KR0127040B1 - 납축전지의 전해액 조성물 - Google Patents

Abstract

납축전지의 전해액조성물인 증류수와 황산외에, 불화소다, 황산히드록실아민, 마그네슘 및 가성소다를 적당량식 첨가하여 황산납의 발생을 방지해서 기전력을 유지,향상시켜서 납축전지의 성능과 수명을 향상시키고자한 납축전지의 전해액조성물에 관한 것이다.

Description

납축전지의 전해액 조성물

본 발명은 납축전지의 선해액조성물에 관한 것으로 납분말 미립자의 표면을 보호하고, 온도의 변화에 관계없이 전해액의 기전력(起電力)을 향상시키는 물질 즉, 불화소다, 황산히드록실아민, 마그네슘, 가성소다등을 전해액의 주성분인 증류수와 황산에 일성비율로 배합합으로씨 납축전지의 성능을 향상시켜 수명을 연장시키기 위한 전해액조성물에 관한 것이다.

종래, 민생용 및 일반산업용으로 사용되는 납축전지의 전해액은 과산화납 및 납봉과 묽은 황산용액으로 이루어져 있으며, 이 묽은 황산용액은 증류수 60.8%와 황산 39.2%로 이루어진 것으로서 완전 충전시의 비중은 20℃에서 1.280이다.

이와같은 전해액으로 이루어진 종래의 납축전지는 충,방전의 횟수가 더해감에 따라 납과 황산의 반응에 의해서 황산납을 형성하고, 이로 인하여 기전력을 저하시키게 됨과 동시에 전기출입의 내부저항을 증가시키게 되므로, 결국 납축전지의 성능을 저하시켜 납축전지의 수명을 통상 1∼2년에 불과하였다.

상기 수명을 단축시키는 주요인은, 전극판의 활성물질인 미세한 납분말이 황산의 출입으로 황산납을 형성하여 상기 전극판에 피막을 형성하게 되고, 드디어는 전극판에서 피막이 떨어짐으로써 기전력의 약화 및 전기의 내부저항의 증가와 더불어 수명을 단축시키게 되는 것이다.

또한, 황산전해액은 온도변화에 따라 기전력이 달라지는 결점이 있어, 약 25℃의 상온에서는 화학반응이 l00% 진행되어 방전이 잘 되지만 기온이 하강함에 따라 화학반응은 저하되어 전기발전용량이 감소하게 ㄴ된다.

이는 동절기에 있어서, 약 -10℃ 근방의 추운날씨에는 시동이 불량한 예를 보아도 알 수 있다. 즉, 온도가 -1℃ 하강함에 따라 축전지의 발전용량이 1암페어씩 감소되는 결점이 있었다.

상기한 종래 기술의 여러가지 문제점을 감안해서 본 발명자가 연구를 거듭한 결과 종래 전해액의 주성분인 증류수와 황산에 불화소다, 향산히드록실아민, 마그네슘 및 가성소다를 일정비율 첨가함으로써 기후 및 온도의 변화에 관계없이 전해액의 화학반응을 원활하게 하면서 황산납의 발생을 억제, 예방하여 충, 방전이 양호하게 이루어지도록 하고, 독성과 부식성을 억제하는 역할을 하는 전해액조성물을 얻을 수 있는 것을 발견하고, 그 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

본 발명의 전해액 조성물은 증류수와 황산으로 이루어진 통상의 납축전지의 전해액에 있어서, 증류수 60중량%에 황산(H₂SO₄)의 함량을 통상전해액보다 감소시킨 30중량%로 혼합하고, 여기서 불화소다(NaF), 황산히드록실아민((NG₂OH)₂, H₂SO₄), 마그네슘(Mg) 및 가성소다의 적당량을 추가로 첨가하여 전해액조성물을 얻는 것이다.

상기 불화소다는 납축전지의 납분말미립자의 표면을 보호하여 황산납으로 변질, 부식되는 것을 방지하기 위해 사용되고, 그 첨가량은 전해액조성물의 중량을 기준으로 0.3~0.7중량%이며 가장 바람직하게는 0.5중량%이다.

