양극과 음극

다음 영어 사전에서 "양극"을 입력하면, anode 그리고 positive pole이라고 나온다. 그리고 다시 "anode"를 입력하면, "양극" 그리고 "음극"이라고도 나온다. 경우에 따라 양극일 수도 있고, 음극일 수도 있다는 말인가? 구글에게 anode의 의미를 물어보면 이렇게 답한다.

the positively charged electrode by which the electrons leave a device. 
the negatively charged electrode of a device supplying current such as a primary cell
전자가 기기를 떠나는, 양으로 대전된 전극
일차 전지 같은 전류를 공급하는 장치의 음으로 대전된 전극

별로 도움이 되지 않는다. 양전하는 전자를 잃은 원자들이고, 음전하는 전자를 얻은 원자들이다. 전압이 전위차와 같다고 한다. 두 지점 사이에서 전위차가 있다는 것은 각 지점의 전하량이 서로 다르다는 것이니, 양전하든 음전하든 한 쪽이 다른 쪽보다 더 많은 전하를 갖고 있다는 것일 게다.

리튬이온 배터리는 흑연을 바른 구리박, 전해액, 분리막, 그리고 리튬금속산화물을 바른 알루미늄판으로 이루어진다. 리튬금속산화물에서 "금속"은 코발트, 니켈, 또는 망간이다. 구리박이 알루미늄박에 비해 훨씬 두껍다.

리튬이온 배터리가 방전할 때, 전자를 잃어 산화된 리튬 양이온들이 흑연 전극으로부터 전해질로 이동한다. 리튬 양이온들이 전해질을 통과하여 리튬금속산화물 전극에 이르러 전자를 만나 환원된다. 이렇게 보면 흑연 전극이 음극이자 anode이고, 리튬금속산화물 전극이 양극이자 cathode이다. 그런데 충전할 때는 리튬 양이온들이 반대 방향으로 이동한다고 한다. 

한 번 쓰고 버리는 일차 전지에서처럼, 전류가 항상 한 방향으로만 흐른다면 양극와 음극을 명확히 가리킬 수 있겠으나, 이차 전지에서는 그렇지 않다. anode와 cathode에 대한 더 나은 정의는, 음극과 양극이 아니라, 산화 전극과 환원 전극이라고 한다.

산화 전극(anode)으로부터 양이온이 전해질을 거쳐  환원 전극(cathode)으로 이동한다. 달리 말하자면, cathode(환원 전극)가 양전하를 끌어당기고, anode(산화 전극)가 음전하를 끌어당기는 것이란다.