치수가 동일한 1차 건전지는 일반적으로 같은 크기의 NiCd 전지보다 더 높은 정격 방전 용량을 가집니다. 나열된 각 폼 팩터에서 1차 전지는 크기와 시험 전류에 따라 약 2.5~7배 더 높은 정격 용량(mAh)을 제공합니다. 그러나 NiCd 전지는 더 평탄한 방전 전압 특성을 보이고 까다로운 조건에서 더 우수한 성능을 발휘하므로, 용량만으로 사용 가능한 에너지나 고부하 성능을 판단할 수는 없습니다.
물리적 치수가 동일한 경우, 1차 건전지는 초기 정격 용량이 상당히 높은 반면, 2차 NiCd 전지는 용량을 낮추는 대신 더 우수한 전압 안정성, 고부하에서의 방전 효율, 저온 성능을 제공합니다.
전지 크기별 용량 비교
버튼 전지
1차 SR 48 전지는 약 70 mAh를 제공하며, 치수가 동일한 KBL 8/6 NiCd 전지는 약 10 mAh를 제공합니다.
이는 1 mA 방전 전류를 기준으로 약 7:1의 1차 전지 대 NiCd 용량 우위에 해당합니다.
마이크로 또는 AAA 전지
1차 LR 03 전지의 정격 용량은 약 750 mAh입니다. 동등한 KR 10/44 NiCd 전지는 18 mA 방전 전류에서 약 180 mAh를 제공합니다.
따라서 1차 전지는 NiCd 전지보다 약 4.2배 높은 정격 용량을 제공합니다.
미뇽 또는 AA 전지
1차 LR 6 전지는 약 1,500 mAh를 제공하는 반면, 동등한 KR 15/51 NiCd 전지는 50 mA 방전 전류에서 약 500 mAh를 제공합니다.
1차 전지의 정격 용량은 약 3배 더 높습니다.
모노 또는 D 전지
1차 LR 20 전지는 약 10,000 mAh를 제공하며, 동등한 KR 35/62 NiCd 전지는 400 mA 방전 전류에서 약 4,000 mAh를 제공합니다.
이처럼 큰 형식에서는 용량 우위가 더 작아지지만, 여전히 1차 전지가 약 2.5배 더 높은 용량을 가집니다.
용량 정격만으로는 전체 내용을 알 수 없는 이유
공칭 전압이 다름
1차 건전지는 일반적으로 1.5 V의 공칭 전압에서 시작하는 반면, 밀폐형 NiCd 전지는 약 1.2 V의 공칭 전압을 가집니다.
따라서 mAh만 비교하는 것은 저장 에너지를 완전히 비교하는 방법이 아닙니다. 대략적인 에너지 비교를 위해서는 방전 과정 전체에서 전달되는 전압도 고려해야 합니다.
방전 전압 특성이 다름
1차 전지는 일반적으로 전압이 지속적으로 감소하며, 최대 부하에서 약 1.5 V에서 0.9 V 또는 0.75 V까지 떨어질 수 있습니다.
NiCd 전지는 일반적으로 더 평탄한 방전 특성을 유지합니다. 평균 방전 전압은 보통 약 1.24 V이며, 방전 종료 시점에 약 1.3 V에서 1.0 V까지 떨어집니다.
정격 용량은 시험 조건에 따라 달라짐
표시된 용량은 각기 지정된 방전 전류와 관련이 있으며, 버튼 전지 비교의 1 mA부터 D 전지 비교의 400 mA까지 범위가 다양합니다.
특정 전류에서 측정된 용량을 절대적인 특성으로 간주해서는 안 됩니다. 더 높은 부하, 온도, 컷오프 전압, 전지의 사용 연한은 실제로 회수 가능한 전하량을 모두 변화시킬 수 있습니다.
상충 관계 이해하기
1차 전지는 초기 용량을 극대화함
1차 건전지는 일반적으로 최대 1회 사용 용량, 긴 보관 수명, 낮은 자기 방전율, 충전 시스템 없이 간단하게 사용할 수 있는 특성이 설계의 우선순위인 경우 더 적합합니다.
전지가 정격 용량의 상당 부분을 공급할 수 있는 저전류 애플리케이션에서는 1차 전지의 더 높은 mAh 정격이 특히 중요합니다.
NiCd 전지는 까다로운 조건에 더 잘 대응함
NiCd 전지는 일반적으로 고부하 조건과 극저온 환경에서 더 우수한 방전 효율을 제공합니다.
