리튬이온 2차전지의 원리 II

[@koreanmeditator8571]

이 채널뭐지... 영상 초반에 재미없을 것 같은 느낌에 나갈까 생각했는데 지금까지 본 테크 영상중에 가장 유익하고 이해가 잘 되네요 ㅋㅋㅋ 신비로운 목소리랑 배경음악이 몰입도를 높이는 것 같습니다

[@techtripkorea]

이런! 영상 초반을 신경 썼는데 그렜었네요! 감사합니다~

[@no-ym7fr]

저도 주인장에 감사하면서 시청합니다. 구독도 눌럿음니다.

[@choiyeonho.]

진짜 이런 숨은 고수들의 영상이 널리 퍼졌으면 좋겠다.. 이공계 입장에서 이해하기 쉽게 구성되어있고 영상의 스토리, 흐름이 너무 완벽합니다. 왜 이런 보물을 이제야 찾은건지 ㅠㅠ 저도 배터리 관리 시스템 및 배터리 열화 연구중인데 이런 좋은 채널이 많아졌으면 좋겠네요 ㅎㅎ

[@choiyeonho.]

조금 더 전문적으로 설명해주셔도 좋을 것 같습니다ㅎㅎ 비유가 워낙 좋으셔서 모르는 사람들이 쉽게 이해할 수 있지만 어느정도 전문지식이 있는 사람들의 경우 비유없이 전문적인 해석과정이 중요하게 느낄수도 있을 것 같습니다ㅎㅎ 감사합니다

[@techtripkorea]

감사합니다~ 자주 놀러 오십시요~

[@techtripkorea]

ㅎㅎ 깊이 들어가면 그만큼 조회수가 줄어듭니다~

[@choiyeonho.]

생각해보니 그럴수도 있겠네요ㅎㅎ 좋은영상 감사드립니다! 자주보러올게요

[@꺄르투스]

전기차를 공부하면서 이차전지에 대해 제대로 이해하지 못한채로 지내고 있었는데 덕분에 이차전지에 대해 많은 지식을 얻고 갑니다! 양질의 영상 감사합니다, 감독님!

[@techtripkorea]

오! 감사합니다~

[@thsdhrhd1008]

이공계가 이해하기 쉽게 제작해주신 것 같아요. 많은 도움이 됩니다. 감사합니다!

[@techtripkorea]

쉽죠??? 감사합니다~~

[@dohyunbarg]

@@techtripkorea 이차전지는 다 이해가 되는데 전고체에 고체전해질에 대해서는 도저히 이해가 안가서 고체에서 이온이 이동한다는 것이 뭔지 도대체 그런 것을 본적이 없으니 ㅎㅎ

[@techtripkorea]

@@dohyunbarg 생각보다 아주 쉽습니다. 언제 시간 날때 스무고개 방식으로 평생 잊지 못하게 설명해 드리죠~ ㅇㅋ 면 댓글 남기세요~

[@부리토]

충방전에 대한 설명이 이해가 쉽네요 ! 좋은 양질의 영상 올려주셔서 감사합니다.

[@techtripkorea]

감사합니다~

[@해달북극성]

관심있는 책을 (침을 발라 가면서...) 한 페이지 한 페이지 넘기듯이 잘보고 있습니다. 다른분들도 같은 느낌일거라 생각합니다. 영상품질이라 해야하나...여러가지로 뭐 ...하여간에 혼자보기 아깝다는 생각이 듭니다.(볼때마다 느낌🤔🤔🤔) 영상 감사합니다.👍👍👍

[@techtripkorea]

와!!! 너무나 감사드립니다~ 30년 가량 OLED, Solar Cell, 2차전지 관련 재료 등등 연구와 상용화를 해왔었습니다~ 이젠 리타이어하고 몇몇군데 컨설팅만 하기에, 시간이 팡펑 남아서 비망록 쓴다는 마음으로 영상 만들고 있습니다. 주위에 자서전 쓰는 사람들 있던데 읽지 않고 그냥 버리더라구요~ 그래서 저는 이 길을 택했습니다~ 환갑 훌쩍 넘어서 animation과 편집 독학해 가면서 영상 만드는 재미가 정말 재밌습니다. 그리고 이런 댓글 읽으면 너무나 보람됩니다~ 감사합니다~

