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2015. 06. 08
제   목 : 배터리클럽 이야기(9) 배터리는 왜 시간이 지나면 성능이 떨어지는가?
작성자 : 조회 : 2686


현대인들은 항상 스마트 폰, 노트북을 비롯한 전자기기에 노출되어 있습니다. 외출 시 전자기기와 함께 충전기도 같이 챙겨 나가는 모습은 더 이상 어색하지 않습니다. 그런데 모든 기기는 왜 시간이 지날수록 배터리가 빨리 닳는 느낌일까요? 똑같이 100% 충전하고 나와도 오랜 시간 사용이 가능했던 예전과는 달리 몇 달이 지나면 훌쩍 떨어지는 배터리 게이지에 난감한 적이 한두 번이 아닙니다. 배터리는 왜 시간이 지나면 성능이 떨어지는 것일까요?

 

 

 


배터리는 여러 가지 화학 물질이 가루(분말) 형태로 존재하고 있고 이것을 고정하기 위해 결합제로 붙여놓은 모양으로 존재합니다. 배터리를 분해해 보면 가루 형태로 되어 있고, 이러한 가루를 접착제로 붙여 놓은 것과 같은 구조를 가지고 있습니다.

 

하지만 방/충전을 계속하게 되면 가루로 된 화학물질의 일부가 떨어져 나가게 됩니다. 결국 떨어져 나간 만큼 전자를 줄 수 없어 용량이 떨어지고 수명도 줄어들게 되는 것입니다.

 

차량의 시동(Starting), 전등(Lighting), 점화(Ignition)에 사용되는 차량용 배터리인 납 축전지를 살펴보겠습니다.


  

 


납 축전지는 1860년에 개발된 이래제조 단가가 저렴하고넓은 온도 범위에서 고출력을 낼 수 있어서 무정전 전원장치(UPS), 자동차태양광 발전 시스템 등 다양한 분야에서 광범위한 용도로 많이 사용되고 있습니다납 충전지도 충/방전을 반복(방전 사이클링 횟수 증가)하게 되면 온도에 따라서 성능 저하와 더불어 수명이 단축되는 것을 피할 수가 없습니다.



 

 


어떤 경우이던 만 충전 상태(Fully charged state)를 넘어 계속 충전하거나 또는 전압이 과방전 (overdischarge)되도록 하면단위전지 내부에 있는 전해질 내의 물이 전기 분해됩니다이 과정은 원래 상태로 되돌아갈 수 없는 비가역적(lrreversible) 과정입니다영구적으로 전지가 파괴되는 과정이라고 할 수 있습니다.

 

이때 전해질의 물이 전기 분해되면서 수소 기체와 산소 기체가 발생합니다수소 기체는 일정한 압력에 도달하면양극 쪽에 있는 분출구가 열리면서 이곳으로 외부로 배출됩니다.

 




배터리는 어느 순간에 사용하지 못하는 것이 아니고 점차적으로 사용시간이 줄어들게 됩니다.

특히, 납 축전지는 특성상 과방전시 배터리 수명이 급속히 단축됩니다. 완전 방전이 되고 24시간 이상 지나면 다시 재충전은 거의 불가능하다고 봐야 합니다.

 

우리가 가장 많이 사용하고 있는 자동차용 MF(Maintenance Free) 배터리는 원래 미국의 델코(Delco)사에서 판매하기 시작했고, 그 이후 여러 개의 회사에서 약간 다른 구조로 MF배터리를 생산하고 있습니다. MF 배터리의 보편화로 증류수를 보충하지 않아도 되었지만 지난 수십 년 동안 근본적인 납-산의 기술은 변하지 않았다고 할 수 있습니다.

 



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