KR100307149B1 - 무보수 드라이 차아지 축전지 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무보수(Maintenance Free) 드라이 차아지 축전지의 제조방법에 관한 것으로, 종래의 무보수 웨트차아지 축전지의 단점을 개선한 제조방법이다.
종래의 무보수 웨트차아지 축전지의 특징인 합성연(alloy), 전조, 캡의 장점과 드라이 차아지식 축전지의 장점인 장기 저장성, 운반 편리성을 조합한 무보수 드라이차아지식 축전지의 제조방법이다.
이러한 본 발명은 종래의 드라이차아지 축전지 및 웨트차아지 축전지의 장점을 최대한 이용한 제조방법으로서, 납-안티모니(1.4∼3.5wt%) 및 납-칼슘(0.04∼1.0 wt%)-주석(0.2∼1.6wt%)을 이용하고 중력주조방식(gravity casting)을 이용한 코너 러그 그리드, 센터 러그 그리드와 익스팬드(expanded)방식을 적용한 센터 러그 그리드를 제조하는 주조공정, 순연의 고운입자와 기타 물질(황산, 물, 화이버, 익스팬드, 셀룰로스 등)들을 골고루 잘 섞어 그리드에 도포시키는 도포공정, 수분 및 납금속을 감소시키는 숙성공정, 기존의 화성 탱크를 이용한 화성방법과 카세트를 이용하여 극판에 전기적인 반응을 부여하는 화성공정을 거친 드라이 차아지 화성공정을 이용 하므로써 이루어진다.

Description

무보수 드라이 차아지 축전지 제조방법{The manufacturing of maintenance free lead acid battery through the dry charge}
본 발명은 무보수(Maintenance Free) 드라이 차아지 축전지의 제조방법에 관한 것으로, 종래의 무보수 웨트차아지 축전지의 단점을 개선한 제조방법이다.
종래의 무보수 웨트차아지 축전지의 특징인 합성연(alloy), 전조, 캡의 장점과 드라이 차아지식 축전지의 장점인 장기 저장성, 운반 편리성을 조합한 무보수 드라이차아지식 축전지의 제조방법이다.
이러한 본 발명은 종래의 드라이차아지 축전지 및 웨트차아지 축전지의 장점을 최대한 이용한 제조방법으로서, 납-안티모니(1.4∼3.5wt%) 및 납-칼슘(0.04∼1.0 wt%)-주석(0.2∼1.6wt%)을 이용하고 중력주조방식(gravity casting)을 이용한 코너 러그 그리드, 센터 러그 그리드와 익스팬드(expanded)방식을 적용한 센터 러그 그리드를 제조하는 주조공정, 순연의 고운입자와 기타 물질(황산, 물, 화이버, 익스팬드, 셀룰로스 등)들을 골고루 잘 섞어 기판에 도포시키는 도포공정, 수분 및 납금속을 감소시키는 숙성공정, 기존의 화성 탱크를 이용한 화성방법과 카세트를 이용하여 극판에 전기적인 반응을 부여하는 화성공정을 거친 드라이 차아지 화성공정, 또한 화성된 극판을 조립할 때, 드라이차아지 축전지용 극판과 웨트차아지용 전조, 카바, 캡을 적용함으로써 드라이차아지 축전지의 장기저장성 및 운반편이성 등의 장점을 살린 무보수 드라이 차아지축전지 제조방법에 관한 것이다.
소비자가 사용전에 전해액을 주입한 후 사용하는 드라이차아지 축전지와 제품제조시 전해액을 주입한 후 판매하는 웨트차아지 축전지의 일반적인 제조방법을공정순으로 살펴보면 다음과 같다.
그리드의 주조는 중력에 의하여 주조되는 것으로 일반적으로 용융된 납로에서 펌프에 의해 납의 온도가 납로에서와 동일하게 유지되는 연송관을 통하여 주조 몰드로 이송되어 몰드 내부로 부어질 때 자중에 의한 그리드가 성형되어 몰드가 열리면서 성형된 그리드가 빠져나온다.
