배터리의 방전과 충전

배터리의 방전과 충전 

한번 사용한 건전지는 다시 쓸 수 없다. 이러한 전지를 1차 전지라고 한다. 이에 대해 축전지처럼 한 번 사용한 전지라도 충전만 하면 몇 번이고 다시 사용할 수 있도록 고안한 전지가 있다. 2차 전지가 그것이다.

자동차의 배터리 등 평소 흔히 쓰이는 축전지의 대표적인 것에 연(납)축전지가 있다. 축전지는 전기를 저축하고 있는 것이 아니라, 전기 에너지를 만들어내는 화학 에너지를 저장하고 있는 것이다. 

묽은 황산 속에 이산화연(PbO2)판을 (+)극으로, 순수한 납(Pb)판을 (-)극으로 넣고, 연축전지의 두 극을 도선으로 연결하면 다음과 같은 화학반응이 일어난다. 즉 묽은 황산 용액 속에는 황산이 전리되어 수소 이온 2H+와 황산이온 SO4--로 된다. (-)극에서는 납이 용액에 녹아 납 이온 Pb++가 되어 연판에 전자를 남기기 때문에 음전기를 띤다. 납 이온 Pb++는 용액 속에서 즉시 황산 이온 SO4--와 결합해서 황산연 PbSO4가 되어 극판에 붙는다.

한편 (+)극에는 수소 이온 H+가 모여 극판에서 전자를 취해 H로 됨과 동시에 이산화연 PbO2에서 산화되어 물 H2O가 된다. 그때 PbO2는 환원되어 Pb++가 생기지만, (-)극과 마찬가지로 SO4--와 결합되므로 역시 황산연 PbSO4 가 되어 극판에 붙는다. 

여기에서 두 극을 도선으로 연결하면 전류가 흐르는데, 이것을 방전이라고 한다. 방전에 의해 두 극판이 모두 황산연 PbSO4 로 변하고 동시에 묽은 황산은 물이 된다. 그리고 기전력도 감소되어간다.

연축전지는 비중 1.25 정도의 묽은 황산을 쓰므로 기전력은 약 2V이다. 축전지를 방전하면 기전력은 1.8V, 비중은 1.15 정도로 내려가게 된다. 이때 외부에서 반대방향의 전류를 흘리면 전과는 전혀 반대의 화학변화가 일어나 다시 원상태로 복구되는데, 이것을 충전이라고 한다. 앞으로 에너지 절약 대책으로 기대되는 전지이다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 배터리의 방전과 충전