플라스틱 전지 > 공지사항

전지라고 하면 일반적으로 마이너스 극은 금속, 플러스 극은 금속산화금속 만들어진 것이 많은데 플라스틱 전지는 리드선 이외에는 금속을 쓰지 않고 전지를 만들 수도 있다는 것을 보여준 미래형 전지이다.

재료는 플라스틱 고분자이다. 플라스틱 전지는 1982년 미국의 한 대학에서 폴리아세틸렌을 이용하여 실험한 이후부터 화제가 되었다.

플라스틱 전지는 납전지나 이온전지와 당장 경쟁할 수 있는 수준은 아니지만 크게 발전할 수 있는 가능성이 있다.

표에서 여러가지 플라스틱 전지의 적혀있다, 우리주변의 PVC나 폴리에틸렌PE 과 마찬가지로 플라스틱 재료는 부도체이다. 그러나 폴리아세틸렌 경우와 같이 특수한 방법으로 제조한 뒤 dopping 처리 즉 이온과 뒤섞는 처리를 하면 여러 종류의 도전성 고분자 재료를 만들 수 있다, 경우에 따라서는 금속이 아니면서도 구리보다 전기전도율이 높은(전기저항이 낮은) 플라스틱이 되기도 한다.

도핑이란 원래 “마비시키다,” 또는 “두껍게 바르다” 라는 뜻인데 이것이 “반도체에 불순물을 섞다” 는 뜻으로 이어지게 되었다, 직접회로를 만들 때 불순물을 섞는 과정도 도핑이라고 한다.

플라스틱 전지는 이 전도성 고분자재를 전극의 활물질로 사용한다. 충전시에는 여기에 이온을 도핑하고 방전시에는 반대로 이온을 벗겨내는 탈 도핑작용이 일어난다, 이 이온의 작용에 의하여 전기(전하)가 들락날락하게 되는 것이다, 이러한 충전과 방전방법은 카본 리튬 2차전지의 플러스극에서 사용되고 있는 “전기 2중층 콘덴서”와도 다르다,

재료의 조성은 변하지 않고 이온만 받아들이거나 방출하는 것이다. 어떻게 이런 일이 가능할까? 간단히 말하면 재료속에 “이온 쌍”이 만들어지기 때문이다. “이온쌍”이란 반대전하를 띤 이온끼리 가까이 다가가 서로 끌어당기며 충돌을 반복함으로써 상대방의 행동을 제약하는것이다, 따라서 이온쌍이 형성되어 있는 곳에 양이온이 들어가면 전자를 빼앗아가므로 재료 속의 전자가 부족하게 되고 음이온이 들어가면 반대로 전자가 남게 된다. 이 상태에서 양쪽 극을 전선으로 연결하면 전자가 이동하여 전류가 흐르는 것이다.

플라스틱 전지라고 해서 양쪽 전극을 모두 도전성 고분자 재료로만 만드는 것은 아니다. 위의 표에도 나와있지만 한쪽에 리튬이나 아연을 사용하는 경우도 있다, 플러스극에 고분자 재료, 마이너스 극에 리튬을 사용하는 것은 리튬 2차전지와 같은 구조가 된다.

플라스틱 전지의 문제점은 전극의 전류밀도가 니켈카드뮴 전지의 1/4정도이며 과충전에 약하고 자기방전이 크다는 것이다, 또한 플라스틱 재료는 금속에 비해 가볍기 때문에 중량당 에너지 밀도가(Wh/kg) 는 크지만 부피당 에너지 밀도(Wh/L) 는 적다.

도전성 고분자 재료는 1차 전지나 연료전지를 만들 때도 사용할 수 있다. 또한 태양전지와 2차 전지의 두 가지 기능을 모두 갖춘 “빛을 전기로 바꾸어 비축하는 전지”를 만들 수 있는 가능성도 연구되고 있다, 그리고 이들 전지는 고체상태로 만드는 것도 가능하다.