왜 2차 전지가 대세인가? 뜻/장단점/종류 및 특징 알아보기

목차

1. 2차 전지의 뜻

2. 2차 전지의 장/단점

3. 왜 2차 전지가 대세인가?

4. 2차 전지의 종류

출처(나무위키)

 

1. 2차 전지(Secondary Cell)의 뜻

2차 전지는 외부의 전기 에너지를 화학 에너지의 형태로 바꾸어 저장하여, 재 사용할 수 있게 만든 배터리라고 불리는 전지를 말합니다. 이름의 유래는 사실 2번 쓸 수 있어서 2차 전지는 아니고, 1차 전지(소재만 연결하면 전지가 되는 것)가 있어야 그것으로 충전하여 전지를 만들 수 있었기 때문에 2차 전지라는 이름이 붙었다고 합니다. 좀 더 직관적인 뜻으로는 충전과 방전을 반복하면서 재사용할 수 있는 전지(2차)로 보시면 되겠습니다.

 

2. 2차 전지의 장/단점

2.1 장점:

재사용이 불가능한 1차 전지보다 환경친화적이며 경제적입니다. AA 또는 AAA의 기성품 건전지와 비교해 보자면, 충전지의 가격은 최대 몇십 배까지 비싸지만, 상업용 판매 제품의 경우 일반적으로 500회 이상의 재 사용을 보장합니다. 충전/재사용만 잘 활용한다면 1차 전지보다 훨씬 여러모로 유용하겠죠?

2.2 단점:

2차 전지를 잘못 제조 또는 사용하는 경우 폭발/화재/누액 등의 위험성이 있기 때문에 다수의 국가에서 다양한 유형의 2차 전지가 안전인증 대상으로 규정되어 있다고 합니다. 유용한 만큼 까다로운 특성이 있다고 보시면 되겠습니다.

 

3. 왜 2차 전지인가?

2차전지는 위의 서술한 것처럼 충전과 방전이 가능하여 반복적으로 사용할 수 있다는 장점이 있으므로, 이를 통해 자원 절약과 환경 보호에 기여할 수 있기 때문입니다. 또한 전기차, 에너지 저장 시스템(Energe Storage System) 등 다양한 분야에서 활용되면서 그 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 특히 후술할 리튬이온 배터리는 높은 에너지 밀도와 긴 수명으로 각광받고 있습니다.

 

 

4. 2차 전지 종류 및 특징

2차 전지는 다양한 소재의 종류가 있습니다. 이 중 몇 가지만 설명드리도록 하겠습니다.

 

4.1 납 축전지

세계 최초로 1859년에 발견된 2차 전지입니다. 비용 대비 에너지 저장량이 가장 우수하다고 합니다. 주로 사용되는 곳은 자동차 시동용 배터리(겨울철에 방전되는 바로 그 배터리 맞습니다), 소방용 비상 배터리, 전기자동차용 보조전원 배터리, UPS(Uninterruptible Power Supply)용 배터리라고 합니다. 요즘은 자동차 배터리로 많이 활용되는 납 축전지가 많이 줄어드는 추세라고 합니다. 그 이유는 아래에 서술할 리튬 이온 배터리가 더욱 저렴해지고 있으며, 시동용 나트륨 이온 배터리도 등장하고 있기 때문이라고 하죠. 단점으로는 납(중금속)과 황산(강산)을 사용하기 때문에 인체에 해롭고 무거우며, 충전 속도가 느리고 충전/방전 효율이 낮다는 것이라고 합니다. 또한 인체에 해롭기 때문에 환경에도 또한 매우 해로우므로 절대 그냥 버려서는 안 된다고 합니다.

4.2 니켈 충전지

니켈 카드뮴 전지는 납 축전지에 이어 세계에서 두 번째로 발명된(1899년) 2차 전지입니다. 2000년대 중반까지만 해도 카세트 테이프 플레이어와 휴대용 CD 플레이어에 주로 쓰였습니다만, 최근에는 전기자동차나 하이브리드 자동차에서 잘 쓰이고 있다고 합니다. 대표적인 하이브리드 자동차 중 T社의 프리우스 모델에 적용되고 있다고 하죠. 또한 우리가 주변에서 흔하게 볼 수 있는 빌딩의 비상대피로 유도등 안에는 니켈 카드뮴 충전지가 들어있다고 합니다. 최근 들어 니켈 충전지가 많이 사용되지 않는 이유는 중금속에 의한 환경문제로 일반 건전지가 대체할 수 있기 때문이라고 합니다.

4.3 리튬 이온 전지

리튬을 주 소재로 해 만든 전지로, 현재 가장 쉽게 접할 수 있는 전지라고 합니다. 그 이유는 스마트폰, 전기자동차 등에 쓰이기 때문이죠. 리튬 이온 전지가 각광 받는 이유는, 기존의 니켈 전지들보다 전압과 용량이 크기 때문에 고밀도 에너지 전지가 필요한 현대 휴대기기에 적합하기 때문이라고 합니다. 또한 리튬은 희토류에 준하는 희귀한 원소로 지각에서 차지하는 비율은 0.0017%로, 구리보다 적은 원소라고 합니다. 아래는 리튬 이온 전지의 몇 가지 특징입니다.

 

 

• 과방전이 되면 내부 손상으로 용량이 크게 감소
  → 과방전된 리튬 이온 전지는 안전 상 폐기 권장
• 과충전이 됐을 경우 음극 쪽으로 부피가 팽창해 매우 불안정 해짐
  → 내부에서 쇼트, 외부에서의 강한 충격 또는 과열로 폭발 가능성 존재
• 폭발 시 인체에 치명적인 피해를 줄 수 있음(불산 등)
• 리튬 이온 배터리에서 불이 났을 경우, 물로 끄려 하면 더 큰 폭발 발생 가능

여러가지로 우리 생활과 밀접하고 편리하게 사용 중인 리튬 이온 전지이지만, 특징들을 잘 확인하여 안전 상의 문제가 발생하지 않도록 사전에 조심해야 겠습니다.

 

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