페어스톤
자료실

 
작성일 : 20-11-20 11:27
축전지의 종류
 글쓴이 : 페어스톤
조회 : 1,545  

축전지의 종류

 

(1) MF-축전지(maintenance-free battery : Wartungsfreibatterie)

MF-축전지란 축전지의 수명이 다할 때까지 전해액을 보충하지 않도록 제조된 축전지 또는 기존의 일반 축전지에 비해 전해액(물) 보충기간이 현저하게 길어진 축전지를 말한다.

이 형식의 축전지는 극판격자의 안티몬(antimony) 함량을 크게 낮추거나, 아예 다른 금속(예 : 칼슘(calcium))으로 대체한 것들이다.

안티몬 함량을 낮추면, 충전 중 가스 발생률이 크게 낮아진다.

따라서 그만큼 물의 증발을 줄일 수 있기 때문에 서비스 기간이 연장된다.

서비스 기간은 제조회사와 형식에 따라 다르나 15개월 또는 25,000km, 25개월 또는 40,000km 등등으로 다양하게 제조, 판매되고 있다.

 


aaaa.JPG


 

[그림 4-11] 축전지의 물 증발량(주행 시) 비교


 

안티몬 대신에 칼슘을 사용한 축전지는 물을 전혀 보충하지 않아도 되도록(실제로 물을 보충할 수 없는 구조로) 생산된다.

즉, 자동차 전원회로가 정상(=전압 일정)일 경우, 축전지 수명이 다할 때까지 제조 시에 극판 위에 채워진 전해액이면

충분할 정도로 물의 증발량이 감소되었다.

이런 종류의 축전지의 또 하나의 장점은 자기방전률이 아주 낮다는 점이다.

완전 충전상태로 1달 이상 장기간 방치해도 사용상 지장이 없다.

그러나 납-칼슘-축전지는 방전정도가 낮아, 자동차발전기에 의해 완전 충전이 가능할 경우에만 적당하다.

외부전원에 의한 충/방전 사이클을 반복해야하는 경우 예를 들면, 전기지게차와 같은 경우는

기존의 납-안티몬-축전지 보다 오히려 불리하다.

따라서 보조전원용 축전지도 (+)극판 격자에는 약 1.3% 정도의 안티몬을, (-)극판 격자에는

칼슘을 합금하여 충/방전 사이클에 대한 내구성을 증대시키기도 한다.

납-칼슘-축전지를 외부전원으로 충전시킬 경우엔 충전전압이 셀 당 2.3~2.4V 이상을 초과해서는 안 된다.

즉, 정전류충전 또는 급속충전할 경우, 모든 종류의 납축전지는 필연적으로 물을 소비한다.


(2) 내()-사이클 축전지(cycle-proof battery)

내 사이클 축전지란 소모성 방전을 반복해도 극판의 마모가 적은 축전지를 말한다.

기존의 축전지는 그 구조상(극판 두께, 격리판 재질 등), 소모성 방전을 반복하게 되면

특히 (+)극판의 작용물질이 분리되어 (+)극판의 마모가 크게 증가한다.

(+)극판을 유리섬유로 된 격리판으로 지지하여 작용물질의 조기침전을 방지하는 구조,

그리고 격리판 대신에 플라스틱 봉투에 (+)극판을 넣어, 극판으로부터 분리된 작용물질들이

극판 간에 단락을 발생시킬 수 없는 구조인 형식이 있다.

후자는 침전조를 없앨 수 있기 때문에, 기존의 축전지와 외형의 크기가 같을 경우, 극판을 크게 할 수 있다.

따라서 용량 및 시동출력도 증가한다.


(3) 내진동() 축전지(vibration-proof battery)

모든 극판을 케이스 내에 고정하여 축전지 케이스에 대한 극판의 상대운동을 방지한 구조의 축전지이다.

DIN 규격은 내진동 축전지는 주파수 22Hz, 수직방향 최대가속도 6g(1g=9.81m/s2)로 20시간에 걸친

사인파 진동시험에 견딜 수 있어야 한다고 규정하고 있다.

이러한 요구조건은 기존의 축전지에 비해, 약 10배 정도로 진동에 대한 내성()을 강화한 것이다.

이 형식의 축전지는 대형 디젤자동차, 건설기계, 농용차량 등에 주로 사용된다.


(4) AGM(Absorbent Glass Mat : 흡수성 유리섬유) 축전지

AGM-축전지로 더 잘 알려져 있는, VRLA-축전지는 Valve Regulated Lead Acid 즉, 릴리프밸브를 갖춘 납-축전지를 말한다.

최신 자동차의 전기시스템이 필요로 하는 에너지는 계속적으로 증가하고 있기 때문에 더욱더
효율적인 축전지 대책이 요구되고 있다.

오늘날 고급 대형 승용자동차에는 전기식 액추에이터(actuator)가 100개 이상이다.

이 외에도 점점 더 표준이 되어가고 있는 안전요소들, 환경요소들 및 안락요소들이 많은 전기를 소비하고 있다.

(예 : ABS, DSC, EPS, 가열식 촉매기, 새시 전자제어, 에어컨 그리고 내비게이션 등).

또 자동차 시동을 끈 상태에서도 아주 많은 전기를 소비한다.

기존의 축전지에 비해 AGM-축전지의 장점은 다음과 같다.
• 현저하게 길어진 수명
• 높은 시동전류를 요구하는 엔진의 확실한 시동 보장
• 정비가 전혀 필요 없음
• 사고(파손) 시 위험 감소(환경오염 위험감소)


bbbb.JPG




[그림 4-12] VRLA의 릴리프밸브

 

흡수성 유리섬유 기술이 적용된 AGM-축전지에서는 이제까지 사용된 납-칼슘-축전지에서와는

반대로 황산용액이 축전지 하우징 내에서 자유롭게 흐르지 않는다.

