2차 전지(Secondary Battery)는 일반적으로 충전 및 방전이 가능한 배터리를 의미합니다.
2차 전지는 인간의 생활에 큰 역할을 하며, 전화, 핸드폰, 노트북, 태양광 발전장치, 전기자동차 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 최근 들어서는 전기차의 확산과 함께 그 중요성이 더욱 부각되고 있습니다. 그런데 2차 전지는 왜 중요한 걸까요? 2차 전지의 중요 한 점은 단 한 번만 사용하는 1차 전지와 달리 반복 가능하다는 점입니다. 즉, 다시 한번 충전해서 여러 차례 사용이 가능하기 때문에 생산, 사용 비용이 1차전지보다 저렴한 편입니다.
2차전지의 종류에 대해서 알아보겠습니다.
1. 납산화물전지(Lead-Acid Battery)
납산화물전지는 이차전지의 시초라고 할 수 있는 배터리로, 자동차와 같은 대형 트럭, 고속도로 요금집게 상자와 같은 분야에서 사용됩니다. 이러한 배터리는 납산과 물질 사이에서 화학반응이 일어나서 에너지를 제공하는 구조로 되어 있습니다.
- 장점: 납산화물전지는 용량 대비 저렴하다.
- 단점: 무게와 크기가 크다는 단점이 있으며 충방전 과정에서 유해한 가스를 방출함으로써 유해물질 배출이 문제가 됩니다.
2. 리튬이온 전지(Lithium-Ion Battery)
리튬이온 전지는 소형 및 가벼운 디지털 전자기기, 노트북, 태양광 발전장치, 전기자동차 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 본래 리튬이산화코발트(LiCoO2)를 사용하는데 이 소재는 안정성이 높고 에너지 밀도가 높기 때문입니다.
하지만 리튬이온 전지의 단점은 충전 시 침전현상 때문에 안정성이 떨어지며, 발열이 안정적이지 못하여 이부분을 해결하기 위하여 중요한 사항으로 부상하게 됩니다.
3. 니켈수소 전지(Nickel Metal Hydride Battery)
니켈수소 전지는 리튬이온 전지와 같은 용도로 사용되지만, 더 낮은 에너지 밀도와 충전 효율을 가지고 있습니다. 다시말해 충전시간이 길고, 충전시간이 오래걸리며, 대용량 용도에서는 충전시간이 길어 효율이 떨어진다고 볼 수 있습니다
니켈수소 전지는 사용 후 분해가 용이한데, 앞서 언급한 납산화물전지와 달리 환경 배출에 대한 민감성이 현저하게 낮습니다. 구조가 고비용이라서 기술수준이 높은 국가에서 제조 하고 있습니다.
4. 수소 연료전지
최근들어 수소 연료전지가 주목받고 있습니다. 수소 연료전지는 수소와 산소를 이용하여 전기를 생산하는 방식으로, 전기자동차 등 대형 기계 및 기구 사용에 따른 대형 배터리의 무게와 체적 문제를 해결하기 위한 해법으로도 꼽힙니다. 수소 연료전지의 재활용 및 에너지 효율성은 매우 높지만, 아직 기술적 문제가 많이 남아 있습니다. 2차 전지의 종류는 이러한 것들을 대표적으로 꼽을 수 있습니다.
각각의 배터리마다 장단점이 있기 때문에 해당 분야에 따라 적합한 2차전지를 선택하고 개발해야 합니다. 더 효율적인 전기 에너지 저장 방법이 연구되고 있으며, 이에 따라 발전된 2차 전지 기술의 개발이 계속되고 있습니다.