상기 황산히드록실아민은 그 자체가 pH2.7의 강한 환원제이면서 안정제이므로 전해액인 황산용액에 의한 납분말의 산화를 방지 내지 환원시키게 되어 황산납으로의 변질을 방지하는 안정제 역할을 하도록 하기 위해 첨가하는 것이며, 이의 첨가량은 전해액조성물의 중량을 기준으로 0.5~0.9중량%이며, 가장 바람직하게는 0.7중량%이다.

또한, 상기 마그네슘은 전기에 의한 납의 부식을 방지하면서 납과 황산의 반응에 의한 황산납의 발생으로 황산이온(SO₄ ^2-)의 부족에 따른 음극의 약화를 보충하여 마그네슘의 음극역할을 대신해 줌으로써 기전력의 유지, 향상을 도모하여 온도변화나 황산납 발생에 따른 발전용량의 강하를 막고, 향상 온도와 히루등에 무관하게 발전용량을 일정하게 유지할 수 있도록 하기 위한 것으로서, 이의 첨가량은 전해액조성물의 중량을 기준으로 3~7중량%이며, 바람직하게는 5중량%이다.

또 상기 가성소다는 그 자체가 알칼리축전지의 전해액으로 사용되는 물질이므로 본 발명에서는 강산인 황산과의 일부 중화로 황산에 의한 산화의 억제, 즉 황산납발생을 예방, 억제하면서 알칼리전지로서의 역할을 하도록 하기 위한 것으로서 그 첨가량은 3.5~4중량%이며, 가장 바람직하게는 3.8중량%이다.

이하 본 발명의 전해액조성물의 구체적 실시예에 대하여 설명한다.

[실시예 1]

증류수 60중량%에 황산을 30중량% 혼합하고, 이에 불화소다 0.5중량%, 황산히드록실아민 0.7중량%, 마그네슘 5중량%, 가성소다 3.8중량%를 혼합해서 납축전지용 전해액 조성물을 얻었다.

상기와 같은 조성비로 혼합한 전해액과 종래 전해액을 납축전지에 주입, 충전한후, 1년 6개월 동안 조성물의 변화과정을 시험한 결과, 본 발명의 조성물은 납분말 미립자의 표면의 황산납으로 변환함에 따른 부식이 전혀 없었으나 종래 전해액은 상기 기간내에 백색황산납의 발생을 육안으로도 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 조성물을 주입한 납축전지의 수명은 3년 6개월 내지 4년까지 그 사용이 가능하였으나, 종래의 전해액을 주입한 납축전지의 수명은 1년 6개월 내지 2년으로, 황산납 때문에 그 수명이 종료되어 사용할 수 없었다.

[실시예 2]

본 발명의 전해액은 종래의 납축전지의 전해액에 비해 비중이 1.280에서 1.260으로 낮아진 것으로 강산의 산도를 낮춤으로써 강산에 의한 독성과 부식성을 35%이상 감소시킨다. 또한, 전해액의 비중에 따른 전기용량에 대하여 본 발명의 조성물과 종래 전해액을 비교한 바, 하기 표에서와 같이 본 발명의 조성비의 전해액은 비중 1.260에서 100%의 전기용량을 나타내고 또 비중 1.220에서 80%의 전기 용량을 발휘하였지만, 종래의 전해액은 비중 1.280에서 비중 1.200에서 상기 60%정도 밖에 전기용량을 발휘하지 못했다.

상기와 같이 본 발명의 전해액 조성물은 백색황산납의 발생이 전무할 뿐아니라, 온도의 변화에 관계없이 전기용량을 일정하게 유지할 수 있고, 축전지의 수명도 종래의 것에 비해 현저히 향상시킬 수 있는 매 우유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 증류수와 황산으로 구성되는 납축전지의 전해액에 있어서, 증류수 60중량%에 황산 30중량%을 혼합하고, 이에 불화소다 0.3~0.7중량%, 황산히드록실아민 0.5~0.9%중량%, 마그네슘 3~7중량% 및 가성소자 3.5~4중량를 각각 첨가한 것을 특징으로 하는 납축전지의 전해액조성물.