[@ajdnwjddj18371]

고등학교 3학년인데 모든 이차전지에 대한 유튜브 영상이 분리막 같은것이 왜 존재하는지 이유는 안 알려주고 존재한다라고 그냥 이야기 하고 넘어가서 외우다 싶이 공부해서 너무 힘들었는데 정말 너무 유익하네요 앞으로 많은 영상 참고하겠습니다~

[@techtripkorea]

와~ 제가 정말 로람있는 일을 했네요~ 감사합니다~

[@sangwonlee8337]

객관적이고 음성이 전달력이 좋아 아침에 듣기에 딱이네요

[@techtripkorea]

오~ 아침부터 힘나는 댓글 감사합니다~~

[@재민신-l4w]

기본적인 내용이지만 계속 헷갈렸던 내용을 정말 쉽고 재밌게 알려주셔서 감사합니다... 연속으로 두 번 보면서 확실히 공부했습니다..~ 전고체 이차전지에 관한 다음 영상과 강좌가 더욱 기대됩니다...^^

[@techtripkorea]

두번씩이나!!! 열공 모드입니까?

[@재민신-l4w]

@@techtripkorea 기초를 확실하게 해두고.. 다음 강좌를 기다립니다..~

[@pppsss-x4w]

영상 잘보고있습니다 감독님 ㅎㅎ 이제 이차전지 영상도 올라오는군요 삼성디스플레이 취업 준비중이라 도움 많이받고있습니다. 감사합니다.

[@techtripkorea]

꼭 합격하시길~~

[@TJ-hw2if]

잘봤습니다. 테크트립님 영상은 정말 쉽게 설명하는거 같습니다. 아마도 애니메이션이 추가 되서 더 이해하기가 쉬운게 아닌가 생각되네요

[@techtripkorea]

그쵸? 쉽게 설명하려고 엄청 애썼습니다~

[@상우문-g5c]

​@@techtripkorea미팅제안합니다

[@techtripkorea]

@@상우문-g5c 네? 무슨 말씀이신지?

[@planckconstant3235]

감사합니다

[@techtripkorea]

도움이 되셨다면 제가 감사하죠~

[@김진규-f3r]

안녕하세요, 영상 13:48 부분에서 보조배터리는 배터리 음극의 리튬이온에 전자를 주고, 배터리의 양극재는 +2에서 +3으로 산화됩니다. 이때 배터리의 양극재의 전자는 보조 배터리의 양극재로 이동해서 보조 배터리의 리튬이온이 양극재와 결합하는 동시에 양극재는 +2로 환원됩니다. 만약 스마트폰 배터리를 충전기를 이용하여 220V 플러그에 꽂으면 이때 스마트폰 배터리의 양극재로부터 나온 전자는 충전기를 통해 방전? 이되는걸까요? 전기전자쪽은 잘 모르겠어서 질문드립니다 감사합니다

[@김진규-f3r]

더불어 니켈 함량이 많으면 전지의 용량 특성이 증가한다는데, 이게 단순히 구조 내에 리튬 이온을 구조 내에 더 많이 포함해서 용량이 증가하는 것인지(= 니켈이 포함되면 리튬을 더 많이 포함하는 구조로 바뀔 가능성이 커진다) 혹은 다른 이유때문인지 모르겠습니다. 답변주시면 정말 감사합니다

[@techtripkorea]

@@김진규-f3r 충전기는 전압을 강하한 DC로 구성되어 있고, 충전기의 음극에 해당되는 단자와 연결된 구리 도선의 전자가 배터리의 음극으로 들어 오게 됩니다. 대신 배터리 양극으로 부터 전자가 충전기의 양극과 연결된 구리 도선을 타고 나가게 됩니다~ 영상에 그것까지 커버하려다 너무 늘어질것 같아 생략했습니다.

[@김진규-f3r]

감사합니다. 찾아보니 니켈, 코발트, 망가니즈를 각각 용량, 수명, 안정성으로 설명하던데 니켈의 경우 구조 내 리튬 이온을 더 많이 점유할 수 있도록 결정구조를 변화시킨다 = 전자량이 많아진다. 코발트는 충방전시 결정구조의 변성을 줄여 수명특성을 개선한다. 망가니즈는 결정구조를 유지시킨다 라고 이해했는데 찾아봐도 그 이유에 대해서 잘 나오지 않더라고요 혹시 대략 이렇게 이해하는게 맞을까요?

