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리튬 이온 전지: 스마트폰 내부에서 일어나는 화학반응

스마트폰은 우리 일상생활에서 필수적인 도구로 사용되고 있습니다. 그리고 이러한 스마트폰을 작동하기 위해서는 리튬 이온 전지가 필요합니다. 그렇다면 스마트폰 내부에서 리튬 이온 전지는 어떤 화학반응을 일으키며 작동하게 될까요?

리튬은 원자번호 3번으로, 크기가 작고 밀도도 금속 중에서 가장 낮은 특징을 가지고 있습니다. 이런 리튬은 알칼리 금속으로써 가벼우면서도 높은 출력 전압을 낼 수 있으며, 반응성도 매우 큽니다. 특히, 리튬은 전자 1개를 내놓고 리튬 이온(Li+)으로 존재하려는 경향성이 아주 강합니다. 따라서 배터리 내부에서는 리튬 이온과 전자를 서로 다른 경로로 이동시켜 전자를 배터리 외부로 이동시킬 수 있도록 합니다. 이런 전자의 이동(전류)을 이용하여 스마트폰을 작동시키는 것이 리튬 이온 전지의 기본 원리입니다. 또한, 리튬 이온 전지의 평균 전압은 3.4V로 일반 1.5V 망간 건전지에 비해 매우 높습니다.

스마트폰 내부에서 리튬 이온 전지는 양극재와 음극재, 전해액과 분리막으로 구성되어 있습니다. 양극재는 리튬 산화물과 다양한 금속 화합물로 이루어져 있으며, 이러한 화합물의 종류와 비율에 따라 전지의 특성이 결정됩니다. 음극재는 흑연으로 구성되어 있으며, 흑연의 판상 구조는 양극에서 이동해온 리튬 이온을 저장하는 데 유리합니다. 전지가 충전될 때 양극에 있던 리튬 이온은 전해액을 통해 이동하고, 전자는 충전을 위해 전지에 연결된 도선을 따라 음극으로 이동합니다.

전해액은 이온 전도도가 높은 LiPF6(육플루오린화 인산 리튬)와 같은 염을 유기 용매에 녹여 만든 것입니다. 이러한 염은 리튬 이온을 안정적으로 음극까지 운반할 수 있도록 합니다. 전해액은 리튬 이온의 이동을 도와 전지의 작동을 원활하게 합니다.

결론적으로, 스마트폰 내부의 리튬 이온 전지는 리튬 이온과 전자의 이동으로 전류를 생성하여 작동하는 원리로 동작합니다. 이를 통해 우리는 오랜 시간 동안 스마트폰을 사용할 수 있게 되는 것입니다.

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