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차세대 IT를 위한 금속-공기 이차전지 기술 전망 원문보기

電子工學會誌 = The journal of Korea Institute of Electronics Engineers, v.38 no.3 = no.322, 2011년, pp.58 - 62  

박경원 (숭실대학교)

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제안 방법

  • 이 전지의 구성은 아말감화된 아연을 음극으로 사용하고 양극으로는 카본 분말과 이산화망간의 혼합물을 사용하였다. 이들을 항아리에 넣은 다음, 전해액인 NH4Cl 수용액을 붓고 전지를 제작 하였다. 전지를 사용하는 과정 중에 Leclanche는 전해액이 항아리의 절반가량 채워져 양극의 윗부분이 습한 상태로 유지되었을 때가 전해액으로 완전히 잠겼을 때보다 전지의 성능이 우수하다는 사실을 발견했다.

대상 데이터

  • /카본 공기극을 사용하여 세계 최초로 개발하였으며, Heise와 Schudmacher가 1932년에 이를 더 개선하였다. 이 전지의 구성은 아말감화된 아연을 음극으로 사용하고 양극으로는 카본 분말과 이산화망간의 혼합물을 사용하였다. 이들을 항아리에 넣은 다음, 전해액인 NH4Cl 수용액을 붓고 전지를 제작 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
금속-공기 이차전지의 음극으로는 어떤 금속을 사용하는가? 리튬이온 이차전지의 용량은 양극 및 음극 소재의 이론적 용량에 의해 제한을 받지만 금속-공기 이차전지는 양극으로 공기를 사용하기 때문에 에너지 밀도가 크게 높아진다. 양극으로는 산화력이 강한 산소를 이용하고 음극은 여러 가지 금속들 중에서 전압, 환원력, 가역성 등을 고려하여 리튬, 아연, 알루미늄 등이 사용된다.
리튬-공기 전지의 실용화를 위해서는 어떤 연구와 개발이 필요한가? 특히 리튬-공기 전지는 이론상 높은 에너지 용량을 가지지만 실용화를 위해서는 많은 장벽이 있다. 이를 해결하기 위해서는 리튬산화를 가역적으로 할 수 있는 환원극 촉매의 연구가 필요하고 산소와 Li+이온의 이동도를 유지할 수 있는 환원극 구조의 설계, 높은 산소 이동도, 낮은 휘발도, 산화극으로의 물과 산소 이동 억제의 기능을 가지는 전해질 개발 등이 필요하다. 리튬-공기 전지는 가벼운 리튬을 사용하므로 금속-공기 전지 중에서 에너지 용량이 가장 높다.
금속-공기 전지는 무엇으로 구성되어 있는가? 일반적인 금속-공기 전지는 알칼리 전해질, 교환 가능한 연료극, 비귀금속 촉매로 구성된 공기극 그리고 고분자 분리막으로 구성되어 있다. 금속 공기전지에서는 다음과 같은 반응이 일어나며,
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