전지의 기본개념 > 공지사항

전지는 화학적 산화/환원 반응을 통해 활물질의 화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 장치이다. 전극/전해질 계면에서 산화/환원반응이 일어나면 외부 전기회로를 통해 하나의 전극재료로부터 다른 전극재료로 전자가 이동하는 과정이 포함되어 있다.

전지는 크게 다음의 3부분으로 나눈다,

1, 애노드-애노드/ 전해질 계면에서 산화되며 외부회로에 전자를 내준다,

2, 캐소드-캐소드/ 전해질 계면에서 환원되며 외부회로로부터 전자를 받는다,

3. 전해질/ 외부회로를 통하여 전자의 이동이 일어난다면 내부전해질을 통하여 이온의 이동이 일어난다, 전해질/전극계면에서의 이온의 이동이 전자의 이동으로 또는 거꾸로 바꾸어진다, 전해질은 일반적으로 수용액 전해질이 이용되며 이온전도도를 높이기 위해 염 ,산, 알칼리등이 포함되어있다. 경우에 따라서는 작동온도에서 비교적 높은 이온전도도를 갖는 용융상태의전해질 또는 고체전해질이 사용되기도 한다.

애노드와 캐소드의 바람직한 조합은 저중량, 고전압, 고용량을 가지도록 하는 조합이지만 실용적인 차원에서느 다른 전지 구성요소들과의 반응, 분극 polarization 및 가격문제도 고려해야 한다,

실제로 전지의 애노드는 환원제로서 우수한 전지적효율성,고출력,높은 전자전도도, 안정성, 제조용이성,저가격 등이 선택의 기준이 된다. 실용적으로 금속이 애노드로서 많이 사용된다. 이들 중 아연이 만이 사용되고 리튬이 활동도를 조절할 수 있는 적절한 전해질 발달에 따라 많이 사용된다.

캐소드는 효과적인 산화제이어야 하고 전해질과 접했을 때 안정해야 하며 유용한 작동전압을 가져야 한다. 대부분 캐소드로는 금속산화물이 사용된다. 전해질은 높은 이온전도도를 가져야 하고 전자전도도를 가져서는 안 된다. 전자전도도를 가질경우 내부단락의 원인이 된다. 또다른 전해질의 고려사항으로는 전극재료의 비반응성,온도변화에 따른 전기화학특성의 지속성, 취급상의 안전성, 저가격 등이다.

전해질은 대부분 수용액이지만 리튬금속을 애노드로 사용하는 경우 애노드와 전해질 간의 급속한 반응을 피하기 위해 용융염 molten salt, 그 외의 비수용액이 사용된다.