다양한 축전지와 메모리 효과

1. 납산 축전지

 

축전지 중에서 가장 오래된 역사를 자랑하는 연축전지라고도 부른다. 비교적 싼 가격으로 전지 제조가 가능하고 기술 완성도가 높은 전지이다. 작은 전기제품으로부터 자동차용, 지게차의 동력용, 비상전원 공급 장치, UPS용, 전기 자동차용, 태양전지 발전용 등 다양한 부분에 작용되고 있다.

 

 

2. Ni-Cd 전지

 

가장 널리 사용되는 충전식 전지로서 매일 되풀이해서 사용하면 건전지보다 경제적으로 유리하다. 그러나 "메모리 효과"가 있어 완전히 방전 학지 않고 충전을 하게 되면 용량이 줄어드는 단점이 있다. 또한 카드뮴 성분의 환경 유해성 때문에 점차 생산량이 줄어들고 있는 추세이다. 코드리스 전화기, 전동 브러시, 면도기 등 매일 사용하는 기기에 적합하다. 양극에 니켈 산화물, 음극에 카드뮴 화합물, 전해액에 수산화칼륨 수용액을 주재료로 해 만든 니켈-카드뮴 축전지이다. 충전식이므로 몇 번이고 사용 가능하다. 일반 건전지와 비교해 매우 경제적이다. 큰 전류로 방전시켜도 전압이 그다지 내려가지 않는다. 파워가 필요한 기기에서는 다른 전지를 압도한다. -20℃ ~ +60℃의 넓은 온도 범위에서 방전 가능하다. 특히 저온 지역에서 위력을 발휘한다. 오랜 시간 방치해둬도 성능이 떨어지지 않는다. 충전하면 원래대로 돌아온다. 과충전, 과방전에 강하게 설계되어 내구성이 뛰어나다. 

 

 

* 메모리 효과

 

니켈로 만든 전지에서는 활물질로 사용된 NiOH에서 OH가 떨어졌다 붙었다 하며 전하를 전달하는 현상이 바로 충전과 방전이라는 전기적 흐름을 나타낸다. 여기서 만충전후 조금만 사용하고 다시 충전하는 것을 몇 번만 반복하게 되면 충방전이 반복된 그 위치에 고용체가 생성이 되게 되어 새 전자라도 용량이 뚝 떨어지게 되는 것이다. 비가역성인 고용체는 생성이 되면 다시 되돌아가지 못하고 남아있는 용량을 사용하지 못하게 된다. 이처럼 전지가 마치 사용할 수 있는 용량의 한계를 기억하는 것과 같은 효과를 메모리 효과라고 한다. 따라서, Ni을 포함하고 있는 전지는 만 충전하였다가 완전히 바닥날 때까지 사용하는 것을 반복하는 것이 가장 잘 사용하는 방법이다. 그러나 리튬이온의 경우 메모리 효과 현상이 없으므로 사용자가 임의대로 주변 환경에 따라 수시로 충전하여도 거의 수명에 영향을 미치지 않는다. 오히려 Ni계 전지와는 정반대로 자기 수명을 유지하는 효과가 있다고 할 수 있다. 이것이 리튬 전자가 비싸지만 Ni-전지보다 수요가 늘어나고 사용자가 찾는 이유이기도 하다.

 

 

3. 니켈-수소전지

 

같은 중량으로 Ni-Cd 전지에 비해 2배의 전기용량을 가지고 있어 1회 충전으로 보다 장시간 사용이 가능하며 기기의 소형 경량화를 가능하게 해주는 전지이다. 노트북 컴퓨터, 휴대용 전화 등 비교적 고가의 휴대용 전자제품에 사용되어 왔으나 현재 리튬이온 2차 전지에 의해 잠식당하고 있다.

 

 

4. 리튬 2차 전지

 

작고 가벼우면서도 고출력 전지이다. 휴대전화에서는 없어서는 안 되는 전지이며 캠코더나 휴대전화의 소형 경량화를 가능하게 해 준 전지이다.

 

 

5. 리튬 폴리머 2차 전지

 

리튬 폴리머 2차 전지는 현재 시장을 장악하고 있는 리튬 이온 2차 전지인 단점을 보안한 차세대 2차 전지로 정의할 수 있다. 외부 전원을 이용해 충전하는 고체 전해질 전지로 안정성이 높고 에너지 효율이 좋다. 고체 또는 젤 상태의 중합체를 전해질로 사용하여 전지가 파손되어도 발화하거나 폭발할 위험이 거의 없다. 외장 역시 단단한 금속으로 만들 필요가 없어 3 [mm] 이하의 두께로도 만들 수가 있고, 무게도 기존 전지의 30%까지 줄일 수 있다. 특히 제조공정이 간단하여 대량생산이 가능하며, 전기자동차에 쓰일 만한 대용량도 만들 수가 있다.

 

 

6. 니켈카드뮴-납축전지 차이점

 

니켈-카드뮴 축전지는 납축전지와 비슷한 원리로 작동하지만 사용하는 화학물질이 다르다. 니켈카드뮴 축전지의 (-)극은 카드늄이고, (+)극은 산화니켈이다. 전해질로는 수산화카륨을 사용한다. 니켈-카드늄 축전지는 밀봉해서 부식성의 전해질이 새지 않는다. 이러한 장점 때문에 니켈-카드늄 축전지는 드릴 따위 휴대용 장비의 전원으로 널리 사용된다. 또 인공위성의 전원으로도 니켈카드늄 축전지를 사용한다.