건전지의 종류와 구조1

■건전지의 구조

 

배터리는 전기를 저장하고 필요할 때 방전하는 기능이 있습니다. 방전에 의해 발생하는 전기는 "직류"이며, 건전지를 사용하여 동작하는 전기 기기는 직류로 동작하도록 만들어진다.

건전지의 구조는 아연통을 마이너스극, 중심에 들어 있는 탄소봉이나 산화망간을 플러스극으로 하고, 내부에 충전한 전해질의 반응에 마이너스극에서 플러스극으로 전자를 이동시킨다. 아연의 통과 탄소봉만으로는 당연히 반응하지 않기 때문에, 반응을 촉진시키기 위한 재료로서 전해질이 충전되어 있다.

납 축전지와 같이, 전해질이 액체에서는 시계에 넣어지지 않고, 텔레비전의 리모콘으로서도 사용할 수 없다. 건전지에 충전되어 있는 전해질은, 부직포에 스며들어 고체화되어, 보존이나 운반, 설치가 매우 간단하다.

건전지를 분해하여 중의 전해질을 보면, 분말상의 고체가 들어 있는 것을 알 수 있다. "건조한 전해질"을 사용하는 것은 건전지라고 불리는 유래이다.

 

●건전지 용량

건전지의 단1·단2·단3…이라는 규격은 전지의 용량과 사이즈를 규격화하고 있다. 대용량 전기 기기에는 단 1 전지를 사용하여 효율적으로 장시간 운전할 수 있다. 소형화되고 있는 전기 기기에서는, 운전 시간은 짧아지지만 단 4나 단 5 전지를 사용하는 것으로, 기기 본체를 작게 할 수 있다.

알칼리 건전지를 참고로 비교해 보면, 단 1 전지의 경우 100mA의 전류에서는, 150시간 후에 종지 전압이 되지만, 단 3 전지의 경우 100mA의 전류에서는, 20시간 정도로 종지 전압이 된다 . 단순한 숫자가 작을수록 장시간의 운용에 견디며, 순간적인 대전류에도 내성이 있다.

망간 건전지는 흑색을 초고성능, 적색을 고성능으로 구분하고 있으며, 흑색이 같은 망간 건전지에서도 장시간 운용·순간적인 대전류를 흘리는 성능이 높아진다. 신품의 건전지를 사용하는 경우, 빨강과 검정은 성능이 다르므로 혼재해서는 안된다.

 

◆망간 건전지의 종류와 구조

망간 건전지는 1개당 1.5V의 전압을 공급할 수 있는 건전지로, TV 리모콘이나 시계 등 미소한 전력을 장시간 사용하는 기기에 적합하다. 종래의 단가는 알칼리 전지의 반액 정도이지만, 지금은 알칼리 건전지의 단가가 상당히 떨어지고 있어 큰 차이가 느껴지지 않았다.

망간 건전지는 시계나 탁상시계 등 작은 전력으로 장시간 움직이는 전기 기기나, 큰 전력을 필요로 하는 경우에서도 그것이 순간적인 것(가스 스토브 점화용 등)에 사용하는 건전지로서 적합하다. 건전지 중에서는 저렴하다.

망간 건전지는, 중심에 집전체라고 불리는 탄소봉이 있어, 정극 활물질에 이산화망간, 부극 활물질에 아연을 충전하고, 전해액에 염화아연이나 염화암모늄을 사용한 1차 전지로, 충전할 수 없다. 양극과 음극은 서로 분리기로 구분된다. 탄소봉, 양극, 음극은 절연 튜브에 의해 덮여 있고 외장에 금속 재킷을 실시하고 있다.

망간 건전지의 전해액인 염화아연 수용액은, 그 성질이 거의 중성이기 때문에, 만일 액 누출되어 인체에 접촉해도 피해를 작게 억제할 수 있다. 전기 기기 내부에서 액 누설이 발생해도, 분말이 불어지는 상태는 되지만 금속을 부식시키지 않고 비교적 안전하다.

 

◆알칼리 건전지의 종류와 구조

알칼리 건전지는, 망간 건전지보다 고출력으로, 순간에 대출력이 필요한 카메라의 스트로브나, 모터 등의 회전 기계의 구동용에 적합한 건전지이다. 뮤직 플레이어나 라디콘카 등 모터를 장시간 구동시키는 전기 기기에 적합하다.

알칼리 건전지는, 집전체에 도금 처리가 실시된 황동봉이 사용되고, 정극 활물질에 이산화망간, 부극 활물질에 아연, 전해액에 가성 알칼리를 사용한 1차 전지로, 망간 건전지와 동일하게 충전할 수 없습니다. 자연 방전이 적고 장기 보관에 적합합니다. 공칭 전압은 망간 전지와 마찬가지로 1.5V이다.

알칼리 건전지의 전해액은, 알칼리 농도가 높은 수산화칼륨 수용액이 사용되고 있기 때문에, 액 누설시의 피해가 커진다. 전기 기기 내부에서 액 누출이 발생하면 단자부의 부식은 물론 인체에 닿으면 피부를 아프게 할 가능성이 있다.

