KR100719092B1 - 연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터제조공정 - Google Patents

연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터제조공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 고분자 전해질 연료전지의 전극접합과 그 제조공정에 관한 것으로서, 특히 스택을 구성하는 전극의 음극판과 양극판의 냉각수면인 접착제 도포라인에 접착제를 도포하여 결합시키고 패킹을 접착하여 세퍼레이터를 제작하는 방식으로 접착력을 향상시켜 접착면에 대한 기밀성과 전단응력을 향상시키는 연료전지용 음극판과 양극판을 접착하는 세퍼레이터 제조공정에 관한 것이다.
따라서, 본 발명에 의하여 제작되어진 세퍼레이터는 고온, 고점도성의 접착제를 사용하여 연료전지의 운전 중 생성되는 가동 열로 인한 접착제의 이탈방지와 접착력을 향상시켜 접착 면에 대한 기밀성과 전단 응력을 향상시키는 세퍼레이터를 제공하는데 있다.
세퍼레이터, 열전도판, 패킹, 접착제 등

Description

연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터 제조공정{The product method of single cell}
도 1은 본 발명의 열전도판 재료선정을 위한 주요물질의 특성을 나타낸 것이다.
도 2은 본 발명의 열전도판을 선정하기 위한 재료의 실시 예를 나타낸 것이다.
도 3는 본 발명의 음극판과 양극판이 열전도판에 장착되는 과정의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 음극판과 양극판을 접착하여 열전도판에 장착된 조립도이다.
도 5는 본 발명의 접착된 세퍼레이터와 열전도판을 적층하여 압착공정에 대하여 나타낸 간략도이다.
도 6은 본 발명의 강제 열풍건조기에 열전도판이 적층되어지는 구조에 대한 간략도이다.
도 7은 본 발명의 세퍼레이터의 양면에 패킹 부착을 위한 패킹 안착지그를 나타낸 간략도이다.
<도시된 도면의 주요부호에 대한 간단한 설명>
10; 열전도판 11; 센터고정핀
13; 음극판 14; 도포라인
15; 양극판 40; 세퍼레이터
41: 지지판 43; 가압판
60; 패킹본딩지그 62; 패킹라인홈
64: 패킹
본 발명은 차량용 고분자 전해질 연료전지의 전극접합과 그 제조공정에 관한 것으로서, 특히 스택을 구성하는 전극의 음극판과 양극판의 냉각수면인 접착제 도포라인에 접착제를 도포하여 결합시키고 패킹을 접착하여 세퍼레이터를 제작하는 방식으로 접착력을 향상시켜 접착면에 대한 기밀성과 전단응력을 향상시키는 연료전지용 음극판과 양극판을 접착하는 세퍼레이터 제조공정에 관한 것이다.
일반적으로 고체 고분자 전해질 연료전지는 막-전극접합체(MEA: Membrane Electrode Assembly)와 세퍼레이터로 구성되는 셀을 적층하여 구성되어지고, 이온교환막으로 이루어는 전해질 막과 전해질 한쪽 면에 배치된 촉매 층으로 이루어지는 전극(양극, 연료극)으로 형성되어진다.
그리고 상기 세퍼레이터는 양극, 음극에 연료가스로 사용되어지는 수소 및 산화가스로 사용되어지는 공기를 공급하기 위한 공급 유로 및 연료전지 냉각용 냉 매(냉각수)를 흘리기 위한 냉매 유로가 형성된다.
또한 세퍼레이터는 양극판인 애노드에서 생성된 전자를 음극판인 캐소드 쪽으로 전도해주는 커런트콜렉터 역할을 수행하며 막-전극접합체를 지지해주고, 애노드 및 캐소드 쪽으로 각각 연료와 산화제를 공급해 주는 통로를 제공해주는 동시에 전지 운전 중에 생성되어지는 물을 제거해주는 통로 역할을 수행하고, 연료전지의 운전시 발생하는 열을 효과적으로 방출하여 일정한 온도의 가동조건을 유지하기 위한 냉각판 역할을 수행한다.
고체 고분자 연료전지는 가동 중 발생되는 화학반응 열과 내부와 외부의 온도변화에 의해 냉각매개체인 냉각수의 온도가 80℃사이를 반복하여 가동되기 때문에, 사용되어지는 접착제는 고온, 고점도, 내열성을 갖는 접착제로 접착라인에 도포하여 세퍼레이터를 제작하여야 한다.
