일차전지, 세상 제일 쉽게 설명드림!

일차전지는 충방전이 불가능한 일회성입니다. 그래서, 이름이 1차전지이죠.

 
 
  이차전지는 많이 들어봤을 텐데, 일차전지는 생소할 거에요. 이차전지는 중복(이차)해서 쓸 수 있다는 뜻인데요. 즉, 충방전을 하면서 사용을 할 수 있다는 뜻이죠. 반면에 일차전지는 중복이 되지않죠. 그래서, 1번 사용하고 끝입니다. 전기차, 2차전지 등 가장 핫한 산업들에 이차전지가 주로 쓰이는데, 갑자기 일차전지라고 하니 뜬금이 없죠. 하지만, 역설적이게도 IOT(Internet Of Things)가 거듭될 수록 일차전지의 수요도 증가하는 중입니다.
 

 

 일차전지는 기존에는 망간전지, 알카라인전지였다면, 지금은 리튬일차전지에요.

 
  일차전지는 대표적으로 망간전지와 알카라인전지가 주로 쓰였어요. 전압이 1.5V 정도되죠. 전압은 전류의 흐름을 결정짓는데요. 전류의 흐름이 약하면, 전기가 조금만 쓰이는 곳에서만 쓰이겠죠. 반대로, 전압의 세기가 크면 전류의 흐름이 강하게 들어온다는 의미이니 더 강한 추진력을 필요로 하는 산업에 쓰일 거에요. 그럼, 기존 1.5V에서 3V 이상으로 높아진 전지가 무엇일까요? 바로 리튬일차전지입니다. 이차전지에서도 쓰이는 그 '리튬'맞아요. 리튬은 화학원소의 3번째 위치(가벼운 순서가 앞 번호)하면서 금속임에도 불구하고 산소(O2, 16번째)보다 훨씬 가볍죠. 여기서 리튬전지의 큰 장점들이 나오는데요. 
 

리튬일차전지 장점

• 고에너지밀도 : 가벼운 리튬으로 가득차다보니 많은 에너지를 담을 수 있어요. 
• 장수명 : 에너지가 많이 들어가있으니 수명도 늘겠죠? 평균 10년 이상입니다.
• 온도 범위 : -55~ 85도까지 넓은 온도의 범위를 커버할 수 있습니다.

    위의 3가지 장점들은 이차전지와 비교하면 굉장히 큽니다. 우선, 저장기간은 20배(10년 > 6개월) 이상 차이납니다. 에너지밀도도 5배(580Wh > 120Wh) 정도 차이가 있고요. 온도 스펙트럼도 훨씬 넓은 것을 확인할 수 있어요. 

 

리튬일차전지의 고에너지밀도, 장수명, 온도 스펙트럼 때문에 군수용, 민수용 가릴 것 없이 사용되고 있어요.

 
  사실, 일차전지는 2차세계대전(1920~30년대)에서도 쓰일 정도로 역사가 오래됐어요. 생각해보면, 이차전지는 충방전이 가능해서 오래쓸 수 있을 것 같지만, 사실 전쟁이나면 통신센터, 전력센터, 에너지센터 등이 먼저 타격을 받기 마련이죠. 그러면, 군수용으로는 전력은 자체적으로 탑재되어 있어야하는 것이 너무나 확실합니다. 중간에 탱크가 멈춰서 콘센트를 찾는 일은  끔찍하겠죠. 
  

  온도 스펙트럼(-55~85도)가 넓기 때문에 Oil&Driliing 산업에서도 주로 쓰이는데요. 지구에서 삽을 들고 1km씩 팔 때마다 온도가 30도씩 올라간다고 해요. 보통 원유는 지심1km~6km 범위에서 존재한다고 하니 최소 30도~ 최대 180도까지는 견딜 수 있어야하는 것입니다. 앞서 말했듯, 리튬일차전지는 85도까지는 견딜 수 있기 때문에 3km(30x3=90도)까지는 시추가 가능한 것이죠. 
 

 

리튬일차전지(Li-SOCI2)에는 2가지 형태가 있는데요. Bobbin과 Wound 입니다.

 
  바느질 할 때 실을 쓰죠? 실을 쓰려면 미리 감아놔야하는데요. 실을 감는데 두 가지 종류가 있어요. Bobbin, Wound이죠. 둘을 확실히 구분하는 방법은 bobbin은 '원기둥'을 말하고, Wound는 실을 '감는 것'을 의미해요. 이를 리튬일차전지에 적용을 해볼까요? Bobbin Li-SOCI2는 양극과 음극 기둥을 나란히 세워서 만든 것이에요. 기둥에 초점이 맞춰있죠. 반면, Wound Li-SoCI2는 양극과 음극을 서로 'Twist(감다)'했어요. 서로 교차를 한 것이죠. Bobbin은 양극, 음극 기둥이 서로 어느 정도 거리가 있기 때문에 에너지를 폭발적으로 쓰지 않아요. 하지만, 가늘고 길게 사용할 수 있죠. 그래서, 메모리백업용, 디지털 미터기에 주로 사용이 됩니다.

  반면, Wound 형태는 전극을 넓게 펼쳐서 감았기 때문에, 양극과 음극의 소통이 굉장히 빠릅니다. 이 말은 리튬이 이동하는데 거리가 짧아졌다는 의미이죠. 그러면, 순간 힘이 더 강해지겠죠. 그래서, 통신기기, GPS, 군무기 등에 주로 쓰인답니다.