그 대신에 황산용액은 유리섬유(격리판) 매트에 100% 구속되어 있다.

따라서 축전지 손상 시에도 전해액이 누출되지 않으며, 기울기 각도 70°까지 허용된다.

이 외에도 AGM-축전지는 가스가 누설되지 않도록 밀폐되어 있다.

이는 격리판의 투과성 때문에 가스가 다시 물로 변환되기 때문에 가능하다. 그리고 은합금제 (+)격자를 사용한다.

AGM-축전지의 외관상 특징은 하우징이 흑색이며, 소위 매직-아이가 없다.


① AGM-축전지의 특징

AGM-축전지는 기존의 납-칼슘-축전지에 비해 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
• 큰 극판 : 극판의 크기가 크기 때문에 출력밀도가 약 25% 정도 향상되었다.
• 유리섬유 격리판 : 유리섬유 격리판을 사용함으로써 충전 사이클 저항성이 3배까지 향상되었다.

                          따라서 냉시동능력, 소비전류 그리고 수명이 개선된다.
• 릴리프밸브가 설치된, 밀폐형 하우징 : 셀-플러그는 밀폐되어 있기 때문에 열 수 없다.
• 유리섬유에 구속되어 있는 전해액 : 전해액은 이전처럼 하우징 안에 자유롭게 존재하는 것이 아니라,

                                               유리섬유에 100% 구속되어 있다.

                                 따라서 누출에 대한 안전성이 개선되었으며, 결과적으로 환경오염위험이 그만큼 감소되었다.


② AGM-축전지의 작동원리

AGM-축전지는 충전 시 물질을 보존하는 특성과 환경 친화적인 특성 측면에서 기존의 축전지와 구별된다.

자동차 축전지의 충전 시에는 물의 전기분해에 의해 산소와 수소가 발생한다.

기존의 납-칼슘-축전지에서는 두 종류의 가스, 모두가 대기 중으로 방출된다.

러나 AGM-축전지에서는 두 종류의 가스는 다시 물로 변환된다.

충전 시 (+)전극에서 발생한 산소는 투과성 유리섬유를 거쳐 (-)전극으로 이동하여,

그 곳에 있는 수소이온과 반응하여 물이 된다.(산소 사이클) → 따라서 전해액이 손실되지 않는다.

가스가 많이 생성되었을 때 즉, 아주 높은 압력(20~200mbar)이 형성되었을 때,

압력 릴리프밸브는 대기 중의 산소가 유입되지 않게 하면서 가스를 방출시킨다.

밸브가 축전지 내부의 압력을 제어한다. → VRLA(valve Regulated Lead Acid) 축전지


③ AGM-축전지 사용상의 주의사항

14.8V로 충전하지 않는다.(12V 축전지에서)
즉, 급속 충전 프로그램은 이용하지 않는다.

 떼어낸 축전지(소위 독립축전지)를 충전할 때,

그리고 점퍼 스타트 포인트(jumper start point)를 이용하여 충전할 때, 실내온도에서

최대 충전전압은 14.8V를 초과해서는 안 된다.

대부분의 급속충전 프로그램에서 이용하는 충전전압은 14.8V 이상이므로

AGM-축전지를 잠깐 동안 충전하여도 축전지는 손상되게 된다.

설치 위치
AGM-축전지는 엔진룸에 설치하지 않는다.

엔진룸은 공간적으로 온도차가 크기 때문에 AGM-축전지를 엔진룸에 장착해서는 안 된다.

엔진룸에 장착하면, 수명이 현저하게 단축된다.

하우징
AGM-축전지는 어떠한 경우에도, 개봉해서는 안 된다.

대기 중의 산소가 유입되면 축전지가 자신의 화학적 평형을 상실하여, 작동 불가능하게 되기 때문이다.

축전지 충방전 시
충전 시 (+)극에서 발생하는 산소는 유리섬유를 거쳐 (-)전극으로 간다.

산소는 (-)전극에서 전해액의 수소이온과 반응하여 물을 생성한다.(산소 사이클) → 전해액이 손실되지 않는다.

가스가 과도하게 발생할 때에도 가스압력이 20~200mbar가 되어야 릴리프밸브가 가스를 방출한다.

이 때 릴리프밸브는 공기 중의 산소가 축전지 내부로 유입되는 것을 방지한다.

(5) HD-축전지(heavy duty battery)

내-사이클 축전지와 내진동 축전지를 결합시킨 형식으로 주로 대형 디젤자동차에 사용된다.

(6) S형 축전지(S-type battery)

구조는 내-사이클 축전지와 비슷하지만, 극판의 두께가 두꺼운 대신에 극판 수가 적다.

이 형식의 축전지는 저온방전 시험을 하지 않는다.

시동출력은 같은 크기의 일반 시동축전지보다 약 35~40% 정도 낮다.

주로 반복적으로 격심한 부하를 받는 장치에 사용한다.


[네이버 지식백과] 축전지의 종류 (최신자동차공학시리즈 3 - 첨단자동차전기전자, 2012. 9. 5., 김재휘)

 


 
   
 



주소 : 경기도 부천시 조마루로 385번길 92 부천 테크노밸리 U1 Center 616호 | 사업자등록번호 : 104-05-44095
TEL : 02-802-7908 | FAX : 02-802-7910 | E-mail : kkeumm@daum.net
Copyrightⓒ 페어스톤 All Rights Reserved.