KR100250381B1 - 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법 및 그 축전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법 및 그 축전지에 관한 것으로서, 더 상세하게는 축전지의 제조 공정중 도장 공정시에 메쉬형 기판에 활물질인 연호를 도장한 후 롤러를 이용하여 극판 상하면을 부직포로 감싼 상태에서 차후 공정인 숙성 공정, 조립 공정 등을 행하는 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법 및 그 축전지에 관한 것으로, 유리 섬유를 교차시켜 만든 글래스 매트(107)를 적당한 압력으로 격리판(106)에 부착시켜 양극판(108)의 활물질을 지지하여 주는 통상의 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법에 있어서, 메쉬형 기판(106)에 활물질인 연호를 도장한 도장 극판(11a)의 상하면에 부직포(110)를 부착시켜 극판(105,108)의 활물질을 지지하여 줌을 특징으로 하는 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법 및 그 방법으로 제조된 축전지를 제공하여, 극판과 부직포와의 접착력이 우수하여 활물질 보지력에 큰 효과가 있고 메쉬형 기판과 활물질간의 결합력이 우수하여 전지 성능에 우수한 효과가 있으며 조립 공정시에 벗겨짐이나 너덜거림등이 없어 작업성 및 생산성이 향상될 뿐만 아니라 값이 싼 부직포를 사용하여 원가를 절감하면서도 축전지 수명이 향상되는 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법 및 그 축전지에 관한 것이다.

Description

축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법 및 그 축전지

본 발명은 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법 및 그 축전지에 관한 것으로서, 더 상세하게는 축전지의 제조 공정중 도장 공정시에 메쉬형 기판에 활물질인 연호를 도장한 후 롤러를 이용하여 극판 상하면을 부직포로 감싼 상태에서 차후 공정인 숙성 공정, 조립 공정을 행함으로써 극판과 부직포 사이의 접착력이 강하여 활물질 보지력에 큰 효과가 있고, 메쉬형 기판과 활물질 간의 결합력이 우수하여 전지 수명이 향상되는 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법 및 그 축전지에 관한 것이다.

일반적으로 축전지용 극판의 제조 방법은 중력 주조 방식과 익스팬디드 그리드 방식을 이용는 바, 이를 첨부된 도면 제1도 내지 제4도를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

중력 주조 방식을 이용한 축전지용 극판의 제조 방법은 먼저 납-안티모니 합금, 납-칼슘-석합금 등의 합금연으로 기판을 성형하는 공정인 기판 주조 공정(20a)를 거치는 바, 이는 합금연이 수용된 고온의 납로 한쪽 측면에 설치된 개구부를 통하여 정량의 합금연이 그 자중에 의해 하부에 설치된 주조가 금형에 부어지면 주조기 금형 내부의 냉각수에 의해 고온의 합금연이 냉각되어 기판이 성형되는 공정이다.

기판이 성형되어 금형의 상부가 벌어지고, 기판이 낙하되면 커터에 의해 재단이 되어 기판의 성형이 완료된다.

기판 주조 공정과는 별도로 연분기에 연괴(鉛塊)를 투입하여 연분기의 회전력과 마찰력에 의해 Pb와 PbO로 구성된 작은 입자의 연분(鉛粉)을 제조하는 연분 제조 공정(30)과 Pb와 PbO로 구성된 연분에 물 및 황산 기타 첨가제를 투입하여 진흙같은 연호(鉛糊)를 제조하는 믹싱 공정(31)을 행한다.

기판 주조 공정(20a)후7 연호를 상기 기판에 바르는 도장 공정(22)을 거치면 이 기판은 극성을 띤 도장 극판이 되고, 도장 극판은 일정 시간 동안의 숙성과 건조 과정을 통해서 도장 극판중의 수분과 Pb%를 감소시켜 차후 공정인 초충전 공정(27)을 용이하게 하는 공정인 숙성 공정(25)을 거친 후 생성된 생극판은 활물질 성분이 PbO, PbSO₄로 되어 있어 이를 축전지의 화학 반응에 필요한

Pb₂,

Pb로 변화시키는 공정인 초충전 공정(27)을 거쳐 화성 극판이 된다.

즉 초충전 공정(27)은 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어 저장하는 공정이다.

이후 상기 화성 극판을 절단하는 절단 공정(24)을 거쳐 중력 주조 방식을 이용한 축전지용 극판이 완성되고 이 극판과 축전지의 구성 요소인 격리판(106), 전조(101), 덮개(102)등을 조립하는 조립 공정(32)을 거쳐 축전지가 완성된다.

