소개글
"리튬 효과"에 대한 내용입니다.
목차
1. 리튬 이온 배터리
1.1. 리튬 이온 배터리의 역사
1.2. 리튬 이온 배터리의 구조
1.3. 리튬 이온 배터리의 저항 장치
1.4. 리튬 이온 배터리의 장점
1.5. 리튬 이온 배터리의 단점
1.6. 리튬 이온 배터리 관리
2. 정신약물치료
2.1. 항정신병 약물
2.1.1. 정형 항정신병 약물
2.1.2. 비정형 항정신병 약물
2.2. 항우울제
2.2.1. 삼환계 및 사환계 항우울제
2.2.2. 단가아민 산화효소 억제제
2.2.3. 선택적 세로토닌 재흡수 억제제
2.2.4. 새로운 항우울제
2.3. 항불안제
2.3.1. 벤조디아제핀
2.3.2. 비벤조디아제핀
2.4. 기분안정제
2.4.1. 리튬
2.4.2. 항경련제
2.5. 인지기능개선제
3. 참고 문헌
본문내용
1. 리튬 이온 배터리
1.1. 리튬 이온 배터리의 역사
리튬 이온 배터리의 역사는 1970년대 초반으로 거슬러 올라간다. 빙엄턴 대학의 위팅엄 교수와 엑슨 사에 의해 최초로 제안된 리튬 이온 배터리는 이황화티탄을 양극으로, 금속 리튬을 음극으로 사용하였다. 이후 1980년에 야자미를 필두로 하는 그르노블 공과대학과 프랑스 국립 과학 연구센터의 연구진에 의해 흑연 내에 삽입된 리튬 원소의 전기화학적 성질이 밝혀졌다. 그들은 리튬과 폴리머 전해질, 흑연으로 이루어진 반쪽 전지 구조에 대한 실험을 통하여 흑연에 리튬 원소가 가역적으로 삽입됨을 밝혀냈고, 1982년과 1983년에 해당 연구 내용이 출판되었다. 이 연구는 리튬의 흑연 내 가역적 삽입에 관해 열역학적인 내용과 이온 확산에 관련된 동역학적인 내용을 모두 포함하고 있다. 기존의 리튬 전지는 음극이 금속 리튬으로 이루어져 있었고, 그 때문에 안전성이 낮았다. 따라서 리튬 이온 배터리는 금속의 리튬 덩어리가 아니라 리튬 이온을 포함하는 물질을 음극과 양극으로 사용하는 방향으로 개발되었다. 1981년 벨연구소에서는 리튬 전지에 금속 리튬 대신 사용가능한 흑연 음극을 개발하여 특허를 획득하였다. 그 후 굿이너프가 이끄는 연구팀이 새로운 양극을 개발함으로써 비로소 1991년 소니에 의해 최초의 상업적 리튬 이온 배터리가 출시되었다. 당시의 배터리는 층상 구조의 산화물(리튬코발트산화물)을 이용하였으며, 당시 가전제품 분야에 혁명을 일으켰다. 1983년 새커리와 굿이너프, 그리고 그 협력자들이 망간으로 이루어진 스피넬을 양극 물질로 사용할 수 있음을 발견하였다. 스피넬은 가격이 싸고 전기전도도와 리튬 이온 전도도가 우수하며 구조적으로 안정적이기 때문에 매우 각광받았다. 비록 순수한 망간으로 이루어진 스피넬은 반복되는 사용으로 인해 성능이 저하되지만, 이러한 점은 스피넬을 구성하는 화학 원소에 변화를 줌으로써 해결할 수 있다. 망간 스피넬은 오늘날 상업적인 리튬 이온 배터리들에 사용되고 있다. 1989년 오스틴 텍사스 대학교의 만티람과 굿이너프는 폴리음이온을 함유하는 양극이 유도 효과를 갖기 때문에 산화물을 사용하는 양극보다 더 높은 전압을 낼 수 있음을 발견하였다. 1996년 파디와 굿이너프, 그리고 그 협력자들이 인산철리튬과 감람석 결정구조를 갖는 인산 금속계 리튬을 리튬 이온 배터리의 양극 물질로 사용할 수 있음을 발견하였다. 인산철리튬은 여느 양극 물질과 비교해도 저렴한 가격과 뛰어난 안전성, 성능, 그리고 안정적인 작동 성능을 보였다. 또한 인산철리튬은 전기 자동차에 사용되는 거대한 전지와 같이 안전성을 요구하는 에너지 저장 장치로서 적합하다. 인산철리튬은 오늘날 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 전자기기 등에 널리 사용되고 있다. 2002년 MIT의 치앙과 그 연구팀은 전극에 알루미늄이나 니오브, 또는 지르코늄을 도핑 함으로써 전기전도도를 크게 증가시켜 리튬 이온 배터리의 성능을 극대화할 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나 이 도핑 처리에 의해 성능이 향상되는 원리가 실제로 어떻게 되는지에 대해서는 많은 논쟁이 있다. 2004년 치앙의 연구팀은 또 다른 기술을 개발하는데, 100나노미터의 지름을 갖는 인산철 입자를 전극에 도핑 하는 것이다. 이를 통하여 밀도가 100분의 1 이하로 감소하였고 전극의 표면적과 전지의 용량이 증가하는 효과를 얻었다. 인산철을 이용하는 기술의 상업화는 치열한 시장 경쟁을 낳았고, 또한 치앙과 굿이너프 간의 특허 침해 분쟁을 야기했다.
