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납축전지 화학

1859
  • Gaston Planté
Lead-acid battery with lead anode and lead dioxide cathode in a historical lab setting.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

최초로 상업적으로 성공한 충전식 배터리입니다. 납(Pb) 양극, 이산화납(PbO₂) 음극, 그리고 황산(H₂SO₄) 전해액을 사용합니다. 방전 과정에서 두 전극은 모두 황산납(PbSO₄)으로 변환되고 황산은 소모됩니다. 이 과정은 외부 전류를 가하면 화학적으로 가역적이기 때문에 실용적이고 견고한 에너지 저장 시스템입니다.

그만큼 납산 이 배터리의 작동 원리는 가역적인 이중 황산염 반응을 기반으로 합니다. 완전히 충전된 상태에서 음극은 순수한 스펀지형 납(Pb)이고, 양극은 이산화납(PbO₂)입니다. 두 전극 모두 약 37% 황산(H₂SO₄) 수용액에 담겨 있습니다.

During discharge, the following half-reactions occur. At the anode: [latex]Pb(s) + HSO_4^-(aq) \rightarrow PbSO_4(s) + H^+(aq) + 2e^-[/latex]. At the cathode: [latex]PbO_2(s) + HSO_4^-(aq) + 3H^+(aq) + 2e^- \rightarrow PbSO_4(s) + 2H_2O(l)[/latex]. In both reactions, the active material is converted to lead sulfate, and sulfuric acid is consumed while water is produced. This consumption of sulfuric acid causes the specific gravity (density) of the electrolyte to decrease, providing a simple and effective way to estimate the battery’s state of charge using a hydrometer.

배터리를 재충전하려면 외부 전압을 가하여 반응이 역방향으로 진행되도록 합니다. 음극판의 황산납은 다시 납으로 변환되고, 양극판의 황산납은 다시 이산화납으로 변환됩니다. 이 과정에서 물이 소모되고 황산이 재생되어 전해액의 비중이 증가합니다. 에너지 대비 무게 비율이 낮고 납으로 인한 환경 유해성에도 불구하고, 이 기술의 저렴한 비용, 신뢰성, 그리고 높은 순간 전류 공급 능력 덕분에 특히 자동차 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

UNESCO Nomenclature: 2203
전기화학

유형

화학 공정

분열

혁명가

용법

널리 사용됨

전구체

  • Discovery of electrolysis and the reversibility of some chemical reactions
  • 다니엘 셀 및 기타 비충전식 갈바닉 전지
  • 충전용 직류를 공급할 수 있는 다이나모 발전기 개발
  • 납판 제조 기술의 개선

응용 프로그램

  • 자동차 시동, 조명 및 점화(SLI) 배터리
  • 데이터센터 및 병원용 무정전 전원 공급 장치(UPS)
  • 비상 조명 시스템
  • 외딴 주택을 위한 독립형 전력 시스템
  • 지게차 및 골프 카트용 추진 시스템

특허:

NA

잠재적 혁신 아이디어

  • hybrid lead-carbon ultracapacitor batteries for improved cycle life and charge acceptance in micro-hybrid vehicles
  • 폐쇄 루프 recycling processes that recover lead with near 100% efficiency using green solvents
  • lead-acid batteries with gelled electrolyte containing nano-additives for enhanced performance in extreme temperatures
  • bipolar lead-acid batteries with reduced internal resistance for high-power applications
  • smart battery management systems specifically for lead-acid to prevent sulfation and extend life
  • lead-acid flow batteries for low-cost, large-scale grid storage
  • lightweight foam-based lead electrodes to improve energy density
  • self-healing additives in the electrolyte that repair micro-damage on the plates
관련 용어: 납축전지, 충전식 배터리, SLI, 황산, 이산화납, 양극, 음극, 가스통 플랑테.

역사적 맥락

납축전지 화학

1850
1851
1852
1859
1860
1861
1865
1850
1850
1851
1854
1859
1861
1865
1868

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

10년차 기념일

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