전기차 배터리의 원리가 궁금합니다?

Question

전기차에 사용되는 배터리는

양극재 음극재 전해질 분리막으로 구성되어지는데

어떤 원리로 배터리가 충전 및 방전 작동 하는지 궁금합니다

Answer 1

전기차 배터리의 원리는 에너지를 저장하고 공급하는 데 기반하는 복잡한 기술입니다. 전기차 배터리는 전기차의 주행에 필요한 전기 에너지를 저장하여 전기 모터를 구동하고 차량을 움직이는 데 사용됩니다. 일반적으로 리튬이온 배터리가 전기차에서 주로 사용됩니다. 이제 전기차 배터리의 원리를 간단하게 설명하겠습니다:

1. 리튬이온 배터리의 구성: 리튬이온 배터리는 리튬을 주요 활성 물질로 사용하여 양극(음극)과 음극(양극) 사이에 전기를 저장하는 장치입니다. 양극은 일반적으로 양극 반응에 참여하는 양이온(Li+)을 방출하고, 음극은 음극 반응에 참여하는 리튬(Li)을 흡수합니다.

2. 충전과 방전: 전기차 배터리는 주행 시에는 방전되어 전기 에너지를 제공하며, 충전 시에는 외부 전원을 통해 배터리에 저장된 에너지를 다시 충전합니다. 이 과정은 화학 반응을 통해 일어나며, 전기 에너지를 화학 에너지로 변환하거나 그 반대로 변환하는 방식으로 작동합니다.

3. 이온 이동: 충전되지 않은 배터리는 양극과 음극 사이에 리튬 이온이 골고루 분포되어 있습니다. 그러나 외부 전원이 연결되면 배터리가 충전되어 양극에 리튬 이온을 흡수하고 음극에 리튬 이온을 방출합니다. 주행 시에는 이와 반대로 작동하여 리튬 이온이 다시 양극과 음극 사이에서 이동하여 전기 에너지를 제공합니다.

4. 에너지 밀도: 리튬이온 배터리는 에너지 밀도가 높아서 작은 크기의 배터리에 많은 에너지를 저장할 수 있습니다. 이는 전기차의 주행 거리를 늘리고 충전 시간을 줄이는 데 큰 장점을 제공합니다.

5. 관리 시스템: 전기차 배터리에는 배터리의 상태를 모니터링하고 최적의 충전/방전 상태를 유지하기 위한 관리 시스템이 포함되어 있습니다. 이 시스템은 배터리의 안전성과 성능을 유지하고 배터리 수명을 연장하는 역할을 합니다.

전기차 배터리는 전기차의 핵심 부품으로서 전기차의 주행 성능과 효율성에 큰 영향을 미치며, 현대 전기차의 발전에 큰 역할을 하고 있습니다. 연구와 기술의 발전으로 더욱 향상된 전기차 배터리 기술이 개발되고 있으며, 전기차의 사용이 더욱 보편화될 것으로 기대됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 고진혁 과학전문가입니다. 간단히 말하자면 양극재에는 Li이 전이금속과 특정구조를 형성하고 있습니다. 이러한 Li이 충전시에 전해질을 통해 음극(보통 흑연)으로 이동하게 됩니다. 동시에 전선을 통해서 양극에서 음극으로 전자로 이동하게 됩니다. 즉 정리하자면 충전시에는 리튬이온과 전자가 양극에서 음극으로 이동하게 됩니다. 이 과정은 비자발적인 반응이기 때문에 외부에서 전압을 걸어줘야합니다. 충전된 후에는 충전기와 연결을 해제하고 전기를 사용할 곳에 연결하면 전자와 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동하면서 전류를 사용할 수 있게 됩니다. 아무튼 정리하면 전해질은 리튬이온의 이동을 돕고 양극재는 리튬 이온 공급, 음극재는 충전시레 리튬을 저장하는 역할을 하는 것이지요 분리막은 양극과 음극이 닿는 것을 막는 역할을 합니다.