또한 세퍼레이터의 양극판과 음극판의 접착에 의한 경화 문제와 압력에 대한 기밀성을 갖추지 못하면 연료가스 수소와 산화가스인 공기와 냉각매개체인 냉각수의 누출과 소모량이 많아지고, 화학반응에 의한 전기에너지 생산의 효율성 저하와 연료전지 전체의 성능저하 되는 문제점이 있다.
그리고 종래에는 이러한 문제점을 해결하지 못하였다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 본 발명은 차량용 고분자 전해질 연료전지의 전극접합과 그 제조공정에 관한 것으로서, 특히 스택을 구성하는 전극의 음극판과 양극판의 냉각수면인 본딩라인면에 접착제를 도포하여 결합시키고 패 킹을 접착하여 세퍼레이터를 제작하는 방식으로 접착력을 향상시켜 접착면에 대한 기밀성과 전단응력을 향상시키는 연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터 제조공정을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 고체 고분자 전해질 연료전지의 스택의 세퍼레이터에 관한 것으로서, 스택은 단위전지 수십 개 또는 수백 개의 필요 용량에 따라 적층되어져 화학에너지를 전기에너지로 생성되도록 집전판 역할을 수행 할 수 있는 연료가스와 산화가스, 냉각수의 통로인 유로를 갖는 세퍼레이터의 접착과 제조공정을 제공하고자 한다.
따라서 본 발명은, 전지차량의 축전기에 사용되는 세퍼레이터 제조공정에 있어서, 제1단계: 스틸-인조흑연으로 제작된 평판형의 스틸 열전도판을 준비하고, 그 모서리부의 상단으로 돌출된 센터고정핀을 고정시키는 단계와; 제2단계: 좌우단에 메니폴더부가 형성된 평판형의 음극판을 상기 열전도판의 상부 센터고정핀 내부에 끼워 넣고, 접착제 도포라인에 접착제를 도포하는 단계와; 제3단계: 상기 음극판과 동일한 형태의 평판형 양극판을 상기 음극판의 상부이고 센터고정핀의 내부에 포개어 덮어 밀착시켜 단위전지를 형성시키는 단계와; 제4단계: 제1단계에서 제3단계의 과정을 반복하여 5개의 단위전지를 포개고 에어프레스머신을 통해 가압하여 음극판과 양극판을 결합한 세퍼레이터를 제작하는 단계와; 제5단계: 지지판의 상부에 상기 적층된 다수의 세퍼레이터와 열전도판을 쌓고, 일정한 간격으로 가압판을 올려 놓으며, 고온에서 경화시키는 단계와; 제6단계: 상기 경화된 적층의 세퍼레이터와 열전도판을 분리하고, 대기 중에서 상기 세퍼레이터를 10-60분간 냉각하며, 메니폴더와 외곽 접착부에 묻어 경화된 접착제를 제거하는 사상공정의 단계와; 제7단계: 평판형이고 모서리부에 고정핀이 형성된 패킹본딩지그를 제작하되 그 상부로 패킹라인홈을 형성하고, 그 홈에 패킹을 끼운 후 그 상부로 접착제를 도포하는 단계와; 제8단계: 상기 패킹본딩지그의 상부로 상기 패킹에 포개지게 세퍼레이터를 올려 놓고 가압하는 단계와; 제9단계: 패킹이 부착된 세퍼레이터를 떼어내고, 패킹본딩지그의 표면에서 접착제를 제거하기 위한 스티커제거제로 제거하고 다음의 세퍼레이터 제작을 위한 준비를 맞치는 단계가; 순차적으로 이루어져 전지차량의 축전기에 사용되는 세퍼레이터를 제작하는 연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터 제조공정을 제공하고자 한다.
본 발명은 고체 고분자 전해질 연료전지용 세퍼레이터의 접착과 그 제조공정에 관한 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 열경화 공정에 의해 제작되어진 세퍼레이터의 냉각매개체의 유로와 연료가스와 산화가스의 유로의 기밀성 검증하여 효율이 높은 세퍼레이터를 제공하는데 있다.
따라서 본 발명을 도시된 도 1 내지 9과 함께 상세히 살펴본다.