또한 평탄한 전압 곡선 덕분에 가장 높은 초기 용량보다 비교적 안정적인 작동 전압이 필요한 장비에 더 적합할 수 있습니다.
에너지 함량은 사용 가능한 용량과 동일하지 않음
1차 전지는 공칭 용량이 더 높지만, 전압이 감소하기 때문에 최소 작동 전압이 필요한 장비에서 사용할 수 있는 에너지가 줄어들 수 있습니다.
mAh 정격이 더 낮은 NiCd 전지는 총 저장 전하량이 더 적더라도 방전 과정의 상당 부분에서 더 일관된 전력을 제공할 수 있습니다.
재충전 기능은 시스템 수준의 비교를 바꿈
NiCd 전지는 1회 충전당 용량은 더 낮지만 반복적으로 재충전할 수 있습니다. 자주 사용하는 장비의 경우, 관련 비교 기준은 단일 방전의 용량이 아니라 수명 동안 공급되는 에너지일 수 있습니다.
충전 인프라를 이용할 수 없거나, 사용이 간헐적이거나, 반복 사용보다 긴 보관 수명이 더 중요한 경우에는 1차 전지가 여전히 유리합니다.
피해야 할 일반적인 오류
공칭 mAh 값만 비교하기
mAh를 직접 비교하면 1차 전지가 더 높은 정격 전하 용량을 가진다는 점을 정확히 보여주지만, 공급되는 에너지를 완전히 반영하지는 못합니다.
의미 있는 평가를 위해서는 전압, 전류, 온도, 컷오프 전압을 포함한 전체 방전 곡선을 비교해야 합니다.
방전 전류 무시하기
1차 전지와 NiCd 전지의 값은 각 전지 크기별로 서로 다른 전류에서 지정됩니다. 비교적 가벼운 부하에서 측정된 용량 정격은 상당히 높은 부하에서의 성능을 예측하지 못할 수 있습니다.
따라서 시험에는 애플리케이션에서 예상되는 전류 프로파일을 사용해야 합니다.
공칭 전압을 작동 전압으로 간주하기
1.5 V와 1.2 V라는 표기는 일정한 출력 전압이 아니라 공칭값입니다.
올바른 비교를 위해서는 평균 방전 전압과 장비가 더 이상 안정적으로 작동할 수 없게 되는 시점을 고려해야 합니다.
목적에 맞는 올바른 선택
적절한 전지는 애플리케이션이 용량, 전압 안정성, 환경 성능 또는 재사용성 중 무엇을 우선시하는지에 따라 달라집니다.
- 최대 1회 방전 용량이 가장 중요한 경우: 제시된 예에서 동등한 NiCd 전지보다 약 2.5~7배 높은 정격 mAh 용량을 제공하는 1차 건전지를 선택하십시오.
- 부하 상태에서 안정적인 전압이 가장 중요한 경우: 일반적으로 더 일관된 작동 전압을 제공하는 평탄한 방전 특성의 NiCd를 선택하십시오.
- 고부하 또는 저온 작동이 가장 중요한 경우: 이러한 조건에서 일반적으로 더 우수한 방전 효율을 유지하는 NiCd를 우선적으로 검토하십시오.
- 반복 사용이 가장 중요한 경우: NiCd를 선택하고 1회 사이클의 용량만 비교하기보다 수명 동안의 에너지 공급량, 충전 요구 사항 및 유지 관리를 평가하십시오.
- 실험실 특성 분석이 가장 중요한 경우: 공칭 용량 정격에만 의존하지 말고, 예상되는 전류 및 온도 범위에서 전체 방전 프로파일을 측정하십시오.
1차 전지는 정격 용량을 극대화하는 반면, NiCd 전지는 방전 안정성과 반복 가능한 시스템 수준의 성능을 극대화하는 경우가 많습니다.
요약 표:
| 전지 크기 | 1차 전지 (mAh) | NiCd 전지 (mAh) | 용량 비율 (1차 전지/NiCd) |
|---|---|---|---|
| 버튼 (SR 48 대 KBL 8/6) | 70 | 10 | 7:1 |
| AAA (LR 03 대 KR 10/44) | 750 | 180 | 4.2:1 |
| AA (LR 6 대 KR 15/51) | 1500 | 500 | 3:1 |
| D (LR 20 대 KR 35/62) | 10000 | 4000 | 2.5:1 |
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