니켈 카드뮴 배터리의 개요
니켈 카드뮴(Ni-Cd) 배터리는 휴대용 전자기기, 전동 공구, 의료 장비, 항공 우주 기술 등 다양한 분야에서 수십 년 동안 널리 사용되어 온 충전식 배터리의 일종입니다. 1890년대에 처음 개발되었지만 1950년대에 이르러서야 상업적으로 사용할 수 있게 되었습니다.
Ni-Cd 배터리의 주요 구성 요소는 양극으로 수산화니켈(NiOOH), 음극으로 카드뮴(Cd), 전해질로 수산화칼륨(KOH)입니다. 배터리가 방전되면 NiOOH는 수산화니켈(Ni(OH)2)로 환원되고 Cd는 수산화카드뮴(Cd(OH)2)으로 산화되며 이 과정에서 전자가 방출됩니다. 배터리가 충전되면 반응이 역전되어 수산화니켈과 수산화카드뮴이 각각 NiOOH와 Cd로 다시 변환되고 전자는 다시 배터리로 흘러 들어갑니다.
니켈수소 배터리의 장점 중 하나는 에너지 밀도가 높아 작은 공간에 비교적 많은 양의 에너지를 저장할 수 있다는 점입니다. 또한 사이클 수명이 길어 용량 손실 없이 여러 번 충전 및 방전할 수 있습니다. 또한 -20°C~50°C의 넓은 온도 범위에서 작동할 수 있어 열악한 환경에서 사용하기에 적합합니다.
니켈수소 배터리도 몇 가지 단점이 있습니다. 하나는 비에너지가 상대적으로 낮기 때문에 비슷한 에너지 저장 용량을 가진 다른 유형의 배터리보다 무겁고 부피가 크다는 것입니다. 또한 '메모리 효과'의 영향을 받기 때문에 재충전하기 전에 완전히 방전되지 않으면 용량이 줄어들 수 있습니다. 마지막으로 카드뮴은 독성 금속이므로 환경 피해를 방지하기 위해 Ni-Cd 배터리를 적절히 재활용해야 합니다. 니켈수소 배터리의 몇 가지 한계를 극복하기 위해 수년에 걸쳐 여러 가지 유형의 니켈수소 배터리가 개발되었습니다.
니켈 수소 배터리의 종류
밀폐형 니켈 카드뮴 배터리 - 침수형 니켈 카드뮴 배터리와 유사하지만 밀폐되어 있어 정기적인 유지 관리가 필요하지 않습니다. 무선 전화기와 같은 휴대용 전자기기와 의료 장비에 일반적으로 사용됩니다.
포켓 플레이트 니켈 카드뮴 배터리 - 기존 니켈 카드뮴 배터리와는 다른 구조로, 니켈과 카드뮴 플레이트가 교대로 쌓인 작은 포켓이 있습니다. 이 배터리는 침수형 니켈 카드뮴 배터리보다 에너지 밀도가 높으며 일반적으로 항공 우주 분야에 사용됩니다.
환기형 Ni-Cd 배터리 - 충전 중에 가스가 빠져나갈 수 있는 환기 시스템이 있어 과충전을 방지하고 배터리 수명을 연장하는 데 도움이 됩니다. 일반적으로 백업 전원 시스템 및 통신 애플리케이션에 사용됩니다. 일부 애플리케이션에서는 여전히 니켈수소 배터리가 사용되고 있지만, 리튬 이온 및 니켈수소 배터리와 같은 최신 배터리 기술은 에너지 밀도가 높고 니켈수소 배터리보다 독성이 적기 때문에 점점 더 인기를 얻고 있습니다. 그럼에도 불구하고 Ni-Cd 배터리는 높은 신뢰성과 내구성으로 인해 특정 애플리케이션에 적합한 항공 우주와 같은 일부 산업에서 여전히 일반적으로 사용되고 있습니다. 또한 최신 배터리 기술보다 가격이 저렴한 일부 개발도상국에서는 여전히 사용되고 있습니다. 전반적으로 Ni-Cd 배터리는 수년 동안 널리 사용되어 온 안정적이고 내구성이 뛰어난 충전식 배터리 유형입니다. 낮은 비에너지와 독성 등 몇 가지 한계가 있지만, 높은 사이클 수명과 광범위한 온도에서 작동하는 능력이 중요한 다양한 애플리케이션에서 여전히 사용되고 있습니다.
오늘은 니켈 수소 배터리에 대해서 공부해 보는 시간이었습니다.
