축전지 자기방전

자기방전의 원인

① 온도 영향

• 온도 상승: 25℃까지는 자기방전률이 직선적으로 증가하며, 그 이상에서는 가속화됩니다

② 전해액 불순물

• 금속 이온: 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등이 전극 표면에 부착되면 국부 전지가 형성되어 방전 가속화
• 산성 불순물: 질산(HNO₃), 염산(HCl) 등이 전해액에 혼입될 경우 화학 반응 촉진

③ 전극 재료 열화

• SEI 피막 성장: 납축전지 음극 표면의 황산연(PbSO₄) 피막이 두꺼워지면 내부 저항 증가 및 자가 방전 증대
• 그리드 합금: 안티몬(Sb)이 포함된 그리드는 수소 발생을 촉진해 자기방전률 상승

1️⃣자기방전이란

축전기에 축전되어 있던 전기에너지가 사용하지 않는 상태에서 저절로 없어지는 현상을 말한다. 원인은 일반적으로 온도가 높거나 전해액에 불순물이 포함되어 있기 때문이다.

자기방전의 원인

① 온도 영향

• 온도 상승: 25℃까지는 자기방전률이 직선적으로 증가하며, 그 이상에서는 가속화됩니다

② 전해액 불순물

• 금속 이온: 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등이 전극 표면에 부착되면 국부 전지가 형성되어 방전 가속화
• 산성 불순물: 질산(HNO₃), 염산(HCl) 등이 전해액에 혼입될 경우 화학 반응 촉진

③ 전극 재료 열화

• SEI 피막 성장: 납축전지 음극 표면의 황산연(PbSO₄) 피막이 두꺼워지면 내부 저항 증가 및 자가 방전 증대
• 그리드 합금: 안티몬(Sb)이 포함된 그리드는 수소 발생을 촉진해 자기방전률 상승

○자기방전현상, 설페이션현상

• 극판의 백색으로 변하거나 표면에 백색반점이 생기는데 이를 황산화현상
• 황산화 작용으로 극판이 하앟게 불활성 물질로 덮이는 현상

• 방전상태로 오래두거나 충전부족 상태로 장시간 사용한 경우
• 전해액 부족이 극판이 공기중에 노출된경우
• 비중이 과다하거나 불순물이 많은경우

1️⃣자기방전이란

축전기에 축전되어 있던 전기에너지가 사용하지 않는 상태에서 저절로 없어지는 현상을 말한다. 원인은 일반적으로 온도가 높거나 전해액에 불순물이 포함되어 있기 때문이다.

1. 자기방전의 주요 원인

① 온도 영향

• 온도 상승: 25℃까지는 자기방전률이 직선적으로 증가하며, 그 이상에서는 가속화됩니다246.
  예시: 40℃ 환경에서 납축전지의 자기방전률은 25℃ 대비 2배 이상 증가8.

② 전해액 불순물

• 금속 이온: 은(Ag), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등이 전극 표면에 부착되면 국부 전지가 형성되어 방전 가속화256.
• 산성 불순물: 질산(HNO₃), 염산(HCl) 등이 전해액에 혼입될 경우 화학 반응 촉진47.

③ 전극 재료 열화

• SEI 피막 성장: 납축전지 음극 표면의 황산연(PbSO₄) 피막이 두꺼워지면 내부 저항 증가 및 자가 방전 증대16.
• 그리드 합금: 안티몬(Sb)이 포함된 그리드는 수소 발생을 촉진해 자기방전률 상승68.

2. 자기방전 특성

• 연축전지는 알칼리 축전지에 비해 자기방전량이 많다
• 오래된 축전지는 새 축전지에 비해 자기방전량이 많다
• 연축전지는 전해액의 비중이 클수록 자기방전량이 증가한다
• 자기방전량은 일반적으로 20[%]정도이다.

4. 방지 대책

• 온도 관리: 20~25℃ 유지, 냉각 시스템 설치26.
• 순도 관리: 전해액 불순물 제거(은 < 0.001%, 구리 < 0.002%)57.
• 정기 충전: 3개월마다 보충충전 실시48.
• 신규 전지 사용: 오래된 전지(3년 이상)는 교체57.

자기방전은 축전지의 에너지 효율과 수명을 결정하는 핵심 요소로, 온도·순도 관리와 주기적 유지보수가 필수적입니다.

Citations:

1. https://blog.naver.com/jsrhim516/221281538623
2. http://ftz.myds.me/wordpress/%EC%B6%95%EC%A0%84%EC%A7%80%EC%9D%98-%EC%9E%90%EA%B8%B0%EB%B0%A9%EC%A0%84/
3. https://www.youtube.com/watch?v=Jhh9j_yZbVw
4. https://bigonemoon.tistory.com/300
5. https://cq4l.com/%EC%B6%95%EC%A0%84%EC%A7%80-%EC%9E%90%EA%B8%B0%EB%B0%A9%EC%A0%84/
6. https://hiokikorea.com/battery_web/file/A_UG_BT0002K01.pdf
7. https://idchowto.com/%EC%B6%95%EC%A7%84%EC%A7%80%EC%9D%98-%EC%9E%90%EA%B8%B0%EB%B0%A9%EC%A0%84self-discharge/
8. https://www.inotech.co.kr/m/board.html?code=inotech_board2&page=1&type=v&board_cate=10&num1=999945&num2=00000&number=12&lock=N
9. http://jwkang7.wo.to/pds02/209.htm

4️⃣자기방전량

C₁ : 방치 전 만충전용량[AH]
C₂ : T기간(일) 방치 후 충전 없이 방전한 용량[AH]
C₃ : C₂ 와 같이 방전 후 만충전하여 방전한 용량[AH]