KR100735799B1 - 납축전지의 극판용 기판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 납축전지의 극판에 사용되는 기판에 관한 것으로, 망체의 망목면을 직벽으로 형성시키지 아니하고 망목면을 중앙부가 볼록한 곡면으로 형성시킴으로서, 망목에 충전된 활물질의 주연부가 망목면의 돌출부를 감싸게 하며, 망목면의 표면적이 증가되게 하여 활물질과 망목면의 접합력을 향상시키고, 나아가, 망체를 이루는 망선을 동일 평면상으로 형성시키지 아니하고 이웃하는 망선을 서로 다른 평면상에 위치시키어 각 망선이 지그재그로 형성되게 하여 인접 망목에 충전되는 활물질이 서로 연결되게 함으로서 활물질이 망체로부터 이격되는 것을 방지하게 한 것임.

Description

납축전지의 극판용 기판 {Grid for Lead-acid battery }

도 1은 스트립 연판을 타발하여 형성시킨 기판의 정면도

도 2는 종래의 기판에 있어서의 도1의 A-A선 단면도

도 3은 본 발명에 있어서의 다양한 실시예를 보여주는 도1에 있어서의 A-A선 단면도

도 4은 본 발명의 다른 실시예에 있어서의 도 1의 A-A선 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 망체

2 : 망선 21 : 망목면 22 : 표면부

201, 202, 203, ...... 위선

211, 212, 213, ...... 경선

3 : 망목 4 : 활물질층

5 : 러그

10 : 기판 12 : 상단 프레임

13 : 하단 프레임 14 : 좌측 프레임

15 : 우측 프레임

본 발명은 납축전지의 극판에 사용되는 기판에 관한 것으로 특히, 연판을 타공하여 형성시키는 기판의 개량에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 등에 사용되는 납축전지는 충전과 방전이 가능한 2차 전지이다. 이는 전해액으로서 희황산(H₂SO₄)이 사용되고, 극판의 활물질로서 양극(+)에 이산화납(PbO₂)을, 음극(-)에 해면상(海綿狀)납(Pb)을 도포하여, 외부회로에 연결하면 전기가 흐르면서 그 양극(+)과 음극(-)의 활물질이 황산납(PbSO₄)으로 변화(방전)되고, 반대로 외부에서 전류를 흘려주면 그 황산납이 다시 이산화연(+)과 해면상납(-)으로 변화(충전)되는 원리를 이용한 것이다. 이 중 양극과 음극은 전기적인 신호를 발생시키는 활물질과 이 전기적인 신호의 통로 및 활물질을 지지시켜주는 기판으로 이루어진 것으로 활물질의 중량에 따라서 납축전지의 성능과 용량이 변화하며, 기판은 납축전지의 크기에 따라 변화한다. 납축전지의 기판은 활물질을 지지할 뿐 아니라, 전류의 이동 통로 역할도 같이 한다. 전 세계적으로 기판의 디자인은 무게를 줄이면서 전류를 가장 적절하게 집적할 수 있는 가에 대한 디자인이 연구되어져 왔다. 그러나 제한된 공법으로 인하여 기판 디자인은 제한되어져 왔다.

보통 납축전지의 기판 제조 공정은 중력주조(Casting), 익스펜디드(Expanded metal forming), 타공(Stamping, Punching) 방식이 이용되고 있다.

중력주조 방식은 납물을 기판 몰드(Mold)에 부어 식힌 후 몰드로부터 분리시키는 방법으로서 기판을 구성하는 망체 내에 큰 기공을 가지게 되어 납축전지에서 그리드 부식을 빨리 가져올 수 있는 원인을 제공한다. 그리고 공법상 제한된 수평·수직 망선 패턴을 가질 수밖에 없으며, 기판 몰드와 기판을 분리시키려면 주기적으로 몰드를 코팅해주어야만 하는 작업의 어려움 때문에 생산성이 증가하지 못하는 등의 단점들이 있다.

