알칼리 전지

알칼리 전지(alkaline battery)는 1차 전지의 하나로 전해액으로 수산화칼륨을 사용한다. 납축전지에 견줘 진동에 강하고 자기방전이 적으며 열악한 주위 환경에서도 오래 사용할 수 있는 장점이 있다. 그러나 암페어 시효율(방전한 전기량과 충전한 전기량의 비율)이 낮고 가격이 비싼 것이 단점이다. 산화은 전지와 비교하면 에너지밀도가 낮고 수명이 짧지만 저렴하다. 기본적으로 새 알칼리 전지는 1.5V 정도의 전압을 낸다. 여러개를 직렬연결해서 사용하면 더 큰 전압을 얻을 수 있다. 대부분의 알칼리 전지는 충전이 불가능하지만, 일부는 충전이 가능하도록 설계되었다. 만약 충전이 가능하지 않은 알칼리전지를 충전하려고 하면 전지가 파열돼서 독성물질이 흘러나올 가능성이 있다.

알칼리 전지

왼쪽에서 오른쪽으로: C, AA, AAA, N, 9V 알칼리 전지
자기 방전 속도	<0.3%/월
시간 내구력	5–10년
명목 셀 전압	1.5 V

발명

알칼리 전지는 캐나다 엔지니어 루이스 어리(Lewis Urry) 에 의해 1950년도에 발명되었다.

화학 원리

알칼리 전지의 음극은 내부에 아연 분말 전극이 연결되어 있고, 양극은 이산화망간 전극으로 이루어져 있다. 반쪽반응은 다음과 같다

Zn (s) + 2OH⁻ (aq) → ZnO (s) + H₂O (l) + 2e⁻

2MnO₂ (s) + 2H₂O (l) + 2e⁻ → 2MnO(OH) (s) + 2OH⁻ (aq)

전지를 기기에 연결하면 전지 내부에서 산화‧환원 반응이 진행된다. 아연 전극은 산화아연 전극으로 변하는 산화반응이 일어나며, 이산화망간 전극은 삼산화이망간 전극으로 변하는 환원반응이 일어난다.

용량

알칼리 전지의 용량은 부하에 따라 편차가 크다. 디지털 카매라와 같이 큰 전류를 사용하는 부하일 경우와 시계등과 같이 적은 전류를 사용하는 부하를 사용할 경우 그 차이가 3~4배 가량 발생 한다.

다만, 일반적으로 사용되는 1.5V 알칼리 건전지의 경우, 100mA 정전류 방전을 기준으로 할 때, AA 사이즈의 경우 약 2200mAh 전후, AAA 사이즈의 경우 950mAh 전후의 방전 전류량을 가진다.^[1]

종류

극판에 사용하는 금속의 종류에 따라 나뉜다

• 에디슨 전지 : 양극에 수산화니켈, 음극에 철 사용.
• 융그너 전지 : 양극에 니켈, 음극에 카드뮴 사용. 일반적으로 사용된다. 카드뮴 음극의 전위가 수소의 전위보다 낮아서 카드뮴 전극이 전해액에 대해 완전히 불활성으로 된다. 따라서 유동전류가 아주 낮고 순간적인 방전에 유리하며 안적적으로 최대방전상태를 유지한다.

같이 보기

• 이차 전지

1. “교양있는 엔지니어 - 전지 용량 시험”. 《교양있는 엔지니어 블로그》. 2024년 10월 17일에 확인함.