전지·에너지 재료

리튬 이온 전지(음극이 흑연, 양극이 LiCoO₂)를 방전할 때 리튬 이온과 전자의 움직임으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. ALi⁺는 전해액을 통해 음극에서 양극으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 음극에서 양극으로 흐른다
  2. BLi⁺는 전해액을 통해 음극에서 양극으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 양극에서 음극으로 흐른다
  3. CLi⁺는 전해액을 통해 양극에서 음극으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 음극에서 양극으로 흐른다
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정답: A. Li⁺는 전해액을 통해 음극에서 양극으로 이동하고, 전자는 외부 회로를 통해 음극에서 양극으로 흐른다

방전에서는 흑연의 층간에 들어 있던 리튬이 Li⁺와 전자로 나뉘어 음극에서 빠져나옵니다. Li⁺는 전해액(과 분리막) 속을 지나 양극으로 이동하여 LiCoO₂의 층 사이에 들어가고, 전자는 외부 회로를 통해 마찬가지로 양극으로 흐르며 그 도중에 일을 합니다. 전자는 음극에서 양극으로 흐르므로 전류의 방향은 양극에서 음극이며, 전자의 방향이 반대인 선택지는 전류의 방향과 전자의 흐름을 혼동한 것입니다. Li⁺의 방향이 반대인 선택지는 충전할 때와 혼동한 것으로, 충전에서는 외부 전원으로 전자를 음극으로 밀어 넣고 Li⁺도 양극에서 음극으로 돌아갑니다. 방전이든 충전이든 Li⁺와 전자는 같은 방향으로 움직여 두 전극의 전하 균형을 유지합니다. Li⁺가 두 전극 사이를 오갈 뿐 전극의 골격은 유지되므로, 흔들의자(rocking chair)형 전지라고도 불립니다.

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