리튬이온배터리의 산화환원 반응이 어떻게 일어나고 리튬 에어 전지는 왜 활성산소가 생성되나요?

Question

리튬 이온 배터리가 리튬 산화물을 양극재에 넣어서 리튬이 양극재와 음극재를 이동하면서 산화환원 반응이 일어난다고 알고 있는데 맞나요?

리튬 산화물이 들어가는 것이 맞나요?

또 리튬 에어 전지는 왜 활성산소가 생기는 것인가요?

Answer 1

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

리튬이온 배터리의 산화환원 반응은 충전 및 방전과정에서 일어납니다. 충전 시에는 리튬이온이 양극에 산화되어 리튬 이온이 양이온을 가지고 이동하며 음극에 저장됩니다. 이때 양극은 리튬 이온을 받아들이고 환원되는 반응이 일어납니다. 반대로 방전 시에는 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동하여 산화됩니다.

리튬 에어 전지는 리튬과 산소 사이의 반응을 통해 전기 에너지를 생성하는 배터리입니다. 이 전지에서는 양극에서 리튬 이온이 산화되어 리튬 이온이 리튬 금속으로 변하고, 음극에서는 활성산소가 생성됩니다. 이 활성산소는 공기와 반응하여 전기 에너지를 생성합니다.

리튬 에어 전지에서 활성산소가 생성되는 이유는 산소 분자가 음극 표면에서 전자를 받아 레드옥시 산소로 환원되기 때문입니다. 이 환원 반응을 통해 활성산소가 생성되고, 이 활성산소가 양극과 반응하여 전기 에너지를 생성하는 과정이 진행됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.

리튬 전지 내부에서 리튬이 산소와 반응하면 리튬 산화물이 생깁니다.

이 화학 반응에서 활성산소가 생기는데, 불완전한 구조라서 반응성이 매우 높습니다.

활성 산소가 생기는 것은 방전되는 과정에서 주로 생기고, 배터리 폭발 사고에 활성산소가 관여되어 있을 것이라는

추측은 있으나 정확한 메커니즘이 규명된 것은 아닙니다.

2차 전지 내부와 배터리 컨트롤러에 화재 방지를 위한 제어 회로가 제어 방식이 들어가기 때문입니다.

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Answer 3

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.

리튬 이온 배터리는 리튬 이온이 양극과 음극 사이를 이동하면서 전기를 생성하는 방식으로 작동합니다. 이때 양극은 양이온을 음극은 음이온을 받아들이는 역할을 합니다. 이렇게 전기가 생성되면 배터리를 사용하는 전자기기에 전기를 공급할 수 있게 됩니다.

리튬 에어 전지는 리튬과 공기를 이용하여 전기를 생성하는 방식으로 작동합니다. 이때 리튬은 양극에 위치하고 공기는 음극에 위치합니다. 리튬과 공기가 반응하면서 활성산소가 생성되는데 이 활성산소가 양극과 반응하여 전기를 생성합니다.

이렇게 두 가지 배터리의 작동 원리는 비슷하지만 리튬 에어 전지는 공기를 이용하기 때문에 더 가볍고 높은 에너지 밀도를 가지고 있습니다. 하지만 리튬 에어 전지는 아직 상용화되지 않은 기술이기 때문에 안정성 문제가 있어서 실제로 사용되는 리튬 이온 배터리보다는 덜 사용되고 있습니다.

저는 이렇게 리튬 이온 배터리와 리튬 에어 전지의 작동 원리와 활성산소 생성에 대해 알려드렸습니다. 감사합니다.

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