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지난 글에서는 전지의 초기모델과 전지의 원리에 대해 포스팅했는데요, 이번엔 현재 사용하고 있는 전지의 종류, 배터리 수명에 대해 알아보도록 하죠!

3. 전지의 종류

전지는 크게 1차 전지와 2차 전지로 나눌 수 있습니다.
1차 전지는 충전, 재사용이 불가한 전지로 망간 전지, 알칼라인 전지, 수은 전지 등이 있고 실생활에 쓰이는 대표적인 예로 건전지가 있습니다.
2차 전지는 충전, 재사용이 가능한 전지로 납축전지, 리튬 이온 전지 등이 있고 대표적인 예로는 휴대폰 등에 쓰이는 축전지가 있습니다.

그럼 이 전지들의 반응식을 하나씩 살펴보도록 하죠.

1차 전지

망간 전지:

알칼라인 전지:

수은 전지:

2차 전지

납축전지:

리튬 이온 전지:

자, 그럼 이제 여러분들이 가장 궁금해하실만한 배터리 수명에 대해 알아봅시다.

4. 배터리 수명

배터리는 왜 사용하면 수명이 점점 줄어들까요?
그 이유는 바로 배터리의 작동원리에 있습니다.

모든 화학 전지는 산화환원 평형에 의해 이루어집니다. 여기서 평형이라는 것이 중요하죠.
전지는 이 평형이 정반응 쪽으로 기우면서 반응물이 생성물로 바뀌며 전기에너지를 방출하거나,
전기 에너지를 흡수하여 역반응 쪽으로 기우면서 생성물이 반응물로 바뀌게 되죠.

문제는 이 평형이 너무 기울었을 때 발생합니다.
전지를 계속 사용해서 완전히 방전될 때, 즉, 반응물의 거의 다 소모 된 상태이거나,
전지가 꽉 차있는데도 계속 충전할 때, 즉 생성물이 거의 다 소모 된 상태일 때 이죠.

공통점은 한 쪽의 농도가 매우 작아졌을 때 입니다.
전지 반응은 2가지 이상의 반응물과 생성물이 존재해서 반응물 끼리 반응해서 생성물이 되고, 생성물 끼리 반응해서 반응물이 됩니다.

그런데 이때 반응물의 농도가 매우 작아지면 어떻게 될까요?
전기 에너지를 계속 발생 시키기 위해선 반응물끼리 서로 만나서 반응을 해야 합니다.
그런데 이 반응물들의 농도가 매우 작으므로 서로 만나기가 힘들어지죠.
그래서 이 반응물들은 서로가 아닌 다른 물질과 반응해서 에너지를 발생시키고, 원래의 생성물과는 다른 부생성물을 생성합니다.

여기까진 문제가 없어보이죠. 하지만 중요한 것은 전지는 평형 반응이라는 겁니다.
즉, 정반응과 역반응이 가역적으로 일어나야 합니다. 하지만 위 반응으로 만들어진 부생성물은 대부분 비가역적입니다. 다시 반응물로 돌아가지 않는다는 뜻이죠.
그 반대의 경우에도 마찬가지입니다. 생성물의 농도가 작아져도 역시 부반응물을 생성시키죠.

핵심은 이것입니다. 부반응물, 부생성물은 원래대로 돌아가지 않고 그대로 남아있습니다. 즉, 전지 반응에 참여하지 않는다는 뜻이죠. 이러한 부생성물이 많아질수록 배터리의 수명을 줄어들 수 밖에 없습니다.

그렇다면 어떻게 해야 이런 배터리의 수명감소를 막을 수 있을까요?
방법은 간단합니다. 위에서 말했던 것처럼 완전 방전과 과도한 충전이 수명 감소의 원인이므로 이러한 일이 발생하지 않도록 하면 됩니다.

가장 먼저 할 수 있는 일은 방전될 때 까지 기기를 사용하지 않는 행동이겠죠.
과도한 충전을 막는 방법은 무엇이 있을까요?
삼성 노트북의 경우 Battery Life Extender 기능이 있어 85% 이상 충전되면 자동으로 충전을 막는 기능이 있습니다.

이러한 어플이나 기능을 활용한다면 배터리의 수명이 닳는 것을 최소화 할 수 있습니다.

전지에 관해 많이 알아가셨나요? 다음 번에도 좋은 글로 찾아뵙겠습니다!