즉 본 발명은 전지차량의 축전기에 사용되는 세퍼레이터 제조공정에 관한 것으로 도 1 내지 3에 도시된 것처럼, 제1단계: 스틸-인조흑연으로 제작된 평판형의 스틸 열전도판(10)을 준비하고, 그 모서리부의 상단으로 돌출된 센터고정핀(11)을 고정시키는 단계를 거친다.
즉, 평판형의 열전도판(10)을 준비하는데, 그 열전도판(10)으로 사용되는 재질은 스틸 소재가 가장 바람직하다.
이러한 결과를 얻기 위해 본 발명의 출원인은 많은 실험을 시행하였는데, 그 결과치를 도 1과 2에 나타내었다.
즉, 도 1은 상온 20℃에서 주요한 물질의 열전도율과 열확산율, 밀도와 비열의 값을 도시한 도면이고, 도 2는 후술될 제5단계의 경화 공정시험에 대한 실시 예이다.
즉, 본 출원인은 상기 열전도판(10)을 얻기 위해 다양한 소재를 가지고 실험을 하였는데, 첫 번째 소재는 인조흑연 열전도판(10)이다.
그 열전도판(10)의 규격은 310*150*8t(mm), 열전도율은 90-100W/mㆍK, 열확산율은 0.01㎠/s, 비열은 709J/KgㆍK, 밀도 2,210㎏/㎥으로 경화온도 140-150℃에서 경화시간은 12-24시간이다.
따라서 이 인조흑연 열전도판(10)에의한 인조흑연-인조흑연은 열전도가 행하여 지지 않거나 시간이 매우 길다는 단점이 있다.
이는 세퍼레이터(40) 제작용 인조흑연의 열팽창율로서, 열에 대하여 흑연의 재질 변형이 적고, 고온기체가 저온기체에 대하여 열을 발산하는 능력이 좋고, 대기상태 또는 경화공정에서 발생하는 온도분포 층에 따라 열전도에 차이가 많이 발생하여 열전도판으로 사용하기에 적합하지 않음을 알 수 있다.
두 번째 소재는 알루미늄 열전도판으로서, 알루미늄-인조흑연으로 규격은 310*150*10t(mm), 열전도율은 220W/mㆍK, 열확산율은 0.97㎠/s, 비열은 903J/Kg ㆍK, 밀도 2702㎏/㎥으로 경화온도 120-130℃에서의 경화시간은 7-20시간이다.
또한 140-150℃에서는 그 경화시간이 2-3시간이기에, 140-150℃에서의 경화 온도와 시간이 적절함을 확인 하였으나, 장시간 사용에 따른 열의 가열과 냉각의 반복 작업에 의해 표면의 뒤틀림과 접착제 제거공정에서 발생하는 긁힘과 마모현상으로 인하여 사용상의 문제점이 발생하여 지그의 수명이 짧다는 단점이 있다.
세 번째 소재는 스틸 열전도판으로서, 스틸-인조흑연으로 규격은 310*150*10t(mm), 열전도율은 76W/mㆍK, 열 확산율은 0.23㎠/s, 비열은 447J/KgㆍK, 밀도는 7,870㎏/㎥으로 경화온도 120-130℃에서의 경화시간은 6-16시간이고, 140-150℃에서의 경화시간은 2-2.5시간이다.
따라서 상기 140-150℃에서의 경화 온도와 시간은 알루미늄의 소재를 사용 하는 것보다 시간을 단축 할 수 있었으며, 또한 열전도율과 열확산율은 알루미늄 소재보다 낮지만, 경화상태와 장시간 열의 가열과 냉각 작업을 반복하여 사용해도 변형이 없다는 장점이 있다.
결국 가장 바람직한 소재가 이 스틸 열전도판인 것이다.
따라서, 본 발명에서는 이 스틸 열전도판(10)을 사용하는 것으로 한다.
아무튼 이러한 스틸 열전도판(10)은 고온기체의 열전도에 의한 경화시간과 경화온도의 효율성이 높은 재료를 선정하기 위한 고르는 상기의 단계를 거쳐, 세퍼레이터(40)가 장착될 수 있도록 외곽치수와 맞게 센터고정핀(11)을 그 상부로 돌출되게 설치한다.
