니켈-카드뮴 배터리의 개요
니켈-카드뮴 배터리(Ni-Cd 배터리)는 니켈 산화 수소(Ni(O)(OH))를 양극으로, 금속 카드뮴을 음극으로 사용하는 2차 배터리의 일종입니다. 이 배터리는 낮은 내부 임피던스를 가지고 있어 고전력을 제공할 수 있으나, 다른 배터리 시스템에 비해 에너지 저장 용량은 상대적으로 낮습니다. Ni-Cd 배터리는 긴 수명과 빠른 재충전 능력을 가지고 있지만, 깊이 충전하지 않고 지속적으로 얕게 방전할 경우 전압 감소 현상 또는 메모리 효과가 발생할 수 있습니다. 이는 최대 충전 전압이 감소하여 에너지 용량이 줄어드는 것을 의미합니다.
니켈-카드뮴 배터리의 화학 반응
완전히 충전된 Ni-Cd 전지에는 다음과 같은 구성 요소가 포함됩니다:
양극: 니켈(III) 산화-수소화물 양극 플레이트
음극: 카드뮴 음극 플레이트
분리막
전해질: 수산화 칼륨(KOH)과 같은 알칼리성 전해질
Ni-Cd 배터리는 금속 케이스와 자체 밀봉 안전 밸브가 장착된 밀봉 플레이트로 구성되어 있습니다. 양극과 음극 플레이트는 분리막으로 서로 격리되어 케이스 내부에서 나선형으로 말려 있습니다. 이러한 ‘젤리 롤’ 디자인은 Ni-Cd 전지가 동등한 크기의 알칼라인 전지보다 훨씬 높은 최대 전류를 제공할 수 있게 합니다.
니켈-카드뮴 배터리의 장점과 단점
장점:
고전류 출력 제공
과충전에 대해 상대적으로 내성이 있음
최대 500회의 충전 사이클 견딤
단점:
카드뮴의 환경적 영향
눈에 띄는 충전 메모리 효과
니켈-카드뮴 배터리의 특성
각 배터리의 능력을 비교하고 이해하기 위해 몇 가지 중요한 파라미터가 있습니다. 이러한 파라미터는 특정 특성이 요구될 때 배터리가 필요한 경우 참조됩니다.
전지 전압: Ni-Cd 배터리의 일반적인 개방 회로 전압은 1.2V입니다.
컷오프 전압: 배터리의 “비어있는” 상태를 일반적으로 정의하는 최소 허용 전압입니다.
용량: 배터리가 100% SOC에서 컷오프 전압까지 특정 방전 전류로 방전될 때 사용 가능한 총 암페어-시간입니다. Ni-Cd AA 배터리는 명목 전압 1.2볼트와 평균 용량 600-1000mAh를 특징으로 합니다.
C-레이트: 배터리가 최대 용량에 비해 얼마나 빠르게 방전되거나 충전되는지를 나타내는 데 사용됩니다. 1C 속도는 방전 전류가 전체 배터리를 1시간 안에 방전시킨다는 것을 의미합니다.
니켈-카드뮴 배터리의 응용 분야 및 대체 배터리 유형
니켈-카드뮴 배터리는 소형 휴대용 장치, 전력 도구, 장난감, 비상 조명, 의료 기기 및 산업용 휴대용 제품에 사용됩니다. 카드뮴의 독성으로 인해 Ni-Cd 배터리는 현대 배터리 시스템의 대안으로 사용되지 않습니다. 다른 배터리 유형으로는 리튬 이온, 리튬 폴리머, 니켈-수소 등이 있으며, 각각의 배터리는 특정 응용 분야와 요구 사항에 따라 선택됩니다.
