매일 우리는 휴대폰, 리모컨, 전기 자동차, 심지어 자동차에 전원을 공급하기 위해 배터리에 의존합니다. 하지만 전압계가 나오기 전 시대에 과학자들이 배터리 "충전"을 어떻게 측정했는지 궁금한 적이 있나요? 답은 당신을 충격에 빠뜨릴 수 있습니다. 말 그대로요. 그들은 자신의 몸을 사용하여 전기 충격의 강도를 측정했습니다.
1800년, 이탈리아 과학자 알레산드로 볼타는 최초의 진정한 배터리인 "볼타 전지"를 발명했습니다. 이 기본적인 장치는 아연, 은, 소금물에 적신 판지 층을 번갈아 가며 구성되었습니다. 아연과 은 디스크가 접촉하면 화학 반응이 일어나 전류가 발생하여 전기 화학 에너지의 새벽을 알렸습니다.
하지만 현대적인 기기가 없는데, 볼타와 그의 동시대 사람들은 그들의 발명의 힘을 어떻게 측정했을까요? 그들은 대담한 방법에 의존했습니다: 개인적인 실험 . 과학자들은 배터리의 단자를 혀나 손에 대고, 그 결과로 발생하는 충격의 강도에 의존하여 전압을 추정했습니다. 충격이 강할수록 배터리는 더 강력했습니다.
이러한 접근 방식은 위험하고 주관적이지만 당시 유일한 선택이었습니다. 이는 초기 연구자들이 전기를 활용하기 위한 탐구에서 얼마나 많은 노력을 기울였는지를 보여줍니다. 다행히도 전압계와 전류계의 출현으로 인해 이러한 위험한 관행은 곧 쓸모없게 되었습니다.
볼타의 발명은 배터리 기술에 혁명을 일으켰습니다. 과학자들은 그의 설계를 개선하여 건전지와 납축전지를 개발했습니다. 이는 더 실용적이고 안전한 대안입니다.
건전지 , 중요한 혁신으로 액체 전해질을 페이스트와 같은 물질로 대체하여 누출 위험을 제거했습니다. 이로 인해 손전등이나 장난감과 같은 일상적인 장치에 이상적이었습니다. 그것들이 없는 세상을 상상해 보세요. 리모컨은 수동 튜닝이 필요하고 장난감은 와인딩 메커니즘에 의존할 것입니다.
가장 흔한 건전지인 아연-탄소 배터리는 아연 양극, 탄소 음극, 이산화망간, 염화암모늄, 염화아연의 페이스트 전해질을 특징으로 합니다. 이 일회용 전지는 처음에 1.5볼트를 생성하지만 반응물이 고갈됨에 따라 저하됩니다. 일회용 특성은 환경 폐기물에 기여하여 충전식 대안을 요구하게 합니다.
개선된 변종인 알칼리 배터리는 탄소 막대를 아연-금속 및 수산화칼륨 페이스트로 대체합니다. 이 설계는 내부 저항을 줄여 더 높은 전류와 더 긴 수명을 가능하게 합니다. 더 비싸지만 안정적인 전압 출력을 통해 고전력 소모 장치에 이상적입니다.
기술적으로, 단일 건전지는 전기 화학 전지 , 배터리가 아닙니다. 진정한 배터리는 여러 개의 전지가 함께 작동합니다. 예를 들어, 자동차의 납축전지는 6개의 전지를 결합하여 12볼트를 공급하여 엔진을 시동할 수 있습니다.
납축전지는 충전 가능한 강자로 자동차 응용 분야를 지배합니다. 각 전지에는 황산에 잠긴 납 양극과 이산화납 음극이 포함되어 있습니다. 방전하는 동안 이러한 구성 요소가 반응하여 황산납과 물을 형성하여 에너지를 방출합니다. 충전은 이 과정을 반전시켜 배터리를 복원하지만, 황산염 축적으로 인해 결국 수명이 3~5년으로 제한됩니다.
리튬 이온 배터리 및 연료 전지와 같은 현대적인 혁신은 더 높은 에너지 밀도, 더 빠른 충전 및 더 친환경적인 프로파일을 약속합니다. 이미 전자 제품 및 전기 자동차에 널리 사용되는 리튬 이온 기술은 가역적인 리튬 이온 이동에 의존합니다. 한편, 수소와 산소를 사용하는 연료 전지는 물만 배출하여 청정 에너지의 최전선에 위치합니다.
배터리 소비가 증가함에 따라 적절한 재활용의 필요성도 커지고 있습니다. 폐기된 배터리는 중금속을 누출하여 생태계를 오염시킵니다. 소비자는 다음을 수행해야 합니다.
볼타의 첫 번째 불꽃에서 오늘날의 리튬 이온 혁신에 이르기까지 배터리는 인간의 삶을 변화시켰습니다. 연구가 계속됨에 따라 차세대 에너지 저장은 우리의 세상을 안전하고 효율적이며 지속 가능한 방식으로 더욱 혁신할 것입니다.