이 센터고정핀(11)은 도시된 도 3에서처럼, 열전도판(10)의 네 개 모서리부 위에서 돌출된 형태로 제작하여 후일 그 사이로 음극판(13)과 양극판(15)이 센터가 맞추어진 상태에서 끼워질 수 있게 결합된다.
그리고 본 발명은 다음의 단계인 제2단계: 좌우단에 메니폴더부(12)가 형성된 평판형의 음극판(13)을 상기 열전도판(10)의 상부 센터고정핀(11) 내부에 끼워 넣고, 접착제 도포라인(14)에 접착제를 도포하는 단계를 거친다.
즉, 상기 열전도판(10)의 상부에 메니폴더부(12)가 형성된 음극판(13)을 올려 놓는다.
이때 그 올려 놓는 방식은 상기 열전도판(10)의 센터고정핀(11)의 내부에 끼워 고정하는 방식이기에 그 센터가 스스로 맞을 수 있게 하는 것이다.
그리고 도시된 도 4는, 상기 세퍼레이터(40)의 양극판(15)과 음극판(13)을 분해한 사시도이다.
본 발명에서는 그 설명의 편의성을 위해 상기 양극판(15)과 음극판(13)이 결합된 상태의 물품과 상기 양극판(15), 음극판(13) 및 패킹(64)이 결합된 물품을 모두 세퍼레이터(40)라 칭하며 설명한다.
따라서 본 발명에서는 상기 음극판(13)의 상부 즉,산화가스의 유로(A)를 벗어난 부위인 접착제 도포라인(14)에 접착제를 도포한다.
이때 본 발명의 상기 제2단계에서 사용하는 접착제는, 고온, 고점도의 실리콘계 또는 에폭시계를 사용하여 접착하는 것이 바람직하다.
이렇게 고온, 고점도의 접착제를 사용하는 이유는 상기 음극판(13)과 양극판(15) 사이에 화학에너지가 전기에너지로 바뀌면서 열이 발생될 소지가 있기 에 그 열을 지탱할 수 있는 여건을 갖추어야 하고, 그 내구성이 있어야 하기에 그렇다.
그리고 다음의 단계로 제3단계: 상기 음극판(13)과 동일한 형태의 평판형 양극판(15)을 상기 음극판(13)의 상부이고 센터고정핀(11)의 내부에 포개어 덮어 밀착시켜 단위전지(20)를 형성시키는 단계를 거친다.
즉, 음극판(13)의 냉각 유로면 위에 양극판(15)의 냉각 유로(A)가 일치되도록 하여 덮어 접착제를 통해 서로 결합되게 하는 것이다.
다시 말해서 상기 양극판(15)을 음극판(13)과 마찬가지로 센터고정핀(11)의 안쪽에 장착하는 단계를 갖는다.
이때, 중요한 점은 열전도판(10) 위에 양극판(15)을 그리고 다음의 음극판(13) 포개어 넣을때 상기 음극판(13) 위에 도포된 접착 액이 냉각매개체면의 유로(A)에 묻지 않도록 메니폴더(12)의 외곽의 기준면을 센터고정핀(11) 안쪽에 정확히 넣어 안착시킨다는 점이다.
상기와 같은 단계를 거쳐 도시된 도 4와 같이 결합된 구성요소를 본 발명에서는 단위전지(20)라 한다.
즉, 상기 도 4는 열전도판(10)에 음극판(13)과 양극판(15)이 포개어진 단위전지(20) 형태의 조립도인 것이다.
다음으로 본 발명은 제4단계: 제1단계에서 제3단계의 과정을 반복하여 5개의 단위전지(20)를 포개고 에어프레스머신(30)을 통해 가압하여 음극판(13)과 양극판(15)을 결합한 세퍼레이터(40)를 제작하는 단계를 거친다.
즉, 도 5에 도시된 것처럼, 열전도판(10), 음극판(13), 양극판(15)이 결합된 단위전지(20)를 상기 에어프레스머신(30)의 내부에 차곡차곡 쌓되 1 내지 10개를 쌓는다.
물론 본 발명에서 사용된 에어프레스머신(30)에서는 5개를 쌓아 가압하는 것이 가장 바람직하다.
그리고는 상기 에어프레스머신(30)을 가동하여 상부에서 하부로 가압력을 부여하여 지그시 눌러 주게 된다.