[@techtripkorea]

@@김진규-f3r 맞습니다. 코발트와 망간은 양극재의 구조적 안정성에 기여합니다. 단 최근에는 코발트 없이도 양극재를 제조할 수 있다고 하는데요, 논문들을 보면, 코발트 사용할때와 비교하여 열적 안정성 등이 조금씩 떨어집니다.

[@김진규-f3r]

@@techtripkorea 감사합니다. 항상 양질의 영상 올려주셔서 시간을 많이 아꼈습니다

[@김영동-e8h]

안녕하세요? 우선 좋은 영상 감사드립니다 영상을 보다 궁금한 점이 생겨서 몇 가지 질문드립니다 1. 그럼 처음 배터리는 전자는 없고 양극재에 리튬 이온만 있는 상태이고 여기서 충전기를 연결하면 전자가 음극재로 충전되고 그 전자를 따라 리튬 이온이 이동하는 형태인건가요? 2. 충전 후 배터리 방전시에 리튬 이온(하늘색 사람)은 분리막을 통과하여 양극재로 가고 전자 또한 전선으로 led나 모터를 통과하여 양극재로 가면 양극재에서는 빨간색 사람 형태가 아니고 전자와 하늘색 사람 따로따로 있게 되는건가요?

[@techtripkorea]

감사합니다. 1.맞습니다. 충전시 전자와 파란색의 리튬이온은 둘다 음극을 향해서 이동합니다. 다만, 전자는 도선을 타고, 리튬이온은 전해액을 타고 움직밉니다. 2.붉은색 사람은 리튬이온이 환원되어 리튬 상태를 나타낸 것이고 방전시 전자를 잃고 파란색 리튬이온으로 변하는 것입니다. 양극에서는 +1가의 리튬이온 형태로 존재하고 방전시 양극으로 이동한 전자는 니켈을 환원시키면서 니켈원자로 주입됐다고 생각하면 됩니다~

[@edicius4323]

좋은 영상 감사드립니다. 다만 한가지 질문점이 있습니다. 제 얄팍한 지식으로는 방전중에 양극이 cathode인 것이 맞지만 충전중에는 anode가 되지 않나요? 공부를 하고 있지만 cathode, anode의 개념이 어렵네요...

[@edicius4323]

답변해주시면 감사드리겠습니다!!

[@techtripkorea]

당연히 헷갈릴 수밖에 없게 명명해 놓았기 때문에 그렇습니다. 특히 한곡어로 번역할 때 더 그렇습니다. 예를 들어 음극선은 crt tv의 전자총을 말하는데, 영어로는 cathide ray라고 부릅니다. 배터리에 사용된 cathode 용어를 그대로 사용하면 양극선이라고 불러야지만 음극선이라고 부릅니다. 반멱할 경우 헷갈리게 용어를 정의해서 그렇습니다. 스무고개 한번 해 볼까요? 2차전지가 존재하는 목적은 외부전원 없이 소자를 작동하려는 것입니다. 소자를 작동 시키려면 회로를 구성해야 합니다. 여기까지 이해되시죠? 그리고 LED 한 개와 2차전지 하나가 있습니다. 회로를 구성할 때, LED를 점등하려면 2차전지의 anode를 led의 cahode와 연결해야 하나요? 아니면 anode와 연결해야 하나요?

[@엄마아들-v9n]

선생님 태양광 LED 나무 트리용 82M 800구 리튬 이온 충전지 18650 1300 충전지 비보호 제품 인데요 이 제품에 보호회로 제거한 18650 2000 MAH 사용해도 될까요 늘 건강하세요

[@techtripkorea]

글싸쎄, 보호회로 없으면 불안하죠,,, 있으면 비싸고요,,,

[@Rirhejwjebeh28482]

저 궁금한 부분이...음극에서 Li 이 에너지가 넘쳐서 전자를 하나 버리고 안정한 양극으로 가서 산소와 결합해 있는데, 충전시에 음극에 전자가 있다고 안정한 결합을 하고 있던 Li이 다시 이온으로 떨어져 나와 음극으로 가서 전자를 얻고 구지 에너지 넘치는 상태로 가는 건 어째서 일까요? 제가 이해도가 부족하네요 ㅠ.ㅠ

