배터리 종류

배터리 관련 문제는 관련 내용을 암기하고 있으면 무조건 정답을 고를수 있는 파트입니다. 반쪽 반응과 건전지들의 특징을 반드시 암기해주세요 

 

1. 방전과 충전으로 구분하는 건전지 종류 

 

종류	특징	건전지 TYPE
1차 건전지	1회 사용이 가능한 건전지로 1회의 방전이후 충전은 불가능함	망간전지 수은전지 알칼리건전지 산화은전지
2차 건전지	여러번 사용가능하며 방전후 역반응(충전) 이 가능함	납축전지 니켈-카드뮬 전지 리튬-건전지
3차 건전지 (특수)	화학반응을 이용하며 발전기에 가까운 전지다	(수소)연료전지

 

2. 암기가 필요한 건전지 

 

a) 망간 건전지 (1차 건전지)

 

• 일상에서 가장 쉽게 접할수 있는 건전지로 흔히 에너자이져 같은 1차 건전지들이 망간전지이다. 
• 전지 반응
  • 전지표현
    • Zn(s)ㅣNH₄Cl(포화용액)ㅣMnO₂, C(s)             E˚ = 1.5 V
  • 반쪽 반응
    • 양극 (산화반응): Zn → Zn²+ + 2e^-
    • 음극 (환원반응):  2MnO₂ + 2NH₄⁺ + 2e^- → Mn₂O₃ + 2NH₃ + H₂O  
    • 전체 반응: Zn + 2NH⁴⁺ + 2MnO₂ → Zn²⁺ + 2NH₃ + Mn₂O₃ + H₂O 

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b) 납축전지 (2차 건전지) 

 

• 여담으로 보통 자동차에 사용하는 납산 배터리를 구성하는 전지인데. 납축 셀 6개를 연결하면 대략적으로 2V x 6 = 12V 공칭 전압을 만들어낸다. 
• 전지 반응
  • 전지표현
    • Pb(s)ㅣH₂SO₄(aq)ㅣPbO₂(s)              E˚ = 2.05 V
  • 반쪽 반응
    • 양극 (산화반응): Pb + SO₄^2- → PbSO₄ + 2e^-
    • 음극 (환원반응): PbO₂ + 4H⁺ + SO₄^2- + 2e^- → PbSO₄ + 2H₂O 
  • 전체반응
    • Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ ⇌ 2PbSO₄ + 2H₂O
    • 정반응 (방전), 역반응 (충전) 

 

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c) (수소) 연료전지 

 

반응물이 외부에서 계속해서 공급되어 연료가 연속적으로 산화되면서 전기에너지를 얻는 형식의 건전지임.

전극은 보통 니켈을 포함한 다공선 탄소전극을 사용하고 전해질로는 고온의 KOH(aq) 수용액을 사용한다. 

매우 효율이 높으며 재충전이 필요없고 환경오염에서 자유롭다는 이점이 있음. 

 

• 음극의 반쪽반응이 염기성이냐 산성이냐 에 따라 바뀌지만 전체 반응식은 같습니다. 
• 염기성 조건
  • 양극: 2H2 + 4OH- → 4H2O + 4e-
  • 음극: 4e^- + O₂ + 2H₂O → 4OH^-
• 산성 조건 
  • 양극: 2H₂ + 4OH^- → 4H₂O + 4e^-
  • 음극: O₂ + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-

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각 배터리의 구조는 이미 교과서에 많이 실려있고 사실 별로 안중요함.. 반쪽 반응식을 외우는것 특히나 납축전지는 기출문제에 자주 등장하니 꼭 외워두시면 좋겠다!