이때 그리드의 빠져나옴과 동시에 칼날에 의해 외관의 지저분한 모양들이 제거되고, 랙에 적재되며 랙에 적재된 그리드는 도포를 하기에 적절한 강도를 부여하기 위하여 4∼5일 정도 대기중에 방치한다.
그런 다음 도포기를 통과시키는데, 이곳에서는 고운입자로 만든 연분과 물, 황산, 화이버, 익스팬드 등이 잘 섞여진 물질을 롤에 의해 그리드의 표면에 부착시킨 후 불필요한 수분제거를 위하여 일정시간 동안 버너 속으로 통과시킨 다음, 다음 공정을 위하여 랙에 적재시킨다.
그리고 다음공정인 화성조건에 가장 적합한 극판을 만들기 위하여 적절한 금속함량 및 수분 조절과정인 숙성/건조공정을 거친 후 화성공정을 거치는데, 일반적으로 화성은 숙성 후 극판이 PbO, PbSO4상태에서 플러스는 PbO2, 마이너스는 Pb로 전환시켜 주는 공정으로 될 수 있는 한 최대한의 전환율을 얻기 위하여 여러가지의 방법으로 화성을 시키고 있다.
화성 후 극판을 수세/건조 후 절단을 거쳐 전조, 카바, 캡등을 사용하여 조립을 실시하므로써 드라이차아지 배터리가 완성된다.
최근들어 중력주조 방법의 작업성 및 생선성 보완을 위하여 또한가지 방법이 도입되었는데, 그것은 중력주조 방식이 아닌 일반적인 납을 녹인 납로에서 납이 드럼으로 흘러들어 드럼과 분리되어 일정한 두께의 시트(sheet)형성으로, 일반적으로 금속은 시간의 경과나 외부의 힘에 의하여 상이 제자리를 잡으면 늘리기가 힘들지만 납과 같은 물질은 상이 제자리를 잡더라도 소프트한 성질을 지닌다는 성질을 충분히 활용하여 롤 상태로 감아 두었다가 늘려주는 공정인 익스팬드 공정으로 이어진다.
여기서 드라이차아지 배터리의 그리드 용도에 적합하게 넓힌 후 활물질이 들어갈 수 있는 공간을 블랭킹시킨 다음 도포기를 통과시키는데, 이곳에서는 고운입자로 만든 연분과 물, 황산, 화이버, 익스팬드 등이 잘 섞여진 물질로 롤에 의해 그리드의 표면에 부착시킨 후 불필요한 수분제거를 위하여 일정시간 동안 버너속으로 통과시킨 다음, 다음공정을 위하여 랙에 적재시킨다.
차이점은 이러한 공정이 온라인화 되어 하나의 공정으로 이루어진다는 점에서 중력주조식과 다른 차이점이다.
그리고 작업성 및 생산성 향상의 장점이 있는 반면, 중력주조방법에 비하여 경도가 약하다는 단점이 있다.
웨트차아지 배터리는 주조, 도포, 숙성/건조공정은 드라이차아지 배터리와 동일하지만 그 후 공정이 다른 차이점이다.
여기서는 숙성/건조를 마친 2개의 극판으로 이루어진 팬널을 1개의 극판으로 절단한 후 전조, 카바, 캡을 사용하여 조립을 실시한 후 화성공정을 거치는데 이공정도 마찬가지로 극판이 PbO, PbSO4상태에서 플러스는 PbO2, 마이너스는 Pb로 전환시켜 주는 공정으로 될 수 있는 한 최대한의 전환율을 얻기 위하여 여러가지의 방법으로 화성을 시키고 있다.