[@techtripkorea]

전자를 물로 생각해 보세요. 방전된 전자는 바닥에 있는 물이고 충전한다는 것은 양수기로 옥상에 물을 퍼 올리는 것과 동일합니다. 바닥에 물이 위치하면 위치에너지가 낮아 더 안정하지만 양수기가 강제로 퍼 올리므로 옥상으로 올라가서 위치 에너지가 높은 물의 상태가 됩니다. 방전은 양수기 있던 위치에 물이 내려갈 길을 만들어 주는 것과 같고요. 리튬 이온은 충전 시 음극으로 이동하여 물을 담아 놓는 빠께스 역할을 하는 것입니다. 방전하면서 빠께스는 다시 바닥으로 내려 오고요. 전자와 리튬 이온은 같은 방향으로 움직입니다~

[@turnturnjust3647]

질문 좀 드리겠습니다 양극으로 이동된 전자는 어떻게 다시 음극으로 되돌릴수 있나요? 충전을 하게되면 외부의 전자가 음극으로 들어가게 되고 기존의 음극으로 이동된 전자는 그대로 음극에 남아있게 되는건가요?

[@techtripkorea]

@@turnturnjust3647방전 중 전자는 음극에서 양극 방향으로 외부회로를 타고 흐르며 양극의 니켈 (3원계에서)을 +4가에서 +3으로 환원 시킴니다. 다시 충전시 니켈은 +3에서 +4로 산화되며 전자를 내놓고 그것은 음극으로 흐릅니다. 음극으로 이동한 전자는 흑연 내부로 접근한느 리튬이온을 리튬 원자로 환원시킵니다. 이상

[@turnturnjust3647]

@@techtripkorea 우와 답변 감사합니다 그럼 영상에서는 외부 충전기를 꽂았을때 전자가 음극으로 들어온다고 하셨잖아요(전자가 전기 콘센트에서 충전기를 타고 음극으로 이동) 이때 양극에 있든 전자도 같이 음극으로 넘어오게 되는건가요?

[@techtripkorea]

@@turnturnjust3647 충전기는 잊으세요~ 설명을 용이하게 하기 위해서 load 위치에 충전기를 연결 시킨 영상으로 제작했는데, 실제는 좀 다릅니다. 충전기의 양극과 배터리의 양극을 연걸하고 충전기의 음극은 ground를 시키는 것이 앚습니다.

[@turnturnjust3647]

@@techtripkorea 친절히 답변 주셔서 정말 감사합니다 딱 한가지 더 여쭤볼게요 전기차 충전기에 플러그를 꽂았을때 음극의 +4가가 +3가로 환원되는 이유가 궁금합니다 외부의 전기차 충전기가 어떤 역할을해서(작동을해서) 밧데리의 전자를 다시 음극으로 보내는건지 정말 궁금합니다

[@techtripkorea]

@@turnturnjust3647 마지막 답변; Chemical potential이란 용어를 찾아 익혀보기 바랍니다. 두 물질을 contact 시키면 에너지 평형을 이루려 합니다. 반도체도 마찬가지 입니다. 충전기의 양극 에너지와 동일해 지려고 하는 동작입니다.

[@간달프-h2d]

이해가 쑥쑥 되잖아?!?!!

[@techtripkorea]

그렇죠?

[@칠전팔기-w9z]

재밌고 유익해요! 구독박고 갑니다!

[@techtripkorea]

감사합니다~

[@칠전팔기-w9z]

어느새 구독 3800명 넘으셨네요. 축하드려요🎉

[@techtripkorea]

@@칠전팔기-w9z 그러게요~ 다~ 님들 덕분입니다~

[@stonerock-c8v]

교수님! 광양산단에서 이차전지에서 하도급 받을만한 아이템 있을까요?

