전고체 배터리 기초와 개발 방향 탐구

소개

전고체 배터리에 대한 기본적인 설명과 전고체 배터리가 왜 등장하게 되었는지에 대한 역사 전고체 전해질의 종류 그중에서 고분자 전해질에 대한 소개와 고분자 전해질을 개발하기 위해 필요한 변수 해결해야 하는 변수에 대해서 소개

목차

1. 전고체 배터리의 기초
2. 전고체 배터리의 등장 배경
3. 전고체 전해질 종류
4. 에너지 저장 응용 분야를 위한 고상형 고분자 전해질

본문내용

1. 전고체 배터리의 기초
- 리튬 이온 전지의 소개
: 리튬 이온 전지란 화학 에너지를 전기 에너지로 전환해서 에너지를 저장하는 것
Ex) 1차 전지(칼바니 전지) & 2차 전지(리튬 이온 전지)

1) 1차 전지
- 볼타 전지 혹은 갈바니 전지라고 부르는 것으로 케미컬 포텐셜(Chemical Potential)이 다른 두 전극판을 놔두고 도선을 연결하고 저항체를 놔두면 자발적반응이 일어나면서 산화*환원(Redox 반응)이 일어나게 된다.
- 외부 전도선을 따라 전자가 움직이게 되는 가장 기초적인 배터리
- 비가역 (재사용 불가)

2) 2차 전지(리튬 이온 전지)
- 가역적으로 충/방전이 가능한 배터리
- 구성
① 음극 (Anode): 주로 흑연 사용, Li 저장
② 양극 (Cathode): 주로 금속 산화물, Li 저장
③ 분리막 (Separator): Porous 형태의 고분자 필름, 양 전극 물리적 접근 차단
④ 전해질 (Electrolyte): 주로 유기 액체 전해질, 충/방전시 Li 이온 전달

- 양극에서 음극으로 Li 이온이 저장되는 것이 충전, 음극에서 양극은 방전
- 양극/음극 구분법: Electrochemical potential 높은 것이 음극, 낮은 것이 양극
- 전해질 물질의 조건: 넓은 에너지 갭(Energy gap; LUMO와 HOMO의 차이)을 가져야 함.
> Why: 음극보다 낮은 레벨이나 양극보다 높은 에너지 밴드를 가지면 음극에서 산화된 나온 전자를 받거나, 양극의 환원에 필요한 전자를 줘 전해질 반응 발생.

* Capacity & Energy
- 용량 (Capacity, Q): The ability to store electric charge, 저장되어 있는 전하의 양, 단위는 C 또는 Ah
1 Ah: 1 A (C/sec)의 전류로 1시간 (3600 sec)동안 흘릴 수 있는 용량 (3600 C)
Ex) 3000 mAh의 배터리 = 3000 mA의 전류로 1시간 동안 방전 가능

참고자료

· 없음