니켈철(NiFe) 배터리는 토마스 에디슨이 발명한 장수명 배터리로, 50~100년 이상 사용할 수 있는 내구성이 뛰어난 배터리입니다. 충·방전 효율이 낮고 충전 속도가 느리지만, 반영구적으로 재생 가능하여 태양광 저장용으로 적합합니다.
📌 니켈철 배터리 제작 개요
✅ 양극(+): 니켈판 (Ni)
✅ 음극(-): 철판 (Fe)
✅ 전해질: 수산화칼륨(KOH) + 수산화리튬(LiOH) (알칼리 용액)
✅ 케이스: 플라스틱/유리 용기
✅ 격막(Separator): 플라스틱 또는 부직포
🛠 1. 준비물
| 구분 | 재료 | 설명 |
|---|---|---|
| 양극(+) | 니켈판 (Nickel Plate) | 니켈 도금된 철판 또는 순수 니켈 사용 |
| 음극(-) | 철판 (Iron Plate) | 스테인리스 스틸 또는 순수 철 |
| 전해질 | KOH(수산화칼륨) + LiOH(수산화리튬) | 20~30% KOH + 5% LiOH (성능 향상) |
| 격막 | 플라스틱 필름 or 부직포 | 양극·음극이 직접 접촉하지 않도록 분리 |
| 케이스 | 플라스틱/유리 용기 | 알칼리 내성이 강한 용기 사용 |
⚙ 2. 제작 과정
🔹 1) 전극(플레이트) 제작
- 니켈판(Ni)과 철판(Fe)을 크기에 맞게 절단 (5cm × 10cm 추천)
- 표면을 사포로 거칠게 만들어 접촉 면적 증가
- 각 전극을 여러 장 겹쳐서 용량 증가 (셀 당 5~10장 사용 가능)
- 각 전극을 격막(부직포)으로 감싸 단락 방지
🔹 2) 전해질(KOH + LiOH) 준비
- 증류수(또는 순수한 물) 준비
- KOH 20~30% + LiOH 5% 비율로 섞어 용해
- 예) 1L 물당 KOH 200~300g + LiOH 50g
- 주의: KOH는 부식성이 강하므로 보호 장비 착용 (장갑, 보호안경)
🔹 3) 배터리 조립
- 전극을 용기 안에 차곡차곡 배치
- (+) 니켈판 → 격막(부직포) → (-) 철판 → 격막(부직포) → 반복
- 전극의 끝을 연결하여 터미널(전극 단자) 부착
- 전해질을 천천히 주입하여 플레이트가 완전히 잠기도록 함
- 뚜껑을 닫고 환기 구멍을 남김 (충·방전 시 가스 발생)
⚡ 3. 충·방전 및 테스트
- 태양광 패널(또는 전원 공급기)로 첫 충전
- 1.2V 셀 기준, 1.6
1.8V로 충전 (충전 시간: 812시간)
- 1.2V 셀 기준, 1.6
- 방전 테스트 (LED나 소형 전구 연결)
- 완충 후 전압 측정 (1.2V 유지 확인)
- 여러 개의 셀을 직렬 연결하여 12V, 24V 시스템 제작 가능
🧐 유지보수 및 팁
✅ 전해질은 5년마다 교체 (KOH 용액 증발 보충 필요)
✅ 과방전 방지 (최대 방전 전압 1.0V 이하 X)
✅ 태양광 충전 컨트롤러(PWM/MPPT) 사용 권장
✅ 셀 추가로 용량 확장 가능 (직렬=전압 증가 / 병렬=용량 증가)
🎯 결론: 니켈철 배터리의 장점과 단점
✅ 장점
✔ 50년 이상 사용 가능 (반영구적)
✔ 완전 방전 후에도 수명에 영향 없음
✔ 고온·저온에서 안정적
✔ 자연 방전이 적음
❌ 단점
⛔ 충·방전 효율이 낮음 (~70%)
⛔ 에너지 밀도가 낮아 부피가 큼
⛔ 제작 시 KOH(수산화칼륨) 취급 주의 필요
—————-
수산화 리튬 가격이 비싼 것이 단점.
