리튬이온(Li⁺, Li-ion, Lithium ion)은 다른 금속이온에 비해 작고 가벼운 금속 이온이다. 리튬이온은 크기가 다른 알칼리 금속이온의 크기보다 작기 때문에 전극물질의 격자 층사이로 이동하는 것도 수월하다. 또한 리튬이온은 가볍기 때문에 단위 무게당 큰 에너지 밀도를 갖는 전지를 만들 수 있다. 배터리 사용 시간이 길고, 무게가 가볍다. 휴대전화, 휴대 기기, 전기자동차 배터리에 사용된다. 니켈 배터리보다 에너지 밀도가 높고, 완전 충전 혹은 방전할 필요가 없이 필요 시에 따라 충전할 수 있다. 충방전할 때 전해질에 있는 리튬이온은 양극과 음극을 왔다갔다 한다. 친환경적으로 기억효과 현상이 없으나, 고온의 열 발생으로 폭발할 수도 있으니 주의해야 한다.
리튬이온은 -520kJ/mol로 알칼리 메탈 중에서 가장 높은 수화 엔탈피를 가지고 있으며, 이로 인해 물 속에선 완전히 수화물이 되어 물 분자를 강하게 끌어들인다. 이때 리튬이온은 주위에 두 개의 H₂O 분자층을 형성하는데, 가까운 층은 4개의 물 분자로 이루어지고, 이 분자층은 수소 결합을 통해 바깥쪽의 다른 분자들과 다시 연결된다. 이렇게 수소화한 리튬이온의 지름은 질량은 더 높지만, 수소 분자를 이만큼 세게 끌어당기지 않는 루비듐이나 세슘의 수소화 이온보다도 더 커진다.
리튬전지는 산화 코발트 리튬과 같은 산화 금속 리튬이 음극이 되고, 흑연이나 다른 리튬이온을 포함한 화합물이 양극을 형성하는 리튬이온 배터리와 혼동할 수가 있다.
충방전할 때 리튬이온과 전자의 이동방향[편집]
곧바로 사용할 수 있는 2차전지도 있지만 리튬이온 전지는 사용하기 전에 반드시 충전을 해야 된다. 그것은 +극 물질의 리튬이온을 빼서 -극 물질로 옮기는 일이다. 충전 전원을 연결하면 +극의 금속 산화물의 산화 수가 증가하여 전극 물질의 전기중성을 유지할 수 없게 된다. 전극의 전기중성을 유지하려면 -전하를 띤 물질이 전극 층으로 들어와도 되지만 전극은 이미 리튬이온으로 차 있는 상태라 그러지도 못하다. 결국 +전하 물질인 리튬이온이 전극에서 빠져서 전기중성이 맞추어 진다. 이것이 충전할 때 +전하를 리튬이온이 전극에서 빠져야만 되는 이유인 것이다. 그러므로 충전을 마친 전지의 +극 층 간은 텅텅 비어 있고, 대신 -극의 층 간은 리튬이온으로 꽉 차 있다. 휴대기기를 켜는 순간 전지는 자발적인 화학반응으로(방전) 전기에너지가 만들어진다. 그 때 +극 물질의 금속 산화물은 -극에서 흘러온 전자로 환원되고, +극의 전기중성을 유지하기 위해 +전하의 리튬이온이 층 사이로 들어간다. 전극 가까이에 있는 전해질의 리튬이온이 먼저 +극의 층간을 채우고, -극에 있었던 리튬이온이 다 빠질 때까지 반응은 계속된다. 동시에 -극에서는 리튬 이온이 전해질로 빠져나오고 -극의 전자는 휴대기기의 전선을 따라 +극으로 이동을 한다. 그 때 이동하는 전자가 갖고 있는 전기에너지를 이용하는 것이다. 완전히 방전이 되면 전
지의 +극 층 간은 리튬이온으로 가득차고, -극 층 간은 텅 빈 상태가 된다. 전지의 수명이 다할 때까지 리튬이온은 셔틀버스에서 절대 내리지 않는 고객처럼 +극과 -극 사이를 계속해서 왕복하고 있다.[1]
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
|
 이 리튬이온 문서는 원소에 관한 글로서 검토가 필요합니다. 위키 문서는 누구든지 자유롭게 편집할 수 있습니다. [편집]을 눌러 문서 내용을 검토·수정해 주세요.
