일반 건전지와 충전기는 어떤 차이가 있나요?

안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.

충전지와 일반 건전지의 차이점

전지는 충전이 가능한 것과 그렇지 않은 것 모두 화학적인 산화-환원 반응의 원리를이용합니다.

먼저 일반 알칼리 건전지의 경우, +극은 이산화망간에, -극은 아연에 각각 연결돼 있고, 둘 다 전해액에 섞여 있습니다.

전지의 두 전극을 연결해 회로를 만들면 -극에 있는 아연은 전해액과 반응해 산화아연으로 바뀝니다(산화 반응).

이때 아연 원자가 아연 이온(Zn2+)으로 되면서 전자를 방출합니다.

방출된 전자는 회로를 통해 흐른 후 전지의 +극으로 가서 이산화망간 속의 망간 이온과 결합합니다(환원 반

응). 이렇게 전자가 움직여 가는 것을 전류의 흐름입니다.

충전이 가능하도록 만들어진 전지 역시 산화-환원 반응을 이용한다는 점에서는 일반 알칼리 건전지와 원리가 같

습니다.

그러나 일반 알칼리 건전지에서 일어나는 산화-환원 반응이 비가역적인 반면, 충전지에서는 그 반응이 가역적입니다. 일반 알칼리 건전지에서는 아연이 일단 아연 이온으로 산화되고 나면 그것이 다시 금속아연으로 환원되는 반응은 일어나지 않습니다.

마찬가지로 망간 이온이 망간으로 환원되는 반응의 역반응도 일어나지 않습니다. 반면 충전지에서는 다 쓴 전지에 역방향의 전류를 걸어 주면 전류를 만들어낼 때일어났던 산화-환원 반응의 역반응이 일어나 전지의 내용물을 원래대로 돌려놓습니다. 납 축전지(자동차 축전지에 주로 사용)는 과산화납과 금속 납을 전극으로, 황산

을 전해액으로 사용하는 충전지의 좋은 예입니다. 납 축전지에 회로를 연결하면 과산화납과 금속 납이 모두 황산납으로 바뀌는 산화-환원 반응이 일어나면서 전류가 발생합니다.

반면 자동차가 달릴 때는 엔진이 발전기를 돌려 생긴 전류를 축전지에 보내앞서와 반대의 산화-환원반응을 일으킴으로써 황산납을 원래의 과산화납과 금속 납으로 바꾸어 놓습니다.

충전지가 '재충전'되는 것은 이와 같이 방전과정의 반대과정을거쳐서 이루어집니다.