납 축전지

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납 축전지(lead–acid battery)는 황산을 이용한 이차 전지이다. 주로 자동차 배터리 등에 사용되며 다른 이차 전지보다 용량이나 전압이 크다. 1859년 프랑스의 물리학자 가스통 플랑테에 의해 발명되었다.

납 축전지
Photo-CarBattery.jpg
납 축전지
비에너지35-40 Wh/kg[1]
에너지 밀도80-90 Wh/L[1]
비출력180 W/kg[2]
충전/방전 효율성50–95%[3]
에너지/소비자 가격7 (sld) ~ 18 (fld) Wh/US$[4]
자기 방전 속도3–20%/월[5]
순환 내구력<350 사이클[6]
명목 셀 전압2.1 V[7]
충전 온도 간격최소 −35 °C, 최대 45 °C

구조편집

양극((+)극)으로 쓰이는 이산화 납판과 음극((-)극)으로 쓰이는 판이 진한 황산에 잠겨 있는 구조를 한다.(*참고 : 음극은 산화전극을 일컫는 말이며, 양극은 환원전극을 일컫는 말이다.) 구형 납 축전지는 밀폐 상태가 안 좋아 주기적으로 진한 황산을 채워 넣어주어야 했지만 현재 시판중인 납 축전지는 내부가 완전히 밀폐되어 황산 누출의 위험이 없다.

충전 및 방전편집

납 축전지는 다음과 같은 반응으로 충전과 방전을 반복한다.

(완전 충전 상태) Pb + PbO2 + 2H2SO4 ↔ 2PbSO4 + 2H2O (완전 방전 상태)

먼저 음극인 납판은 진한 황산과 반응하여 황산 납과 2개의 전자를 방출한다. Pb(s) + H2SO4(l) → PbSO4(s) + 2e- + 2H+(aq)

이 전자들이 도선을 따라 흐르다가 양극에 만나면 다음과 같은 반응을 한다. PbO2(s) + 2e- + H2SO4(l) → PbSO4(s) + 2OH-

이러한 반응으로 1개의 에서 나오는 전압 약 2볼트로, 다른 전지에 비해 매우 높은 편이다.

각주편집

  1. May, Geoffrey J.; Davidson, Alistair; Monahov, Boris (February 2018). “Lead batteries for utility energy storage: A review”. 《Journal of Energy Storage》 15: 145–157. doi:10.1016/j.est.2017.11.008. 
  2. “Trojan Product Specification Guide” (PDF). 2013년 6월 4일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 9 January 2014에 확인함. 
  3. PowerSonic, 《Technical Manual》 (PDF), 19쪽, 2014년 1월 9일에 확인함 
  4. Cowie, Ivan (2014년 1월 13일). “All About Batteries, Part 3: Lead-Acid Batteries”. UBM Canon. 2016년 3월 4일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2015년 11월 3일에 확인함. 
  5. PowerSonic, 《PS and PSG General Purpose Battery Specifications》, 2014년 1월 9일에 확인함 
  6. PowerSonic, 《PS-260 Datasheet》 (PDF), 2016년 3월 4일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서, 9 January 2014에 확인함 
  7. Crompton, Thomas Roy (2000). 《Battery Reference Book》 3판. Newnes. 1/10쪽. ISBN 07506 4625 X.