[건축전기설비기술사 제140회 1교시 3번]

1교시 3번 · 10점 · 13문제 중 10문제 선택 · 100분

리튬이온전지에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

  1. 충·방전 시 화학반응식
  2. 리튬이온전지의 특징
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답안 구조

  1. 개요
  2. 리튬이온전지의 충·방전 화학반응식
  3. 리튬이온전지의 특징
  4. 결론

용어 정의

리튬이온전지
리튬 이온의 이동을 통해 에너지를 저장하고 방출하는 2차 전지로, 높은 에너지 밀도와 긴 수명 특성을 가짐.
인터칼레이션
전극 물질의 결정 구조 내부에 리튬 이온이 삽입되거나 탈리되는 가역 반응으로, 전지의 충방전 원리를 설명하는 핵심 개념.

핵심 내용

1)

  • 충전 시 양극에서 리튬 이온 탈리 및 음극으로 이동
  • 방전 시 음극에서 리튬 이온 탈리 및 양극으로 이동
  • 전해질 내 리튬 이온 전하 이동
  • 가역적인 산화-환원 반응 기반

공식: 양극 (충전): LiCoO2→Li1−xCoO2+xLi++xe−\text{양극 (충전): } \text{LiCoO}_2 \rightarrow \text{Li}_{1-x}\text{CoO}_2 + x\text{Li}^{+} + xe^{-}, 음극 (충전): C6+xLi++xe−→LixC6\text{음극 (충전): } \text{C}_6 + x\text{Li}^{+} + xe^{-} \rightarrow \text{Li}_{x}\text{C}_6, 양극 (방전): Li1−xCoO2+xLi++xe−→LiCoO2\text{양극 (방전): } \text{Li}_{1-x}\text{CoO}_2 + x\text{Li}^{+} + xe^{-} \rightarrow \text{LiCoO}_2, 음극 (방전): LixC6→C6+xLi++xe−\text{음극 (방전): } \text{Li}_{x}\text{C}_6 \rightarrow \text{C}_6 + x\text{Li}^{+} + xe^{-}

2)

  • 높은 에너지 및 출력 밀도
  • 메모리 효과 부재
  • 긴 수명 (사이클 및 캘린더 수명)
  • 낮은 자가 방전율
  • 다양한 형상 및 소형화 용이성
  • 안전성 취약 (과충전, 과방전, 외부 충격 시 발열 및 화재 위험)

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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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