일반 건전지와 충전기는 어떤 차이가 있나요?
일반 건전전지와 충전기는 단순히 충전 유무도 다르겠지만,
일반 건전지와 충전기는 내부의 소자나 화학구성 물질에서도 차이가 있나요?
안녕하세요. 김계민 과학전문가입니다.
충전지와 일반 건전지의 차이점
전지는 충전이 가능한 것과 그렇지 않은 것 모두 화학적인 산화-환원 반응의 원리를이용합니다.
먼저 일반 알칼리 건전지의 경우, +극은 이산화망간에, -극은 아연에 각각 연결돼 있고, 둘 다 전해액에 섞여 있습니다.
전지의 두 전극을 연결해 회로를 만들면 -극에 있는 아연은 전해액과 반응해 산화아연으로 바뀝니다(산화 반응).
이때 아연 원자가 아연 이온(Zn2+)으로 되면서 전자를 방출합니다.
방출된 전자는 회로를 통해 흐른 후 전지의 +극으로 가서 이산화망간 속의 망간 이온과 결합합니다(환원 반
응). 이렇게 전자가 움직여 가는 것을 전류의 흐름입니다.
충전이 가능하도록 만들어진 전지 역시 산화-환원 반응을 이용한다는 점에서는 일반 알칼리 건전지와 원리가 같
습니다.
그러나 일반 알칼리 건전지에서 일어나는 산화-환원 반응이 비가역적인 반면, 충전지에서는 그 반응이 가역적입니다. 일반 알칼리 건전지에서는 아연이 일단 아연 이온으로 산화되고 나면 그것이 다시 금속아연으로 환원되는 반응은 일어나지 않습니다.
마찬가지로 망간 이온이 망간으로 환원되는 반응의 역반응도 일어나지 않습니다. 반면 충전지에서는 다 쓴 전지에 역방향의 전류를 걸어 주면 전류를 만들어낼 때일어났던 산화-환원 반응의 역반응이 일어나 전지의 내용물을 원래대로 돌려놓습니다. 납 축전지(자동차 축전지에 주로 사용)는 과산화납과 금속 납을 전극으로, 황산
을 전해액으로 사용하는 충전지의 좋은 예입니다. 납 축전지에 회로를 연결하면 과산화납과 금속 납이 모두 황산납으로 바뀌는 산화-환원 반응이 일어나면서 전류가 발생합니다.
반면 자동차가 달릴 때는 엔진이 발전기를 돌려 생긴 전류를 축전지에 보내앞서와 반대의 산화-환원반응을 일으킴으로써 황산납을 원래의 과산화납과 금속 납으로 바꾸어 놓습니다.
충전지가 '재충전'되는 것은 이와 같이 방전과정의 반대과정을거쳐서 이루어집니다.