|
| 산업 : 산업, 산업혁명, 기술, 제조, 기계, 전자제품, 정보통신, 반도체, 화학, 바이오, 건설, 유통, 서비스, 에너지, 전기, 소재, 원소 □■⊕, 환경, 직업, 화폐, 금융, 금융사, 부동산, 부동산 거래, 부동산 정책, 아파트, 건물, 토지
|
|
|
| 원소
|
갈륨 • 경수소 • 구리 • 규소 • 금 • 금속 • 금속이온 • 나트륨(소듐) • 나트륨이온 • 납 • 네오디뮴 • 네온 • 니켈 • 동소체 • 동위원소 • 라돈 • 라듐 • 란타넘 • 란타넘족 • 루비듐 • 루테늄 • 리튬 • 리튬메탈 • 리튬이온 • 마그네슘 • 망가니즈(망간) • 바나듐 • 바나듐이온 • 방사성 동위원소 • 백금 • 베릴륨 • 붕소 • 브로민 • 비소 • 비철금속 • 사마륨 • 산소 • 삼중수소 • 세슘 • 셀레늄 • 수소 • 수소이온 • 수은 • 스칸듐 • 아르곤 • 아연 • 아연이온 • 아이오딘(요오드) • 악티늄 • 악티늄족 • 안정 동위원소 • 알루미늄 • 염소 • 오가네손 • 우라늄 • 원소 • 원자 • 은 • 인 • 저마늄(게르마늄) • 전이금속 • 전이후금속 • 제논 • 족 • 주기 • 주기율표 • 주석 • 준금속 • 중금속 • 중수소 • 지르코늄 • 질소 • 철 • 초우라늄 • 카드뮴 • 칼륨(포타슘) • 칼슘 • 코발트 • 코페르니슘 • 크로뮴(크롬) • 크립톤 • 타이타늄(티타늄) • 탄소 • 탄소-14 • 텅스텐 • 토륨 • 팔라듐 • 플루오린 • 플루토늄 • 할로젠(할로겐) • 핵종 • 헬륨 • 헬륨3 • 황
|
|
|
| 화합물
|
LNO • pH • 갈륨비소 • 강 • 강철 • 경수 • 고분자 • 공유결합 • 과산화수소 • 과산화은 • 그래핀 • 금속결합 • 금속산화물 • 뉴세라믹 • 단백질 • 단일결합 • 두랄루민 • 디메틸 카보네이트 • 리튬 니켈 산화물 • 리튬산화물 • 리튬인산철 • 리튬 코발트 산화물 • 리튬 티타늄 산화물 • 메탄올 • 메탈실리콘 • 메테인 • 무기화합물 • 무쇠(주철) • 무수수산화리튬 • 물 • 반응식 • 벤젠 • 분자 • 분자량 • 분자식 • 불소 • 불화리튬(플루오린화 리튬) • 불화수소 • 붕산리튬 • 뷰텐(부틸렌) • 비금속 • 산 • 산성 • 산화물 • 산화은 • 산화제 • 산화철 • 산화칼슘 • 산화코발트 • 삼중결합 • 삼중수 • 선철 • 설탕 • 세라믹 • 셀룰로이드 • 소금 • 수산화나트륨 • 수산화니켈 • 수산화리튬 • 수산화물 • 수산화아연 • 수산화이온 • 수산화칼륨 • 수산화칼슘 • 수산화코발트 • 수증기 • 순물질 • 순철 • 실리카(이산화규소) • 실리콘 (규소) • 실험식 • 아미노산 • 아세테이트 • 아세트산 • 아세틸렌 • 아이소프렌(이소프렌) • 아크릴로나이트릴 • 알칼리 • 알칼리성 • 알코올 • 암모니아 • 얼음 • 에탄올 • 에테인 • 에틸렌 • 에틸렌 카보네이트 • 연철 • 염 • 염기 • 염기성 • 염산 • 염화나트륨 • 염화마그네슘 • 염화비닐라이덴 • 염화수소 • 염화칼륨 • 염화칼슘 • 올레핀 • 옹스트롬 • 요소 • 요소수 • 유기화합물 • 유리탄소 (free carbon) • 유리탄소 (glassy carbon) • 이산화망가니즈 • 이산화탄소 • 이산화티타늄 • 이소부틸렌(아이소뷰텐) • 이오노머 • 이온결합 • 이중결합 • 인산 • 인산리튬 • 인산염 • 인산철 • 인조흑연 • 일산화탄소 • 전기화학반응 • 중수 • 증류수 • 질산 • 질산나트륨 • 질산염 • 질산칼륨 • 질화리튬 • 질화물 • 천연흑연 • 청동 • 초분자 • 카르빈 • 카보네이트(탄산염) • 카본블랙 • 탄산 • 탄산나트륨 • 탄산리튬 • 탄산에틸렌 • 탄산이온 • 탄산칼륨 • 탄산칼슘 • 탄소강 • 탄소나노튜브 • 탄소화합물 • 탄화규소 • 탄화수소 • 특수강 • 페놀 • 페라이트 • 페로브스카이트 • 폴리부틸렌 • 폴리아미드 • 풀러렌 • 프로포폴 • 프로필렌 • 하이니켈 • 합금 • 홑원소물질 • 화학 • 화학결합 • 화학반응 • 화학반응식 • 화학식 • 화합물 • 환원제 • 황동 • 황산 • 황산니켈 • 황산망간 • 황산코발트 • 황화리튬 • 황화물 • 흑린 • 흑연
|
|
|
| 위키 : 자동차, 교통, 지역, 지도, 산업, 기업, 단체, 업무, 생활, 쇼핑, 블록체인, 암호화폐, 인공지능, 개발, 인물, 행사, 일반
|
|
위키원
