KR100724075B1 - 납축전지용 방폭필터와 그 제조 방법 및 그를 적용한납축전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각 셀로부터 발생되는 가스를 방출하는 가스배출로(32)에 방폭필터를 설치하여서 된 납축전지에 관한 것으로, 종래에는 가스 배출로에 PP(Polypropylene)로 된 디스크 형태의 방폭필터를 설치하였던 바, 이는 그 기공이 15 미크론 이상이어서 연무질(Aerosol)형태의 전해액 액적이 납축전지 외부로 누출되어 차량의 내부 부품을 부식시키는 결점이 있었던 바, 본 발명은, 가스 배출로에, 발수성이 크고 1~10 미크론의 미세 기공을 가지는 PTFE( Polytetrafluoroethylene) 방폭필터를 설치함으로서, 연무질(Aerosol) 형태의 전해액 액적 유출을 크게 방지하고, 발수성으로 인해 전해액이 흘러내리게 하여 유출을 크게 방지할 수 있는 방폭필터를 갖는 납축전지를 제공할 수 있게 한 것임.

Description

납축전지용 방폭필터와 그 제조 방법 및 그를 적용한 납축전지{Filter for preventing explosion of lead-acid battery, the manufacturing method thereof and lead-acid battery used thereof}

도 1 은 본 발명에 따른 납축전지의 분해 사시도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1. 컨테이너 2. 메인커버

3. 파이널커버 5. 방폭필터

본 발명은 납축전지에 있어서 각 셀로부터 발생되는 가스를 방출하는 가스배출로에 설치하는 방폭필터와 그 제조 방법 및 그 방폭필터를 적용한 납축전지에 관한 것이다.

종래의 납축전지에 있어서는 그 가스 배출로에 폴리프로필렌(Polypropylene)으로 된 방폭필터를 설치하여 왔으나, 이는 기공의 크기가 15미크론 이상으로 제조되어 있었던 바, 그 기공이 큰데다가 전해액 액적(Aerosol)이 방폭필터에 묻게 되고 그리하면 모세관 현상에 의해 외부로 누출될 염려가 있었으며 특히, 방폭필터에 묻은 액적이 축전지의 내부 압력으로 외부로 누출될 염려가 있었던 것이다 그리하여 종래에는 이러한 전해액의 누출로 차량의 내부 부품이 부식되는 결점이 있었다.

이에, 본 발명은 가스 배출로에, 발수 성능이 큰 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE; Polytetrafluoroethylene)으로 1~10 미크론 크기의 기공으로 성형시킨 방폭필터를 제공하여 이를 설치하게 함으로서, 기공의 직경이 작아 내부의 전해액 배출을 더욱 감소시킬 뿐 아니라, 뛰어난 발수 특성으로 방폭필터가 전해액에 쉽게 묻지 않아 전해액의 누출이 크게 방지될 수 있는 납축전지를 제공할 수 있게 한 것인 바, 이와 같은 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 납축전지는 일반적으로 컨테이너(1)와 컨테이너(1)의 상부에 설치되는 메인커버(2)와 상기 메인커버(2)의 일측에 설치되는 화이널커버(3)로 구성되고, 컨테이너(1)는 다수의 셀(11,12 ....)로 구획되고 각 셀의 내부에 전극과 전해액이 담겨져 구성된다.

그리고, 이러한 납축전지는 충전과 방전이 가능한 2차 전지로 충전시 전기 화학적인 반응에 의해 수소와 산소가 발생하며, 사용 중 전해액으로부터 액적(Aerosol)이 발생하는 바, 상기 화이널커버(3)에는 각 셀에서 발생하는 위와 같은 가스의 외부배출을 유도하는 가스배출로(32)가 형성되어 있으며, 화이널커버(3)에 형성되는 가스배출로(32)의 출측에는 외부의 불꽃이 가스배출로(32)를 통하여 납축전지의 내부로 유입되는 것을 차단하는 방폭필터(5)가 설치되어 있다. 요컨대, 이러한 방폭필터는 각 셀에서 발생되는 가스는 이를 외부로 방출하되 각 셀의 전해액은 외부로 누출되지 아니하게 하며 또한 외부 화염이 가스배출로를 통하여 내부로 유입되지 않아야 한다. 그런데, 폴리프로필렌(Polyprolylene)으로 된 종래의 방폭필터는 그 설치 초기에는 전해액이 누출되는 위험을 감소시킬 수 있으나, 폴리프로필렌의 특징으로 열에 의하여 서서히 노화하고, 발수성이 부족하여 황산 전해액에 젖어 모세관현상 및 내부 압력에 의해 전해액이 누출되는 경우가 있다.

