가 장치에 배치되고 장치가 켜지면, 회로가 닫히고 이로 인해 전자가 흐르기 시작합니다. 리튬-망간 이산화 전지에서 리튬 금속 음극에서 전자가 이동하여 망간 이산화 양극으로 전달됩니다. 이러한 화학 반응을 통해 생성된 전자는 회로가 닫힐 때 장치를 작동시키는 데 사용됩니다.
