이차전지 리튬이온전지 요약 정리 면접준비

1. 리튬이온전지 특성

리튬 이온 전지
작용 전압	3.6V
양극	LiMO2
음극	C
전해액	Li염+유기용매
에너지 밀도	300Wh/L
충전 특성	급속충전
장점	고용량
단점	저안전성
가격	고가
주요 용도	휴대용 기기/ 차량용 배터리/ 산업용

 

2. 리튬이온전지 4대 기본 구성

• 양극, 음극, 전해액, 분리막

전지의 기본 구성도(출처_삼성 SDI)

원리 : 충방전 시에 전극에서는 전기화학적 산화-환원반응이 일어나게 되고 전해질을 통하여 이온이 산화전극과 환원전극 사이를 이동한다. 이와 동시에 도선을 통하여 두 전극 사이에 전자의 이동이 일어난다

• 일차전지는 산화-환원이 비가역적/ 이차전지는 가역적이라서 반복적으로 사용 가능

이차전지 충방전 원리

 

1) 양극활물질 : LiMO2 

- 고용량, 고효율, 높은 작동전압, 전기화학적안정성, 열적 안정성, 고출력을 위한 높은 전자 전도도, 높은 이온전도도, 치밀한 구조 등

 

2) 분리막 : 

- 전류가 흐를때 미세 기공을 막아 전지 회로를 차단하는 안전장치

 

3) 전해액 : 

- 이차전지의 개방전압이 4.2V로 높은 전압에서도 안정적으로 사용될 수 있는 유기용매

 

4) 음극활물질 : 

- 충전 : 리튬이온 저장

- 방전 : 리튬이온 방출

- 요구조건

• 낮은 표준전극전위로 높은 전압을 제공해야함
• 리튬이온과 반응하여 구조변화가 적어야함 -> 수명
• 리튬이온과 반응 가역성이 높아야함 -> 충방전 효율
• 리튬이온의 확산속도가 빨라야함 -> 용량, 용량 유지율, 출력성능
• 전기화학반응시 음극재의 전기전도도가 높아 전자의 이동이 용이해야함
• 높은 전극밀도를 얻기 위해 밀도가 높아야함
• 단위 중량당 저장할 수 있는 전기량이 많아야함

 

 

3. 리튬이차전지의 평가요소

- 고출력, 수명특성, 안전성, 온도특성, 가격

 

4. 탄소 기본 정리

탄소 : 주기율표의 4족, 원자번호 6번인 원소, 외각의 L궤도에 최대 8개의 전자가 들어갈 수 있으며 4개 전자 존재하므로 공유결합 용이함

탄소 결합 형태

탄소 혼성궤도에 따른 결합 형태

 

결합 종류	배위수	대표적 탄소동소체
sp3	4	다이아몬드
sp2	3	흑연 탄소나노튜브 그래핀 퓰러렌
sp	2	카빈