배터리의 자체 방전
배터리는 연결되어 전류를 공급하지 않더라도 점차적으로 자체 방전합니다. 이는 부하가 적용되지 않을 때 셀 내에서 발생하는 전류를 생성하지 않는 “부작용” 화학 반응 때문입니다. 이러한 부작용 반응의 비율은 낮은 온도에서 저장된 배터리에 대해 감소하지만, 일부는 동결로 인해 손상될 수 있습니다. 전기 배터리는 본질적으로 DC 전기 에너지의 원천입니다. 저장된 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전기화학적 과정을 거칩니다. 이는 전기 및 전자 회로에서 전류를 흐르게 하는 전기기전력의 원천을 제공합니다. 전형적인 배터리는 하나 이상의 볼타 전지로 구성됩니다.
전기화학 셀의 근본적인 원리는 전해질로 분리된 두 전극에서 자발적인 산화 환원 반응입니다. 전해질은 이온 전도성이 있고 전기적으로 절연된 물질입니다.
배터리의 종류와 자체 방전 특성
오래된 충전식 배터리는 일회용 알칼리 배터리보다 빠르게 자체 방전되며, 특히 니켈 기반 배터리가 그러합니다. 새로 충전된 니켈-카드뮴(NiCd) 배터리는 처음 24시간 동안 10%의 전력을 잃은 후, 매달 약 10%씩 방전됩니다. 니켈-메탈 하이드라이드(NIMH) 배터리의 자체 방전은 첫 날 5-20%이며, 실온에서 약 0.5-4%로 안정됩니다. 그러나 45°C에서는 이 비율이 약 세 배 높습니다. 보관 중인 납산 배터리는 온화한 온도에서 약 월 5%의 추정 자체 방전 비율을 가집니다. 이 비율은 온도가 상승함에 따라 증가하며 황산화 위험이 커집니다. 리튬이온 충전식 배터리는 제조업체에 따라 일반적으로 월 1.5-2%의 자체 방전율을 가지며, 이 비율은 온도와 충전 상태에 따라 증가합니다.
일차 배터리는 일반적으로 실온(20-30°C)에서 원래 충전량의 연간 2-5%를 잃습니다. 리튬-메탈 일차 배터리의 경우, CR2032와 같은 배터리는 연간 약 1%의 자체 방전율을 가집니다. 이는 저장 중인 배터리를 의미합니다. 낮은 온도는 자체 방전율을 줄이지만, 제조업체는 일반적으로 장기간 보관을 권장하지 않습니다.
배터리 특성 비교 및 이해
각 배터리의 능력을 비교하고 이해하기 위해, 배터리의 특정 특성은 각 배터리에 고유합니다. 이 매개 변수들은 특정 품질이 필요한 배터리가 필요할 때 참조됩니다. 배터리는 모든 유형의 장치에서 무한한 목적으로 사용됩니다.
- 셀 전압: 전기 배터리의 전압은 전기화학 반응에서 양극과 음극을 구성하는 재료의 전위 차이에 의해 생성됩니다.
- 컷오프 전압: 컷오프 전압은 최소 허용 전압입니다. 일반적으로 이 전압은 배터리의 “비어 있는” 상태를 정의합니다.
- 용량: 쿨롬 계수 용량은 배터리가 특정 방전 전류로 100% SOC에서 컷오프 전압까지 방전될 때 사용 가능한 총 암페어 시간입니다.
- 배터리의 C-레이트: 컷오프 전압은 최소 허용 전압입니다. 일반적으로 이 전압은 배터리의 “비어 있는” 상태를 정의합니다.
- 자체 방전: 배터리는 연결되어 전류를 공급하지 않더라도 점차적으로 자체 방전합니다. 이는 부하가 적용되지 않을 때 셀 내에서 발생하는 전류를 생성하지 않는 “부작용” 화학 반응 때문입니다.
- 열화: 충전식 배터리는 각 충전-방전 주기마다 일부 열화가 발생합니다. 열화는 주로 전해질이 전극에서 멀어지거나 활성 물질이 전극에서 분리되기 때문에 발생합니다.
- 방전 깊이: 방전 깊이는 배터리에서 추출한 에너지의 양을 전체 용량의 백분율로 표시하는 척도입니다. 예를 들어, 40Ah가 추출된 100Ah 배터리는 40%의 방전 깊이(DOD)를 겪었습니다.
- 충전 상태: 충전 상태는 배터리에 있는 충전량이 사전에 정의된 “가득 찬” 및 “비어 있는” 상태에 대비하여 얼마인지를 나타내는 암페어 시간의 양을 말합니다.
