안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
리튬 배터리는 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 오가며 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 재충전 가능한 이차전지입니다.
기본 작동 원리는 음극에 저장된 리튬 이온이 전해질을 거쳐 양극으로 이동합니다. 이때 리튬 이온과 분리된 전자가 외부 회로를 따라 이동하면서 전기를 발생시킵니다. 충전은 음극에 저장된 리튬 이온이 전해질을 거쳐 양극으로 이동합니다. 이때 리튬 이온과 분리된 전자가 외부 회로를 따라 이동하면서 전기를 발생시킵니다.
주요 장점으로는 부피 및 무게 대비 전력 저장량이 많아 경량화가 필수적인 휴대용 IT 기기와 전기차에 매우 유리합니다. 또한, 완충, 완전 방전을 거치지 않고 수시로 충전해도 잔존 용량이 줄어들지 않습니다. 사용하지 않고 방치했을 때 스스로 방전되는 비율이 월 1~2% 수준으로 매우 낮아 보관 효율이 뛰어납니다.
고려해야 할 문제점으로는 액체 전해질이 인화성 유기용매로 이루어져 있어, 과충전, 외부 충격, 내부 단락 발생 시 온도가 급격히 상승하며 연쇄 폭발 및 화재로 이어질 수 있습니다. 또한, 영하의 극저온에서는 전해질의 이온 이동성이 떨어져 방전 용량과 출력이 급감하며, 고온 환경에서는 수명 단축과 화재 위험이 증대됩니다. 마지막으로 충전, 방전을 반복할수록 음극 표면에 피막이 두꺼워지거나 리튬이 고체로 석출되어 전지 용량이 지속적으로 감소합니다.