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리튬이온전지
이연규 기자  |  et7@ecotiger.co.kr
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승인 2018.11.08  10:47:46
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리튬이온전지는 납축전지, 니켈카드뮴, 니켈 수소 전지와 같은 2차전지다.

2차전지는 방전과 충전을 반복해서 여러 번 사용할 수 있는 전지를 말하며, 전기 자동차는 물론, 로봇을 비롯해 전동용 공구, 전력저장용 장치에 다양하게 사용된다. 특히 이동통신 서비스의 발달과 함께 휴대용 전자기기에 폭넓게 이용되고 있다.

리튬 이온전지는 다른 전지와 마찬가지로 2개의 전극(+, -극), 분리막, 전해질로 구성돼 있다.

   
 
+극으로 이용되는 전극물질은 리튬 이온이 이동할 수 있는 공간을 포함하는 결정 구조(crystal structure)를 지녀야 되고, 산화와 환원이 될 수 있는 금속 이온이 포함돼 있는 특징을 가지고 있다.

대표적인 +극으로 사용되는 물질로는 리튬코발트산화물(LiCoO2), 리튬철인산염(LiFePO4), 리튬망간산화물(LiMn2O4) 등이 있다.

반면 -극으로 이용되는 전극물질은 금속 리튬, 흑연(graphite)등이 있다. 또한 리튬티탄(lithium-titanate) 결정, 실리콘-흑연 복합물(composite)을 –극으로 사용한 전지들이 개발되기도 했다.

리튬 이온은 크기가 다른 알칼리금속이온의 크기보다 작기 때문에 전극물질이 구성하고 있는 격자 사이로 이동하는 것도 수월하다. 또한 가벼운 리튬 이온을 활용하면 단위 무게당 큰 에너지(에너지 밀도)를 얻는 것도 가능하다.

이 때문에 다른 알칼리금속 보다 리튬을 선호하고 있으며, 새로운 개념이나 물질의 전지를 만들려는 연구열기 또한 전 세계적으로 뜨겁게 전개되고 있다.

아울러 리튬이온전지 시장 규모가 크게 늘어날 것으로 전망되고 있으며, 2020년에는 64조 원까지 증가할 것이란 예측도 나오고 있다.

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