이때 상기 제4단계에서 사용되는 에어프레스머신(30)의 압력은, 2-6bar의 압력으로 가압하는 것이 가장 바람직하다.
즉, 너무 높은 압력일 경우에는 음극판(13)과 양극판(15)이 파손될 우려가 있고, 너무 적은 압력이 가해질 경우에는 그 접착제에서 기포가 빠지지 않은 상태로 접착되기에 수밀성에 문제가 생길 우려가 있다.
다시 말해서, 상기 접착제는 고온, 고점도용으로 표면에 균일한 압력분포로 압착되어 양 음극판(13)과 양극판(15)을 밀착시킴으로서 균일한 도포면을 형성하고 기포제거와 균일한 두께를 형성할 수 있는 것이다.
그리고 다음의 단계로 제5단계: 지지판(41)의 상부에 상기 적층된 다수의 세퍼레이터(40)와 열전도판(10)의 결합체인 단위전지(20)를 쌓고, 일정한 간격으로 가압판(43)을 올려 놓으며, 고온에서 경화시키는 단계를 거친다.
즉, 도 6에 도시된 것처럼, 음극판(13)과 양극판(15)이 결합된 세퍼레이터(40)를 상기 열전도판(10)에 올려 놓은 단위전지(20)를 지지판(41) 위에 포갠다.
물론 도시된 것처럼, 상기 열전도판(10)과 세퍼레이터(40)가 결합된 상태의 단위전지(20)를 순차적으로 계속 쌓는다.
이때 여러단으로 적층된 상태에서 가압판(43)을 올려 놓고, 전술된 것과 동일하게 세퍼레이터(40)와 열전도판(10)의 결합체인 단위전지(20)를 다시 순차적으로 쌓는다.
도시된 도면에서는 이러한 층을 5단으로 쌓은 상태에서 가압판(43)을 올려놓고, 다시 쌓은 형태이지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 그 단수를 변경할 수 있다.
이때 상기 가압판(43)을 올려 놓는 이유는 세퍼레이터(40)와 열전도판(10)을 최대한 밀착시켜줌으로서 열전도율을 높여주기 위함이다.
그리고 상기 음극판(13)과 양극판(15)을 결합시킨 접착제를 경화시키게 되는데, 그 경화의 방법은 고온에서의 경화방법을 취한다.
즉, 본 발명에서 사용하는 상기 제5단계의 고온의 경화단계에서 가장 바람직한 형태는, 전기오븐에서 열풍 순환방식으로 140-150℃에서 1-3시간 동안 양생시켜 경화시키는 것이다.
물론 상기와 같은 수치는 본 발명의 출원인이 다수의 실험결과를 통해 산출한 온도와 시간으로 열전도율과 그 양생의 견고함을 모두 고려하여 나온 수치이다.
그리고 다음으로 본 발명은 제6단계: 상기 경화된 적층의 세퍼레이터(40)와 열전도판(10)을 분리하고, 대기 중에서 상기 세퍼레이터(40)를 10-60분간 냉각하며, 메니폴더(12)와 외곽 접착부에 묻어 경화된 접착제를 제거하는 사상공정의 단계를 거친다.
즉, 적층되어 쌓여 있던 세퍼레이터(40)와 열전도판(10)을 서로 분리하는 것이다.
그리고 고온으로 달구어진 상기 세퍼레이터(40)를 대기 중에서 약 10-60분간 냉각하게 된다.
그런데 상기 세퍼레이터(40)는 음극판(13)과 양극판(15)의 결합체이다.
물론 그 결합의 방식은 위에서 설명된 것처럼, 접착제를 이용하여 결합을 시킨다.
그런데 본 발명의 상기 접착제가 눌리어 층을 이루고 경화되는 사이에 외부로 흘러나와 상기 메니폴더부(12)와 외곽부에 달라붙어 있을 소지가 많다.
따라서 이 접착제를 떼어내는 사상의 공정을 거치는 것이다.
또한 다음으로 본 발명은 제7단계: 평판형이고 모서리부에 고정핀(61)이 형성된 패킹본딩지그(60)를 제작하되 그 상부로 패킹라인홈(62)을 형성하고, 그 홈에 패킹(64)을 끼운 후 그 상부로 접착제를 도포하는 단계를 거친다.
