축전지

축전지 (蓄電池, accumulator)는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하여 저장하고 필요할 때 전기를 방전하는 장치이다. 2차 전지라고도 불리며, 한 번 방전된 후에도 외부 전원을 이용하여 충전하여 재사용할 수 있다는 점에서 1차 전지(건전지 등)와 구별된다.

작동 원리

축전지는 전해액 속에서 양극과 음극 간의 화학 반응을 통해 에너지를 저장하고 방출한다. 충전 과정에서는 외부 전원으로부터 전기에너지를 공급받아 화학 에너지 형태로 저장하고, 방전 과정에서는 저장된 화학 에너지를 다시 전기 에너지로 변환하여 외부 회로에 공급한다.

종류

다양한 종류의 축전지가 존재하며, 주요 종류는 다음과 같다.

• 납 축전지 (Lead-acid battery): 가장 오래된 축전지 기술 중 하나로, 가격이 저렴하고 높은 출력을 제공하지만 에너지 밀도가 낮고 수명이 짧은 단점이 있다. 주로 자동차의 시동용 배터리로 사용된다.
• 니켈-카드뮴 축전지 (Ni-Cd battery): 납 축전지보다 에너지 밀도가 높고 수명이 길지만 카드뮴의 환경 오염 문제로 인해 사용이 점차 줄어들고 있다.
• 니켈-수소 축전지 (Ni-MH battery): 니켈-카드뮴 축전지의 단점을 개선한 것으로, 에너지 밀도가 높고 환경 친화적이다. 휴대용 전자기기 등에 사용된다.
• 리튬 이온 축전지 (Li-ion battery): 현재 가장 널리 사용되는 축전지 기술로, 에너지 밀도가 매우 높고 수명이 길다. 스마트폰, 노트북, 전기 자동차 등 다양한 분야에 사용된다.
• 리튬 폴리머 축전지 (Li-polymer battery): 리튬 이온 축전지의 변형으로, 전해액을 고체 폴리머 형태로 사용하여 안전성을 높였다. 다양한 형태로 제작 가능하며, 휴대용 전자기기 등에 사용된다.

용도

축전지는 다양한 분야에서 사용된다.

• 자동차: 시동용 배터리, 전동차 구동
• 휴대용 전자기기: 스마트폰, 노트북, 태블릿 PC, 디지털 카메라
• 전력 저장: 태양광 발전, 풍력 발전 등 신재생 에너지 시스템의 에너지 저장
• 무정전 전원 장치 (UPS): 정전 시 전력 공급
• 비상 전원: 비상 조명, 경보 시스템

장점

• 재사용 가능
• 다양한 용량과 크기로 제공
• 휴대 가능

단점

• 수명이 제한적
• 충전 및 방전 시 발열 가능성
• 특정 종류는 환경 오염 유발 가능성