[@techtripkorea]

그건 모르겠는데요... 죄송여~

[@stonerock-c8v]

@@techtripkorea 감사합니다~

[@jij-n8d]

충전할때 보조배터리가 아닌 충전기에서는 어떻게 충전이 되는지 궁금합니다

[@techtripkorea]

간단합니다. 그림에서 충전기를 제외하고 배터리와 충전기와 연결된 2개의 구리 선만 있는 상상을 하세요. 그리고 충방전시에 전자의 움직임은 충전기 있을때와 동일하고요. 충전기는 교류를 직류로 바꾸고 전압을 낮춘 형태이므로 이 상황에서 보조 배터리와 동일하게 작동합니다.

[@user-qj3ez6ft4p]

처음 읽는 2차전지 이야기 라는 책에서는 리튬이온은 항상 이온상태로 존재한다고 했는데 어째서 리튬 원자로 바뀌는거죠?ㅠㅜ뭐가 맞나요ㅜㅜ

[@techtripkorea]

그렇게 설명하는 자료도 있어서 헷갈릴 수 있습니다. 충전을 하면 양극재 내부에 있던 +1가의 리튬이온은 전해액으로 빠져 나오고 음극으로 이동합니다. 그리고 음극을 구상하는 그라피이트의 층상 구조로 삽입된 리튬 이온은 음극에 가해진 음전하에 의하여 리튬으로 변한다고 생각하며됩니다. 다르게 설명하자면 전고체전지는 흑연을 사용하지 않습니다. 음극으로 이동한 리튬이온은 리튬이온으로 존재할까요? 아닙니다. 리튬 메탈로 변환됩니다. 기존애 리튤이온 전지에서는 흑연에 삽입뇌므로 리튬 메탈이 아닌 리튬 원자와 유사한 형태가 됩니다. 흑연은 리튬원자를 안정화 시키는 집 역할을 할 뿐입니다~

[@user-qj3ez6ft4p]

@@techtripkorea 혹시 그러면 방전시에 양극물질이 환원되고, 음극물질이 산화되고 충전시에 그 반대인건 맞는건가여? 만약에 맞다면 여기서 음극물질이 흑연이고, 양극물질이 리튬 코발트산화물같은 것이 맞나요?ㅠㅜ

[@techtripkorea]

@@user-qj3ez6ft4p 산화/환원 그렇게 ㅓㄹ명하는 것, 맞습니다. 양극재 음극재도 맞습니다. 다만, 양극재 음극재는 리튬이온의 host 역할을 합니다. 차이를 말하자면, 양극재에서 방전중 환원되믄 것은 리튬이온이 아니라 양극재 내부의 전이금속이며 충전 중 전이금속은 다시 산화됩니다. 반면 음극에서 방전 중 산화되는 것은 흑염이 아니라 흑염 속에 좀재하고 있던 리튬 원자입니다~ Clear?

[@user-qj3ez6ft4p]

@@techtripkorea 윗쪽 내용이 제가 질문한 내용이고 반면,밑으로가 저 영상에서 나온 내용인건가여?

[@techtripkorea]

@@user-qj3ez6ft4p 영상 11부20초부터 설명 들으시며됩니다.

[@joshnmud]

원탑이다!!

[@techtripkorea]

정말요? 감사합니다~

[@꿀벌아빠]

소리가 왼쪽에서만 나네여

[@techtripkorea]

이런! 첨으로 폰 사용해서 녹음했더니,,,, 스테레오로 녹음 하는 것을 깜빡했네요,,, 감사합니다~~

[@techtripkorea]

혹시 내용의 난이도가 어떤지 의견 부탁합니다. 적어도 이공계 출신들은 이해할 수 있도록 제작했는데,,,

[@김재룡-q5x]

이어폰으로 들을 때 목소리가 왼쪽으로만 나와서 좀 불편하네요

[@techtripkorea]

아~ 제가 녹음시 스테레오가 아닌 모노로 녹음 한것을 나중에야 알았습니다. 이후 영상들은 스테레오로 했습니다~ 아래 어는 분도 지적하셔서 알았습니다.