텔레비전 리모컨이나 시계, 가스 스토브 점화용 등 장기간 사용할 수 있는 전기 기기에서는 알칼리 건전지 대신 망간 건전지를 사용하는 것이 바람직하다. 만일의 액 누출시에도 망간 전지이면 내부 단자의 부식 등을 최소한으로 억제할 수 있다.

 

◆옥시라이드 건전지

옥시라이드 건전지는 알칼리 전지의 후계로서 판매된 건전지로, 전압은 0.1V 정도 높은 1.6V로 공급된다. 카메라의 스트로브용으로 사용되어 알칼리 건전지보다 많은 매수를 촬영할 수 있지만, 그 이외의 용도에서는 전압의 상승에 의해, 수명을 짧게 하거나 고장 원인이 되거나 하기 때문에, 사용법에 주의가 필요하다 .

장시간 미약 전류를 공급하는 기기에는 적합하지 않기 때문에, 옥시라이드 건전지를 사용하지 않고, 종래의 망간 전지나 알칼리 전지를 사용해야 한다.

 

◆에볼타 건전지

알칼리 건전지의 일종으로, 매우 긴 방전 시간과 사용 권장 기한을 가지는 건전지이다. 저부하 전류 영역에서 고부하 전류 영역까지 종합 성능이 향상되고 있다.

정극 재료에 옥시 수산화티탄을 첨가함으로써, 이산화망간의 반응 촉진을 도모하고, 부극 재료의 아연의 순도·분말도를 높임으로써, 반응성이 향상되고 있다. 초기 전압은 1.6V, 공칭 전압은 1.5V이며, 알칼리 건전지와 완전히 동일하게 사용할 수 있다.

 

◆리튬 배터리의 종류와 구조

리튬 전지에는 사용 개시부터 종지에 이르기까지의 전압이 안정되어 있는 산화은 전지, 휴대 게임기에 많이 사용되는 알칼리 버튼 전지, PC나 덱류의 시계 기능이나 메모리 유지에 이용되는 코인형 리튬 전지 등이 있다.

리튬 전지는 액 누설에 대해 강하지만, 과방전, 역장전, 쇼트, 신구 동시 사용 등, 적정하지 않은 사용법을 하면 액 누설을 발생하는 위험성은 동일하다.

 

▼산화은 전지

산화은 전지는, 사용 개시시와 종지 전압이 거의 동일하다는 특징이 있기 때문에, 시계나 전자 체온계 등, 정밀한 동작이 필요한 전기 기기용의 전지로서 이용되고 있다. 경년 열화가 매우 적고, 20년이라는 장기 보존도 가능하다. 다른 배터리보다 비싼 배터리로 분류됩니다.

양극에 산화은, 부극에 아연이 사용되고, 서로는 세퍼레이터로 구분되어 있다. 공칭 전압은 1.55V이다. 일반용으로서 「SR44」라고 하는 명칭으로 유통하고 있다.

명칭으로서 「SR○○」「SR○○W」「SR○○SW」라고 하는 표기가 되어 있지만 「SR○○」와 같은 무표기 제품은 일반 용도 「SR○○W」는 손목시계 용도로 백라이트나 알람 등 다기능 손목시계에 향하는 것 「SR○○SW」와 아날로그 시계 등 지침을 움직일 뿐 손목시계에 향하는 것, 라고 하는 구분이 되고 있다. 용도와 다른 전지를 사용하면 적절한 시간 계측을 할 수 없거나 소모가 심해지는 등의 문제로 이어지므로 주의가 필요하다.

 

▼알칼리 버튼 배터리

알칼리 버튼 전지는 산화은 전지와 유사한 형상과 전압을 가지고 있지만, 양극에 산화은이 아닌 이산화망간을 사용하고 있다. 생산 비용을 억제할 수 있지만, 산화은 전지의 특징인 전압 유지 성능이 없고, 방전에 의해 전압이 저하되어 간다.

시계 등 정밀 동작을 요구하는 전기 기기에의 이용은 피하고, 휴대 게임기나 만보계 등, 전압의 저하가 영향을 미치지 않는 전기 기기의 이용이 추천된다. 일반용으로서 「LR44」라고 하는 명칭으로 유통하고 있다.

 

▼코인형 리튬 배터리

비디오 데크나 PC, 밥솥 등, 전기기기의 메모리 유지나 시계를 동작시키기 위해서 다용되고 있는 리튬 전지이다. 이용 범위는 매우 폭넓고, 리모컨, 전자 사전, 만보계 등 다양한 전기 기기의 내장 전지로 채용되고 있다.

정극에 이산화망간, 부극에 리튬을 이용한 버튼 전지로, 공칭 전압은 3V, 종지 전압은 2V이다. 일반용으로서 「CR2032」라고 하는 명칭으로 유통하고 있다.