차세대 배터리 개발 현황 및 동향 - #1 [1차 전지와 2차 전지]

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목차

1. 1차 전지와 2차 전지

   1-1. 1차 전지

   1-2. 2차 전지

2. 리튬이온 배터리 개요

3. 최근 2차전지 연구 동향

   3-1. 전해액 관련 연구 동향

      3-1-1. 리튬-이온-폴리머 배터리(Lithium-Ion-Polymer Battery)

         ※ 삼성전자, 차세대 배터리 ‘전고체전지’ 기술 공개 [2020. 03. 10.]

      3-1-2. 리튬-인산철 배터리(Lithium-Iron-Phoshate Battery)

      3-1-3. 리튬-황 배터리(Lithium-Sulfur Battery)

      3-1-4. 리튬-에어 배터리(Lithium-Air Battery)

      3-1-5. 나트륨 이온 배터리

      3-1-6. 논문 리뷰

         ※ Multivalent rechargeable batteries [다원자가 충전식 배터리] - 2019

   3-2. 음극재 및 양극재 관련 개발 동향

      3-2-1. 이산화티타늄을 활용한 음극재

         ※ 인하대, "고용량 배터리 원천소재 개발에 중요한 전환점 될 것" [2017.11.16.]

      3-2-2. 논문 리뷰

         ※ Recent efforts in design of TiO2(B) anodes for high-rate lithium-ion batteries: A review [이산화티타늄을 고속 리튬이온 배터리의 음극으로 활용하기 위한 최근의 노력, 리뷰] – 2019

 

 

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1. 1차 전지와 2차 전지

1-1. 1차 전지

 1차 전지는 쉽게 말해 1회용 전지라고 할 수 있다. 재충전이 불가능하기 때문에 한 번 사용하면 다시 사용 할 수 없다. 1차 전지는 망간전지와 알칼라인 전지가 대표적이며 서로 장단점이 있다. 

 

 

 

1-2. 2차 전지

2차 전지는 충전지라고 생각하면 된다. 2차 전지는 1차 전지와 다르게 충전하여 다시 재사용 할 수 있다. 대표적으로 리튬이온, 리튬폴리머, 니켈카드전지, 니켈수소전지 등이 있으며 내부 구조는 다음과 같다.

2차 전지도 배터리 종류마다 각각의 장단점이 존재한다. 리튬배터리의 경우엔 에너지밀도가 상대적으로 높기 때문에 적은 무게로 많은 용량의 전지를 만들 수 있다. 자연 방전률도 낮으며, 메모리 효과가 없어 사용하기 편리하다. 단점은 다른 전지에 비해 폭발률이 높으며 환경에 아주 민감하다. 셀당 3.7V 전압이며 2.8V~4.2V 초과, 미만이 될 경우 배터리의 심각한 손상을 입히게 되며, 웰링현상, 폭발 현상이 일어 날수 있다.

니켈수소전지의 경우엔 에너지밀도가 2차 전지 중 으뜸이며 과방전, 과충전에 잘 견디며 급속 충,방전에 강하다. 또한 충방전 사이클도 500회 이상으로 수명이 상당히 길다. 단점으로는 비용이 엄청나다.

니켈카드뮴전지의 장점은 고방전율, 저온, 과방전, 과충전 등 열악한 환경에도 견뎌줄 수 있는 내구성이 좋으며, 내부 저항이 적다. 단점으로는 메모리 효과가 있어 관리가 힘들며 수명이 상대적으로 짧다.

 

메모리 효과란?

주로 니켈류 전지에서 나타나는 증상으로 전지의 용량이 남아있는 상태에서 충전을 하게 되면 남아있던 전지의 용량을 사용하지 못하게 되는 현상을 메모리 효과라고 한다. 예를 들면 20%가 남아 있는 배터리를 충전하여 사용하게 된다면 80%밖에 사용하지 못한다. 때문에 완전 방전후 충전을 시켜야 배터리의 용량을 전부 사용 할 수 있다.

 

스웰링 현상이란?

배터리의 전해액이 산화하며 발생하는 가스로 인해 배터리 내부에 가스가 차는 현상이며, 배부름 증상이라고도 한다. 스웰링 현상이 일어나게 된다면 즉시 기기에서 떼어내어야 하며 폐기처분 하는 것이 좋다.

출처 : https://m.blog.naver.com/roboholic84/221147839860

 

이어서 보기

cheungjae.tistory.com/65

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