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14살꿈많던아이
리튬이온 배터리의 충전과 방전 원리가 궁금합니다
스마트폰이나 전기차에 쓰이는 리튬이온 배터리 내부에서 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하며 전기에너지를 저장하는 원리가 궁금합니다.
6개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
리튬이온 배터리는 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하면서 화학에너지와 전기에너지를 서로 바꾸는 방식으로 작동합니다.
충전할 때는 외부 전원이 전자를 음극 쪽으로 보내고, 리튬 이온도 전해질을 통해 양극에서 음극으로 이동해 저장하게 됩니다. 배터리를 사용할 때는 반대로 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동하고, 전자는 외부 회롤르 따라 흘러 스마트폰이나 모터에 전력을 공급하게 됩니다.
전해질은 리튬 이온이 이동할 수 있게 해주고, 분리막은 양극과 음극이 직접 닿아 단락되는 것을 막아주게 되는데, 이 과정에서 전자의 이동이 바로 우리가 상요하는 전류가 되고, 충전과 방전을 반복하면서 에너지를 저장하고 꺼내 쓰게 됩니다.
결국 리튬이온 배터리는 이온은 배터리 내부에서, 전자는 외부 회로에서 서로 반대 방향으로 이동하며 에너지를 주고받는 장치로 이해하시면 도움이 되실 것 같습니다.
안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
리튬이온 배터리는 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 오가면서 전기를 저장하고 내보낸답니다.
충전할 때는 이온이 양극->음극으로 가서 화학에너지로 저장되고 방전할 때는 음극->양극으로 돌아가면서 전자가 외부회로를 흘러 전기가 나옵니다.
안녕하세요. 설효훈 전문가입니다. 리튬이온 배터리는 여러 개의 셀로 구성되고, 각 셀 안에서 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하면서 에너지를 저장하고 사용합니다.
충전할 때는 외부에서 전기를 넣어주면 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동합니다. 이때 음극 물질에 리튬 이온이 저장되면서 전기에너지가 화학에너지 형태로 셀에 저장됩니다. 전자는 외부 회로를 통해 음극으로 이동합니다.
반대로 방전할 때는 저장되어 있던 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동합니다. 이때 전자는 외부 회로를 통해 양극으로 이동하면서 전류가 흐르고, 이전기를 우리가 사용하는 스마트폰이나 전기차에서 전기를 사용할 수 있게 됩니다.
즉, 충전 → 리튬 이온이 양극에서 음극으로 이동 → 셀에 화학에너지 저장 → 방전 → 리튬 이온이 음극에서 양극으로 이동 → 전자가 외부 회로를 흐르며 전기에너지 발생이라는 원리입니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
양극은 니켈·코발트·망간이나 인산철 같은 금속 산화물이고, 음극은 얇은 탄소 층이 겹겹이 쌓인 흑연이에요. 그 사이는 전해액이 채우고, 미세한 구멍이 뚫린 분리막이 두 전극을 떼어 놓아요.
충전할 때는 충전기가 양극에서 전자를 뽑아 외부 도선을 통해 음극으로 보내요. 전자를 잃은 양극에서 리튬 이온이 빠져나와 전해액과 분리막을 지나 음극으로 건너가고, 흑연 층 사이에 끼어들어 도착한 전자와 짝을 이뤄요. 리튬이 흑연 속에 들어가 있는 상태는 에너지가 높아서, 이렇게 붙잡아 두는 동안 에너지가 저장돼요.
방전할 때는 반대로 리튬 이온이 더 안정한 양극 쪽으로 돌아가려고 해요. 그런데 전해액은 이온만 통과시키고 전자는 못 지나가게 해서, 전자는 휴대폰 회로 같은 바깥 도선을 돌아 양극으로 가야 하고 이 흐름이 전류가 돼요. 두 전극의 에너지 차이가 셀 하나당 약 3.7V의 전압으로 나타나요.
충방전을 반복하면 음극 표면 피막이 두꺼워지고 전극 구조도 조금씩 망가져서, 오갈 수 있는 리튬이 줄며 용량이 감소해요 :)
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
리튬이온 배터리는 양극과 음극 사이를 리튬 이온과 전자가 이동하며 전기에너지를 저장하고 방출하는 화학적 원리로 작동합니다 충전 시에는 외부 전원의 힘으로 양극에 있던 리튬 이온이 전해질을 타고 음극의 흑연 층상 구조 속으로 이동해 들어가며 전기에너지를 화학에너지 형태로 저장합니다. 반대로 방전 시에는 음극에 저장되어 있던 리튬 이온이 다시 전해질을 거쳐 양극으로 돌아가며 이 과정에서 분리된 전자가 외부 회로를 따라 이동해 우리가 사용하는 전기 에너지를 만들어냅니다. 전해질은 리튬 이온의 통로 역할만 수행하고 전자는 분리막에 막혀 외부 회로로만 돌아가도록 설계되어 안전한 통전이 이루어집니다 결과적으로 리튬 이온이 두 전극 사이를 충·방전 과정에 따라 왕복 운동하는 연속적인 반응이 리튬이온 배터리의 핵심 원리입니다
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
리튬 이온 배터리는 리튬 이온이 양극이랑 음극이랑 오가면서 전기를 만들어 냅니다. 왜냐하면은 충전할 때 이온이 양극에서 나와서 음극으로 건너간 뒤에 쌓이기 때문이죠. 그렇지만 방전할 때는 반대로 음극의 이온이 다시 양극으로 돌아가는 겁니다. 그래서 이때 전자가 같이 움직이면서 우리가 쓸 전기가 나온다고 보시면 됩니다. 결국 이온의 움직임이 충전과 방전의 핵심이 되는 거죠. 그리고 배터리 안에는 전해액과 분리막이 들어가 있습니다. 전해액이 있어야 이온이 잘 이동하게 되고요. 그렇지만 양극이랑 음극이 서로 닿으면은 폭발 위험이 커집니다. 그래서 가운데에 구멍이 숭숭 뚫린 분리막을 막아 두는 거죠. 그리고 오래 쓰면은 전해액이 말라서 성능이 점점 떨어질 수가 있습니다. 그러니까 배터리 수명이 줄어들게 되는 겁니다.