알루미늄 이온 배터리 작동 원리와 리튬 이온 배터리 비교(2025 최신 정리)
배터리는 기본적으로 충전과 방전 과정에서 이온이 전극 사이를 오가며 전자를 이동시키는 방식으로 전기를 공급합니다. 하지만 알루미늄 이온 배터리와 리튬 이온 배터리는 사용되는 이온의 성질이 다르기 때문에 작동 구조와 성능에서 큰 차이를 보입니다. 본 글에서는 두 배터리의 작동 원리를 명확하게 정리하고, 에너지 밀도·안정성·수명·원재료·충전 속도 등 핵심 차이점을 체계적으로 비교합니다. 1. 알루미늄 이온 배터리의 작동 원리 알루미늄 이온 배터리는 Al³⁺ 이온 , 즉 한 이온이 3개의 전자를 운반하는 다가 이온 구조를 기반으로 작동합니다. 충전 과정에서 양극(알루미늄 금속)에서 알루미늄 이온이 전해질로 방출되고, 방전 시 다시 양극으로 돌아가면서 전류가 생성됩니다. 음극은 주로 흑연(graphite) 또는 그래핀 기반의 나노 소재가 사용되며, 다가 이온의 빠른 이동과 안정적 저장을 지원합니다. 전해질은 알루미늄 이온이 양극과 음극 사이를 빠르게 이동할 수 있도록 설계된 액체 또는 젤로 구성됩니다. 알루미늄 이온은 전하량이 크고 반응성이 적절해 높은 에너지 밀도 , 빠른 이온 이동 속도 , 안정적 구조 를 제공하는 것이 특징입니다. 2. 리튬 이온 배터리의 작동 원리 리튬 이온 배터리는 Li⁺ 단일 전하 이온 을 기반으로 작동합니다. 충전 시 리튬 이온이 양극에서 음극(흑연)으로 이동하여 저장되고, 방전 시 다시 양극으로 돌아가면서 전기를 생성합니다. 양극에는 리튬 금속 산화물(NCM, NCA 등)이 사용되며, 전해질은 리튬 이온이 쉽게 이동하도록 만들어진 액체 또는 고체 전해질로 구성됩니다. 리튬 이온은 단일 전자를 운반하기 때문에 에너지 밀도는 높지만 열폭주와 같은 안정성 문제를 관리하기 위한 시스템이 반드시 필요합니다. 3. 알루미늄 이온 vs 리튬 이온 배터리 비교 두 배터리의 주요 차이점을 핵심 요소별로 정리하면 다음과 같습니다. ① 이온 종류와 전하 수 알루미늄 이온: Al³⁺, 다가 이온(전자 3개 운반) 리튬 이...