전지(Battery) 관련 용어

전지(Battery) 관련 용어

1차전지 (일차전지)
한번 사용하면 다시는 사용할 수 없는 전지

2차전지 (이차전지)
충전과 방전을 반복하면서 재사용할 수 있는 전지
재사용의 원리는 전기에너지와 화학에너지의 변환. 외부의 전기에너지를 화학에너지로 변환하여 전지 내부에 저장을 하고, 이를 재사용할 시 화학에너지를 전기에너지로 사용.
2차전지는 소재 중심으로 발전해 왔으며, 크게 납축전지, 니켈계열전지, 리툼계열전지 등이 있음.

금속공기전지
음극에 철, 아연, 마그네슘, 알루미늄 등의 금속을 사용하고, 양극에는 연료전지의 연구에 의하여 개발된 산소극과 같은 공기극을 사용한 전지.양극으로 공기 중의 산소를 사용하기 때문에 전지의 중량을 가볍게 할 수 있음. 고 에너지 밀도의 아연공기전지를 개발하고 있으며, 리튬공기이차전지에 대한 기술 개발도 추진 중

나트륨이온전지 (Na-ion battery)
리튬금속의 매장량 문제를 해결하기 위해 양이 풍부하고 가격이 저렴한 나트륨이온을 이용한 이차전지

 

나트륨 황전지 (NaS)

양극으로 황(Sulfur)을, 음극으로 나트륨을 사용하는 이차전지

납축전지 (lead-acid accumulator)
세계 최초로 발명된 이차 전지.
장점 : 가격이 저렴하며, 비용 대비 에너지 저장량 우수.
단점 : 인체와 환경에 해로우며, 무게가 무겁고, 충전 속도가 느리고, 충방전 효율이 낮음. 전해액이 샐 수 있으므로 기울여 설치할 수 없음.
위험 : 큰 충격을 받아 케이스가 파손돼도 전해액만 흘러나갈 뿐 터지거나 쇼트에 의한 화재가 발생하지 않아 안정적. 단자 연결을 잘못하거나 과도한 충전을 할 경우엔 수소 가스가 발생하며, 이것이 내외부적 과열이나 스파크, 혹은 화기에 의해 점화되면 폭발 및 화재의 위험이 있음.

니켈수소 전지 (Ni-MH, Nickel-Metal Hydride)
장점 : 일회용품인 알카라인 건전지에 비해 경제적이며 친환경적.
카세트테이프 플레이어와 휴대용 CD 플레이어 등에 사용됨. RC 자동차나 전동 에어소프트건 등 취미용품에 사용.

니켈카드뮴 전지 (Ni-Cd, 니키드)
납축전지에 이어 두번째로 발명된 이차전지.
장점 : 높은 안정성, 높은 방전률. 혹한에서도 용량 유지 및 고율방전 가능.
단점 : 저용량. 중금속에 의한 환경문제.
워크맨 등의 오래된 가전 제품에서 사용됨. 한번 충전해 놓고 오랜 시간 사용하지 않다가 정전 시 비상유도등에 불을 켜는 용도로 최적.

 

레독스 플로우 배터리

기존 2차전지와 달리 전해액 내의 활물질이 산화-환원되어 충방전되는 시스템으로 전기에너지를 전해액의 화학적 에너지로 저장시키는 전기화학적 축전장치. 활물질로 레독스쌍을 이용

리튬메탈배터리
리튬이온전지 보다 위험.

리튬이온전지 (Li-ion, LiB)
유기액체전해질을 사용하는 리튬이차전지. 리튬이온전지에 들어가는 리튬은 금속이 아닌 이온 상태. 양극과 음극 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위한 구성과 함께 액체전해질이 새는 것을 방지하기 위해 금속 재질로 패키징.
장점 : Ni-Cd(니켈카드뮴)나 Ni-MH(니켈 수소) 전지보다 전압과 용량이 큼.
단점 : 과방전이 되면 내부적으로 비가역적인 손상이 일어나 용량이 크게 감소. 폭발 위험. 과충전시 불안정성 높아짐. 외부충격과 과열 등으로 인한 폭발 및 화재 위험.
스마트폰을 비롯한 각종 가전제품과 전기자동차 등에 사용.

