KR100735798B1 - 납축전지용 그리드기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 납축전지용 그리드기판에 관한 것이다. 본 발명은 러그(lug)부와 그리드로 구성된 것에 있어서 상기 러그부의 말단이 그리드 하단까지 연장되어진 것을 특징으로 한다. 본 발명은 이러한 구성으로 전류발생부위로부터 러그부까지의 저항을 감소시킴으로써 발생되는 전류의 흐름을 원활하게 하고 그리하여 그리드 전역에서 발생되는 전류의 밀도를 균일하게 하며, 충전을 고르게 하여 납축전지의 극판 활물질 효율을 향상시킴으로써 수명기간을 향상 시킨 것이다.

Description

납축전지용 그리드기판 {Grid for Lead-acid battery}

도 1 은 러그부가 그리드의 측면가장자리에 형성된 기존의 그리드기판

도 2 는 러그부가 그리드의 측면가장자리로부터 이격된 자리에 형성된 기존의 그리드기판

도 3 은 러그부가 그리드의 측면가장자리로부터 이격된 자리에 형성된 본발명의 그리드기판

도 4 는 러그부가 그리드의 측면가장자리에 형성된 본발명의 그리드기판

도 5 는 본 발명의 수명시험 결과를 나타낸 그래프

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 20, 30, 40. 그리드 50. 러그(Lug)

가. 그리드 상단 나. 그리드 하단

본 발명은 납축전지용 그리드기판에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 등에 사용되는 납축전지는 충전과 방전이 가능한 2차 전지이다. 납축전지의 기판은 활물질을 지지할 뿐 아니라, 전류의 이동 통로 역할도 같이 한다. 전 세계적으로 그리드기판의 디자인은 무게를 줄이면서 전류를 가장 적절하게 집적할 수 있는 가에 대한 디자인이 연구되어져 왔다. 그러나 제한된 공법으로 인하여 기판 디자인은 제한되어져 왔다.

보통 납축전지의 그리드기판에서 전류를 모아 최종적으로 보내는 곳을 러그(Lug)라 하는데, 중력주조, 익스펜디드 공법으로 만들어진 러그는 기판의 측면가장자리 및 측면가장자리로부터 이격된 자리에 위치한다. 예전에는 도 1에 도시된 바와 같이 측면가장자리에 위치시킨 러그를 사용하였으나, 도 2에 도시된 바와 같이 측면가장자리로부터 이격된 자리에 러그를 위치시킴으로 인하여 납축전지의 그리드기판 저항이 줄어들게 되었다. 하지만 그리드기판의 특성상 러그부는 면으로 이루어져 있으나 나머지 부분들은 모두 와이어(Wire)구조를 이루고 있기 때문에, 러그 쪽으로 전류를 모으거나 보낼 때 전류의 병목구조 현상이 나타나 저항이 상승하여 그리드 하단부의 효율이 떨어지게 되어, 납축전지의 극판 이용률을 저하시키고 수명단축을 초래하는 점이 계속 문제점으로 남아있다.

이에, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 러그부를 그리드 하단까지 연장하여 전류 및 저항 분포를 고르게 함으로써 납축전지의 그리드 하단의 활물질까지 효율적으로 이용할 수 있도록 한 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3과 도 4에 본 발명의 납축전지용 그리드기판이 도시되어 있다.

본 발명의 그리드기판은 러그부(50)와 그리드(30, 40)로 구성된 것에 있어서 상기 러그부(50)의 말단이 그리드하단(나)까지 연장되어진 것을 특징으로 한다.

상기 러브부(50)는 그리드의 측면가장자리 또는 측면가장자리로부터 이격된 자리에 위치하게 된다.

기존의 그리드기판은 도1과 도2에서 도시된 바와 같이, 러그부(50)가 그리드 상단(가)에 코너 또는 중앙부에 위치하여 활물질이 덮히는 그리드(10, 20) 하단(나)에서 생성 또는 소비되는 전류를 통하게 만들어 준다. 하지만 도시된 바와 같이 러그부(50) 크기가 그리드(10, 20)에 비해 너무 협소하여 그리드(10, 20)의 전류가 이동시 저항이 높아져 그리드 하단(나)으로 갈수록 전류 밀도가 약해지게 된다.

반면, 도 3과 도 4에 나타난 본 발명의 그리드기판은 러그부(50)를 그리드 하단(나)까지 확장한 것을 볼 수 있다. 본 발명은 이러한 구성으로 전류발생부위로부터 러그부까지의 저항을 감소시킴으로써 발생되는 전류의 흐름을 원활하게 하고 그리하여 그리드 전역에서 발생되는 전류의 밀도를 균일하게 하여 납축전지의 극판 활물질 효율을 향상시킴으로써 수명기간을 향상 시킨다.

상기 그리드 하단(나)까지 연장된 러그부(50)의 폭은 일정하게 형성시키는 것이 저항의 감소측면에서 바람직하나, 그리드기판의 중량을 고려하여 하단부 폭을 상단부 폭의 30%이상으로 구성시킬 수 있다.

