이차전지의 난제 '자연방전'

자연방전이란 화학전지에서 축적된 전기의 양이 시간이 지남에 따라 점차 감소하는 현상을 말한다. 자기방전이라고도 한다. 특히 이차전지에서 이 문제가 크게 나타나는 경향이 있다.

전지에 축적된 전기의 양이 전지를 사용하지 않더라도 시간이 지남에 따라 점차 줄어든다. 감소속도는 전지의 종류나 환경에 따라 다르다. 일반적으로 온도가 높을수록 빠르다.

일차전지

건전지는 제조시에 보유하고 있던 전기가 시간이 지남에 따라 점차 줄어들고 출력할 수 있는 전기가 줄어든다. 1년에 몇 퍼센트의 감소로 알려져 있다. 장기간 저장된 건전지는 미사용이라도 기전력을 잃어 사용할 수 없었다는 경우도 드물지 않다. 이 때문에 건전지는 소비기한이 정해져 있는 것도 적지 않다.

리튬전지는 일차전지 중에서는 자연방전이 적다는 특징을 가진다. 따라서 시계용IC의 구동 등에 사용된다. 또한 장기간 방치해도 열화되지 않아 방재용 라이트 등에도 이용된다.

이차전지

니켈카드뮴 축전지(NiCd 전지) 또는 니켈수소 축전지 등의 이차전지는 용량 가득 충전해도 시간이 지남에 따라 점차 전기의 양이 줄어든다. 예를 들어, 1개월만에 전기의 양이 수십%나 손실되는 경우도 드물지 않다. 따라서 충전해두고 비상시에 사용한다는 방식에는 적합하지 않다. 비상시에 대비한 방법으로 평상시는 세류충전을 하여 충전상태를 유지하고 비상시에 전원을 이차전지로 전환하는 방법도 있지만, 기기측의 회로가 복잡해진다.

또한 자연방전이 크기 때문에 유통되는 사이에 전기가 크게 손실된다. 따라서 일반적으로 충전하지 않고 출하하고 소비자가 구매 후 충전하여 기기에 사용한다.

이차전지를 내장하는 비디오카메라와 디지털카메라 등의 기기는 일정기간 방치해두면 자연방전이 진행되어 촬영시간이 단축된다.

니켈수소 축전지의 자연방전의 원인은 '양극의 자기분해'와 '질소화합물에 의한 셔틀효과', '세퍼레이터로의 도전성 화합물 석출'이라고 한다. 이전에는 세퍼레이터의 두께를 증가시킴으로써 자기방전을 줄이고 있었지만, 세퍼레이터의 소재를 기존의 에틸렌비닐 알코올계의 친수성 폴리올레핀보다 더욱 개선된 슬폰화 폴리올레핀을 채용하여 자연방전을 줄였다. 또한 음극의 수소흡장합금에 포함된 코발트와 망간이 원인임이 밝혀져 코발트 및 망간을 사용하지 않는 '초격자 합금'을 채용함으로써 크게 자연방전을 억제하는 것이 가능하게 되었다. 2004년 무렵부터 자연방전이 거의 일어나지 않도록 개량한 니켈수소 축전지가 개발 · 출시되고 있다. 예를 들어 eneloop는 자연방전이 적은 특징을 살려 충전된 상태로 판매된다. 낮은 자기방전형 니켈수소 전지는 세퍼레이터의 부피가 크기 때문에 기존의 동급 제품보다 용량이 감소하였는데, 최고 용량의 저자기방전형 AA형 충전지는 2500mAh이므로 동급의 2700mAh와 비교하면 용량이 떨어진다.

출처 참조 번역
· Wikipedia
· 自然放電
https://ja.m.wikipedia.org/wiki/%E8%87%AA%E7%84%B6%E6%94%BE%E9%9B%BB