3V 배터리 기초
전기 배터리의 전압은 주로 두 가지 요소에 의해 결정됩니다: 화학적 구성과 셀의 수입니다. 전자는 양극과 음극을 구성하는 재료의 전기화학적 반응에서 발생하는 전위 차에 의해, 후자는 직렬로 연결된 배터리의 수에 각 배터리의 전압을 곱한 것과 같습니다. 예를 들어, AA 배터리와 AAA 배터리는 크기가 다르더라도 화학적 구성이 같다면 동일한 전압을 갖습니다.
3V 배터리의 기술
3V 배터리는 주로 리튬 금속 기술을 기반으로 하며, 가장 일반적으로 사용되는 형태는 리튬-망간 이산화물 셀을 기반으로 한 버튼 셀입니다. 가장 흔히 사용되는 셀 유형은 다음과 같습니다:
리튬-망간 이산화물 셀
리튬 티오닐 클로라이드 셀
리튬 공기 셀
특히 리튬/망간 이산화물 셀의 전반적인 반응은 Li(s) + MnIVO2(s) ⇌ MnIIIO2(Li+) [E° = +3.19 V]로 표현됩니다.
리튬 기본 배터리
리튬 기반의 일차전지는 음극에 금속 리튬을 사용하는 배터리로, 리튬-금속 배터리라고도 합니다. 이들 배터리는 재충전이 불가능한 일회용 배터리로, 리튬-이온 또는 리튬-폴리머와 같은 재충전 가능한 배터리와 구분되어야 합니다. 리튬-이온 배터리에는 금속 리튬이 포함되어 있지 않습니다.
리튬 기반 일차전지는 가장 낮은 자가 방전률을 가지고 있어 최대 10년까지 보관 기간이 가장 길며, 최대 70도의 온도에서도 사용할 수 있습니다. IEC 표준 시스템에서 배터리의 화학적 구성을 나타내는 첫 글자는 리튬 금속 배터리의 경우 C(예: CR2032)입니다.
리튬 금속 3V 배터리 유형
가장 흔한 셀 유형은 다음과 같습니다:
리튬-망간 이산화물 셀: 이 셀은 음극에 리튬 포일, 양극에 망간 이산화물을 사용하며, 전해질은 전해질 염이 함침된 분리막으로 구성됩니다. 전체 셀 전압은 3볼트이며, CR2032와 같은 버튼 셀에서 가장 일반적으로 사용되는 비충전식 리튬 셀입니다.
리튬 철 이황화물 셀: 이 셀은 리튬을 음극으로, 철 이황화물을 양극으로 사용하며, 전해질은 유기 용매 혼합물에 녹인 리튬 염입니다. 이 셀은 아연-탄소 또는 알칼라인 배터리를 대체하기 위한 것으로, 1.5볼트의 셀 전압을 가지며 AA 배터리 형식으로 생산됩니다.
리튬 티오닐 클로라이드 셀: 이 셀 유형은 모든 리튬 유형 셀 중에서 가장 높은 에너지 밀도를 가지며, 15년에서 20년까지의 사용 수명을 가집니다.
리튬 공기 셀: 아연-공기 셀과 유사하며, 매우 높은 이론적 에너지 밀도를 가지고 있습니다.
셀 전압
전기 배터리의 전압은 양극과 음극을 구성하는 재료의 전기화학적 반응에서 발생하는 전위 차에 의해 생성됩니다. 각 리튬-이온 셀에서 생성되는 전압은 약 3.6볼트입니다. 이는 표준 니켈-카드뮴, 니켈 금속 수소, 표준 알칼라인 셀의 약 1.5볼트, 납산 배터리의 셀당 약 2볼트보다 높아서 많은 배터리 응용 프로그램에서 셀의 수를 줄일 수 있는 장점이 있습니다.
