배터리의 양극제란 무엇이고, 어떤 종류가 있나

양극제(Anode materials)는 디바이스에 전류가 흐르는 전극입니다.

전지나 특정 유형의 센서 등 전기화학 시스템의 맥락에서 양극은 전기화학 반응 중 산화(전자 손실)가 발생하는 장소입니다. 양극제 재료는 디바이스의 전체적인 성능, 용량 및 효율을 결정하기 위해 이러한 시스템의 중요한 컴포넌트입니다.

양극 재료는 다음과 같은 다양한 용도로 사용됩니다:

 

배터리: 양극재는 배터리의 에너지 저장 용량과 성능에서 중요한 역할을 합니다. 다양한 유형의 배터리에 공통되는 양극재에는 다음이 있습니다:

 

리튬이온전지: 그래파이트는 리튬이온을 개재(흡수)하는 능력 때문에 리튬이온전지에서 가장 널리 사용되는 양극재료입니다. 다른 선진 양극 재료로는 실리콘과 티타늄산 리튬이 있습니다.

 

리튬 황 전지: 리튬 황 전지에서는 황이 양극재로 사용되고 있어 이론적인 에너지 밀도는 높지만 안정성과 사이클에 관한 과제에 직면해 있습니다.

 

나트륨 이온 전지: 리튬 이온 전지의 대체로서 하드 카본이나 티타늄산 나트륨 등의 양극재가 나트륨 이온 전지에 사용되도록 연구되고 있습니다.

 

연료 전지: 연료 전지에서 애노드 재료는 수소(또는 다른 연료)와 산소와의 전기 화학 반응을 촉진하여 발전하고 부산물로 물을 생성합니다. 일반적인 양극 재료에는 백금, 니켈 및 다양한 금속 합금이 포함됩니다.

 

전해조: 양극재는 수소 가스를 생성하기 위한 물 분해 프로세스(전해)를 용이하게 하기 위해 전해조에 사용됩니다. 이 물질들은 산소 진화 반응을 촉매하는 데 안정적이고 효율적이어야 합니다. 일반적인 재료로는 산화 이리듐과 산화 루테늄이 있습니다.

 

센서: 애노드 재료는 특정 물질을 검출하기 위해 애노드에서 전기 화학 반응이 발생하는 가스 센서나 pH 센서와 같은 특정 유형의 센서에 사용할 수 있습니다.

양극 재료 선택은 의도된 용도, 바람직한 성능 메트릭, 비용 고려 사항 및 관련 특정 전기 화학 반응 등의 요인에 따라 달라집니다. 적절한 양극 재료를 개발하려면 종종 적절한 전기화학적 성질을 가진 재료의 신중한 선택, 특성화 및 최적화가 필요합니다.

 

양극재의 제조 공정은 재료 자체와 용도에 따라 크게 다를 수 있습니다. 화학 합성, 물리 증착, 전착 등의 기술을 포함할 수 있습니다. 사용되는 구체적인 절차와 방법은 재료의 특성, 목적 구조 및 대상 응용 프로그램에 따라 달라집니다.

 

양극재 개발과 연구가 진행 중이며 다양한 전기화학 디바이스의 에너지 저장 용량, 사이클 안정성, 안전성, 전반적인 성능 향상을 위한 진전이 이루어지고 있음에 유의해야 합니다.