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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. 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.