자동차 배터리 기술은 어떻게 작동합니까?
납과 산은 대부분 사람들이 피할만큼 잘 알고있는 두 가지입니다. 납은 건강 문제의 전체 세탁 목록을 유발할 수있는 중금속이며, 산은 잘 산성입니다. 이 단어에 대한 단순한 언급은 녹색 액체를 버블 링하는 이미지와 세계 지배에 굴복 한 미친 과학자를 상상합니다.
그러나 초콜렛과 땅콩 버터 같이,지도와 산은 함께 가지 않는 것처럼 보일 것입니다, 그러나합니다. 납과 산이 없으면 자동차 배터리가 없으며 자동차 배터리가 없으면 전기 시스템이 작동해야하는 헤드 라이트와 같은 현대적인 액세서리 나 기본적인 필수품 이 없습니다. 그렇다면이 두 가지 치명적인 물질이 어떻게 자동차 전자 시스템의 견고한 토대를 형성하기 위해 모였습니까? 어구의 순서를 빌리는 대답은 초등이다.
전기 에너지 저장의 과학
전기 배터리는 단순히 전하를 유지하고 부하로 방전 할 수있는 저장 용기입니다. 일부 배터리는 조립되는 즉시 기본 구성 요소로부터 전류를 생성 할 수 있습니다. 이 배터리는 1 차 배터리 라고하며 일반적으로 충전량이 소진되면 폐기됩니다. 자동차 배터리는 다른 종류의 전기 배터리에 적합하며, 충전, 방전, 재충전이 가능합니다. 이들 2 차 전지 는 충전식 전지의 종류에 따라 다른 가역적 인 화학 반응을 이용한다.
대부분의 사람들이 쉽게 이해할 수있는 점에서, 상점에서 구입 한 AA 또는 AAA 배터리는 리모콘에 부착 한 다음 배터리가 완전히 소모되면 버려지 게됩니다. 그들은 전형적으로 아연 - 탄소 또는 아연 및 이산화 망간 전지로 조립되며, 이들은 충전되지 않고 전류를 공급할 수있다. 그들이 죽을 때, 당신은 멀리 던지거나, 당신이 원한다면, 그들을 적절하게 처분합니다.
물론 AA 또는 AAA 건전지는 "충전식"형태로 구입할 수 있습니다. 이러한 재충전 용 배터리는 일반적으로 니켈 - 카드뮴 또는 니켈 - 금속 수 소화물 셀을 사용합니다. 기존의 "알카라인"배터리와 달리 NiCd 및 NiMH 배터리는 조립시 부하에 전류를 공급할 수 없습니다. 대신에 전류가 전지에 가해져 전지 내부에서 화학 반응을 일으 킵니다. 그런 다음 리모콘에 배터리를 붙이고 배터리가 완전히 방전되면 충전기에 넣고 방전 중 발생한 화학 프로세스를 역전시킵니다.
옥시 수산화 니켈과 수소 흡수 합금 대신 납과 황산을 사용하는 자동차 배터리는 NiMH 배터리와 유사합니다. 배터리에 전류가 흐르면 화학 반응이 발생하고 전기 요금이 저장됩니다. 부하가 배터리에 연결되면, 그 반응이 반전되고 전류가 부하에 제공됩니다.
납 및 산으로 에너지 저장
전기 요금을 저장하기 위해 납과 산을 사용한다면 고풍으로 들린다. 첫 번째 납산 배터리는 1850 년대에 발명되었으며, 자동차의 배터리는 동일한 기본 원리를 사용합니다. 디자인과 재료는 수년 동안 진화 해 왔지만 동일한 기본 아이디어가 적용되었습니다.
납 축전지가 방전되면 전해액은 황산의 매우 희석 된 용액이됩니다. 즉, H2SO4가 주변에 떠 다니면서 거의 평범한 H20이라는 것을 의미합니다. 황산을 흡수 한 리드 플레이트는 주로 황산 납이됩니다. 배터리에 전류가 흐르면이 과정이 반대로 진행됩니다. 납 황산염 판은 (주로) 다시 납으로 돌아가고, 희석 된 황산 용액은 더욱 농축된다.
