끄적 끄적

죄송합니다만 저만 끄적끄적 할수 있습니다.

2001/07/21(20:34) from 211.169.72.147
작성자 : 강줄기 (jkkang65@hanmail.net)	조회수 : 2800 , 줄수 : 20

[MDR 밧데리 상식] 밧데리의 작동 원리별 분류

소형 Ni-Cd Battery (니켈 카드뮴 배터리)

대형 2차 전지가 2차 대전 당시 유럽에서 개발된 데 비해, 소형 2 차 전지는 1960 년대 유럽에서 상용화 되었다. Ni(OH)2를 양극으로, Cd 을 음극으로 사용하는 전지이며, 알카리 수용액을 전해질로 사용한다. 납축전지와 Ni-Cd 전지의 가장 큰 차별점은 전해질을 황산대신 알카리 수용액을 사용한다는 점이다. 알카리 수용액은 황산과 같은 산성 수용액보다 전도성이 뛰어나다는 장점이 있다. Ni-Cd 전지의 전압은 1.2 V 인데, ( 비교- 건전지 : 1.5 V, 납축전지 2.0 V) Ni-Cd 전지에서는 전지를 다 사용하기 전에 충전하면 memory effect 때문에 다음 충 방전 시에 용량이 줄어드는 현상이 발생한다.

Memory effect 의 단적인 예는 전기 면도기처럼 매일 일정시간 사용하고 곧 바로 충전하는 기기에서의 이상 동작 현상을 들 수 있다. 본인이 면도하고 난 후 충전 후에 , 다른 사람이 면도하려고 하였는데 면도기가 작동하지 않는 것이다!

Memory 라고 말할 수 있는 이 현상은 이 전지 (예를 들어 Ni-Cd 전지) 를 강제 방전함으로써 memory 를 지울 수 있다.

Memory effect는 Cd(카드뮴) 금속 고유의 특성이다. 카드뮴 금속은 수정과 같은 결정구조를 이루고 있는데 방전이 일어나면서, 반응이 일어난 부분은 결정구조가 흐트러져 비정형 구조로 변한다. 비정형구조와 결정 구조사이의 경계는 충전과 방전을 거듭하면서 굵어지고, 이러한 경계가 memory effect 의 원인이 된다.

  NiMH Battery (니켈 수소 전지)

1970 년대에 "수소 저장 합금 (Hydrogen Storage Alloy)" 이 개발되었다. 수소저장 합금이란 압력과 온도의 변화에 따라 수소를 흡수했다가 방출했다가 하는 금속 합금이다. 이에 따라 1990년대 초에 Ni-Cd 전지에서 음극인 Cd을 수소 저장 합금으로 대체하여 memory effect 를 피하고, Cd 이라는 공해 물질도 쓰지 않게 되고, 또한 용량도 증대시켜 Ni-MH 전지가 상용화 되었다. 전압도 Ni-Cd 와 동일한 1.2 V 로서 기존 전지와 호환이 가능하였다. 단점은, 가격이 비싸고 출력이 떨어진다는 것이다. 따라서, 아직까지 power tool 과 같은 고전류를 요구하는 응용기기에서는 Ni-MH 가 Ni-Cd 보다 불리하다.

  Li-ion 전지

Li-ion 전지는 Ni-Cd, Ni-MH 전지와는 성격이 다르다. 일단 전압이 3.6 V로 기존 전지의 3 배나 된다. 전해질로는 수용액대신에 유기 용매를 사용한다. 그 이유는 전지 내부의 전해질에서 산화 환원 반응이 일어날 때, 전해액이 수용액일 경우 1.35 V에서 분해가 일어나므로 대신에 4 V 이상의 전위차에서도 분해없이 안정한 유기 용매를 전해질로 사용한다. Li-ion 전지는 현재 양극으로는 LiCoO2 를 사용하고, 음극은 카본이나 graphite 를 사용한다

충전 시에는 LiCoO2 속에 있는 Li 이온이 빠져 나와서 음극의 결정 속으로 들어간다. (Intercalation) 방전 시에는, 역반응이 일어난다. Graphite 격자구조 속에 있는 Li 이온이 빠져 나와 전해질 속을 이동하여 양극의 결정구조 속으로 들어간다. 즉, 충 방전시에 Li 이온이 양극과 음극 사이를 왔다 갔다 하게 된다. 이런 이유로 초기에는 Li 이온이 그네를 타는 것처럼 왔다 갔다 한다고 하여 " Swing 전지" 또는 흔들의자처럼 왔다 갔다 한다 하여 "rocking chair concept 에 의한 전지" 등으로 불렸으나, 일본에서 Li-ion 전지로 명명하였다. Li-ion 전지에는 순수한 Li 금속은 포함되어 있지 않다. Li 금속은 매우 반응성이 높은 금속이며, 물에 닿으면 폭발적인 반응을 일으켜 위험할 수 있다.