전기 화학 - 리튬 전지

1. 리튬 전지의 기본 원리

리튬 전지는 전기 화학의 원리를 바탕으로 작동하는 에너지 저장장치이다. 주로 음극에 리튬 금속 또는 리튬 화합물을 사용하며, 양극에는 다양한 소재가 활용된다. 리튬 이온 전지의 기본 원리는 충전과 방전 과정에서 이온의 이동과 전자의 흐름에 의해 에너지가 저장되고 방출된다는 것이다. 충전 시 외부 전원을 통해 전자를 음극으로 밀어 넣고, 동시에 리튬 이온이 전해질을 통해 양극에서 음극으로 이동한다. 이때 음극 내부에서 리튬 이온이 금속 또는 화합물 형태로 저장된다. 방전 과정에서는 이온이 반대로 이동하며, 음극의 리튬이온이 전해질을 거쳐 양극으로 이동하는 과정에서 전자가 외부 회로를 통해 흐르게 되어 전기에너지로 변환된다. 리튬 전지의 에너지 밀도는 약 150~250 Wh/kg로, 일반 니켈-수소 전지(약 60~120 Wh/kg)보다 훨씬 높아 스마트폰, 노트북, 전기차 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 특히 전기차 시장에서 2022년 기준 글로벌 판매량의 70% 이상이 리튬 이온 전지로 구성되어 있으며, 연평균 성장률이 약 20%에 달한다. 이러한 성장은 리튬 전지의 높은 에너지 효율과 긴 수명, 또한 무게 대비 높은 저장 용…