본 발명은 MF 드라이차아지 축전지 제조방법에 관한 것으로 종래의 드라이차아지 축전지 및 웨트차아지 축전지의 장점을 최대한 이용한 제조방법으로서, 납-안티모니(1.4∼3.5wt%) 및 납-칼슘(0.04∼1.0 wt%)-주석(0.2∼1.6wt%)을 이용하고 중력주조방식(gravity casting)을 이용한 코너 러그 그리드, 센터 러그 그리드와 익스팬드(expanded)방식을 적용한 센터 러그 그리드를 제조하는 주조공정, 순연의 고운입자와 기타 물질(황산, 물, 화이버, 익스팬드, 셀룰로스 등)들을 골고루 잘 섞어 그리드에 도포시키는 도포공정, 수분 및 납금속을 감소시키는 숙성공정, 기존의 화성탱크를 이용한 화성공정 및 카세트를 이용하여 극판에 전기적인 반응을 부여하는 화성공정을 거치도록 하므로써 이루어진다.
또한 본 발명은 드라이 차아지 축전지 제조방법과 동일하게 제조된 드라이차이지 축전지용 극판을 웨트차아지용 전조, 카바, 캡을 이용하여 조립시킴으로써 드라이차아지 축전지의 장기저장성 및 운반 용이성 등의 장점을 살리도록 한 것이다.
도 1 은 무보수 드라이 차아지 축전지 제조 공정도
도 2 는 무보수 드라이 차아지 축전지용 전조도
도 3 은 무보수 드라이 차아지 축전지용 카바도
도 4 는 무보수 드라이 차아지 축전지용 캡도
도 5 는 중력주조 및 익스팬드식 극판 정면도
도 6 은 카세트 화성상태를 나타낸 평면도
도 7 은 카세트 화성시 극판투입상태 설명도
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1 : 주조공정 2 : 도포공정 3 : 숙성공정
4 : 화성공정 5 : 수세/절단공정 6 : 조립공정
7 : 전조 8 : 카버 9 : 캡
10 : 극판 10c,10d : 러그 14 : 카세트
15,16 : 버스바
본 발명의 기본적인 구성을 살펴보면, 납로에서 납이 유출되어 주조기로 들어가서 그리드가 형성되는 주조공정(1)을 거치고, 일정기간의 에이징을거쳐 그리드를 도포기에 통과시키면서 그리드에 활물질이 붙게되는 도포공정(2)을 거치게 된다.
여기서 극판(10)은 납-안티모니(1.4∼3.5wt%) 및 납-칼슘(0.04∼1.0wt%)-주석(0.2∼1.6wt%)을 이용하여 중력방식과 익스팬드 방식에 의해 만들어진 그리드를 도 5 와 같이 제조되며, 러그(10c)(10d)의 위치가 다른 극판(10a)(10b)을 만들게 된다.
다음으로 극판중의 수분 및 납금속을 감소시키기 위하여 숙성공정(3)을 거치면서 활물질을 Pb0.PbSO4성분으로 되어 축전지가 화학반응을 일으키게 하기 위하여 양극은 PbO2로 변환시키고, 음극은 Pb로 변환시키는 화성공정(4)을 거치도록 한다.
화성공정(4)은 도 6 과 같이 카세트(14)에 양극판(12)과 음극판(13)을 삽입시켜 화성시키되 양극판(12)과 음극판(13)삽입시 극판의 매단위 또는 패널단위로 극판을 삽입시킬 수 있다.
이러한 카세트(14)는 도 7 과 같이 버스바(15)(16)가 설치된 화성탱크(18)에 삽착하여 극판의 화성이 이루어지도록 한다.
즉 생극판을 카세트(14)에 삽입하고 극판(10)의 삽입이 완료된 카세트(14)의 밑으로 극판(10)의 러그(10c)만 돌출될 수 있게 하여 양극판의 러그(10c)는 버스바(15)에 접촉시키고 음극판의 러그(10c)는 버스바(16)에 접촉시키고 버스바(15)에는 플러스 전류를 버스바(16)에는 마이너스 전류를 흐르게 하여 카세트(14)에 삽입되어 있는 극판(10)에 전류가 통하게 하여 활물질의 PbP, Pb, PbSO4등의 성분을 화학반응시 필요한 PbO2-양극판 Pb-음극판으로 변환시킨다.