이것은 전기 에너지를 저장하는 굉장히 효율적인 방법이 아닙니다. 셀을 저장하는 에너지의 양과 비교하여 무겁고 크지 만, 납 축전지는 오늘날에도 두 가지 이유로 사용됩니다. 첫 번째는 경제 문제입니다. 납산 배터리는 다른 옵션보다 훨씬 저렴합니다. 또 다른 이유는 연 축전지가 즉시 대량의 주문형 전류를 공급할 수 있기 때문에 시동 배터리로 사용하기에 적합하다는 것입니다.
당신의주기가 얼마나 얕은가요?
전통적인 자동차 배터리는 때때로 SLI 배터리 라고 불리는데, 여기서 "SLI"는 시동, 조명 및 점화를 의미합니다. 이 축약기는 자동차 배터리의 주요 목적을 잘 설명합니다. 자동차 배터리의 주된 기능은 엔진이 작동하기 전에 시동 모터, 조명 및 점화 장치를 작동시키는 것입니다. 엔진이 작동하면 알터네이터가 필요한 모든 전기 에너지를 제공하고 배터리가 재충전됩니다.
이 유형의 사용법은 짧은 양의 전류를 짧은 시간에 제공한다는 점에서 얕은 유형의 듀티 사이클이며, 이는 자동차 배터리가 특별히 설계된 것입니다. 이를 염두에두고 현대 자동차 배터리는 매우 얇은 납판을 포함하고있어 전해액에 최대 노출을 허용하며 단기간에 최대한 많은 전류를 공급합니다. 이 설계는 시동 모터의 거대한 전류 요구 사항 때문에 필요합니다.
배터리를 시작하는 것과는 달리, 딥 사이클 (deep cycle) 배터리는 "더 깊은"사이클을 위해 설계된 납 축전지의 또 다른 유형입니다. 플레이트의 구성이 다르므로 많은 양의 주문형 전류를 공급하는 데 적합하지 않습니다. 대신, 더 긴 시간 동안 더 적은 전력을 제공하도록 설계되었습니다. 전체 방전이 커지기보다는주기가 길기 때문에주기가 더 깊습니다. 사용 후 배터리가 자동으로 충전 되는 시동 배터리와 달리 딥 사이클 배터리는 천천히 방전되어 다시 충전 될 수 있습니다. 배터리를 시동 하는 것과 마찬가지로, 영구적 인 손상을 피하기 위해 딥 사이클 연 축전지 는 권장 수준 이하로 방전되어서는 안됩니다 .
다른 패키지, 동일한 기술
연 축전지의 기본 기술은 거의 동일하게 유지되었지만 재료와 기술의 진보로 인해 많은 변화가있었습니다. 딥 사이클 배터리는 물론 다른 플레이트 구성을 사용하여 더 깊은 듀티 사이클을 허용합니다. 다른 유사 콘텐츠는 더 나아갑니다.
납 축전지 기술의 가장 큰 발전은 밸브 조절 식 납산 (VRLA) 배터리 일 것입니다. 그들은 여전히 납과 황산을 사용하지만 젖은 세포는 "범람"하지 않습니다. 대신, 그들은 전해질을 위해 겔 셀 또는 흡수 유리 매트 (AGM)를 사용합니다. 화학 공정은 기본 단계에서 동일하지만이 배터리는 범람 된 셀 배터리처럼 오프 가스 (off-gassing) 대상이 아니며 팁을 댈 경우 누출에 취약하지도 않습니다.
VRLA 배터리에는 여러 가지 장점이 있지만 전통적인 플러드 셀 배터리보다 생산 비용이 훨씬 쌉니다. 따라서 기술이 앞으로도 계속 전진 할 수는 있지만, 전기를 사용하지 않는 한 아직 약간의 시간 동안 최첨단 1860 기술로 운전을 계속할 수 있습니다. 하지만 그건 배터리 측면에서 전혀 다른 문제입니다.