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납축전지의 이해

배터리를 더 알고자 하는 고객님께
지식을 서비스합니다.

  • 납축전지(Lead-Acid Battery)
    정의

    납 (LEAD)과 묽은 황산(Acid)으로 구성된 축전지

    이온화 경향이 큰 음극(Pb-해면상납)과 이온화 경향이 적은 양(PbO2-과산화납)을 전해액(묽은 황산 농도 ≒ 37%)에 넣어 회로를 만들고 화학 반응을 통해 전기 에너지를 발생 시키는 축전지.

  • 납축전지(Lead-Acid Battery)
    원리

  • 기전력 (Electromotive Force)

    전류를 일으켜 전기 회로에 흘려 보내는 힘으로 배터리는 충/방전 (화학 에너지 ↔ 전기 에너지)을 통해 발생 시킵니다. 단위는 전압 V로 표시됩니다.

  • 전압 (Voltage)

    전압(電壓)은 도체(導體)내의 두 점 사이의 전기적인 위치 에너지의 차(差). 전위차(電位差) V 라고 합니다.

  • 공칭 전압 (Nominal Voltage)

    배터리 전압의 표시에 사용하는 표준 전압 → Cell당 2V
    * 차량용 Battery의 공칭 전압은 12V(2V X 6 Cell)

  • 개로 전압 (Open Circuit Voltage)

    Battery가 외부 회로와 전기적으로 연결되지 않았을 때의 전압. 충전 또는 방전 후 1시간 이상 방치후의 안정된 개로 상태의 전압을 말합니다.

  • 방전 종지 전압 (Cut-Off Voltage Of Discharge)

    방전을 중지하여야 하는 배터리의 전압으로 일반적으로 배터리는 어느 정도 방전하면 그후의 전압 강하는 매우 급격하며, 어느 한도까지 방전하면 과 방전되어 배터리에 악영향을 미칩니다. 따라서 과 방전을 방지하기 위해 규정한 전압을 말합니다. 참고로 방전 종지 전압은 제품 특성 및 사용 특성에 따라 기준치가 서로 다릅니다. 차량용 배터리의 방전 종지 전압은 10.5V(Cell당 1.75V X 6 Cell)이나, 통상적으로 극판 형태에 따라 다릅니다.

  • 용량 (Capacity)

    용량(容量)이란 배터리의 능력으로, 완전 충전된 배터리를 일정 전류로 규정 방전 종지 전압까지 방전하였을 때의 방전량(방전 전류 X 방전 시간)을 말합니다. 단위는 암페어(Ampere Hour → AH )로 표시합니다. 용량은 배터리의 출력을 표시하기 때문에 한 번 충전한 후, 일할 수 있는 작업량의 기본이 됩니다.

    - 20시간율 용량 (20AH)
    배터리의 용량 표시에 흔히 사용하는 것으로, 완전 충전된 배터리를 주변 온도 25℃조건에서, 방전 종지전압(10.5V)까지 20시간율 전류로 연속 방전한 시간의 용량
    Ex) XP80의 20시간율 용량이 80AH인 경우 : 20시간율 전류 X 시간 = 80AH로 표시
    →20시간율 전류 : 80AH / 20H = 4A →방전종지 시간 : 20시간
    - 5시간율 용량 (5AH)
    주로 점등(點燈) 용량으로 규정하는 것으로, 완전 충전된 배터리를 주변 온도 25℃조건에서 방전 종지 전압(10.5V) 까지 5시간율 전류로 연속 방전한 시간의 용량
    Ex) XP80의 5시간율 용량 : 5시간율 전류 X 시간 = 64AH로 표시
    →5시간율 전류 : 64AH / 5H = 12.8A →방전종지 시간 : 5시간
  • 보유 용량 (Reserve Capacity : RC)

    차량 운행 중에 발전기 고장 시, 차량 운행에 필요한 최소한의 전기 소모량(야간, 우천시 등 악조건 고려)을 평균 25A로 가정하고 25A로 방전하였을 때 배터리 전압이 방전 종지 전압(10.5V)까지 지속되는 시간을 분(Min.)단위로 나타낸 것입니다. Ex) XP80 의 경우 135 분임

  • 저온 시동 능력 (Cold Cranking Ampere : CCA)

    외부 온도 -18℃에서 16시간 방치 후(KS 규격 규정에 의거) 저온시동 전류(A)로 방전시켜 30초 때의 전압이 7.2 V 이상을 유지할 수 있는 능력. Ex) XP80 의 경우 660A 임

  • CCA
    - Actual CCA
    실제 규정 전류로 방전하여 측정되는 값
    - Midtronics-CCA
    간이측정기를 통해 전압과 저항을 기초로 프로그램에 의해 산출된 가상값
    측정된 값을 Actual CCA로 보기 어려움
    배터리의 상태를 비교, 예상하기 위한 참조용으로 사용됨.
  • 충전

    충전(充電)은, 전해액중의 물이 다시 묽은 황산(H2SO4 + H2O)으로 점차 되돌아가는 과정으로 전해액 비중과 전압이 규정치까지 상승합니다.
    충전이 진행되어 완전충전 상태가 되면 전해액 비중과 전압은 더 이상 상승하지 않고 물의 전기 분해가 가속화되어 수소(H2)와 산소(O2) 가스가 심하게 발생됩니다.
    특히, 충전 말기와 고율 방전 시에 가스 발생이 활발한데 수소는 파열성을 가지고 있고 산소는 연소를 돕는 역할을 하므로 충전 중에는 배터리 근처에 화기를 엄금해야 합니다.

  • 방전

    방전(放電)시, 전해액은 묽은 황산(H2SO4 + H2O)으로 물에 가까워져 화학반응 중에는 황산만 반응하여 배터리가 방전함에 따라 전해액 비중과 전압은 점차 낮아지고
    계속해서 방전하면 활물질이 황산납(PbSO4)으로 변하여 더 이상 전기를 발생할 수 없는 완전방전 상태가 됩니다.
    만일, 일정 전압 이하로 과도하게 방전시키면 배터리는 내부 충격을 입어 수명 단축의 원인이 되기 때문에 자동차용 배터리는 통상 10.5V (1.75V / Cell)까지만 방전 시킵니다.