전기 화학 - 리튬 전지
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- 목차
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1. 리튬전지란?
2. 1차리튬전지
3. 2차리튬전지
4. 요약
- 본문내용
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1. 리튬전지란?
양극에는 많은 것이 고안되어, 기능면으로 1차전지와 2차전지로 나뉘는데, 현재 많이 사용되는 것은 고에너지밀도전지인 1차전지이다. 이들은 3V 이상의 기전력을 가지며, 전해질은 프로필렌탄산염 등 유기비수용액이 쓰인다. 종래의 망간건전지보다 약 2배의 고전압을 지니며, 에너지밀도도 5∼10배이기 때문에, 전자시계 ·카메라 ·부표 등의 전원에 널리 쓰인다. 이 밖에, 고체전해질을 사용한 전지가 심장페이스메이커 등에 사용되고 있다. 한편 리튬을 사용한 고에너지밀도의 2차전지로서, 음극에 금속리튬을, 양극에 이황화티탄을 사용한 고체전해질 리튬전지나 용융염(熔融鹽)을 사용한 고온형 리튬황화철전지 등이 시도되고 있으며, 기술개발의 진전에 따라 고에너지밀도의 리튬2차전지가 계속 개발될 것이다.
2. 1차리튬전지
1) 리튬1차전지란
집집마다 자동카메라 1대는 있다. 카메라를 동작시키는 것도 역시 전지. 하지만 이 전지는 우리가 알고 있는 건전지가 아니다. 전지를 꺼내 자세히 살표보면 일반적으로 쓰이던 1.5V가 아닌 3V, 리튬전지라고 쓰여진 것을 발견할 수 있다.
리튬전지는 고성능의 전자제품에 필요한 높은 에너지밀도와 높은 출력밀도를 갖는 전원으로서 60년대 후반부터 70년대에 걸쳐 개발됐다. 그 중 우수한 것들은 80년대에 들어 상용화되면서 시장에 진출했다.
리튬은 금속 원소 중 가장 가벼운 물질이고, 산화전위가 높다(3.01 V). 단위무게당 낼 수 있는 전기화학적 용량이 종래의 아연전지와 비교해 4배 이상 높기 때문에 전지의 음극물질로 가장 우수하다. 그러나 리튬금속은 수용액은 물론 공기중의 수분과도 급격히 반응하기 때문에 취급이 쉽지 않다. 따라서 전해액으로 수분이 없는 유기용매를 사용해 전극으로 개발되기까지는 오랜 시간이 걸렸다.
리튬전지는 사용된 전해액이나 양극물질에 따라 고체양극, 액체양극, 고체전해질 전지의 세가지로 구분된다. 일반적으로 많이 사용되는 리튬 1차전지는 자동카메라에 사용되는 고체양극형의 이산화망간 리튬전지다. 이 전지는 재래식 건전지용으로 사용되고 있는 이산화망간을 양극반응물질로 사용하므로 가격이 저렴해 많은 기업체에 의해 만들어졌다.
리튬전지는 작동전압이 3 V 이상으로서 망간건전지의 1.5 V에 비해 2배 이상 높다. 따라서 2개의 망간건전지를 1개의 리튬전지로 대체할 수 있으므로 부피와 무게를 줄일 수 있는 이점이 있다. 또 전지의 크기도 원통형 외에 동전형 등 다양하게 상품화돼 계산기, 시계, 완구용으로 사용되고 있다.
리튬 액체양극전지는 에너지밀도가 높고, 낮은 온도에서도 성능이 우수하므로 군용 무전기 등 특수용으로 주로 사용된다.
고체전해질 리튬전지는 전해액이 고체 또는 점도가 매우 높은 물질로 이루어져 전지의 누액이 없는 것이 장점이다. 하지만 출력이 상대적으로 약하므로 인공심장박동기와 같이 낮은 출력으로 오랜 저장수명이 필요한 곳에 사용된다.
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