니켈-철 전지

섬네일
니켈-철 전지(Nickel–iron battery, Ni-Fe 배터리)는 내구성이 매우 뛰어난 알칼리 이차 전지로, 토머스 에디슨이 발명했다. 이 배터리는 수명이 거의 영구적일 정도로 길다는 점이 가장 큰 특징이지만, 다른 현대적인 배터리에 비해 에너지 효율이 낮다는 단점도 있다.

 작동 원리 및 구성 

니켈-철 전지는 알칼리 전해질을 사용하는 충전식 배터리이다.

 양극(Positive electrode): 산화니켈(nickel oxide)을 주성분으로 한다.
 음극(Negative electrode): 철(iron)을 주성분으로 한다.
 전해질(Electrolyte): 주로 수산화칼륨(KOH, potassium hydroxide) 수용액 또는 수산화나트륨 용액을 사용하며, 소량의 수산화리튬을 첨가하기도 한다.
 전압: 일반적으로 셀당 1.2V의 전압을 가진다.

충전 및 방전 과정에서 전극 물질의 산화/환원 반응이 일어나며 에너지를 저장하고 방출한다.

 주요 장점 

 긴 수명: 니켈-철 전지는 매우 견고하며, 적절히 관리하면 20년 이상 지속적으로 사용할 수 있을 정도로 수명이 길다.
 뛰어난 내구성: 과충전이나 완전 방전 등 일반적인 배터리에 손상을 줄 수 있는 상황에서도 손상되지 않고 잘 견딘다.
 유지 보수 용이: 납축 배터리보다 충격이나 진동에 강하며, 취급이 비교적 용이하다.

 주요 단점 

 낮은 에너지 밀도: 단위 질량 또는 부피당 저장할 수 있는 에너지가 납축 배터리 등 다른 배터리 유형보다 적는다. 이는 무겁고 부피가 크다는 것을 의미한다.
 낮은 효율: 충전/방전 효율이 약 65% 정도로, 납축 배터리(약 85%)보다 낮아 에너지 손실이 있다.
 높은 초기 비용: 제조 비용이 비교적 높아 초기 도입 비용 부담이 있다.
 저온 성능 저하: 낮은 온도 환경에서 성능이 저하되는 경향이 있다.

 역사 및 응용 분야 

토머스 에디슨은 초기 전기 자동차용 배터리로 니켈-철 전지를 개발했다. 그 내구성 덕분에 한때 광범위하게 사용되었으나, 기술 발전과 함께 에너지 밀도가 더 높은 다른 배터리(니켈-카드뮴, 니켈-수소, 리튬 이온 등)로 대체되었다.

오늘날에는 주로 태양광 발전 시스템의 백업 전원이나 산업용 비상 전원 등 장기 보관 및 중전류 조건이 요구되는 특정 분야에서 여전히 사용된다.

 각주 

분류:니켈
분류:철
분류:이차 전지