[기술] 배터리 (개요, 종류, 원리)

배터리 개요

배터리는 현대 사회에서 빼놓을 수 없는 에너지 저장 장치입니다. 우리 주변의 모든 전자기기, 차량, 휴대폰, 스마트워치 등은 배터리를 통해 작동하고 있습니다. 이 글에서는 배터리의 작동 원리, 종류, 관리 방법 등에 대해 알아보겠습니다.

배터리  종류

배터리는 일회용 배터리와, 충천식 배터리로 나누어지고, 종류는 다음과 같습니다.

• 일회용 배터리 (Primary Battery):
  이러한 배터리는 휴대용 전자 기기에 간편하게 사용되며, 라이트, 카메라, 시계, 장난감, 라디오 등에 쓰입니다.
  일회용 배터리는 한 번 사용한 후에는 재충전할 수 없습니다.
  내부의 화학반응을 통해 전기를 생성합니다.
• 충전식 배터리 (Secondary Battery):
  이러한 배터리는 반복해서 충전하고 사용할 수 있습니다.
  주로 리튬이온 배터리가 여기에 속합니다.
  리튬이온 배터리는 리튬이온과 전자의 이동을 통해 충전과 방전이 일어나는 원리로 작동합니다.

1. 리튬이온 배터리 (Li-ion): 스마트폰, 노트북, 전동 자전거 등에 널리 사용되며, 높은 에너지 밀도와 긴 수명을 가지고 있습니다.
2. 니켈-카드뮴 배터리 (Ni-Cd): 과거에 많이 사용되었으나 환경 친화적이지 않아 현재는 사용이 줄어들었습니다.
3. 니켈-수소 배터리 (Ni-MH): Ni-Cd 배터리 대체용으로 개발되었으며, 높은 에너지 밀도와 친환경적인 특성을 가지고 있습니다.

 

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배터리 원리

1. 전기와 전류: 배터리를 이해하기 위해 전기와 전류에 대해 알아보겠어요. 전기는 전자의 흐름을 의미하며, 전류는 전자가 흐르는 양을 나타냅니다.

 

2. 도체와 부도체: 배터리를 구성하는 중요한 물질 중 하나는 도체와 부도체입니다. 도체는 전류가 잘 흐르는 물질이고, 부도체는 전류가 잘 흐르지 않는 물질입니다.

 

3. 배터리 내부 구조: 배터리는 여러 부분으로 이루어져 있어요. 예를 들어, 알카라인 배터리는 아래와 같은 구조를 가지고 있어요.

• Steel Can: 외부를 보호하고 전기적으로 연결합니다.
• Cathode (+): 전자를 받아들이는 부분입니다.
• Anode (-): 전자를 내놓는 부분입니다.
• Porous Separator: Cathode와 Anode를 분리해 주는 역할을 합니다.
• 수산화칼륨 (KOH): 전해질로써 전기를 만드는 핵심 소자입니다.

4. 배터리 작동 원리: 배터리는 화학 반응을 통해 전기를 생성합니다. 아연과 망간이 반응하면서 전자를 내놓고 받아들이는 과정이 일어나요. 이렇게 전자의 흐름이 만들어져 전류가 발생합니다.

 

5. 리튬이온 배터리: 리튬이온 배터리는 리튬이온과 전자의 이동을 통해 충전과 방전이 일어나는 원리로 작동합니다.

 

요약하자면, 배터리는 화학 반응을 통해 전기를 저장하고 사용하는 장치입니다. 이런 원리를 이해하면 스마트폰이나 전기차와 같은 기기에서 사용되는 배터리도 더 잘 이해할 수 있겠죠! 

 

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