납축전지라고도 알려진 납축전지는 주로 납으로 만들어진 전극과 황산 용액으로 만들어진 전해질을 갖춘 배터리 유형입니다. 일반적으로 개방형 배터리와 밸브 제어 배터리의 두 가지 유형으로 구분됩니다. 전자는 정기적인 산 주입 유지 관리가 필요한 반면, 후자는 유지 관리가 필요 없는 배터리입니다.
납축전지는 1859년 프랑스 물리학자 가스통 플란테(Gaston Plante)가 발명한 최초의 재충전 가능 배터리 유형입니다. 비록 중량 대비 에너지 비율이 매우 낮고 부피 대비 에너지 비율도 낮지만 높은 서지 전류를 제공할 수 있는 능력은 배터리가 상대적으로 큰 출력 대 무게 비율. 이러한 특징은 저렴한 비용과 함께 모터 시동에 필요한 고전류를 제공하기 위해 자동차에 사용하기에 매력적입니다.
납 화학은 성숙되었지만 오늘날에도 여전히 널리 사용되고 있습니다. 인기에는 충분한 이유가 있습니다. 납산은 와트당 비용을 기준으로 신뢰할 수 있고 저렴합니다. 다른 어떤 배터리도 납산만큼 저렴하게 고전력을 제공할 수 없으므로 자동차, 골프 카트, 지게차, 선박 및 무정전 전원 공급 장치(UPS)에서 비용 효율적입니다.
납산 배터리의 그리드 구조는 납 합금으로 만들어집니다. 순수 납은 너무 부드러워서 스스로를 지탱할 수 없기 때문에 기계적 강도를 얻고 전기적 성능을 향상시키기 위해 소량의 다른 금속을 첨가했습니다. 가장 일반적인 첨가물은 안티몬, 칼슘, 주석, 셀레늄입니다. 이러한 배터리는 일반적으로 "납 안티몬" 및 "납 칼슘"이라고 합니다.
안티몬과 주석을 첨가하면 심부 순환이 개선될 수 있지만, 이는 물 소비량과 균형에 대한 요구를 증가시킵니다. 칼슘은 자가 방전을 줄일 수 있지만, 납 칼슘 판은 과충전 시 게이트 산화로 인해 성장 부작용이 있을 수 있습니다. 최신 납산 배터리는 셀레늄, 카드뮴, 주석, 비소와 같은 도핑제를 사용하여 안티몬과 칼슘 함량을 줄입니다.
딥 사이클링 동안 납산은 니켈 및 리튬 기반 시스템보다 무겁고 내구성이 떨어집니다. 완전 방전은 부담을 초래하며, 각 방전/충전 주기로 인해 배터리의 소량 충전이 영구적으로 박탈됩니다. 배터리 작동 상태가 양호하면 손실이 최소화되지만 성능이 공칭 용량의 절반으로 떨어지면 페이딩이 증가합니다. 이러한 마모 특성은 모든 배터리에 다양한 수준으로 적용됩니다.
방전 깊이에 따라 딥 사이클 애플리케이션에 사용되는 납산은 200~300회의 방전/충전 사이클을 제공할 수 있습니다. 사이클 수명이 상대적으로 짧은 주된 이유는 양극의 게이트 부식, 활물질의 고갈, 양극판의 팽창 등입니다. 작동 온도가 더 높고 방전 전류가 높을 때 이러한 노화 현상은 가속화됩니다.
납산 배터리 충전은 간단하지만 올바른 전압 제한을 따라야 합니다. 낮은 전압 제한을 선택하면 배터리를 커버할 수 있지만 성능이 저하되고 음극판에 황산염이 축적될 수 있습니다. 높은 전압 제한은 성능을 향상시킬 수 있지만 양극판에 게이트 부식이 발생합니다. 적시에 수리하면 황산화는 되돌릴 수 있지만 부식은 영구적입니다.
납산은 빠르게 충전할 수 없으며 대부분의 경우 완전히 충전하는 데 14~16시간이 걸립니다. 배터리는 항상 완전히 충전되어 있어야 합니다. 배터리 전력이 부족하면 황산염이 발생하여 배터리 성능이 손상될 수 있습니다. 음극에 탄소를 추가하면 이 문제를 줄일 수 있지만 비에너지도 낮출 수 있습니다.
