2023-04-06 [조선비즈] 일차전지, 이차전지, 삼차전지(연료전지)

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[똑똑 과학용어] 이차전지 말고 일차·삼차전지는 없나요

 

방전만 하던 일차전지, 충·방전하는 이차전지
삼차전지는 연료 주입하면 스스로 전기 만드는 배터리
이차전지 대표주자 리튬이온배터리, 곧 에너지 효율 한계 임박
”세계는 차세대 이차전지 개발 전쟁 중”

 

이차전지는 충전과 방전을 할 수 있는 배터리를 말합니다. 이차전지에는 리튬이온배터리만 있는 게 아닙니다. 이외에도 납축전지, 니켈·카드뮴 전지(NiCd), 니켈·메탈 수소 전지(Ni-MH)처럼 여러 가지 종류가 있습니다. 다만 리튬이온배터리를 제외한 대부분의 이차전지는 저장 용량이 작고 환경 오염의 문제가 있어 거의 사용되지 않고, 내연기관차에 쓰이는 납축전지만 남아 있습니다.

 

반면 일차전지는 방전은 할 수 있지만, 충전은 못하는 배터리를 말합니다. 리모컨이나 소형 휴대용 전자기기에 쓰이는 건전지가 대표적입니다. 

 

삼차전지는 일차·이차전지와 달리 충전과 방전 기능으로 구분하지 않습니다. 삼차전지는 흔히 연료전지라고 불리는데, 연료를 주입해 직접 발전 장치를 돌려 전기를 만드는 일종의 발전기에 가깝습니다. 

수소를 연료로 하는 수소연료전지가 대표적입니다.

과학계에서는 삼차전지라는 단어보다는 주로 연료전지라는 용어로 부르고 있습니다.

 

문제는 앞으로입니다. 연구자들은 리튬이온배터리의 성능이 거의 최대치에 도달했다고 평가합니다. 더 이상 리튬이온배터리의 성능을 더 끌어올리기는 쉽지 않다는 의미입니다. 그래서 리튬이온배터리의 다음 세대를 이끌어갈 차세대 이차전지에 대한 연구가 활발히 이뤄지고 있습니다.

 

차세대 이차전지로는 액체 상태의 전해액 대신 고체 전해질을 쓰는 전고체전지가 가장 주목받고 있습니다. 리튬이온배터리에 쓰이는 전해액은 불이 잘 붙는 유기전해질로 폭발의 위험이 큽니다. 고체전해질은 불이 잘 붙지 않는 특징이 있어 폭발의 위험이 없다는 것이 가장 큰 장점입니다.

또 리튬 대신 나트륨, 마그네슘처럼 효율은 조금 낮더라도, 가격이 저렴한 다가 금속을 사용하는 이차전지도 활발히 연구되고 있습니다.