배터리(Battery), 전지(電池)의 두 번째 이야기입니다. 첫 번째는 기본적인 이야기였으며 이번에는 1차 전지에 대해 이야기하고자 합니다. 1차 전지란 앞에서 언급한 것처럼 충전이 안 되는 배터리! 흔히 우리들이 건전지라고 부르는 1회용 배터리가 1차 전지에 해당합니다. 그럼 이러한 1차 전지에는 어떤 것들이 있는지 그리고 그 규격이나 용량이 정확히 어떠한지 등에 대해 좀 더 자세히 알아보겠습니다.
Ⅰ. 1차 전지(電池)에 대해서
재충전이 불가능한 1회용 전지로 재사용할 수 없으며 강제로 재충전 시 전해액의 누수, 파손 및 폭발과 같은 사고가 발생합니다. 대표적인 예로 수은 전지, 알칼리(알카라인) 전지, 망가니즈(망간) 전지(르클랑셰 전지) 등이 있습니다.
특징
- 일정한 전압이 오랫동안 유지됨
- 가만히 두어도 용량이 줄지 않는 자기 방전이 매우 적음
- 가볍고 저렴한 반면 배터리 용량이 적음
전지의 용량 단위 [Ah]
- 전지 혹은 배터리의 용량을 나타내는 단위는 [Ah], [mAh]입니다.
- 1 [Ah] = 1000 [mAh]이며 일반적으로 [mAh] 단위를 많이 사용합니다.
- [Ah] ▶ A [전류의 크기] X Hour [시간]
- 전지의 용량이 3000 [mAh]인 경우 ▶ 1시간에 3A 사용 가능 또는 2시간에 1.5A 사용 가능하다는 의미입니다.
Ⅱ. 1차 전지(電池)의 종류
1. 수은 전지 ( mercury cell )
- 단추형 건전지 또는 버튼형 건전지를 수은 전지라고 합니다. 수은 전지의 산화 전극(음전극)은 수은과 아연의 혼합물이고 환원 전극(양전극)은 산화수은으로 구성되어 있습니다.
- 1947년 사뮤엘 루벤( Samuel Ruben )에 의해 고안되어 군수 산업용으로 P.R.멜로리사(社)에 의해 제조되었으며 단추 모양의 작은 크기로 제작되어 계산기, 시계, 휴대용 라디오, 보청기 등에 사용되었습니다.
- 하지만 수은의 유독성으로 인하여 1995년 경에 생산 중지되었으며 정확하게는 현재 수은전지라고 부르는 것들의 대부분이 리튬전지 또는 알카라인 전지입니다. 다만 과거에 단추형 건전지가 대부분 수은전지이다 보니 현재에도 그 모양이 단추형 또는 버튼형이면 관례적으로 수은 전지라고 칭하는 것입니다.
1-1. 수은 전지의 규격
전지의 극성은 상기 이미지처럼 표면에 표시가 되어 있습니다. 그리고 규격에 대한 내용은 IEC ( Internattion Electronical Commission ) "국제 전기 표준회의"에서의 국제 전기 규격을 따릅니다. ( 예 : CR2032, SR54 )
- 접두사 CR ▶ 간단히 리튬전지 라고 생각하시면 됩니다. 개방 전압은 3.6V입니다.(부하 시 정격 3V )
- 뒤의 숫자 ▶ 전지의 물리적 크기를 나타내며 단위는 [㎜]입니다.
- 숫자가 3개 인경우 (앞 1자리 : 직경, 뒤 2자리 : 두께 - 1/10의 높이) ▶ 예 : CR927 -- 직경 9 [㎜], 두께 2.7 [㎜]
- 숫자가 4개 인경우 (앞 2자리 : 직경, 뒤 2자리 : 두께 - 1/10의 높이) ▶ 예 : CR2032 -- 직경 20 [㎜], 두께 3.2 [㎜]
- 접두사 SR ▶ 간단히 은 산화물 전지 라고 생각하시면 됩니다.
- 뒤의 숫자 ▶ 숫자에 의해 구분이 되나 그 내용이 상당하기에 아래의 링크를 참조하시기 바랍니다.
- 접두사 LR ▶ 간단히 알칼리성 전지 라고 생각하시면 됩니다. (현재는 생산중지)
2. 알카라인 전지 ( alkaline cell )
- 재충전이 불가한 1회용 건전지이지만 최근 전용 충전기가 출시되어 충전이 가능해진 건전지입니다.
- 가장 많이 사용하는 건전지(AAA형, AA형)이며 전압은 1.5V입니다.
- 알카라인 전지의 산화 전극(음전극)은 아연, 환원 전극(양전극)은 망간, 전해액으로는 염화아연, 염화암모늄 및 약산성에서 이온전도도가 높은 강알칼리성(수산화칼륨 수용액)을 사용합니다.
- 시계처럼 전력 소모가 적거나 전지의 교체 시기가 긴 경우(전지의 수명이 길기 때문) 상대적으로 가격이 저렴한 알카라인 전지가 유리합니다.
3. 망가니즈(망간) 전지 ( manganese cell ) ▶ 르클랑셰 전지
- 재충전이 불가한 1회용 건전지(C형, D형, 9V 건전지, 랜턴용 6V 건전지)로 전압은 1.5V, 6V, 9V입니다.
- 1886년 프랑스의 물리학자 르클랑셰가 고안하여 르클랑셰 전지라고도 합니다. 산화 전극(음전극)은 아연, 환원 전극(양전극)은 탄소봉(막대)을 사용하며, 탄소봉은 흑연과 이산화 망가니즈의 혼합물로 둘러싸여 있으며, 전해액으로는 염화암모늄과 염화아연의 혼합물을 사용합니다.
- 내부저항이 크기 때문에 오랜 시간 사용하기 어려운 단점도 있습니다.
- 아래는 망가니즈 전지의 기본적인 구조와 형태입니다.
4. 건전지 국제표준 규격
알카라인 전지와 망가니즈 전지의 크기에 대한 설명입니다. 아래의 이미지를 참조하시기 바랍니다.
상기 이미지의 전지를 포함한 다른 전지에 대한 규격은 아래의 링크를 참조하시기 바랍니다.
List of battery sizes - Wikipedia
This is a list of the sizes, shapes, and general characteristics of some common primary and secondary battery types in household, automotive and light industrial use. The complete nomenclature for a battery specifies size, chemistry, terminal arrangement,
en.wikipedia.org
이상으로 1차 전지의 특징과 종류에 대해 알아보았으며 이와 관련하여 전지에 대한 기본적인 내용 및 2차 전지에 대한 내용은 아래의 게시물을 참조하시기 바랍니다.
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