여기서 카세트(14)의 역할은 극판(10)의 삽입시 극판(10)을 고정하므로 카세트(14)가 없이 드라이 화성을 하던 방식에서는 매단위로 화성시킬 때 극판의 기울어짐에 의한 불량증가를 막아주며 러그의 접촉면(15a)(16a)의 증가로 코너러그(10c)뿐만 아니라 썬터러그(10d)의 화성도 가능하다.
화성공정(4)을 거친 극판(10)은 수세/절단공정(5)을 거친 후 도 2 내지 도 4 에 도시된 바와 같이 웨트차아지 축전지용 전조(7), 카바(8), 캡(9)을 이용하여 제품을 조립하는 조립공정(6)을 거치도록 한다.
본 발명은 종래의 축전지에서 나타나는 문제점들을 개선하기 위하여 드라이 차아지 축전지의 장점인 장기저장성 및 운반 편이성등의 개선을 위하여 조립전의 공정을 드라이차지 제조공정을 이용하였으며 다음으로 무보수 축전지용 극판, 전조, 카바 및 캡을 이용하여 조립을 실시하는 것으로 이때 전조는 외관 모양이 격자체로 되어 있어 축전지가 과도한 압력을 받을시 완충시키는 역할을 할 수 있게 설계되어 있으며, 카바는 개스발생을 완화시켜 물소모량 감소 및 각 셀간 전해액 높이 편차를 줄일 수 있게 설계된 것이 장점이다.
그리고 캡은 3개의 셀을 동시에 열고 닫게 할 수 있는 구조로 되어 있어 전해액 주액 및 보액의 편리성을 장점으로 들 수 있다.
본 발명은 상기된 바와 같이 내용물의 장점 및 구조적인 장점이 결합되어 새로운 차원의 제품의 개발로 품질균일화 및 품질향상이 뛰어난 것이다.

Claims (6)

  1. 납로에서 납이 유출되어 주조기로 들어가서 그리드가 형성되고 일정기간의 에이징을 거친 그리드를 도포기에 통과시키면서 그리드에 활물질이 붙게하는 방식과 익스팬드 그리드 제조방법을 이용한 그리드를 제조한 후 도포공정을 거친, 극판중의 수분 및 납금속을 감소시키기 위하여 숙성공정을 거치면서 활물질은 PbO.PbSO4성분으로 되고, 축전지가 화학반응을 일으키게 하기 위하여 양극은 PbO2로 변환시키고, 음극은 Pb로 변환시키는 화성공정을 거친 후 수세 및 건조 후 절단한 것을 포함하는 무보수 드라이 차아지 축전지 제조방법.
  2. 제 1 항에서, 그리드는 납-안티모니(1.4∼3.5wt%) 및 납-칼슘(0.04∼1.0wt%)-주석(0.2∼1.6wt%)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무보수 드라이 차아지 축전지 제조방법.
  3. 제 1 항에서, 드라이 차아지 축전지를 제조하는 드라이 화성공정에서 카세트 및 공용버스바를 사용하여 극판을 화성하는 것을 특징으로 하는 무보수 드라이 차아지 축전지 제조방법.
  4. 제 1 항에서, 익스팬드 극판을 카세트에 삽입하고 드라이 화성한 후 제품을조립하는 것을 특징으로 하는 무보수 드라이 차아지 축전지 제조방법.
  5. 제 1 항에서, 화성공정은 러그위치가 다른 극판을 공용으로 사용하는 버스바가 내장된 화성탱크를 사용하는 것을 특징으로 하는 무보수 드라이 차아지 축전지 제조방법.
  6. 제 1 항에서, 조립된 극판은 외관이 격자체로 된 전조에 넣고, 상기 전조에는 개스발생을 완화시키는 카바를 씌우며, 상기 카바에는 3개의 셀을 개폐시키는 캡을 씌워 주는 것을 특징으로 하는 무보수 드라이 차아지 축전지 제조방법.
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