KR960012905B1 - 니켈/수소 저장 합금(Ni/MH) 2차 전지의 잔여 용량 측정 방법 - Google Patents

니켈/수소 저장 합금(Ni/MH) 2차 전지의 잔여 용량 측정 방법 Download PDF

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이재영
이환철
이존하
이한호
김동명
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한국과학기술원
심상철
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Abstract

내용없음

Description

니켈/수소 저장 합금(Ni/MH) 2차 전지의 잔여 용량 측정 방법
제1도는 본 발명의 잔여 용량 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
제2도는 본 발명에 의해 얻어진 실제 결과를 그래프로 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : Ni/MH 전지2 : 직류 전원
3 : 멀티미터
본 발명은 2차 전지의 잔여 용량(Residual Capacity) 측정 방법에 관한 것으로서, 특히 미래에 2차 전지의 대부분을 차지할 니켈/수소 저장 합금(Ni/MH) 2차 전지(Nickel/Metal Hydride Secondary Battery)의 잔여 용량에 따른 전기적 저항의 변화를 이용하여 잔여 용량을 측정하는 방법에 관한 것이다.
현재 상용화되어 주로 사용되고 있는 2차 전지는 납 축전지(Lead-acid secondary battery)와 Ni/Cd 전지 등이 있다. 그러나, 전자 제품의 소형화 및 경량화, 그리고 전기 자동차 등의 연구가 활발히 진행되고 있는 현재에는 더욱 고용량의 2차 전지가 요구되고 있다. 이러한 요구를 충족시키기 위해 연구되고 있는 전지가 바로 Ni/MH 2차 전지이다. Ni/MH 전지는 납 축전지나 Ni/Cd 전지보다 환경 오염의 문제가 없으며 에너지 밀도가 높기 때문에, 앞으로 2∼3년 안에 상용되는 2차 전지의 대부분을 차지할 것으로 예상된다.
이러한 Ni/MH 2차 전지가 현재 활발히 연구되고 있는 전기 자동차의 전원으로 사용될 때, 그 잔여 용량을 아는 것은 매우 중요한 일이며, 가전 제품의 전원으로 사용될 경우에도 역시 전지의 잔여 용량을 아는 것은 실제 소비자의 입장에서 매우 필요하다.
기존의 Ni/Cd 전지나 납 축전지 등의 잔여 용량 측정 방법은 측정 방법은 충전/방전시에 그 잔여 용량에 따라 전해질의 pH(수소 이온 농도)가 변하므로, 이 pH값을 측정하여 전지의 잔여 용량을 알수 있었다[일본국 공개 특허 공고 제50-45429호; 제42-36379호; 제42-67077호, M. Doyle, et, al., Journal of the Less-Common Metals, 130, (1987) 79-87; S. Filipek, et, al., Journal of the Less-Common Metals, 89, (1983) 205-211; W. E. Wallace, Journal of the Less-Common Metals, 88, (1982) 141-157]. 그러나, Ni/MH 2차 전지는 충전/방전 동안에 다음의 반응식과 같이, 음극과 양극에서 각각 물(H2O)을 소모 또는 형성하므로, 전해질의 농도에 변화가 없다. 따라서, Ni/MH 2차 전지는 기존의 전지들과 같이, 전해질의 pH값으로부터 그 잔여용량을 측정하기는 불가능하다.
음극 반응 : M+χH2O+χe-=MHχ+χOH-
양측 반응 : χNi(OH)2+χOH-=χNiOOH+χH2O+χe-
본 발명에서는 이와 같은 단점을 해결하고자 여러 가지 실험을 거듭한 결과, Ni/MH 2차 전지에서 음극(anode)으로 사용되는 MH(Metal Hydride; 수소 저장 합금)의 수소 저장 용량에 따른 Ni/MH 2차 전지의 양단자에 걸리는 전기 저항의 변화를 측정하여 Ni/MH 2차 전지의 잔여 용량을 알 수 있게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 기존의 2차 전지의 잔여 용량 측정 방법으로는 불가능한 Ni/MH 2차 전지의 잔여 용량을 측정하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적은 소정의 Ni/MH 2차 전지의 양단에 직류 전원과 저항 측정 수단을 병렬 접속하고, 상기 Ni/MH 2차 전지의 양단에서 수소 저장 합금(MH)내에 함유되어 있는 수소 농도에 따른 전기적 저항 변화를 측정하므로써 그 잔여 용량을 측정하는 방법을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명은 상세히 설명하고자 한다.
제1도에는 본 발명에 따라 Ni/MH 2차 전지의 잔여 용량을 측정하기 위한 장치가 도시되어 있다.
이러한 측정 장치는 Ni/MH 2차 전지(1)과, 이 Ni/MH 2차 전지(1)에 직렬로 접속된 직류 전원(2) 및 상기 전지(1) 양단의 전기적 저항의 변화를 측정하기 위한 멀티미터(3)으로 구성되어 있다. 여기에서, 참고로 Ni/MH 2차 전지(1)로서는 용량이 약 1100mAh인 중국산 AA-size의 전지를 사용하였다. 실험을 하기 위해서는, 먼저 완전히 충전된 Ni/MH 2차 전지(1)을 정전류로 일정시간 동안 방전시킨 후, MH 내의 수소 농도에 따른 전기적 저항 변화의 특성을 이용하여 전지(1)의 양단자(양극 및 음극)에 걸리는 전기적 저항을 반복하여 측정하였다. 보다 객관적인 정확도를 도모하기 위하여, 위와 같은 정전류 방전 실험을 3회 실시하였다. 그 결과, 제2도에 도시된 바와 같이, 3회 모두 동일한 결과를 얻게 되었다.
제2도는 Ni/MH 2차 전지의 잔여 용량에 따른 전기적 저항 값을 측정한 결과를 그래프로 도시한 것이다. 이 도면을 살펴보면, Ni/MH 2차 전지의 잔여 용량이 증가함에 따라 전지의 양단자에 걸리는 전기적 저항 값이 계속 증가함을 알 수 있으며, log10(잔여 용량)의 값과 전기적 저항 값이 전지의 총용량의 약 90% 정도까지 일정한 직선 관계(Linear function)를 유지한다는 것도 알 수 있다. 즉, 이것은 Ni/MH 2차 전지의 잔여 용량이 본 발명에서 제시한 바와 같이, 전지의 양단자에 걸리는 전기적 저항 값의 변화로써 측정이 가능하다는 것을 의미한다.
이상과 같이, 본 발명은 기존의 2차 전지와는 달리 그 잔여 용량의 측정이 불가능한 Ni/MH 2차 전지에 대해 전기적 저항을 측정하므로써 그 잔여 용량을 측정 가능하게 하는 매우 유용한 발명이다.

Claims (1)

  1. Ni/MH 2차 전지의 잔여 용량을 측정하는 방법에 있어서, 상기 Ni/MH 2차 전지(1)의 양단에 직류 전원(2)와 저항 측정 수단(3)를 병렬 접속하여, 상기 Ni/MH 2차 전지의 양단자에서 수소 저장 합금(MH)내에 함유되어 있는 수소 농도에 따른 전기적 저항 변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 Ni/MH 2차 전지의 잔여 용량 측정 방법.
KR1019940016809A 1994-07-13 1994-07-13 니켈/수소 저장 합금(Ni/MH) 2차 전지의 잔여 용량 측정 방법 KR960012905B1 (ko)

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