납축전지 구성 | 양극, 음극 및 전해질

납축전지의 구성

납축전지는 이차(재충전 가능) 배터리로, 하우징, 두 개의 납 판 또는 판 그룹(하나는 양극, 다른 하나는 음극으로 작용) 및 전해질로 37% 황산(H2SO4)을 포함합니다. 이 배터리는 밀봉되지 않은 용기에 액체 전해질을 함유하고 있으며, 과충전시 생성되는 수소 가스의 안전한 분산을 보장하기 위해 수직으로 유지되고 환기가 잘 되는 곳에 두어야 합니다. 납산 배터리는 일반적으로 쿨롱 효율이 85%이며, 에너지 효율은 70% 정도입니다. 배터리 플레이트의 활성 물질인 납과 이산화납은 전해질 속 황산과 반응하여 황산납을 형성합니다. 황산납은 미세하게 분산된 비정질 상태에서 처음 형성되며 배터리가 재충전될 때 쉽게 납, 이산화납 및 황산으로 되돌아갑니다.

납산 배터리의 특징

납산 배터리는 제공할 수 있는 전기 에너지의 양에 비해 상대적으로 무겁습니다. 그러나 낮은 제조 비용과 높은 서지 전류 수준으로 인해 용량(약 10Ah 이상)이 중량과 취급 문제보다 중요한 곳에서 흔히 사용됩니다. 이 배터리 화학의 단점은 다른 배터리 시스템에 비해 심각한 싸이클링에 매우 민감하며, 납의 높은 밀도로 인해 배터리의 비에너지가 상당히 낮다는 것입니다. 세계 대부분의 납산 배터리는 자동차의 시동, 조명 및 점화(SLI) 배터리로, 1999년에 약 3억 2천만 개가 출하되었습니다. 1992년에는 배터리 제조에 약 300만 톤의 납이 사용되었습니다. 납산 배터리의 산업적 응용 분야는 광산 차량, 지게차용 견인 동력 및 비상 백업 전력 저장소(UPS), 철도 및 통신용 신호소와 같은 정지 전원원으로 사용됩니다.

납산 배터리의 구성

납산 배터리는 다공성 또는 다공성 납으로 만들어진 음극으로 구성됩니다. 납은 황산납의 형성 및 용해를 촉진하기 위해 다공성입니다. 양극은 산화납으로 구성됩니다. 두 전극은 황산과 물의 전해질 용액에 담겨 있습니다. 전극이 배터리의 물리적 이동이나 전극 두께의 변화로 서로 접촉하는 경우, 전기적으로 절연되지만 화학적으로 투과 가능한 막이 두 전극을 분리합니다. 이 막은 또한 전해질을 통한 전기적 단락을 방지합니다. 전지의 명목 전압은 약 2V이지만, SoC 및 충전 또는 방전 전류에 따라 약 1.75V에서 2.4V 사이에서 변동합니다. 납산 배터리는 짧은 기간 동안 높은 전류를 제공할 수 있으며 높은 전력 밀도를 가집니다.

납산 배터리는 수년의 상당히 긴 수명을 달성할 수 있습니다. 그러나 여기서 전압 규제는 중요합니다. 특히 자동차의 시동 배터리로서, 이는 종종 충분히 정확하지 않아 일반적으로 2년에서 4년의 사용이 일반적입니다. 구동 배터리 또는 저장 배터리는 품질과 스트레스에 따라 5년에서 15년의 수명을 달성할 수 있지만, 이러한 배터리들은 자동차 배터리와 상당히 다릅니다. 납산 배터리의 용량과 크기가 동일하더라도 무게가 더 무거운 배터리는 일반적으로 더 오래 지속됩니다. 이는 납 프레임이 더 강하기 때문입니다. 새 배터리의 전력 등급은 이에 직접적으로 영향을 받지 않으며, 약한 납 구조도 큰 활성 표면적으로 설계될 수 있습니다. 납산 배터리의 노화는 주로 전극의 납 구조 내부 부식, 미세한 단락 형성 및 납의 황산화에 의해 발생합니다.

Composition of Lead-acid Battery

 

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