[@user-qj3ez6ft4p]

전자는 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하므로 배터리 외부에서 전기를 가해주며 충전을 시켜주면 양극에서 전자가 빠져나와 외부 회로를 통해 음극으로 이동하고, 흡장되있던 리튬이온들은 전해액을 통해 음극으로 이동하여 흡장된다. 이때 흑연 음극에서 리튬이온의 층간삽입 반응은 탄소원자 6개로 이루어진 육각형 격자에 리튬이온 1개가 삽입되는 형태이다. 즉, 충전과정에선 비자발적으로 양극에서는 전자를 잃는 산화반응이 일어나고, 음극에서는 전자를 얻는 환원반응이 일어난다. 방전과정에선 음극의 전위가 양극의 전위보다 높으므로음극 활물질인 흑연에 흡장되어있던 리튬이온이 이탈하여 전해액을 통해 양극으로 이동하여 흡수 된다. 음극에서 방출된 전자는 외부회로를 통해 양극에 도달하며, 양극 활물질는 전자를 얻고,리튬이온을 흡장한다. 또한 이 과정에서 전류가 발생한다. 즉, 음극에서는 자발적인 산화반응, 양극에서는 자발적인 환원반응이 일어난다. 제가 정리한 내용인데 틀린 내용이 있는지 확인 부탁드려도 될까요??ㅜㅜ

[@techtripkorea]

와~ 엄청난 정리 실력이십니다~ 읽고 느낀 점은 "흡장"이 별로 사용하지 않는 단어라,,, 삽입은 어떨지? 후반부에 전류를 정의할 때, 음극에서 양극으로 이동하는 전자를 그대로 전류로 정의하시는 것도 바람직해 보입니다~ 두번 따로 설명하기 보다는~ 그리고 음극에 흡장된 리튬이온은 "마치 리튬 원자와 유사한 특성읏 갖는다"를 첨가하도 좋을듯,,, 완벽합니다~

[@user-qj3ez6ft4p]

@@techtripkorea 혹시 어디부분을 말씀하시는건가요?? 잘 못찾겠어서요ㅠㅜ 근데 전위가 음극이 양극보다 높은것이 맞나여? 그리고 충전할때 전기를 가해주면 왜 양극에서 음극으로 이동하는지도 혹시 설명해주실 수 있나요?ㅜㅜ 정리는 했는데 잘 이해가 안돼서요..

[@techtripkorea]

@@user-qj3ez6ft4p 음극에서 방출된 전자는 외부회로를 통해 양극이로 이동하는데, 이것을 점류라고 일컫는다~ 이래도 괨찮을 것 같습니다. 충전이 진행되는 이유는 높은 에너지 상태의 전자가 낮은 에너지 상태로 가려하기 때문이죠. 충전기에서 제공하는 전자는 높은 에너지 상태고 항전된 전자는 낮은 에너지 상태고,,, 연결되면 전자는 이동하여 병형을 이루려 하는 것입니다.

[@user-qj3ez6ft4p]

@@techtripkorea 아 그러면 충전시에 양극에서 음극으로 전자가 이동하는게 아니라 충전기?에서 음극으로 이동한다고 해야되는건가요? 그냥 제가 위에 쓴것처럼 써도 상관 없나여?

[@techtripkorea]

@@user-qj3ez6ft4p 그렇습니다. 충전기의 에너지 상태가 높기 때문이죠. 그리고 충전시에는 충전기 (예:보조 배터리)의 음극에서 전자가 배터리로 이동하며 배터리의 양극에 있던 전자는 보조 배터리의 양극으로 이동합니다. 보조 배터리는 방전 중이므로 양극에 전자를 채워 넣어줘야지요~ 실례지만 선생님이세요?

[@낸내뀨]

겁나 어렵다

[@techtripkorea]

ㅜ ㅜ 어럽다면 아래 영상 보셨나요? 좀 쉬운 버전입니다~ kzbin.info/www/bejne/Y6TTg6SgfcaiZ9Usi=63SbU3A2DajeeKqJ

[@dkd3824]

Cathode 는 음극입니다. Cation 즉 양이온이랑 친한게 cathode 입니다. 그러니 음극이죠. 먼저 cation anion 이란말이 있었고 cathode anode 는 나중에 생긴 말이라고 보면 되겠습니다

[@techtripkorea]

배터리에서 Cathode는 양극입니다. Diode에서 cathode는 음극이고요... 즉, 전자소자에서 외부로 부터 전자가 주입되는 terminal이 음극이 되며, 그래서 소자 내에서는 전자 주입의 역할을 하게 됩니다. 배터리는 반대입니다... 워낙 헷갈리게 되있어서 구글번역하면 엉망진창됩니다.