상술한 중력 주조 방식은 생산성이 좋지 않고 주조기 금형의 조건에 따라 도는 금형이 마모되면 기판의 두께에 균일성이 일정치 않은 문제점이 있었다.

익스팬디드 그리드 방식을 설명하면, 먼저 스트립 캐스팅 공정(20)은 전기히터로부터 열을 받아 고온의 상태에 있는 납로에 합금연이 수용되어 납로에서 유출된 두께가 얇은 합금연이 별도 설치된 슬리터(Slitter)에 의해 분리되고 각각의 와인더(3a,3b,3c)에 코일처럼 권선되어 코일형 스트립(10a)이 성형되는 공정으로 열 교환기(2)에 의해 생산 관리되는 공정이다.(제3(a)도)

익스팬딩 공정(21)은 상기 코일형 스트립(10a)이 와인더(3a,3b,3c)로부터 이탈되어 스트립 언코일러(Strip Uncoiler, (4))의 턴테이블에 안착되고 턴테이블 회전에 따라 풀리게 되어(제3b도), 다음에 설치된 익스팬더(Expander,(5))에 유입되며, 익스팬더(5)에 의해 코일형 스트립(10a)의 길이 방향의 중앙 부위를 제외한 나머지 부분을 두께가 더 얇아지면서 동시에 폭은 넓어지게 되어 망사 형태의 메쉬(Mesh)를 이루고 중앙에는 코일형 스트립(10a) 형태를 그대로 유지하여 메쉬형 기판(10b)이 되며(제3(c)도), 메쉬형 기판(10b)이 회전하는 탭 블랭커(6)를 거쳐 중앙부위에 잔재된 코일형 스트립(10a)이 일정 간격의 탭을 가지고 절단되는 공정이다.(제3(d)도)

상술한 공정과는 별도로 연호가 제조되는 바, 연호는 연분기에 연괴(鉛塊)를 투입하여 연분기의 회전력과 마찰력에 의해 Pb와 PbO 로 구성된 작은 입자의 연분(鉛粉)을 제조하는 연분 제조 공정(30)과 Pb와 PbO로 구성된 연분에 물 및 황산 기타 첨가제를 투입하여 진흙같은 연호를 제조하는 믹싱 공정(31)을 거쳐 제조된다.

즉 극판 활물질을 만드는데 사용되는 납가루에 음극판(105) 또는 양극판(108)용 배합 첨가제를 혼합시켜 연호가 제조된다.

도장 공정(22)은 메쉬형 기판(10b)이 다시 도장기(Paster, (7))를 거쳐 메쉬형 기판(10b)에 연호가 도장되여 도장 극판(11a)을 제조하는 공정이고, 절단 공정(24)은 상기 도장 극판(11a)이 극판 디바이더(8)를 거쳐 일정폭으로 절단된 도장 극판(11b)이 되는 공정이다. (제3(e)도)

숙성 공정(25)은 상기 절단된 도장 극판(11b)을 일정 시간 동안의 숙성과 건조 과정을 통해서 도장 극판(11b)중의 수분과 Pb%를 감소시켜 차후 공정인 초충전 공정(27)을 용이하게 하는 공정으로 절단된 도장 극판(11b)이 생극판으로 되는 공정이다.

1차 조립 공정(26)은 상기 생극판을 6 셀(Cell)로 구성된 전조(101)에 넣어서 덮개(102)가 미융착된 축전지를 조립하는 공정으로 이 공정에서 음극판(105)에 비해 활물질의 결합력이 약한 양극판(108)에 활물질을 지지해 주는 바 종래에는 직경 약 20μ의 유리섬유를 종횡으로 교차시켜 만든 글래스 매트(Glass Mat, (107))를 적당한 압력으로 격리판(106)에 부착시키는 방법으로 활물질을 지지하여 주었다.

초충전 공정(27)은 1차 조립된 축전지에 전해액의 황산을 주액후 통전하여 극판(105,108)의 화학적 에너지를 전기적 에너지를 변환함으로써 극판(105,108)에 전기를 충전하는 공정으로 이후 덮개(102)가 미융착된 축전지에 완성 비중 조정 및 덮개 융착을 통해서 익스팬디드 그리드 방식을 이용한 축전지가 완성된다.

