2차전지

소개

2차 전지에 대한 설명과 종류

목차

▶전지란?
▶ 2차 전지란?
▶ 2차전지의 종류

본문내용

▶전지란?
화학에너지를 전기에너지로 변환시키는 소자인 동시 장치이다.
▶ 2차 전지란?
전지 중에 에너지를 사용하는 과정인 ‘방전’과 다시 보충하는 과정인 ‘충전’이라는 작용을 반복하는 것을 전기에너지를 축적(모아두는 것)한다는 의미로 축 전지라는 말이 붙여진 것이다. 축전지는 1859년 Gaston Plante가 연축전지(현재 자동차에 사용되는 전지)를 발명으로 시작되었다. 그 후 개량을 거듭하여 1900년경에 알칼리를 전해액으로 하는 것이 실용화되면서 오늘에 이른다.
2차 전지로 가장 많이 사용되는 것은 납축전지이다. 이것은 양극에 과산화납, 음극에 해면상으로 만든 납, 전해액에는 비중 1.2∼1.3의 황산을 넣은 것이며, 기전력은 약 2.1V, 방전시의 전압은 처음에는 약 2.0V, 방전 최종시에는 약 1.8V가 된다. 방전을 계속하면 양극이나 음극이 모두 황산납으로 이행하고, 충전하면 원래의 상태로 되돌아간다. 충전·방전의 횟수는 수백 회에서 1,000회 이상도 가능하다. 1개의 전지의 부피를 크게 한 경우도 기전력의 값은 변하지 않으나, 얻을 수 있는 전류는 부피와 더불어 수십 A라도 얻을 수 있는 대형인 것도 있다. 또, 축전지에는 자동차용과 같이 이동하면서 사용하는 것과 전지실 등에 고정시키는 것이 있는데, 어느 것이나 방전 후에 즉시 충전시키지 않으면 전지의 수명이 짧아진다. 최근에는 알칼리축전지가 널리 보급되고 있는데, 이것은 양극에 수산화니켈, 음극에 카드뮴, 전해액에 알칼리용액을 사용한 2차전지로서, 기전력은 약 1.35V이다. 충전·방전의 반복사용이 가능하나 납축전지에 비해서 진동에 강하고 자체방전이 적으며, 수명이 길어서 20년 이상이나 사용할 수 있다고 하지만 값이 비싸다.
▶ 2차전지의 종류
① 니켈 카드뮴 전지 ( Ni-Cd, 니카드)전지
니켈-카드뮴 전지는 니켈과 카드뮴을 쓰는 충전지로, 휴대용 전자기기와 장난감에 널리 쓰이며, 알칼라인 전지와 같은 1차 전지를 대신해서 쓰이기도 한다. 납축전지보다 무게에 비해 효율이 좋고 수명이 길기 때문에 비행기의 시동을 거는 데에 쓰이고 전기 자동차에도 쓰인다. 니켈-카드뮴 전지의 기전력은 1.2 볼트로, 보통 쓰이는 1.5 볼트짜리 전지보다 낮다. 하지만 니켈-카드뮴 전지는 전압이 떨어지지 않는 반면에 대부분의 1차 전지는 수명이 다하면서 점점 전압이 약해진다. 많은 전자기기가 전기가 닳은 1차 전지로도 쓸 수 있도록 1.0 볼트 정도의 낮은 전압에서도 동작하도록 되어 있기 때문에 니켈-카드뮴 전지로도 전자기기를 쓸 수 있다. 낮은 전압에도 불구하고 저항이 작기 때문에 큰 전류를 필요로 하는 휴대용 기기에 적합하다. 니켈-카드뮴 전지는 수산화니켈로 된 양극, 수산화카드뮴으로 된 음극, 분리 막, 알칼리인 전해질로 되어 있다. 전기가 방전될 때 왼쪽에서 오른쪽으로 가는 반응이 일어나고, 전지를 충전하면 오른쪽에서 왼쪽으로 가는 반응이 일어난다. 알칼리인 전해질(보통 수산화칼륨)은 이 반응에서 소비되지 않는다.
니켈카드뮴전지 반응식
니켈카드뮴전지 개방형
니켈 카드뮴전지 밀폐형

참고자료

· 백과사전