1.2. 리튬 이온 배터리의 구조
리튬 이온 배터리의 구조는 크게 양극, 음극, 전해질의 세 부분으로 구성된다.
양극은 리튬이 삽입되고 빠져나가는 물질로 주로 층상 구조의 리튬코발트산화물(LiCoO2)이 사용되며, 최근에는 인산철리튬(LiFePO4), 리튬망간 산화물(LiMn2O4), 스피넬 구조의 물질 등이 개발되어 사용되고 있다. 양극 물질은 높은 전압과 용량, 안정성 등의 특성이 요구된다.
음극은 리튬이온이 삽입되고 빠져나오는 물질로 주로 흑연(C)이 사용된다. 흑연은 리튬이온을 가역적으로 삽입, 탈리할 수 있으며 안전성과 부피팽창 특성이 우수하다. 최근에는 실리콘, 주석 등의 물질이 음극으로 개발되고 있다.
전해질은 리튬이온의 이동 통로 역할을 하는 물질로 주로 유기 용매에 리튬염(LiPF6)을 용해시킨 액체 전해질이 사용된다. 또한 전해질의 특성을 개선하기 위해 고분자 전해질도 연구되고 있다.
이와 같이 리튬 이온 배터리는 양극, 음극, 전해질이라는 세 가지 핵심 구성 요소로 이루어져 있으며, 이들 물질의 조합에 따라 배터리의 성능과 특성이 달라진다.
1.3. 리튬 이온 배터리의 저항 장치
일반 충전기와 다르게 고속 충전기의 경우 리튬 이온이 양극에서 음극으로 다시 이동하는 과정이 매우 빠르게 일어나기 때문에 과열되어 배터리가 손상될 수 있다. 따라서 리튬 이온 배터리 내부의 저항 장치가 배터리 용량이 80%까지는 급속 충전으로, 80%를 넘어가면 저속 충전이 되도록 저항 값을 조절한다. 이러한 저속 충전 모드를 '세류 충전'이라고 한다.
1.4. 리튬 이온 배터리의 장점
리튬 이온 배터리의 장점은 다음과 같다.
첫째, 리튬계열 배터리의 가장 큰 장점은 '가벼움'과 '용량'이다. 현재 상용화된 2차 전지 중 최상위권의 에너지 밀도를 가지고 있으며, 최고의 무게 대비 용량을 가지고 있다. 가벼운 리튬 금속을 사용하므로 다소 무거운 니켈계열 배터리에 비해 무게를 크게 줄일 수 있었다. 또한 높은 에너지 밀도 덕분에 배터리의 소형화가 가능했고, 휴대용 기기들의 크기를 줄이는 데 큰 공헌을 했다"이다.
둘째, 리튬 이온 배터리의 기전력은 3.6V로 크다. 이 전지 하나로 휴대 전화를 작동시킬 수 있다. 니켈계열 배터리는 기전력이 1.2V이기 때문에 이 전지 세 개를 직렬 연결하여야 리튬 이온 배터리 한 개의 기전력을 얻을 수 있다"이다.
셋째, 리튬 이온 배터리의 고용량은 고전압에 기인한다. 소비전력은 전압과 전류량의 곱으로 이루어지며, 용량 또한 같은 1,000mA 배터리라도 실제 사용할 수 있는 용량은 니켈-수소 배터리에 비해 두 배 이상이 가능하다. 또한 고전압이 필요한 경우 기존의 니켈계열 배터리는 3개의 셀을 직...
참고 자료
공성숙, 김근면 외, 『정신건강간호학 7판』, 군자출판사, 2021, p.180~235
김영훈, 장태섭, 『기분안정제』, 생물정신의학회, 제1권 1호, 1994, p.40~59
김영훈, 이정구, 『약물상호작용: 기분안정제와 항불안제』, 제7권 1호, 2000, p.34~45
필통(2022), 『2023년 대비 정신건강간호학 핵심요약집』, 에듀팩토리, p74~83
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