흑연 음극에 리튬이 최대로 들어가면 LiC₆가 된다. 흑연의 이론 용량(흑연의 질량당)에 가장 가까운 것은 무엇인가? 탄소의 원자량은 12.01, 패러데이 상수는 96485 C/mol로 하고, 1 mAh = 3.6 C로 한다.

정답: C. 약 372 mAh/g

C₆ 1 mol(72.06 g)에 Li⁺ 1 mol과 전자 1 mol이 들어가므로, 저장되는 전기량은 96485 C입니다. 질량당 용량은 Q = nF/(3.6M) = 1 × 96485 / (3.6 × 72.06) ≈ 372 mAh/g이 됩니다. 약 339 mAh/g은 분모에 Li를 포함한 LiC₆의 질량(78.99 g/mol)을 사용한 값으로, 음극의 용량은 보통 리튬을 포함하지 않은 흑연의 질량당으로 나타냅니다. 약 2230 mAh/g은 탄소 원자 1개에 리튬 1개가 들어간다고 생각한 오류입니다. 실제 흑연 음극은 이론값에 가까운 약 350~360 mAh/g으로 사용되고 있으며, 이보다 큰 용량을 목표로 실리콘 등의 재료가 연구되고 있습니다.