배터리 특성

[윈드로즈]

※ Ni–CD BATTERY의 특징

   1. 해당 CELL당 정비가 가능하므로 정비가 용이하다.

   2. 수명이 길다.

   3. GAS의 발생이 적다.

   4. CELL의 교환이 용이하고 저온에서의 방전특성이 양호하다.

      (-60℉의 저빙점을 갖는다)

   5. 고전류 사용시에도 전압변동이 없다.

   6. 전해액 보충은 BATTERY가 완전 충전된이후 일정기간 경과후 실시한다.

      (3~4시간 경과후)

   7. CELL 당전압 1.2V~1.25V

   8. 중화는 아세트산, 레몬쥬스, 붕산, 암모니아 등이 있다.

     (위험하므로 보호장구를 반드시 착용한다, 납산축전지와 같이 두면 안된다)

   9. 충․방전 상태는 통상 전압계로 셀당 전압측정하나 90%방전까지

      일전하므로  충전전류룰 측정한다.

                                            방전

Ni(OH３)  + cd    →   Ni(OH２)  +  cd(OH)

                                           ←    

                      양극판        음극판          

                                            충전

                    (수산화니켈)      (카드뮴)                          

        전해액은 수산화칼륨이다.

      무게비 30%의 묽은수산화칼륨 수용액이며 비중(1.240~1.300)

      충전시 및 방전시 전해액은 화학적 변화를 전혀 받지 않고 납산축전지

      같이 물이 생기거나흡수현상이 일어나지 않으므로 전해액의 비중은

      변하지 않는다.

      (방전시 극판이 흡수하므로 전해액의 수면이 내려가고 충전하면

      수면이 높아진다)

      수면의 높이로 충전상태를 알수있지만 엄격한 기준은 못된다

   10. 축전지가 완전 방전하면 전위가 0이 되거나 반대방향으로 충전되는 경우         가 있으므로 완전한재충전이 안된다.

       (이때에는 방전시킨후 각각의 CELL을 단락시켜 전위가

         0이 되도록 각셀을 평준화 시켜야 한다)

※납산 축전지

각각의 CELL로 구성되어 있으며

CELL의 구조는 크게 극판, SEPARATO(격리판), 터미널포스트, 셀커버

 지지대, 셀 컨테이너로 구성되어 있다.

 극판은 납(pb)과 안티몬(sb)으로 만들어진 격자에 활성 물질을 이겨

 붙인 것으로 과산화납(pbO2)로 된 양극판과 납(pb)으로 된 음극판으로

 이루어져있다. 각 극판은 묽은 황산(H2SO4)의 전해액속에 잠겨있으며

 납산축전지의 CELL당 전압은 완전 충전 상태에서 2.2V이지만 사용할 때

 전압은 내부저항에 의한 전압강하 때문에 2V 이다.

 SEPARATO(다공성 격리판을 사용하는 이유는 음극판과 양극판이

 서로 접촉되어 전기적으로 단락되는 것을 방지하기위함이며 터미널 포스트는

 CELL끼리 직렬로 연결할 때 사용한다.

 그 밖에 캡의 목적은 전해액 비중측정과 증류수를 보충하고 충전할 때

 발생하는 가스를 배출하기 위해서이다.

                                                방전

pbO2  + pb  + 2H2SO4   →   2pbSO4  +  2H2O

                                                 ←    

                양극판      음극판     전해액              황산납            물

                                                  충전

              (과산화납)       (납)     

                                               →황산에 물을 섞어서                  

 방전시 양극판은 O2-이 떨어지고 전해액으로부터 SO42-를 취하여

 황산납(pbSO4)이 되고 음극판 SO42-를 취하여 역시 황산납이 된다

 양극판에서 떨어져나온 산소이온과 전해액에서 생긴 수소이온이 결합하여

 AND(H2O)이 된다.

 과도한 방전이 계속되어 극판 표면에 황산납의 막이 두꺼워 지면 묽어진

 전해액과 활성재료 사이의 화학 반응이 약해진다 그래서 내부저항이 대단히

 커지므로 축전지가 제구실을 못할 정도로 낮은 전류가 흐르게 된다.

 이유: 황산납의층이 주꺼워지면 재충전할 때 피막의 용해가 어려워져서

       화학 반응이 거의 일어 나지 않기 때문이다.

 보편적으로 납산축전지의 비중은

  완충시     1.300

  고충전시   1.300~1.275

  중충전시   1.274~1.240

  저충전시   1.239~1.200

 저충전 상태의 축전지도 활성물질의 양이 50%는 되지만 내부저항이

 대단히 높아 거의 정상적인 사용이 불가능하다.

 그래서 즉시 재충전 해야 한다.

