니켈 카드뮴 전지

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니켈 카드뮴 전지

[ nickel cadmium battery ]

니켈 카드뮴 전지는 니켈과 카드뮴을 전극으로 사용하는 2차 전지의 한 종류이다.

니켈 카드뮴 전지()

목차

  1. 1.작동 원리
  2. 2.특징 및 용도

작동 원리

1899년에 스웨덴의 융너(Jungner)가 처음으로 개발하였는데, 방전 과정에서 산화 전극 및 환원 전극에서 일어나는 반응은 다음과 같다.

산화전극 (-극)

Cd(s) + 2 OH-(aq) → Cd(OH)2(s) + 2 e- 환원전극 (+극)
2 NiO(OH)(s) + 2 H2O(l) + 2 e- → 2 Ni(OH)2(s) + 2 OH-(aq) 전체 반응은 아래와 같고 전압은 1.2 V에 해당한다.
Cd(s) + 2 NiO(OH)(s) + 2 H2O(l) → Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s) 충전 과정에서는 위에서 제시한 반응의 역반응이 일어난다.

특징 및 용도

니켈 카드뮴 전지는 물리적 화학적으로 견고하지 못한 납축전지를 대체하기 위하여 처음 개발되었다. 이후 성능 개선을 통하여 납축전지보다 에너지 밀도가 높은 니켈 카드뮴 전지가 개발되어 활용되었다. 갱도 내 안전등, 열차 점등, 전기차 동력, 디젤 기관의 시동 등 대용량 전원으로 사용이 되었다. 전기면도기, 무선 전화기 등의 소형 휴대용 전자기기에 널리 활용이 되었으나 현재는 대부분 리튬 이온 전지로 대체되었다.

소형 자동차에 장착된 니켈 카드뮴 전지()

니켈 카드뮴 전지는 '메모리 효과'라고 불리는 독특한 특징이 있다. 니켈 카드뮴 전지가 완전히 방전되지 않은 상태에서 다시 충전되는 과정을 반복하면 특정 방전 시점에서 출력 전압이 현저히 떨어지는 특성을 보여 마치 전지의 용량이 감소한 것 같은 현상을 나타낸다. 따라서 니켈 카드뮴 전지는 완전히 방전될 때까지 사용하고 다시 충전해야 원래 전지의 용량을 온전히 사용할 수 있다.

니켈 카드뮴 전지는 매우 안정적인 전압을 제공하지만, 무게가 무겁고 환경 문제를 유발한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위하여 카드뮴 전극을 금속 수소화물로 대체한 니켈 수소 전지가 개발되었다.