그리하여, 본 발명은 폴리프로필렌으로 된 상기와 같은 방폭필터에 있어서의 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명자는, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE; Polytetrafluoroethylene)이 테프론이란 상품으로 많이 알려져 있는 미국 듀폰사가 개발한 불소수지로서, 발수성능이 뛰어나 쉽게 젖지 않아 의류산업에서 고어텍스 등을 상표로 하는 발수, 방수재료로 많이 사용되고 있는 점에 주목하고, 이를 주재로 하는 방폭필터의 개발을 시도하게 되었다.

폴리테트라플루오르에틸렌은 327℃의 융점을 가진 결정성 중합체이다. 플루오르 원자의 작은 크기와 플루오르화 탄소 사슬중합체의 규칙성 때문에 고밀도 결정성 고분자 재료가 된다. 밀도는 2.13~2.19g/㎤로 높다. 연속사용온도는 260℃ 이고 저온(-200℃)에서 고온(260℃)까지 유용한 기계적 성질을 갖는다. 화학적 결합중에서도 아주 안정된 화합물을 형성하는 C-H결합으로써 우수한 화학적 비활성과 내열성, 전기절연성을 가지고 있으며, 대부분의 모든 약품에 침범되지 않으며, 비점착성이 있어 어떠한 점착성 물질도 점착되지 못한다. 특히 모든 고체 중에서 가장 작은 마찰계수를 가지며, 특이한 자기 윤활성을 가지고 있다. 이러한 특성으로 인해 상술한 바와 같이, 의류산업에서 발수, 방수재료로 많이 사용되고 있는 것이다.

본 발명자는, 폴리테트라플루오르에틸렌이 현존하는 재료 중 최고의 소수성 재료이며, 폴리프로필렌 보다 내화학성, 내열성이 뛰어나고, 기공의 크기가 더 작은것에 착안하여 소기의 방폭필터를 형성시킬 수 있음을 알게 되었다.

그리하여 본 발명자는, 폴리테트라플루오르에틸렌 펠릿(Pellet)을 소기의 형틀에 넣고 상온에서 2,000~10,000psi(14~69MPa)로 압축하여 성형시킨 후, 360~380℃에 이르기까지 가열함으로써 소결시키어 방폭필터를 제조할 수 있음을 알아냈다. 위와 같은 방법으로 성형 소결시킨 폴리테트라플루오르에틸렌 방폭필터는 그 기공의 크기가 1~10 미크론인 미세 기공을 가지는 필터로 됨을 알았다. 이와 같이하여 제조된 필터에 있어서는 그 다공도가 30%이상이었다. 이러한 PTFE 방폭필터는 그 두께를 0.05∼0.1mm로 형성시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 두께의 방폭필터는 그 공기흐름(flowrate)이 0.3ℓ/min 이상이었다.

위에서는 폴리테트라플루오르에틸렌 펠릿(Pellet)을 소기의 형틀에 넣고 압축 성형시키는 방법을 개시하였으나, 시트 형태로 압축 성형시킨 후, 가열하여 소결시킬 수 있다.

이상에서와 같이 제조된 방폭필터를 설치한 본 발명의 납축전지는 납축전지 사용시간이 경과해도 열이나 황산에 의해 노화되지 않아 안정적이며, 발수 성능이 우수하여 내부 전해액이 방폭필터에 묻지 아니하여 전해액이 모세관 현상 내지 내부 압력에 의해 누출될 염려가 없으며, 특히, 그 기공의 크기가 작아 셀 내부의 가스는 배출되더라도 전해액은 누출되지 않게 되는 효과가 있다. 따라서, 본 발명은 전해액의 누출로 인한 엔진룸 내부 부품의 부식 위험성을 배제시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 폴리테트라플루오르에틸렌 펠릿(Pellet)을 소기의 형틀에 넣고 2,000~10,000psi(14~69MPa)로 압축하여 0.05∼0.1mm의 두께로 성형시킨 후, 360~380℃에 이르기 까지 가열함으로써 소결시키어 제조하는 것을 특징으로 하는 납축전지의 방폭필터 제조 방법.
2. 삭제
3. 제1항의 방법에 의하여 제조된 납축전지의 방폭 필터.
4. 컨테이너(1)와 컨테이너(1)의 상부에 설치되는 메인커버(2)와 상기 메인커버(2)의 일측에 설치되는 화이널커버(3)로 구성되고, 화이널커버(3)에 형성되는 가스배출로(32)의 출측에는 외부의 불꽃이 가스배출로(32)를 통하여 납축전지의 내부로 유입되는 것을 차단하는 방폭필터(5)가 설치된 것에 있어서, 그 방폭필터가 위 청구항 제3항의 방폭필터인 것을 특징으로 하는 납축전지.

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