익스펜디드 방식은 압착된 스트립(Strip)을 찢어 늘이어 망목을 형성시킴으로서 기판을 만드는 방법으로서 연속적인 스트립이 공급되면 이에 따라 기판이 만들어지기 때문에 중력주조방식보다 월등한 생산성을 가지고 있다. 그러나 익스펜디드 방식은 연속적으로 생산하는 상황에서 기판의 망목은 다이아몬드 패턴을 제공하며, 중력주조 방식과 달리 좌·우 프레임을 가지고 있지 못하기 때문에 제품 사용 중 그리드가 늘어나는 등 성장에 취약한 면을 가지고 있다. 또한, 망선이 꼬아지거나, 압착된 스트립을 늘이거나 확장시킬 때 망선과 망선이 만나는 부분인 노드(Node)에 스트레스가 집중되어 노드부분에서 잘 끊어지는 단점을 가지며, 제품 사용 중 그리드 부식으로 인하여 노드 부분이 먼저 끊어져 단수명을 초래하기도 한다.

중력 주조와 익스펜디드 방식의 단점들을 보완하기 위하여 개발된 방식이 타공(Stamping, Punching) 방식이다. 압착 또는 중력주조로 만들어진 스트립에 구멍을 뚫어 기판을 성형하는 방식으로서 중력주조 방식의 장점인 좌·우 프레임을 보유하고 있으며, 익스펜디드 방식에서 사용되는 압착 스트립을 사용하기 때문에 제 품 사용중 그리드 부식과 성장에 강하다는 점과 타공 방식에 의하여 만들어 지기 때문에 망선의 스트레스를 저감시켜 제품 사용 중 그리드 노드 부분이 끊어지지 않는다는 장점을 가지고 있다. 하지만 타공 방식에서 나타나는 문제점은 스트립을 상하 왕복운동을 통하여 구멍을 성형하기 때문에 구멍사이에 활물질이 자리 잡게 되면 기판에 걸치는 부분이 생기지 않으며, 제품 사용 중 잦은 진동이 가해지면 활물질이 기판에서 이격될 수 있는 빈도가 높아지기 때문에 제품의 수명을 단축시키는 결점이 있다. 이러한 문제점을 보완하고자 종래에는 기판을 감싸도록 활물질을 기판 양측에 걸쳐 두텁게 도포하거나 극판 표면에 종이를 붙여 극판을 형성시켜 왔다. 그러나, 활물질을 기판 양측에 도포한다던지 종이를 붙이는 것은 제조비용을 앙등시키고 생산성을 악화시키는 결점이 있다.

이에, 본 발명자는, 종래의 타공 기판으로 제조된 극판에 있어서는 기판의 망체를 이루는 망선 단면이 직사각형을 이루어 망체의 망목면이 직벽면을 이루므로 망목에 충전된 활물질이 지지될 수 없어 활물질의 이격을 저지할 수 없었음에 착안하여, 망체의 망목면을 직벽면으로 형성시키지 아니하고 망목면을 곡면으로 형성시킴으로서, 망목에 충전된 활물질의 주연부가 망목면의 돌출부를 감싸게 하거나 오목한 부분으로 끼워져 들어가 그 결착력을 강화시키고, 또한 망목면을 곡면으로 형성시킴으로서 망목면의 표면적이 증가되게 하여 활물질과 망목면의 접합력을 향상시키게 하였다.

본 발명은 이에서 나아가, 망체를 이루는 망선을 동일 평면상으로 형성시키지 아니하고 이웃하는 망선을 서로 다른 평면상에 형성시키어 각 망선이 지그재그로 형성되게 하여 인접 망목에 충전되는 활물질이 서로 연결되게 할 뿐 아니라, 돌출 함몰되는 망선과 교차되는 망선을 활물질이 감싸게 함으로서 활물질과 망체의 결합을 완강하게 하여 활물질이 망체로부터 이격되는 것을 방지하게 하였는바, 이와 같은 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서 사용되는 기판(10)은 압축 연신된 스트립(Srtrip; 길고 좁은 판체)을 프레스기로 타발하여 형성시키는 바, 이와 같이 압축된 스트립을 가지고 타공 방식에 의하여 제조된 기판(10)은 적은 기공도를 나타내어 기판(10) 부식특성을 향상 시킬 뿐만 아니라 기판(10)의 망선(2)의 스트레스를 줄이는 효과가 있는 것이다. 더욱이 압축된 스트립을 사용하기 때문에 기판(10)의 두께를 자유롭게 조절할 수 있다. 이와 같은 스트립으로 제조되는 본 발명은, 도 1 에 도시된 바와 같이, 망선(2)과 망목(3)으로 된 망체(1)와 전류를 모으는 러그(5)로 되는 기판(10)을 형성시킴에 있어서, 망선(2)의 망목면(21)이 첨부된 도면 도 2 에 도시된 바와 같이 평면으로 형성시키지 아니하고, 첨부된 도면 도 3 에 도시된 바와 같이 망선(2)의 망목면(21)이 곡면으로 형성시켜서 된 것을 특징으로 한다. 여기서의 망선(2)은 위선(201, 202, 203, ....)과 경선(211, 212, 213, .....)을 포함한다.

