1. 기본 정의
전기 에너지는 다양한 형태의 에너지 변환을 통해 얻을 수 있습니다. 그중 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치를 화학 전지라고 하며, 일반적으로 간단히 전지라고 부릅니다. 전지는 일차 전지와 축 전지로 나눌 수 있습니다.
1차 전지는 방전 후 충전을 통해 내부 활성 물질을 재생할 수 없는 전지로, 일회용 전지라고도 합니다.
방전 후 충전을 통해 내부 활성 물질을 재생하고, 전기 에너지를 화학 에너지로 저장하며, 방전이 필요할 때 화학 에너지를 다시 전기 에너지로 변환할 수 있는 배터리를 축전지 또는 이차 전지라고 합니다.
2. 일반적인 기술 용어
충전: 배터리가 다른 직류 전원으로부터 전기 에너지를 얻는 것을 충전이라고 합니다.
방전: 배터리가 외부 회로로 전기 에너지를 출력하는 것을 방전이라고 합니다.
부동 충전 및 방전: 배터리가 다른 직류 전원과 병렬로 연결되어 외부 회로에 전력을 출력하는 것을 부동 충전 및 방전이라고 합니다. 전원 공급이 불규칙적인 장비의 경우, 백업 전원으로 사용되는 배터리는 모두 이러한 방전 상태에 있습니다.
기전력: 외부 회로가 차단되었을 때, 즉 배터리를 통해 전류가 흐르지 않을 때 양극과 음극 사이에서 측정되는 전위차를 배터리의 기전력이라고 합니다.
단자 전압: 회로가 닫힌 후 배터리의 양극 단자와 음극 단자 사이의 전위차를 배터리 전압 또는 단자 전압이라고 합니다.
암페어시 용량: 배터리 용량의 단위는 암페어시(Ah)입니다. 즉, 배터리 용량 Q(암페어시) = 방전 전류(i-discharge) × 방전 시간(t-discharge)입니다. 여기서 방전 전류(i-discharge)는 방전 전류(암페어시)입니다.
t discharge는 퇴원 시간(시간)입니다.
전력 효율(암페어시 효율): 출력 전력과 입력 전력의 비율을 배터리의 전력 효율이라고 하며, 암페어시 효율이라고도 합니다.
전력 효율(%) = (방전량 Q ÷ 충전량 Q) × 100% = (방전 전류 I × 방전 시간) ÷ (충전 전류 I × 충전 전류 I) × 100%
Q-discharge와 Q-charge는 각각 방전 용량과 충전 용량(암페어시)을 나타냅니다.
자유 방전: 배터리의 부분적인 작동으로 인해 발생하는 배터리 용량 손실. 장착 전 용량 대비 손실된 용량의 비율을 배터리의 자유 방전율이라고 합니다.
무방출률(%) = (Q1 – Q2) ÷Q1×100%
Q1은 설치 전 방전 용량(암페어시)을 나타냅니다.
Q2는 설치 후 방전 용량(암페어시)을 나타냅니다.
수명: 배터리가 충전되거나 방전될 때마다 이를 충방전 사이클이라고 합니다. 배터리가 특정 출력 용량을 유지하면서 완료할 수 있는 충방전 사이클 횟수를 배터리 수명이라고 합니다.
(2) 납축전지
1. 정의
납축전지는 일종의 축전지입니다. 납축전지의 주요 특징은 전해액으로 묽은 황산을 사용하고, 양극으로는 이산화납을, 음극으로는 납을 사용한다는 점입니다. 납축전지는 산성 축전지입니다.
2. 분류
배터리 플레이트의 구조에 따라 구조형 배터리, 페이스트 코팅 배터리 및 튜브형 배터리가 있습니다.
배터리 덮개와 구조에 따라 개방형, 통풍형, 내산성, 방폭형 및 밀폐형 밸브 조절식 배터리가 있습니다.
배터리의 유지 관리 방식에 따라 일반형, 저유지보수형, 무유지보수형으로 분류됩니다.
우리나라 관련 규범 및 규정에 따르면 배터리 제품의 주요 시리즈는 다음과 같습니다.
시동용 배터리: 주로 자동차, 트랙터, 디젤 엔진 선박 등의 시동 및 조명용으로 사용됩니다.
고정형 배터리: 주로 통신, 발전소 및 컴퓨터 시스템에서 유지 보수 및 자동 제어를 위한 백업 전원으로 사용됩니다.
견인형 배터리: 주로 각종 배터리 차량, 지게차, 로더 등의 전원으로 사용됩니다.
철도용 배터리: 주로 디젤 기관차, 전기 기관차 및 철도 여객 열차의 시동 및 조명 전원으로 사용됩니다.
오토바이 배터리: 주로 다양한 사양의 오토바이 시동 및 조명용으로 사용됩니다.
탄광 배터리: 주로 전기 기관차의 견인 동력원으로 사용됩니다.
축전지: 주로 풍력 및 수력 발전에서 생산된 전기 에너지를 저장하는 데 사용됩니다.
3. 기본 구조: 납축전지는 주로 다음과 같은 부품으로 구성됩니다.
1. 경질 고무 홈 2. 음극판 3. 양극판 4. 칸막이 5. 새들 6. 버스바
7. 실링 접착제 8. 배터리 케이스 덮개 9. 연결 스트립 10. 단자 11. 배기 플러그
양극판 및 음극판
납축전지의 극판은 구조와 활물질의 형성 방법에 따라 페이스트 코팅 극판, 관형 극판, 성형 극판, 반성형 극판의 네 가지 유형으로 분류할 수 있다. 페이스트 코팅 극판은 격자와 활물질로 구성된다. 격자는 활물질을 지지하고 전류를 전도하며 전류를 고르게 분배하는 역할을 한다. 격자 재질은 일반적으로 납-안티몬 합금으로 만들어지지만, 무보수형 전지에는 납-칼슘 합금이 사용된다. 양극 활물질의 주성분은 이산화납이고, 음극 활물질의 주성분은 부엽납이다.
분할
배터리 분리막은 미세다공성 고무 및 유리 섬유와 같은 재료로 만들어집니다. 주요 기능은 다음과 같습니다.
양극판과 음극판 사이의 단락을 방지하고, 전해액 내의 양이온과 음이온이 원활하게 통과할 수 있도록 하며, 진동으로 인한 양극판 손상을 방지하기 위해 양극판과 음극판의 활성 물질 탈락 속도를 늦춰야 합니다.
전해질
전해질은 축전지의 중요한 구성 요소입니다. 전해질은 전류를 전도하고 전기화학 반응에 참여하는 역할을 합니다.
전해액은 진한 황산과 정제수(탈이온수)로 제조됩니다. 전해액의 순도와 밀도는 배터리 용량과 수명에 상당한 영향을 미칩니다.
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게시 시간: 2026년 1월 4일