리튬이차전지
전지 속에서 이동하는 이온이 리튬 양이온인 배터리. 리튬이온전지, 리튬고분자전지 등 리튬 양이온의 이동 현상을 이용하는 전지의 통칭

리튬인산철전지 (LFP 배터리)
리튬이온 배터리의 일종으로 기존의 Li-Co, Li-Mn계 배터리가 가지고 있는 결함인 발화성 및 폭발성의 위험을 해결하기 위해 양극에 리튬인산철(LiFePO ₄)을 적용한 전지. LFP 배터리라고도 함.
장점 : 안정성 탁월. 자가 방전율과 에너지 손실률 낮음. 가격 경쟁력 보유. 가벼운 무게. 긴 수명. 납산배터리 보다 높은 에너지 밀도. 낮은 자가방전율. 안정적 작동전압. 친환경.
단점 : 리튬이온이나 리튬폴리머 전지보다 낮은 에너지밀도.
위험 : 안정적이라고 알려져 왔으나, 고속충전 시 고전류가 유입되면 다른 리튬코발트, 리튬망간 배터리와 마찬가지로 배터리 표면온도가 100℃ 이상으로 상승하면서 열폭주가 일어나며, 이로 인해 화재로 이어진다는 한국화재보험협회와 가천대학교의 공동연구 결과 발표. 열폭주 위험 외에 배출가스로 인한 폭발 및 독성 위험 등을 종합적으로 감안할 경우 LFP가 안전하다고 단정짓기 어려움.
전기자동차용 배터리, 전동공구, RC, 골프카, 캠핑카, 전동오토바이, 산업용기기, 하이브리드 자동차 등에 사용.
CATL, BYD와 같은 중국 업체가 주도. 테슬라 모델3에 리튬인산철 배터리 채용.

리튬일차전지
금속상태의 리튬 사용. 금속 화재 발생 가능성 낮음.

리튬폴리머전지
젤(gel) 형태의 폴리머 전해질을 사용하는 리튬이차전지. 양극-전해질-음극을 일체화 할 수 있어서 파우치 등의 경량 재료로 최종 패키징. 액체전해질을 사용하는 전지보다 안정

물리전지
열, 빛, 방사선과 같은 물리적 에너지로부터 전기를 생산

 

바나듐 레독스 플로우배터리 (VRFB)

레독스 플로우배터리의 일종. 양극과 음극 모두 활물질로 바나듐을 이용.

부피가 크지만 화재 위험성이 적고 경제적이며 수명이 길다는 장점.
ESS 및 스마트그리드를 위한 대용량 2차전지로 주목을 받고 있음.

OCI와 롯데 등의 기업이 가능성을 보고 뛰어들었으나 기술 및 사업화 문제로 철수해 현재는 에이치투가 사실상 국내 유일 기업

에너지저장시스템 (Energy Storage System, ESS)
전기에너지를 저장한 후 필요할 때 사용할 수 있는 저장 장치 또는 시스템.
에너지를 저장하는 방식과 생산되는 에너지를 기준으로 물리적 저장, 화학적 저장, 열저장으로 분류.

연료전지
연료의 산화반응으로 전기 생산이 가능

열전소자
열 에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 장치

원자력전지
원자력 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치

 

장주기 에너지저장장치 (LDES, Long Duration Energy Storage System)
장시간 오래 충전하고 방전하는 방식의 에너지저장장치
저장매체와 기술에 따라 압축공기에너지저장(CAES), 액화공기에너지저장(LAES), 중력에너지저장(GES), 열에너지저장(TES), 바나듐플로우배터리(VFB), 바나듐이온배터리(VIB) 등으로 나뉨.

전고체리튬이차전지
고체전해질을 개발해 적용한 리튬이차전지로, 불이 나거나 폭발 가능성 낮음.

태양전지
태양의 빛 에너지를 이용하여 전기를 만들어 내는 장치. 작동원리에 근거하여 광전지(Photovoltaic cell)라고 부르기도 함.

화학전지
화학반응으로부터 전기를 생산

 

확장형 레독스 배터리 (eXpandable Redox Battery, XBR)
기존 리튬전지에 플로우 배터리의 장점을 결합한 배터리
스택을 구성하는 각 단일전지의 음극과 양극이 각각 복수 확장될 수 있도록 설계됨. 전치활용 용도에 따라 리튬배터리처럼 스택만으로 전지 운전을 하거나 외부 전해질 탱크를 통한 고출력 고효율의 장주기 ESS용으로 사용할 수 있음.