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구 분 |
니켈 카드뮴 축전지 |
니켈수소(MH) 축전지 |
비 고 | |
음극 활물질 |
Cd(OH)2 (유독물번호 : 97-1-250)
기관지염, 폐기종과 폐렴등 독감과 유사한 증상을 나타내며 치명적 폐부종, 폐 및 신장손상, 단백뇨, 빈혈, 후각상실 등을 유발할 수 있음. 이타이 이타이 병의 원인 |
MH Alloy (수소 저장 합금)
당사의 고유한 Encapsulation 기술 개발로 기존의 MH alloy보다 탁월한 성능을 가지고 있음. 유독물로 분류되어있지 않음 -중금속이 아닌 경금속 사용 |
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화학 반응 |
원리 |
산화 환원 반응 |
흡입 방출 반응 |
산화 환원 반응으로 인한 극판의 부식 |
식 |
2Ni(OH)2+Cd(OH)2 ⇄ 2NiOOH+Cd+2H2O
충방전으로 인한 수산화카드뮴(Cd(OH)2) 결정이 커지고 거칠어져 전극 반응 표면적의 감소에 의한 용량 감소 및 충전 효율 저하 초래 |
Ni(OH)2 + M ⇄ NiOOH + MH 당사의 기술적인 발수층을 design하여 음극의 산화 원인을 막을 수 있음 |
발수층 설치는 반응 시 gas확산에 의한 산화를 차단할 수 있음 - 니켈/카드뮴 축전지는 발수층 설치를 할 수 없음 | |
친환경성 (공해여부) |
카드뮴 |
환경오염 물질 없음 |
- 전기 전자 제품의 경우 유해중금속 함유 기준은 납, 수은, 6가크롬 : 1000㎎/㎏(=ppm) 카드뮴 : 100㎎/㎏(=ppm) - 카드뮴 축전지 처리에 대한 법적 제도 강화 및 처리 비용에 대한 환경 부담금 상승 (국내 전문 수거 업체 1곳) | |
친환경 사유 |
전해액 재활용 (우수재활용마크 - Good Recycling Mark) |
유해중금속 저감, 전해액 유출 저감 (친환경제품인증마크) |
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메모리 현상의 영향 |
- 전지 성능 악화 - 전지간 전압 편차 발생 - 전지 내부 저항 상승 - 완전방전 / 완전 충전 년 2회 실시로 성능 개선을 할 수 있으나 정기 점검의 어려움 발생. |
거의 없음 (용량에 영향 없음) |
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구 분 |
니켈 카드뮴 축전지 |
Ni-MH 산업용 축전지 |
비 고 |
단위 체적 당 방전시간 비교 |
89% (니켈/수소 축전지를 100%로 기준할 때) |
100% |
수소저장합금은 카드뮴에 비해 체적당, 중량당 에너지 밀도가 높음. (그림 1 참조) |
유지보수 |
년에 2회 이상 정기적인 균등충전 필수 |
방전 시험 이후 균등 충전 요구 |
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충 전 |
균등 충전 시 공칭 전압의 140%이상 충전해야함 |
니켈/수소축전지는 110% 정도면 100% 방전이 가능함 |
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환경규제 강화 (산자부 보도자료) |
ㅇ EU에서는 RoHS가 ‘06. 7월부터 시행되어 특정 중금속과 난연제가 함유된 제품의 반입이 전면 금지될 예정임. - 중금속 : 납, 카드뮴, 수은, 6가크롬 난연제 : 브롬계 난연제 2종 - ‘03년 전기․전자제품의 총 수출량 774억불 중 대 EU 116억불(15% 해당) ※ RoHS : 유해물질사용제한지침(Restriction of the use of certain Hazardous Substances) ㅇ 일본의 소니, 도시바 등에서는 이미 ‘04. 3월 그린파트너쉽(GP)제도를 도입하여 인증을 받지 못한 부품업체와 거래중단 조치함. - 삼성전자, LG전자 등 국내업체에서 많은 부품이 수출됨(‘03, 40억불) ㅇ 국내의 경우도 삼성, LG 등이 유사한 Eco-partner 인증제도를 도입하여 ‘05. 6월부터 인증을 받지 못하면 부품 구매를 전면 금지함. | ||
우선구매제도 관련 |
1. 산업자원부 : 신기술제품 우선구매제도 |
대상 : NEP, NET 등 신기술 인증 제품 | |
2. 중소기업청 : 중소기업진흥 및 제품구매촉진에 관한 법률 |
대상 : 성능인증제품, 특허 및 신기술인증제품 | ||
3. 환 경 부 : 친환경상품 구매촉진에 관한 법률 |
대상 : 환경표지인증 제품 |
▣ 메모리 현상(Memory Effect)이란 ?
Memory 현상은 니켈카드뮴 축전지가 이전의 사용량으로 인하여 방전량이 어느 정도인가를 기억할 수 있다는 의미에서 주기적인 기억(Cyclic- Memory)이라는 말에서 기인한다. 그러나 현재에는 이러한 현상은 니켈카드뮴 축전지의 전해질결정 형성(Crystalline Formation)이 주된 문제로 서 이를 “Memory 현상”이라고 한다.
니켈카드뮴 축전지의 전해질 결정 형성은 다음과 같이 전지에 치명적인 문제를 가져 온다. 니켈로 만든 전지에서는 활성물질로 사용된 NiOH에 서 OH가 떨어졌다, 붙었다 하면서 전하를 전달하는 현상이 바로 충전과 방전이라는 전기적 흐름이다. 이러한 니켈카드뮴 축전지를 구성하는
활성카드뮴 물질은 잘게 나뉘어진 결정으로 이루어져 있다.
초기의 니켈카드뮴 축전지에서는 이 결정들이 작게 되어 있어 최대한의 표면 면적을 얻을 수 있게 되어 있다. 그러나 축전지의 충전과 방전을 반복하게 되면 특히 Sallow Charge-Discharge를 반복하면, 즉 조금 사용하고 다시 충전하고, 조금 쓰고 또 충전하고 하면 NiOH에서 산화가스 (Oxdizing Gas Bubble : OH)가 발생하게 되고, 이것으로 인해 활성카드뮴 결정체들이 성장하고 수지상 석출이 일어나게 되어 결정체의 표면적 이 급속하게 줄어들게 된다. 결정형성을 하게 되면 이것은 비가역적인 반응이므로 한번 결정형성이 되면 다시는 되돌아가지 못하게 되어 남아
있는 용량을 사용하지 못하게 되고 전지 내부에서 이로 인해 전압이 강하되고 용량이 감소하게 된다. 더 발전하며 결정질의 날카로 운 모서리가 커지면 분리판을 관통하도록 커져서 높은 자기방전 또는 전기적 단락(Electrial-Short)을 일으킨다.
그림1. 축전지별 에너지 밀도 비교
자료 출처 : Energy Storage Systems for Electronics
저 자 : Tetsuya Osaka and Madhav Datta