※밧데리의 용량표시

 축전지의 용량은 Amp-Hr로 표시 (AH)로 표시된다.

 예) 50AH는 50Amp의 전류를 1시간 공급할수 있다는 의미

 납산축전지의 극판의 수를 늘리거나 면적을 넓히면 용량은 증가하나

 전압에는 용량을 미치지 않는다.

 축전지의 용량은 총 유효극판 넓이에 비혜한다

 따라서 극판의 수를 늘리거나 면적을 넓히면 용량은 증가할 것이다.

 그러나 축전지의 영량은 전류(A)와 시간(H)과의 관계 이므로

 전압에는 아무런 영향을 미치지 않는다.

  →축전지를 직렬로 연결하면 전압과 저항은 연결한 수와 비례하며

    증가하고 병렬로 연결하면 전압은 같고 저항은 1/축전지개수 배가 된다.

   예를들면 12V, 35AH BATTERY 2개를 직렬연결시 24V 35AH로 용량은

   변화가없고 병렬연결시에는 12V, 70AH가 된다.

 실제로 축전지의 AH로 표시된 용량은 방전율에 의해 가감된다.

 즉 방전 전류가 크면 축전지의 열이 발생하고 극판의 황산납화가 촉진되어

 내부저항의 증가율이 커지기 때문에 효율 및 AH용량이 감소한다.

 그러므로 용량을 일관성있게 정하려면 방전시간율로 정할 필요가 있다.

   (방전율은 각 회사의 매뉴얼 참조) 방전율에 따른 용량 참조

   (방전전류×방전시간)로 표시하는 경우  (우리 BATT)

 그리고 자기방전을 한다 온도에 따라서 또는 불순물 (금,부켈,안티몬)등이

 음극표면에 부착되면 자기방전을 시작 BATT 오래된것일수록 자기방전이

 많아진다. (충전후 1시간 지난후 사용)

 ①비중 : 방전이 시작되면 전류는 음극판에서 양극판으로 흐르게되고

          전해액속의 황상의 양이 줄어들면서 물의 양이 증가하기 때문에

          전해액의 비중이 낮아지게되고 외부전원을 가하면 반대과정이

          진행되어 황산이다시생성되고 물의양에 감소되면서 비중이 높아진다.

          (물의 대기중에 증발등으로 증류수를 보충해줄 필요가 있으며

           보충시기는 Mainterance Manual을 참조하며 요즘나오는

           BATT의 경우 완전 밀폐형으로 액의 유동이 없는 부누액성을 가진

           BATT가 있다)

 ② 전해액을 만들 경우 반드시 황산에 증류수를 조금씩섞어야 한다

    (그렇지 않을 경우 폭발위험성이 있다)

    전해액은 반드시 증류수를 사용하도록 되어 있지만 부득이한 경우

    수돗물을 사용할수있다.

 ③ 비중은 온도에 따라 변하기 때문에 전해액의 온도를 고려해야 한다.

    12~32℃ (70~90℉)의 전해액 온도에서는 변화가 작기 때문에

    수정할 필요가 없다.

    그 이상이나 이하일 경우 비중수정표를 참조해서 더하거나 뺀다

    (비중수정표는 각 BATT에 해당하는 Manual 참조)

 → 밧데리를 장탈시에는 -극을 먼저 떼어내고

             장착시에는 +극을 먼저 장착한다

※충전방법

  충전방법에는 크게 정전류 충전법과 정전압 충점법이 있다.

 1)정전류 측정법 : 직렬연결 수소와 산소발생 폭발위험이 있다

                   충전의 마지막에 게을리하면 과충전 염려가 있다.

 2)정전압 충전법 : 병렬연결 초기에는 전류가 높다가 완충상태에 도달하면

                   1A 정도 된다.

               단점 : 용량의 완전 충전상태를 알 수 없다

                     (정시 간격으로 충전상태 확인 요망)

 ◎정전류 충전

   충전기에 용량이 작은것부터 직렬로 연결 전압이 다른 여러개의 축전지는

   용량이 큰것부터 연결하고 용량이 작은 것은 먼저 연결한 용량에 맞게

   병렬로 연결한다.

 ◎정전압 충전

   충전기는 축전지의 용량보다 큰전압을 가져야 하고 충전기에 축전지를

   연결할때에는 병렬 연결한다.

   만약에 전압이 작은 것은 앞에 연결된 축전지의 전압에 맞게 두개 또는

   그 이상의 개수를 직렬로 연결한후에 충전기와 병렬로 연결한다.

 ◎납산 BATT 결빙방지법은 전해액의 비중이 21~32℃(전해액 온도)에서는

   변화가 작기 때문에 수정할 필요가 없지만 겨울철에는 결빙방지를

   위해서 완충한다

    (이유는 산이 용액상태이기 때문이다)