리튬 배터리란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

리튬 이온 배터리란 무엇이고, 어떤 재료로 만들어졌으며, 다른 배터리 저장 기술과 비교했을 때 어떤 이점이 있나요?

1970년대에 처음 제안되어 1991년 Sony에서 상업적으로 생산된 리튬 배터리는 현재 휴대폰, 비행기, 자동차에 사용되고 있습니다.에너지 산업에서 성공을 높이는 여러 가지 장점에도 불구하고 리튬 이온 배터리에는 몇 가지 단점이 있어 많은 논의를 불러일으키는 주제입니다.

그렇다면 리튬 배터리란 정확히 무엇이며 어떻게 작동합니까?

리튬 배터리는 무엇으로 만들어지나요?

리튬 배터리는 네 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.여기에는 배터리의 용량과 전압을 결정하고 리튬 이온의 공급원인 음극이 있습니다.양극은 외부 회로를 통해 전류가 흐르게 하며, 배터리가 충전되면 리튬 이온이 양극에 저장됩니다.

전해질은 염, 용매, 첨가제로 구성되며 양극과 양극 사이에서 리튬 이온의 통로 역할을 합니다.마지막으로 음극과 양극을 분리하는 물리적 장벽인 분리기가 있습니다.

리튬 배터리의 장점과 단점

리튬 배터리는 다른 배터리보다 에너지 밀도가 훨씬 높습니다.60~70WH/kg의 니켈수소 배터리와 25WH/kg의 납산 배터리에 비해 킬로그램(kg)당 최대 150와트시(WH)의 에너지를 가질 수 있습니다.

또한 한 달에 20%의 충전량이 손실되는 니켈-카드뮴(NiMH) 배터리에 비해 한 달에 약 5%의 충전량이 손실되는 등 방전율이 다른 배터리보다 낮습니다.

그러나 리튬 배터리에는 소규모 배터리 화재를 일으킬 수 있는 가연성 전해질도 포함되어 있습니다.악명 높은 삼성 노트7 스마트폰 화재가 발생해 삼성이 생산을 중단하고260억 달러의 시장 가치 손실.대규모 리튬 배터리에서는 이런 일이 발생하지 않았다는 점에 유의해야 합니다.

리튬 이온 배터리는 생산 비용이 거의 들기 때문에 생산 비용도 더 비쌉니다. 니켈-카드뮴 배터리보다 생산량이 40% 더 많습니다.

경쟁사

리튬 이온은 대부분 개발 단계에 있는 다양한 대체 배터리 기술과의 경쟁에 직면해 있습니다.그러한 대안 중 하나는 바닷물로 구동되는 배터리입니다.

Aquion Energy가 개발 중인 이 제품은 바닷물, 산화망간, 면화로 구성되어 '풍부하고 무독성인 재료와 현대적인 저비용 제조 기술'을 사용하여 만들어진 제품을 만듭니다.이 때문에 이 제품은 Cradle-to-Cradle 인증을 받은 세계 유일의 배터리입니다.

Aquion의 기술과 유사하게 AquaBattery의 'Blue Battery'는 멤브레인을 통해 흐르는 소금과 담수를 혼합하여 에너지를 저장합니다.다른 잠재적인 배터리 유형으로는 Bristol Robotics Laboratory의 소변 구동 배터리와 양극에 흑연 대신 모래를 사용하는 University of California Riverside의 리튬 이온 배터리가 있으며 이는 업계 표준보다 3배 더 강력한 배터리를 제공합니다.