상술한 방법으로 이루어진 축전지의 내부 구조는 전조(101)의 내부에 보통 6개의 셀(109)이 직렬로 연결되어 있고 상기 셀(109)은 음극판(105), 격리판(106), 글래스 매트(107), 양극판(108), 글래스 매트(107), 격리판(106), 음극판(105)순으로 다수개가 형성되어 구성된다.

즉 양극판(108)의 활물질은 격리판(106)에 부착된 글래스 매트(107)에 의해 지지된다.

상기 축전지 내부의 빈 공간에는 전해액인 황산이 충진된다.

미설명 부호 103은 마개이며 104는 전기의 출입구인 단자이다.

그러나 종래의 글래스 매트(107)를 이용하여 활물질을 지지하여 주는 방법은 활물질과 양극판(108)과의 결합력이 약하여 축전지 성능이 저하되고 활물질 보지력이 약하며 조립시에는 글래스 매트(107)의 주성분인 유리 섬유가 작업자의 건강을 해할 우려가 있을 뿐만 아니라 벗겨짐, 너덜거림에 의해 작업성 및 생산성이 떨어지는 등의 문제점 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연호가 도장된 메쉬형 기판 즉 도장 극판의 상하면에 부직포를 부착함으로써 극판과 부직포와의 접착력이 우수하여 활물질 보지력에 큰 효과가 있고 메쉬형 기판과 활물질간의 결합력이 우수하여 전지 성능에 우수한 효과가 있으며 조립 공정시에 벗겨짐이나 너덜거림 등이 없어 작업성 및 생산성이 향상될 뿐만 아니라 값이 싼 부직포를 사용하여 원가를 절감하면서도 축전지 수명이 향상되는 축전지용 극판에 활물질을 제조하는 방법 및 그 축전지를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 유리 섬유를 교차시켜 만든 글래스 매트를 적당한 압력으로 격리판에 부착시켜 양극판의 활물질을 지지하여 주는 통상의 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법에 있어서, 메쉬형 기판에 활물질인 연호를 도장한 도장 극판의 상하면에 부직포를 부착시켜 극판의 활물질을 지지하여 줌을 특징으로 하는 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법을 제공하고자 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스트립 캐스팅 공정, 익스팬딩 공정을 거쳐 메쉬형 기판이 제조되고 연분 제조 공정, 믹싱 공정을 거쳐 연호가 제조되어 상기 메쉬형 기판에 연호를 도포하는 도장 공정을 거친 후에, 절단 공정, 숙성 공정, 1차 조립 공정, 초충전 공정, 2차 초립 공정으로 제조되는 통상의 축전지에 있어서, 상기 메쉬형 기판에 연호를 도장하는 도장 공정에서 생성된 도장 극판의 상하면에 부직포를 부착한 후에 차후 공정을 거쳐 제조됨을 특징으로 하는 축전지를 제공하고자 한다.

제1도는 종래 중력 주조 방식의 제조 공정도.

제2도는 종래 익스팬디드 그리드 방식의 제조 공정도.

제3(a)도 내지 제3(e)도는 제2도를 제조 공정순으로 설명하는 평면도.

제4도는 종래의 일반적인 자동차용 축전지의 내부 구조도.

제5도는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 축전지의 내부 구조도.

제6도는 본 발명에 따라 부직포를 도장 극판에 부착하는 모습을 보인 정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 납로 2 : 열 교환기

3a,3b,3c : 와인더 4 : 스트립 언코일러

5 : 익스팬더 6 : 탭 블랭커

7 : 도장기 8 : 극판 디바이더

10a : 코일형 스트립 10b : 메쉬형 기판

11a : 도장 극판 11b : 절단된 도장 극판

20 : 스트립 캐스팅 공정 20a : 기판 주조 공정

21 : 익스팬딩 공정 22 : 도장 공정

24 : 절단 공정 25 : 숙성 공정

26 : 1차 조립 공정 27 : 초충전 공정

28 : 2차 조립공정 30 : 연분 제조 공정

31 : 믹싱 공정 32 : 조립 공정

101 : 전조 102 : 덮개

103 : 마개 104 : 단자

105 : 음극판 106 : 격리판

107 : 글래스 매트 108 양극판

109 : 셀 110 : 부직포

111 : 롤러

이하 본 발명을 첨부된 도면 제2도 내지 제6도를 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명의 기본적인 구성을 살펴보면, 유리 섬유를 교차시켜 만든 글래스 매트(107)를 적당한 압력으로 격리판(106)에 부착시켜 양극판(108)의 활물질을 지지하여 주는 통상의 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법에 있어서,

메쉬형 기판(10b)에 활물질인 연호를 도장한 도장 극판(11a)의 상하면에 부직포(110)를 부착시켜 극판(105,108)의 활물질을 지지하여 줌을 특징으로 한다.

