니켈-카드뮴 배터리의 특성
니켈-카드뮴 배터리(Ni-Cd 배터리)는 양극에 니켈 산화 수산화물 Ni(O)(OH)을, 음극에는 금속 카드뮴을 사용하는 2차 전지입니다. 일반적으로 Ni-Cd 배터리(예: AAA, AA)의 개방 회로 전압은 1.2V입니다. 이 배터리는 낮은 내부 임피던스로 인해 높은 전력 능력을 가지고 있지만, 다른 배터리 시스템에 비해 에너지 저장 용량은 낮습니다. Ni-Cd 배터리는 긴 수명 주기와 빠른 충전 능력이 특징이지만, 전압 감소 또는 메모리 효과로 인해 문제가 될 수 있습니다. 이는 연속적으로 얕은 방전이 이루어질 경우 최대 충전 전압이 감소하여 에너지 용량이 줄어들 수 있음을 의미합니다. 방전 중 전체 반응은 다음과 같습니다: 2NiOOH + Cd + 2H2O → 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2
Ni-Cd 배터리의 단점
니켈-카드뮴 배터리의 가장 큰 단점은 카드뮴의 함유입니다. 카드뮴은 매우 유독하므로 Ni-Cd는 현대 배터리 시스템의 대안이 되지 않습니다. 현재 니켈-카드뮴 배터리는 전동 공구, 장난감, 비상 조명, 의료 기기, 산업용 휴대 제품과 같은 소형 휴대용 장치에 사용됩니다. 이 배터리는 저전력 응용 분야에서 비용이 저렴하지만, 동일 용량의 납산 배터리에 비해 세 배에서 네 배 더 비쌉니다.
Ni-Cd 배터리의 중요 특성
각 배터리의 능력을 비교하고 이해하기 위해, 배터리마다 몇 가지 중요한 특성이 있습니다. 이러한 특성들은 특정한 품질이 요구되는 배터리가 필요할 때 참조됩니다.
셀 전압
전기 배터리의 전압은 양극과 음극을 구성하는 재료의 전위차에 의해 생성됩니다. Ni-Cd 배터리의 일반적인 개방 회로 전압은 1.2V입니다.
컷오프 전압
컷오프 전압은 최소 허용 전압입니다. 이 전압은 일반적으로 배터리의 “비어 있는” 상태를 정의합니다. NiMH 또는 NiCd 배터리의 용량을 테스트할 때, 셀당 1.0V가 일반적으로 사용되며, 알칼라인 전지의 경우 0.9V가 컷오프 전압으로 사용됩니다.
용량
쿨롱 용량은 배터리가 100% SOC에서 컷오프 전압까지 특정 방전 전류에서 방전될 때 사용할 수 있는 총 암페어시간입니다. Ni-Cd AA 배터리는 1.2 볼트의 명목 전압과 약 600-1000mAh의 평균 용량을 가지고 있습니다.
배터리의 C-레이트
C-레이트는 배터리가 최대 용량에 비해 얼마나 빨리 방전되거나 충전되는지를 나타내는 데 사용됩니다. 단위는 h-1입니다. 1C 레이트는 방전 전류가 1시간 내에 전체 배터리를 방전시키는 것을 의미합니다. 빠른 충전이 설계된 NiCd 배터리는 C-레이트의 몇 배에 해당하는 전류로 충전될 수 있으며, 과도한 열이 발생하지 않습니다.
자기 방전
배터리는 연결되어 전류를 공급하지 않아도 점차 자체 방전됩니다. 이는 부하가 적용되지 않을 때 셀 내부에서 발생하는 비전류 생성 “부반응” 때문입니다. Ni-Cd 배터리의 자기 방전률은 20°C에서 약 10%/월이며, 온도가 높아질수록 최대 20%까지 증가합니다. Ni-Cd 배터리를 장시간 보관하는 경우 가끔 사용하는 것이 좋습니다.
열화
충전-방전 주기마다 충전식 배터리의 일부 열화가 발생합니다. 열화는 주로 전해질이 전극에서 멀어지거나 활성 물질이 전극에서 분리될 때 발생합니다. Ni-Cd 배터리는 300회 이상의 방전/충전 주기를 제공할 수 있습니다.
방전 깊이
방전 깊이는 배터리에서 얼마나 많은 에너지가 추출되었는지를 나타내며, 전체 용량의 백분율로 표시됩니다. 예를 들어, 100Ah 배터리에서 40Ah가 추출된 경우, 40%의 방전 깊이(DOD)를 겪은 것입니다.
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