아연-공기 배터리의 장단점
아연-공기 배터리는 공기 중의 산소와 아연을 산화시켜 전력을 생산하는 비충전식 및 기계적으로 충전 가능한 금속-공기 배터리입니다. 이 배터리의 가장 큰 부분을 차지하는 아연 금속 전극은 음극으로 사용됩니다. KOH 또는 가성소다 용액이 전해질로 작용하며 표준 전위를 향상시킵니다. 분리막은 두 전극을 기계적으로 격리하여 세포 내부에서 전기 전도를 방지합니다. 공기 중의 산소는 음극에서 반응하여 수산화 이온을 형성하고, 이는 아연 페이스트로 이동하여 아연산염을 형성하고 전자를 음극으로 보냅니다. 이 배터리는 높은 에너지 밀도를 가지고 있으며 생산 비용이 상대적으로 저렴합니다.
아연-공기 배터리는 특정 에너지 밀도 약 500 Wh.kg-1 및 부피당 에너지 밀도 약 1000 Wh.L-1을 제공하며, 이는 배터리 시스템 중에서 가장 높은 수준입니다. 방전 프로필은 약 1.3 V의 전압으로 대체로 평평합니다. 크기는 보청기용 매우 작은 버튼 셀부터 수은 배터리를 사용하던 필름 카메라용 큰 배터리, 전기 자동차 추진 및 그리드 규모의 에너지 저장에 사용되는 매우 큰 배터리까지 다양합니다.
장점
아연-공기 배터리의 주요 장점은 높은 에너지 밀도입니다. 이는 충전식 이차 전지보다 높습니다. 또한 높은 특정 에너지, 긴 저장 시간(낮은 자체 방전), 즉각적인 준비성으로 인해 일차 전지는 다른 전원보다 독특한 이점을 가집니다. 특히 낮은 배수 응용 분야에서 가장 좋은 선택입니다. 이들은 원격 지역으로 운반되어 장기간 보관 후에도 즉시 사용할 수 있으며, 또한 쉽게 구할 수 있고 폐기 시 환경 친화적입니다.
단점
일차 전지의 주요 단점은 재충전할 수 없다는 것입니다. 또한 낮은 C-레이트로, 심지어 고전류 유형도 충전식 배터리에 비해 낮게 간주됩니다. 또한 재충전식 배터리보다 환경에 덜 친화적입니다. 일차 배터리의 사용은 재활용해야 하는 대량의 폐 배터리를 발생시킵니다. 큰 배터리의 경우, 일차 배터리는 일반적으로 비용 효율적이지 않습니다.
아연-공기 배터리의 주요 단점은 주로 공기 전극의 부족한 성능으로 인한 제한된 출력입니다. 또 다른 주요 단점은 성능과 작동 기간이 습도와 온도와 같은 주변 조건에 따라 달라진다는 것입니다. 시중에 나와 있는 일차 아연-공기 배터리는 사용 전 공기 접근 구멍을 가리는 스티커가 붙어 있으며, 사용하기 전에 제거합니다. 스티커가 제거되면 배터리에 공기 접근이 불가피하게 발생하여 전해질의 물 교환 및 이산화탄소 오염이 발생하며, 이로 인해 배터리가 점차 악화됩니다. 스티커가 붙어 있는 경우 아연-공기 배터리의 저장 특성은 만족스럽습니다.
일반적으로 금속-공기 배터리는 한 쪽에만 활성 물질이 있고 음극 반응이 주변 공기를 사용하기 때문에 높은 에너지 밀도를 제공합니다. 아연은 폐기 가능성, 비독성 행동 및 이차 전지로 사용될 수 있다는 점에서 매우 유망한 요소입니다. 이러한 장점에도 불구하고 이것은 일차 배터리이며 재충전할 수 없습니다. 큰 단위의 경우, 아연 전극 및 전해질을 물리적으로 대체함으로써 기계적으로 재충전할 수 있습니다. 전기적 재충전 옵션은 현재 개발 중이지만, 이 기술이 아직 초기 단계에 있으므로 이 기술을 실현하기까지는 많은 시간이 필요할 것입니다.