여기서 상기 패킹본딩지그(60)는, 다양한 재질로 제작될 수 있다.
즉, 상기 제7단계의 패킹본딩지그(60)는, 빼크라이트판, 섬유강화 플라스틱인 파이버글라스판, 비철금속판 중에서 하나를 선택적으로 적용하는 것이다.
물론 가장 바람직한 형태는 빼크라이트판이다.
따라서 상기 패킹본딩지그(60)의 모서리 상부로 고정핀(61)을 돌출되게 박는 다.
또한 상기 패킹본딩지그(60)의 상면에는 도 7에 도시된 것처럼, 패킹라인홈(62)을 형성시키고, 그 홈의 내부에 도시된 패킹(64)을 끼워 넣는다.
그런데 이 패킹(64)은 연료전지의 스택에서 세퍼레이터(40)의 적층시 기체와 액체의 입구와 출구부의 메니폴더부와 연료가스와 산화가스의 유로에 대하여 기밀성을 갖도록 부착되어지는 구성이다.
따라서 상기 패킹(64)을 패킹본딩지그(60)의 상면에 구성된 패킹라인홈(62)에 끼운 상태에서 그 패킹(64)의 상부에 접착제를 도포한다.
이때 상기 접착제는, 세퍼레이터(40)의 패킹(64) 부착에 사용되는 접착제로 임시고정용 스프레이 접착제가 사용된다. 본 발명에서는 이 스프레이 접착제로 시판 중인 프리본드 22(Free Bond 22)가 사용되었다.
그리고 본 발명은 다음의 단계로 제8단계: 상기 패킹본딩지그(60)의 상부로 상기 패킹(64)에 포개지게 세퍼레이터(40)를 올려놓고 가압하는 단계를 거친다.
즉, 상기 세퍼레이터(40)와 패킹(64)이 정확하고 잘 붙을 수 있도록 가압을 하는 것이다.
다음으로 제9단계: 패킹(64)이 부착된 세퍼레이터(40)를 떼어내고, 패킹본딩지그(60)의 표면에서 접착제를 제거하기 위한 스티커제거제로 제거하고 다음의 세퍼레이터(40) 제작을 위한 준비를 하는 단계를 거치며 본 발명의 제조공정은 끝을 낸다.
즉, 상기한 제1단계에서 9단계가 순차적으로 이루어져 전지차량의 축전기에 사용되는 세퍼레이터(40)를 제작하는 것이다.
그럼 상기 9단계를 설명하자면 패킹(64)이 그 접착제에 의해 견고하게 결합된 세퍼레이터(40)를 상기 패킹본딩지그(60)에서 탈착하게 된다.
그리고 상기 패킹본딩지그(60)에 달라 붙은 접착제를 스티커제거제로 제거를 한다.
이때 본 발명에서 사용하는 스티커제거제는, SSR-450의 레몬솔벤트, 에탄올의 성분이 첨가된 접착제 제거제를 사용하는 것이 바람직하다.
이상의 설명에서처럼 본 발명에 의하여 제작되어진 세퍼레이터는 고온, 고점도성의 접착제를 사용하여 연료전지의 운전 중 생성되는 가동 열로 인한 접착제의 이탈방지와 접착력을 향상시켜 접착 면에 대한 기밀성과 전단응력을 향상시키는 세퍼레이터를 제공하는데 있다.

