니켈과 아연

배터리는 우리가 매일 사용하는 장치에 조용히 전원을 공급하는 현대 사회의 숨은 영웅입니다. 그러나 기름칠이 잘 된 기계처럼 리튬 이온 배터리는 조화롭게 작동하고 안정적인 에너지 저장을 제공하기 위해 몇 가지 필수 구성 요소가 필요합니다. 니켈과 아연은 이 엔진을 계속 작동시키는 두 개의 톱니바퀴입니다. 이들은 배터리 구성의 필수적인 부분을 형성하여 중요한 작업을 수행하는 데 도움을 줍니다. 이 기사에서는 리튬 이온 배터리 내에서 이러한 재료의 중요한 역할과 그 특성이 배터리 성능에 어떤 영향을 미치는지 살펴보겠습니다.

니켈과 아연은 모두 다양한 특성을 지닌 전이 금속이므로 재충전 가능한 배터리에 사용하기에 이상적입니다. 니켈은 반응성이 높아서 좋은 전기 전도도를 제공하면서도 시간이 지나도 품질이 크게 저하되지 않고 여러 번 순환할 수 있습니다. 아연은 방전 중에 전기화학적으로 반응하여 전지 내부의 전해질을 통해 자유롭게 이동할 수 있는 이온으로 알려진 하전 입자를 형성하는 희생 금속 역할을 합니다. 이는 모터나 전구와 같은 외부 회로에 연결될 때 전기를 생산합니다.

니켈과 아연의 조합은 현재 사용 가능한 다른 유형의 배터리 화학 물질에 비해 많은 이점을 제공합니다. 이 제품은 알카라인 전지보다 더 높은 에너지 밀도, 납산 설계보다 더 뛰어난 안전성, 카드뮴 기반 장치보다 더 나은 환경 자격 증명, 일부 대체 기술보다 더 빠른 충전 속도 및 더 깊은 방전을 제공합니다. 이러한 모든 요인은 니켈-아연 기술이 전기 자동차(EV)부터 스마트폰 및 태블릿과 같은 휴대용 전자 제품에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 최근 몇 년 동안 점점 더 인기를 얻고 있는 이유에 기여합니다.

니켈과 아연은 수세기 동안 많은 응용 분야에서 사용된 두 가지 화학 원소입니다. 니켈은 원자 번호 28의 은백색 금속이고 아연의 원자 번호는 30입니다. 니켈과 아연은 모두 가단성 및 연성 금속과 같은 특정 공통 특성을 공유합니다. 파괴. 그들은 또한 비슷한 화학적 특성을 가지고 있습니다. 니켈과 아연의 산화 상태는 +2에서 +4까지입니다.

니켈은 용도 측면에서 우수한 내식성과 극고온에 견디는 능력으로 인해 산업 공정에 널리 사용됩니다. 또한 구리나 철과 같은 다른 금속과 합금되어 파이프나 밸브와 같은 다양한 부품을 형성하는 경우도 많습니다. 반면, 아연은 녹이나 부식에 대한 보호층 역할을 하기 때문에 아연 도금 강철 구조물에 주로 사용됩니다. 또한 구리와 아연을 각각 2:1의 비율로 혼합한 황동과 같은 합금에서도 발견됩니다.

리튬 이온 배터리는 주로 니켈과 아연 성분으로 구성되어 있어 효율적인 작동에 매우 중요합니다. 음극(양극)에는 일반적으로 이산화망간 또는 옥시수산화니켈과 함께 산화코발트가 포함되어 있는 반면, 양극(음극)은 배터리 작동 중에 충전될 때 리튬 이온이 삽입된 흑연으로 대부분 구성됩니다. 이 조합은 음극과 양극 사이에 반응성이 높은 환경을 조성하여 전자가 셀을 통해 원활하게 흐르도록 하여 이러한 배터리로 구동되는 장치의 충전 주기가 오래 지속되도록 합니다.

니켈과 아연은 리튬 이온 배터리의 전력 저장 및 에너지 효율성에 중요한 역할을 합니다. 니켈과 아연의 조합은 배터리 내 전자의 효율적인 이동을 가능하게 하여 성능과 수명을 향상시킵니다.

가장 일반적인 유형의 리튬 이온 배터리는 NiMH(니켈 금속 수소화물)입니다. 이 형태에서 니켈은 양극 물질로 작용하고 아연은 화학 결합에 전기 에너지를 저장하는 음극 물질로 작용합니다. 이렇게 구성하면 다른 충전식 배터리에 비해 저장할 수 있는 충전량이 최대 10배까지 늘어납니다.

또한 산화코발트나 흑연과 같은 다른 재료와 함께 사용하면 니켈과 아연은 용량을 더욱 증가시켜 충전 시간을 줄이고 열 관리와 같은 안전 기능을 향상시킵니다.