전기공사기사 전지 및 충전방식 — 1차·2차 전지와 자체 방전·전해액

전지는 충전 가능 여부로 먼저 갈린다. 1차 전지는 한 번 쓰면 재충전할 수 없고, 2차 전지인 축전지는 충전과 방전을 반복할 수 있다. 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 축전지는 전해액으로 KOH를 쓰고 양극에 수산화니켈, 음극에 카드뮴을 쓰는 2차 전지이므로 "1차 전지"라는 설명이 틀린다. 축전지라는 말 자체가 이차전지, 곧 충전식이라는 뜻이다.

1차 전지는 구성 세 가지로 외운다. 망간건전지는 르클랑셰형이라고도 하며, 음극에 아연, 양극에 탄소봉과 이산화망간, 전해액에 염화암모늄 수용액을 쓴다. 전해액에 KOH가 보이면 알칼리 건전지, 황산이 보이면 납축전지로 구분한다.

자체 방전은 외부에 아무것도 연결하지 않아도 전지 내부에서 전기가 소모되는 현상이다. 주된 원인은 극판이나 전해액에 섞인 불순물이 국부전지를 만드는 것이다. 불순물 부분과 순수한 부분 사이에 작은 전지가 생겨 내부적으로 방전이 진행된다. 전해액의 농도나 온도, 이온화 경향은 방전 속도에 영향을 주는 조건이거나 기전력의 원리일 뿐 주된 원인이 아니다.

납축전지는 전해액의 비중으로 상태를 읽는다. 방전하면 황산이 극판 쪽으로 이동해 전해액 비중이 내려가고, 충전하면 다시 올라간다. 완전 충전 상태의 비중은 약 1.26, 완전 방전 상태는 약 1.10이므로 비중계로 잔량을 추정한다. 반면 저온 특성, 극판 강도, 과충방전에 대한 내성은 알칼리 전지의 장점이므로 납축전지의 특징으로 섞으면 틀린다.

물의 전기분해에서는 음극에서 수소, 양극에서 산소가 발생한다. 양이온인 수소 이온이 음극으로 이동해 전자를 받아 수소 기체가 되기 때문이다. 순수한 물은 이온이 거의 없어 도전율이 낮으므로, 가성소다와 가성칼리를 약 20% 첨가해 이온 수를 늘리고 전류를 원활하게 흐르게 한다. 양이온은 금속·수소·암모늄, 음이온은 산기와 수산기로 구분한다.