망선(2)의 망목면(21)을 곡면으로 형성시킴에 있어서는, 첨부된 도면 도 3 의 (가), (나), (다) 등으로 예시된 바와 같이, 중앙부가 돌출된 형태로서 그 표면부(22)를 포함한 망선(2)의 단면이 원형, 사각형, 8각형 등 임의의 형태로 형성시킬 수 있다. 뿐만 아니라 첨부된 도면 도 3 의 (라)에 도시된 바와 같이 중앙부가 함몰되어 오목한 형태로 형성시킬 수 있다.

나아가, 본 발명은, 상하로 배하여진 위선(201, 202, 203, ......)인 망선(2)들을 서로 이웃하는 망선(2)과 동일 평면상에 형성시키지 아니하고, 하나가 튀어나오고 다른 하나가 들어가는 등 이웃하는 망선(2)들이 서로 다른 평면상에서 지그재그로 형성되게 하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

즉, 본 발명의 기판에 활물질을 도포한 극판을 뉘워 놓고 도시한 단면도인 첨부된 도면 도 4 에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 그 위선(201, 202, 203, .....)들을 경선(211, 212, 213, .....)무리의 각 경선보다 한측은 높고 다른쪽은 낮게, 즉, 각 경선(211, 212, 213, ......)을 기준으로 그 양측에 설치되는 위선이 그 설치 위치가 서로 다른 평면을 이루도록 설치하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 기판에 활물질을 도포하면, 첨부된 도면 도 4 에 도시된 바와 같이, 활물질층(4)이 경선(211, 212, 213, .....)을 감싸면서 이웃하는 망목에 채워진 활물질층과 한몸을 이루게 된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명은 압착된 스트립을 펀칭하여 제조함으로서 기판의 조직이 조밀하여 내부식성을 가지는 익스펜디드 공법의 장점을 가질 뿐 아 니라, 중력 주조식 기판의 장점인 기판이 상부프레임(12)과 하부프레임(13) 및 좌측프레임(14)과 우측(15)에 프레임을 가지게 하여 성장을 제한하는 중력주조의 장점을 가지게 하며, 특히, 본 발명은 활물질층(4)의 지지력을 확보하기 위하여 망선(2)의 망목면(21)을 첨부된 도면 도 2 에 도시된 바와 같이 이를 평면으로 형성시키지 아니하고, 첨부된 도면 도 3 에 도시된 바와 같이 이를 곡면으로 형성시킴으로서, 곡면으로된 망목면(21)이 활물질층을 견고하게 파지하게하여 활물질층이 기판으로부터 이격되는 현상을 크게 개선하는 효과가 있다.

또한 본 발명은, 이웃하는 망선을 동일 평면상에 위치시키지 아니하고 지그재그로 위치시키어 망목에 충전시킨 활물질층이 이웃 활물질층과 서로 연결되게하여 활물질이 기판과 강력하게 결합되게 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 연신된 스트립을 타발하여 망선(2)과 망목(3)으로 된 망체(1)와 망체(1)의 상부에 전류를 모으는 러그(4)로 되는 기판(10)을 형성시킴에 있어서, 망선들이 서로 이웃하는 망선과 동일 평면상에 위치되지 아니하고, 하나가 튀어나오고 다른 하나가 들어가는 등 이웃하는 망선들이 서로 다른 평면상에서 지그재그로 위치되게 하여서 된 것을 특징으로 하는 납축전지의 극판용 기판.
5. 제4항에 있어서, 서로 다른 평면상에서 지그재그로 위치되게 하여서 되는 망선들은 상하로 위치되는 위선(201, 202, 203, ....)들임을 특징으로 하는 납축전지의 극판용 기판.
6. 제 4항에 있어서, 서로 다른 평면상에서 지그재그로 위치되게 하여서 되는 망선들은 좌우로 위치되는 경선(211, 212, 213, ....)들임을 특징으로 하는 납축전지의 극판용 기판.

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