Claims (7)

  1. 전지차량의 축전기에 사용되는 세퍼레이터 제조공정에 있어서,
    제1단계: 스틸-인조흑연으로 제작된 평판형의 스틸 열전도판(10)을 준비하고, 그 모서리부의 상단으로 돌출된 센터고정핀(11)을 고정시키는 단계와;
    제2단계: 좌우단에 메니폴더부(12)가 형성된 평판형의 음극판(13)을 상기 열전도판(10)의 상부 센터고정핀(11) 내부에 끼워 넣고, 접착제 도포라인(14)에 접착제를 도포하는 단계와;
    제3단계: 상기 음극판(13)과 동일한 형태의 평판형 양극판(15)을 상기 음극판(13)의 상부이고 센터고정핀(11)의 내부에 포개어 덮어 밀착시켜 단위전지(20)를 형성시키는 단계와;
    제4단계: 제1단계에서 제3단계의 과정을 반복하여 5개의 단위전지(20)를 포개고 에어프레스머신(30)을 통해 가압하여 음극판(13)과 양극판(15)을 결합한 세퍼레이터(40)를 제작하는 단계와;
    제5단계: 지지판(41)의 상부에 상기 적층된 다수의 세퍼레이터(40)와 열전도판(10)의 결합체인 단위전지(20)를 쌓고, 일정한 간격으로 가압판(43)을 올려놓으며, 고온에서 경화시키는 단계와;
    제6단계: 상기 경화된 적층의 세퍼레이터(40)와 열전도판(10)을 분리하고, 대기 중에서 상기 세퍼레이터(40)를 10-60분간 냉각하며, 메니폴더(12)와 외곽 접착부에 묻어 경화된 접착제를 제거하는 사상공정의 단계와;
    제7단계: 평판형이고 모서리부에 고정핀(61)이 형성된 패킹본딩지그(60)를 제작하되 그 상부로 패킹라인홈(62)을 형성하고, 그 홈에 패킹(64)을 끼운 후 그 상부로 접착제를 도포하는 단계와;
    제8단계: 상기 패킹본딩지그(60)의 상부로 상기 패킹(64)에 포개지게 세퍼레이터(40)를 올려 놓고 가압하는 단계와;
    제9단계: 패킹(64)이 부착된 세퍼레이터(40)를 떼어내고, 패킹본딩지그(60)의 표면에서 접착제를 제거하기 위한 스티커제거제로 제거하고 다음의 세퍼레이터(40) 제작을 위한 준비를 하는 단계가; 순차적으로 이루어져 전지차량의 축전기에 사용되는 세퍼레이터(40)를 제작하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터 제조공정.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2단계에서 사용하는 접착제는,
    고온, 고점도의 실리콘계 또는 에폭시계를 사용하여 접착하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터 제조공정.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제4단계에서 사용되는 에어프레스머신(30)의 압력은,
    2-6bar의 압력으로 가압하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터 제조공정.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제5단계의 고온의 경화단계에서는,
    전기오브에서 열풍 순환방식으로 140-150℃에서 1-3시간 동안 양생시켜 경화시키는 것을 특징으로 하는 연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터 제조공정.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제7단계의 패킹본딩지그(60)는,
    빼크라이트판, 섬유강화 플라스틱인 파이버글라스판, 비철금속판 중에서 하나를 선택적으로 적용하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터 제조공정.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제7단계에서 사용되는 접착제는,
    세퍼레이터의 패킹 부착에 사용되는 접착제로 임시고정용 스프레이 접착제인 것을 특징으로 하는 연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터 제조공정.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제9단계의 스티커제거제는,
    SSR-450의 레몬솔벤트, 에탄올의 성분이 첨가된 접착제 제거제를 사용하는 것을 특징으로 하는 연료전지용 음극판과 양극판의 접착하는 세퍼레이터 제조공정.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180002007U (ko) 2016-12-23 2018-07-04 세방전지(주) 리튬 이차전지용 고효율 하이브리드 전극 조립체

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07135008A (ja) * 1993-11-09 1995-05-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 電池セル構造
JPH08148169A (ja) * 1994-11-17 1996-06-07 Tokyo Gas Co Ltd 固体高分子型燃料電池のシ−ル方法
KR20020089489A (ko) * 2001-01-31 2002-11-29 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 고분자 전해질형 연료전지 및 그 전해질막-가스켓 조립체
KR20060021454A (ko) * 2004-09-03 2006-03-08 현대모비스 주식회사 고분자 전해질 연료전지와 스택 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07135008A (ja) * 1993-11-09 1995-05-23 Sumitomo Electric Ind Ltd 電池セル構造
JPH08148169A (ja) * 1994-11-17 1996-06-07 Tokyo Gas Co Ltd 固体高分子型燃料電池のシ−ル方法
KR20020089489A (ko) * 2001-01-31 2002-11-29 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 고분자 전해질형 연료전지 및 그 전해질막-가스켓 조립체
KR20060021454A (ko) * 2004-09-03 2006-03-08 현대모비스 주식회사 고분자 전해질 연료전지와 스택 및 그 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180002007U (ko) 2016-12-23 2018-07-04 세방전지(주) 리튬 이차전지용 고효율 하이브리드 전극 조립체

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