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ニケルチォル(NiFe) バッテリーは トーマストマス・エジソンが発明した長寿命バッテリーで, 50‾100年以上使うことができる耐久性がすぐれたバッテリーです. 虫・放電效率が低く充電速度が遅いが, 半永久的に再生可能して太陽光保存用で相応しいです.
ニケルチォルバッテリー製作概要
両極(+): ニッケル版 (Ni)
陰極(-): 鉄板 (Fe)
電解質: 水酸化カリウム(KOH) + 水酸化リチウム(LiOH) (アルカリ溶液)
ケース: プラスチック/硝子勇気
隔膜(Separator): プラスチックまたは不織布
1. 準備物
| 仕分け | 材料 | 説明 |
|---|---|---|
| 両極(+) | ニッケル版 (Nickel Plate) | ニッケルメッキされた鉄板または純粋ニッケル使用 |
| 陰極(-) | 鉄板 (Iron Plate) | ステンレススチールまたは純粋物心 |
| 電解質 | KOH(水酸化カリウム) + LiOH(水酸化リチウム) | 20‾30% KOH + 5% LiOH (性能向上) |
| 隔膜 | プラスチックフィルム or 不織布 | 両極・陰極が直接接触しないように分離 |
| ケース | プラスチック/硝子勇気 | アルカリ耐性が強い勇気使用 |
2. 製作過程
1) 電極(プレート) 製作
- ニッケル版(Ni)と鉄板(Fe)を大きさにあうように切断 (5cm × 10cm 推薦)
- 表面をやすり紙で荒くして接触面積増加
- 各電極を多くの枚重なって用量増加 (セル党 5‾10枚使用可能)
- 各電極を隔膜(不織布)でくるんで段落防止
2) 電解質(KOH + LiOH) 準備
- 蒸溜水(または純粋な水) 準備
- KOH 20‾30% + LiOH 5% の割合で交ぜて溶解
- 例) 1L 水だ KOH 200‾300g + LiOH 50g
- 注意: KOHは腐食性が強いので保護装備着用 (手袋, 保護めがね)
3) バッテリー組み立て
- 電極を勇気中にきちんきちんと配置
- (+) ニッケル版 → 隔膜(不織布) → (-) 鉄板 → 隔膜(不織布) → 繰り返し
- 電極の終りを連結してターミナル(電極端子) 付着
- 電解質をゆっくり入れ込んでプレートが完全に掛かるようにハム
- 蓋を閉じて換気穴を残し (虫・放電時ガス発生)
3. 虫・放電及びテスト
- 太陽光パネル(または田園供給期)で初充電
- 1.2V セル基準, 1.6
1.8Vで充電 (充電時間: 812時間)
- 1.2V セル基準, 1.6
- 放電テスト (LEDや小型電球連結)
- 緩衝後電圧測定 (1.2V 維持確認)
- いくつかのセルを直列連結して 12V, 24V システム製作可能
維持補修及びチップ
電解質は 5年ごとに入れ替え (KOH 溶液蒸発補充必要)
果房前防止 (最大放電電圧 1.0V 以下 X)
太陽光充電コントローラー(PWM/MPPT) 使用勧奨
セル追加で用量拡張可能 (直列=電圧増加 / 並列=用量増加)
結論: ニケルチォルバッテリーの長所と短所
長所
50年以上使用可能 (半永久的)
完全放電後にも寿命に影響なし
高温・低温で安定的
自然放電が少なさ
短所
虫・放電效率が底さ (‾70%)
エネルギー密度が低くて体積が大きさ
製作時 KOH(水酸化カリウム) 取り扱い注意必要
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水酸化リチウム価格が高いのが短所.