리튬이온 전지는 리튬이온을 이용하여 충전과 방전을 반복하여 사용할 수 있는 2차 전지이다. 2차 전지 중에서 에너지 용량 대비 무게가 가장 가벼워 휴대전화, 노트북 등의 휴대용 기기에 널리 사용되고 있다.
리튬이온 전지는 음극, 양극, 전해질, 분리막으로 구성되어 있으며 음극재로는 흑연이, 양극재로는 리튬 코발트 산화물이 많이 사용된다.
전해질은 이온 전도성을 가진 액체로써 충전 및 방전 과정에서 리튬이온이 이동하는 경로 역할을 하며 분리막은 음극재와 양극재의 접촉을 방지하기 위해 사용되는 고분자막이다.
충전 과정에서는 외부에서 에너지를 가해 리튬이온을 전해질을 통해 양극에서 음극으로 이동시키고 방전 과정에서는 리튬이온이 전해질을 통해 음극에서 양극으로 이동하면서 외부에 전기에너지를 공급한다.
리튬이온 전지의 장점은 다른 2차전지에 비해 가볍고 용량이 크며 생성되는 전압도 다른 2차 전지에 비교해 크다. 니켈 기반 2차 전지에서 나타나는 메모리 효과가 나타나지 않아 완전히 방전시키지 않아도 충전할 수 있어 사용이 편리하다.
또한, 사용하지 않을 때 용량이 감소하는 자기 방전의 정도도 적어 효율적이며 니켈-카드뮴 전지보다 친환경적이다.
리튬이온 전지의 단점은 안정성에 문제가 있을 수 있다는 것이다. 제조상의 결함 또는 고온 고압 환경에 노출되었을 때 리튬의 화학적 반응성 때문에 발열, 팽창 및 폭발 등 심각한 안전성 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 사용하지 않더라도 노화되며 니켈-카드뮴 전지보다 가격이 2~3배 비싸다.
