니켈카드늄과 리튬이온 전지.

니켈-카드뮴 전지

Ni-Cd Cell

nickel-cadmium cell , -電池

니켈(Nickel oxide hydroxide)와 카드뮴(Cadmium)을 이용한 충전이 가능한 전지. Ni-Cd 전지로도 불린다. 전기 면도기, 코드 없는 진공 청소기, 가정용 무선 전화기 등의 가정용품에도 이용된다. 니켈-카드뮴 전지는 충방전 방식에서 어떤 한 유형을 선호하여 충방전 유형을 기억하므로, 전류를 충분히 소모시킨 후에 완전 재충전해야 한다. 니켈-카드뮴 전지를 잘 길들이기 위해서는 처음 이용하기 전에 24시간 동안 충분히 충전해야 하며, 그 후 충전량이 거의 소모될 때까지 전지를 이용한 후 최소 충전 시간인 12~16시간 동안 재충전해야 한다. 충전이 필요한 경우에만 전지를 충전해야 하며, 그렇지 않은 경우에는 충전기 안에 두지 않아야 전지 수명과 연관이 있는 기억 기능을 향상시킬 수 있다. 휴대용 이동 전화의 경우, 전화 작동 시간이 짧아지는 이유는 충전과 방전 사이클을 제대로 지키지 않은 경우가 많으며 이러한 경우 전지를 적당히 방전한 후, 다시 전지를 완전히 충전하는 과정을 반복하여 기억 기능을 회복시킬 수 있다.

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리튬이온 전지

Lithium-ion battery , ── 電池

요약 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동할 때 전류를 방전시키고, 반대로 양극에서 음극으로 이동할 때는 전류를 충전하도록 만든 이차전지.

리튬이온 전지는 1970년대 미국 뉴욕주립대학교 빙엄턴대학의 위팅엄 교수에 의해 제안되었고, 1991년 소니 에너지테크가 상업적으로 사용될 수 있는 리튬이온 전지 개발에 성공했다.

리튬이온 전지의 양극에는 리튬코발트 산화물, 인산철리튬, 리튬망간 산화물 등 리튬을 포함한 금속 산화물이 사용되고 음극에는 탄소가 사용되는 경우가 많다. 전해액으로는 용매와 염이 주성분으로 사용되고 있다. 초기의 리튬이온 전지는 공기 중의 수분과 반응하면 열을 만들어내는 불안정한 물질인 리튬금속을 전극에 도입했기 때문에 전지의 안전성이 떨어졌고 이로 인해 별도의 보호회로를 필요로 했다. 이후 이온 상태의 리튬을 재료로 사용하게 되면서 안정성이 크게 높아졌다.

리튬이온 전지는 에너지 저장 밀도가 높아 작고 얇은 모양으로 만들 수 있기 때문에 휴대폰이나 카메라와 같은 소형 휴대용 기기의 전원으로 널리 이용되고 있다. 또한 리튬이온 전지는 한 번 방전된 후 다시 충전할 때 전지의 용량이 줄어드는 메모리 효과가 거의 없고, 자연 방전도 일어나지 않아 이차전지로 사용되기에 적합한 특징을 가지고 있다.

2000년대 들어와 나노기술이 도입되어 전지의 용량을 크게 높여나가면서 전기자동차와 같이 용량이 크면서도 안전성이 높아야 하는 분야의 연료전지로도 사용되고 있다. 제너럴모터스사는 전기자동차 볼트에 리튬이온 전지를 사용하고 있는데, 무게가 180kg으로 니켈 수소 전지에 비해 40% 정도에 지나지 않는다.