본 발명의 납축전지용 그리드기판을 사용하여 제품으로 만들어 초기성능 시험과 수명시험을 진행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 다음의 표에서 보는 종래품은 출원인 회사에서 만들고 있는 그리드를 사용하여 만든 제품(BX80)이며, 실시예 1과 실시예 2는 도 3에 도시된 바와 같이 러그부(50)가 그리드(30)의 중앙에 위치한 본 발명의 그리드기판을 사용하여 만든 제품의 실험 결과이다. 동일 규격의 제품이라 하더라도 예컨대, 격리판의 밀도 등이 각 제품마다 동일할 수 없어 각 제품이 동일한 작용과 효과를 낼 수 없으므로, 본 발명의 위 바람직한 실시예에 의하여 제조된 제품 2개를 선정하고 이를 각 실시예 1 및 실시예 2라 칭하여 아래와 같이 시험하고 그 결과를 아래의 표 1 및 표 2로 작성하였다.

<표 1> 초기성능시험결과

구분	요구기준	종래품	실시예 1	실시예 2	비 고
RC	130 분	133.97분	133.83분	134.12분
		103.0%	102.9%	103.2%
CCA	7.2V 630A	7.15V	7.65V	7.63V
		625A	677A	675A
		99.2%	107.5%	107.1%
C20	75AH	74.52AH	76.52AH	75.27AH
		99.4%	102.2%	100.3%

1) 보유용량 (RC : Reserve Capacity)

보유용량 RC는 만충전 완료 후 1시간 이상 방치한 다음 25℃에서 25A의 방전전류로 방전종지전압 10.5V 도달 시까지의 방전가능지속시간을 측정하는 것으로, 예를 들면 이는 차량에 있어서 시동이 정지된 상태 등에서 부하를 작동시키는데 어느 시간까지 최소한의 기능을 발휘할 수 있는가에 대한 척도가 된다.

시험결과, 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 저저항 기판(30)을 사용하여 극판을 제조하였을 경우, 보유용량(RC)은 130~145분으로, 대체로 기존의 그리드기판과 비슷하여 본 발명의 그리드기판에 있어서 보유용량에 대한 효과는 미미했다.

2) 저온시동전류(CCA : Cold Cranking Ampere)

일반적으로 축전지의 급속방전 특성은 -10℃이하에서 급속히 저하되는데, 저온시동전류(CCA)는 저온에서의 자동차 시동능력을 평가하기 위한 고율방전시험으로서, 충전 완료 후 -18℃에서 630A로 30초 방전시의 전압을 측정한다. 이 시험에 있어서는 30초 때의 전압이 7.2V이상 요구되며, 높을수록 성능이 우수한 것으로 평가된다. 본 발명에서는 (30초 전압÷6-0.2)×630의 보정식을 사용하여 CCA를 계산하 였다.

시험결과, 표 2에서 보는 바와 같이, 30초 전압은 기존 그리드기판의 경우 7.15V, 환산 CCA는 625A였으나, 본 발명의 그리드기판을 사용하였을 경우 7.6V이상, 환산 CCA는 670A로 기존대비 약 7%의 효과를 보였다.

3) 20시간율 용량(AH)

이는 저율방전 특성을 알아보기 위한 것으로, 축전지 용량에 대해 비교적 적은 전류인 3.75A로 연속 방전시켜, 전압이 10.5V에 도달할 때까지의 방전용량(AH)을 측정하는 것이다. 시험 결과, 74AH~77AH로 기존의 그리드기판을 사용한 제품과 거의 동일한 시험 결과를 보였으나, 기존 그리드기판보다 용량이 1% 증가하였다.

4) 수명시험

수명시험은 만충전 상태에서 25A로 4분간 방전시킨 후, 10분 14.8V 최대 25A로 충전하는 과정을 1주 480회 반복하고, 그 후 56시간 정치 후, 630A로 고율방전하여 30초 전압을 측정함으로써 수명을 판정한다. 이 시험에서 30초 전압이 7.2V 이상이면 다시 1주 반복하고, 7.2V 미만이면 수명종지로 판정한다.

수명시험결과 본 발명 그리드기판은 표 2 및 도 5의 그래프에서 보는 바와 같이 충방전 2,920(Cycles)에 수명 종지되어, 기존 그리드기판에 비하여 52%의 수명연장 효과를 보였다.

<표 2> 수명시험 결과 (SAE J240 at 75℃)

총방전회수 [Cycles]	30초 전압 [V]				비고
	종래품 1	종래품 2	실시예 1	실시예 2
480	9.01	9.03	9.32	9.28
960	8.76	8.88	9.02	9.03
1440	8.37	8.27	8.52	8.75
1920	4.96	3.76	8.2	8.17
2440			7.48	7.33
2920			5.12	5.06
수명판정	1,920	1,920	2,920	2,920	52%상승

따라서 상기 시험결과에서도 나타나듯이 본 발명의 그리드기판을 사용함으로서 그리드의 저항을 줄이고, 전류의 흐름을 원활히 하며, 활물질 이용률을 높여 제품의 성능 향상 및 수명 연장에 큰 효과를 얻을 수 있는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 그리드 하단까지 연장된 러그부를 통하여 전류의 흐름을 원활하게 하여 그리드의 저항을 줄여서 그리드 전역에서 발생된 전류가 러그부에 고르게 도달하게 하며, 그리하여 그리드기판의 활물질의 이용률을 높이고 재충전의 효율을 높임으로서 납축전지의 성능 및 내구성을 증대시킬 뿐만 아니라, 요구 용량이 남을 경우에는 극판의 수명을 절감할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 러그(lug)부와 그리드(grid)로 구성된 것에 있어서 상기 러그부의 말단이 그리드 하단까지 연장되어진 것에 있어서, 상기 러그부의 하단부 폭이 상단부 폭의 30%이상인 것을 특징으로 하는 납축전지용 그리드기판.

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