본 발명이 종래의 기술과 다른 것은 종래에는 1차 조립 공정(26)에서 격리판(106)의 일측면에 글래스 매트(107)를 부착시켜 양극판(108)의 활물질을 지지하여 준 반면에, 본 발명에서는 도장 공정(22)에서 도장 극판(11a)의 상하면에 롤러(111)를 이용하여 값이 저렴한 부직포(110)를 부착시켜 극판(105,108)의 활물질을 지지한다는 것이다.

이는 약간의 습기가 있는 도장 극판(11a)의 상하면에 부직포(110)가 권선된 롤러(111)를 위치시켜 롤러(111)를 회전시킴에 따라 롤러(111)에 감겨진 부직포(110)가 풀어져서 이동하는 도장 극판(11a)의 상하면에 접촉됨으로써 습기에 의해 도장 극판(11a)에 접착되기 때문에 가능하다.

도장 공정(22)에서 부직포(110)를 부착한 후 숙성 건조하는 과정인 숙성 공정(25)을 거치기 때문에 접착력이 더 강하게 되는 것이고 조립 공정(26,28)시에 강한 접착력 때문에 벗겨짐, 너덜거림, 찢어짐에 의한 공정 트러블이 없어 작업성 및 생산성이 향상되는 것이다.

상술한 방법에 의해 제조된 축전지는 즉 스트립 캐스팅 공정(20), 익스팬딩 공정(21)을 거쳐 메쉬형 기판(10b)이 제조되고 연분 제조 공정(30), 믹싱 공정(31)을 거쳐 연호가 제조되어 상기 메쉬형 기판(10b)에 연호를 도포하는 도장 공정(22)을 거친 후에, 절단 공정(24), 숙성 공정(25), 1차 조립 공정(26), 초충전 공정(27), 2차 조립 공정(28)으로 제조되는 통상의 축전지에 있어서, 상기 메쉬형 기판(10b)에 연호를 도장하는 도장 공정(22)에서 생성된 도장 극판(11a)의 상하면에 부직포(110)를 부착한 후에 차후 공정을 거쳐 제조되는 축전지는 극판에 직접 부직포가 부착되기 때문에 극판과 부직포와의 결합력이 우수하여 활물질 보지력에 큰 효과가 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 연호가 도장된 메쉬형 기판 즉 도장 극판의 상하면에 부직포를 부착함으로써 극판과 부직포와의 접착력이 우수하여 활물질 보지력에 큰 효과가 있고 메쉬형 기판과 활물질간의 결합력이 우수하여 전지 성능에 우수한 효과가 있으며 조립 공정시에 벗겨짐이나 너덜거림 등이 없어 작업성 및 생산성이 향상될 뿐만 아니라 값이 싼 부직포를 사용하여 원가를 절감하면서도 축전지 수명이 향상되는 유용한 발명인 것이다.

Claims (3)

1. 유리 섬유를 교차시켜 만든 글래스 매트(107)를 적당한 압력으로 격리판(106)에 부착시켜 양극판(108)의 활물질을 지지하여 주는 통상의 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법에 있어서, 메쉬형 기판(10b)에 활물질인 연호를 도장 극판(11a)의 상하면에 부직포(110)를 부착시켜 극판(105,108)의 활물질을 지지하여 줌을 특징으로 하는 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 부직포(110)가 감겨진 롤러(111)를 회전시켜 도장 극판(11a)의 상하면에 부직포(110)를 부착시킴을 특징으로 하는 축전지용 극판에 활물질을 지지하는 방법.
3. 스트립 캐스팅 공정(20), 익스팬딩 공정(21)을 거쳐 메쉬형 기판(10b)이 제조되고 연분 제조 공정(30), 믹싱 공정(31)을 거쳐 연호가 제조되어 상기 메쉬형 기판(10b)에 연호를 도포하는 도장 공정(22)을 거친 후에, 절단 공정(24), 숙성공정(25), 1차 조립 공정(26), 초충전 공정(27), 2차 조립 공정(28)으로 제조되는 통상의 축전지에 있어서, 상기 메쉬형 기판(10b)에 연호를 도장하는 도장 공정(22)에서 생성된 도장 극판(11a)의 상하면에 부직포(110)를 부착한 후에 차후 공정을 거쳐 제조됨을 특징으로 하는 축전지.

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