건전지
1차 전지는 disposable 전지, 2차 전지는 reusable 전지라 부른다. 1차 전지는 전지 속의 에너지가 고갈되면 버리는 전지이다. 2차 전지는 mobile phone 과 Notebook PC 에서 계속 충전하면서 여러 번 재사용이 가능한 전지이다. 충전이란, 외부에서 전기에너지를 흘려주어서 고갈된 화학 에너지를 충진하는 것이다. 1차 전지도 어느 정도 충전이 가능하다. 그러나, 충전시 gas 가 발생하여 문제가 된다.
소형 1 차 전지는 건전지로부터 시작되었다. Anode 인 아연을 impact drawing 으로 drawing 하여, cup 형태로 만든다. Calot 이라 불리우는 disk 형태의 아연을 고속으로 두들겨서 cup 형태로 만든다. 소형 전지에는 원형의 calot 을 사용하지만, "C", "D" size 등 큰 size의 경우는 6 각형 모양의 calot 을 사용한다. 그 이유는 drawing 시 나타나는 현상인 earing 현상을 최소화하기 위함이다. 아연 can 속에 separator 를 넣고, MnO2 powder 를 전해액과 섞어 충진한 후 탄소봉을 가운데에 꽂은 것이 건전지이며, 일명 zinc-carbon 전지라고도 한다.
그러나, carbon 은 전자 전도 외에는 아무 역할도 안하므로 오히려 Zinc-Mn 전지라는 말이 맞을 것이다. 건전지라는 말은, free electrolyte 가 없다는 말이다. 전해액이 활물질에 흡수되어 free electrolyte 가 없다는 의미로서, 전해액이 jell 화되어있다. 전해액으로는 NH4Cl2 수용액을 사용한다.
건전지의 종류
아연-탄소(Zinc-Carbon) 전지 : 표준 탄소 배터리로 불리기도 한다. 값이 싼 AA,C 그리고 D형 건전지에는 이러한 아연-탄소 화학물을 사용한다. 전극으로 아연과 탄소를 사용하고 풀형태의 산을 전해액으로 사용한다.
알카라인(Alkaline) 전지 : 전극으로는 아연과 망간산화물을 사용하고 알칼리성 전해액을 사용한다.
리튬(Lithium) 전지 : 리튬, 리튬 옥화물과 납 옥화물을 사용한다. 순간적으로 전압을 높일 수 있는 특성 때문에 카메라에 주로 사용된다.
납-산(Lead-Acid) 전지 : 자동차에 사용된다. 전극으로 납과 납산화물을 전해액으로 사용하며, 강한 산성액을 사용한다. 재충전이 가능하다.
니켈-카드뮴(Nickel-Cadmium) 전지 : 수산화니켈과 카드뮴이 전극으로 사용되고 수산화칼륨이 전극으로 사용된다. 가벼운 중량과 높은 에너지 수준이 특징이다. 재충전 가능.
니켈-수소(Nickel-Metal Hydride) 전지 : 재충전 가능, 니켈-카드뮴 배터리의 단점인 memory effect가 없기 때문에 니켈-카드뮴의 대체 배터리로 빠르게 자리잡고 있다.
리튬-이온(Lithium-Ion) 전지 : 재충전 가능, 전력대 중량비가 매우 좋기 때문에 노트북컴퓨터나 이동전화같은 첨단제품에 많이 사용된다.
공기-아연(Zinc-Air) 전지 : 무게가 가볍고 재충전이 가능하다.
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