KR100794580B1 - 자동차용 납축전지와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량에 설치되는 납축전지와 그 제조 방법에 관한 것이다. 종래에도 축전지의 과열을 방지하기 위하여, 전해액이 충전되고 전극이 설치되는 셀로 구성된 하우징을 폴리에틸렌 폼이나 냉각수탱크로 감싸는 기술이 제공되었으나, 이들은 제조 공정을 복잡하게 하여 제조비용을 과다히 소요하게 되는 결점이 있어 실용화가 곤란한 결점이 있었던 바, 본 발명은, 전해액이 충전되고 전극이 설치되는 다수개 셀로 구성되는 하우징의 벽체를 폴리프로피렌으로 성형시킴에 있어서, 벽체 내부에 기공을 형성시켜 벽체가 단열효과를 가지도록, 폴리프로피렌에 고온 고압의 초임계 질소를 혼합하고 초임계 질소가 혼합된 용융 폴리프로피렌을 내부 압력이 대기압인 소기의 형틀 내부에 사출하여 하우징을 형성시킴으로서 하우징의 벽체 내부에서 초임계 질소가 발포되어 벽체 내부에 기공이 생성되게 한 것임.

Description

자동차용 납축전지와 그 제조 방법{A Lead-acid Battery for Vehicle and a manufacturing method thereof}

도 1 은 본 발명에 의해 제조된 하우징의 일부 확대 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10.............. 하부 하우징

11 ............ 격벽

12 ............ 셀(Cell)

13 ............ 돌기

20 ............. 상부 하우징

21 ........... 덮개부

22 ........... 단자

23 ........... 홈

본 발명은, 차량에 설치되는 축전지에 관한 것으로, 특히 자동차의 엔진 룸에서 발생되는 각종 열원으로부터 축전지의 내부를 효과적으로 보호할 수 있는 하우징을 가진 축전지를 제공하기 위한 것이다.

일반적으로 자동차에 사용되는 연축전지는, 하부하우징과 상부하우징으로 구성된다. 하부하우징은 상부가 개방된 다수개의 셀(Cell)로 구성되며 각 셀에는 전해액이 충전(充塡)되고 극판이 설치된다. 상부하우징은 하부하우징에 충전된 전해액이 외부로 유출될 수 없도록 보호하는 덮개부로 구성되며 그 외측 상부에 각 셀(cell)의 극판군에서 전기를 외부로 인출할 수 있는 한 쌍의 단자를 형성시켜 구성되어 있다.

그런데, 현재 자동차에 사용되는 엔진(내연기관)은 고마력 및 고출력화 되어 있으며, 그리하여 엔진의 온도가 상승하여 그 주위에 설치되어 있는 연축전지에 많은 복사열을 전달시키게 된다. 뿐만 아니라, 엔진 냉각수의 냉각을 위한 냉각 팬에 의한 공기의 대류는 엔진의 열을 연축전지에 전달시키게 되며, 그리하여 연축전지의 외부온도는 80℃ 이상에 이르기까지 상승하며, 그 내부의 전해액 온도를 75℃ 이상으로 상승시키고 있다. 이러한 고온으로 인하여 연축전지는 그 성능이 저하될 뿐 아니라 내부 부품의 부식을 촉진시키는 결과를 초래한다.

그리하여, 종래로부터 배터리의 냉각 및 외부 온도로부터의 단열을 위한 기 술이 발달되어 왔다. 즉, 한국 등록특허 제 292222호에는 전해액과 배터리 하우징 사이에 폴리에틸렌 폼(Poly-ethylene Foam)을 설치하여 외부 열을 전해액에 전달되는 것을 방지하는 기술을 제공하였으며, 또한, 한국 공개특허 제1998-62965는 축전지 하우징에 냉각수를 주입하는 한편, 하우징의 외피에 냉각핀을 설치하여 냉각효율을 높이는 기술이 개시되어 있다. 하지만 이러한 기술들은 부품과 제조 공정이 추가되어 제조 원가가 상승되는 단점이 있었다. 또한 한국 등록특허 제 32452호에는 36V 축전지의 하우징 내부를 상하 및 좌우로 관통하는 방열구멍을 형성시켜 공기 냉각을 시키는 기술을 개시하였다. 그러나, 이는 36V의 전지 배치에서는 가능하나 현재 사용중인 12V의 6개의 구획된 하우징 또는 3개로 구획된 6V의 하우징에 적용할 수 없는 구조로 되어 있었다.

그리고 폴리머 성형 발포에 관한 기술을 살펴보면, 한국 등록특허 제10-0339311호로서 초임계 이산화탄소를 열가소성 수지에 함유하여 성형시 발포시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법에 의해 발포된 성형물은 표면으로부터 가까운 거리에 발포된 기공이 형성되어 두개의 성형물을 열융착에 의하여 접합시켜야 하는 물건의 제조에 적합하지 않았다.

이에, 본 발명은 전해액이 충전되고 전극이 설치되는 다수개 셀로 구성되는 하우징의 벽체를 폴리프로피렌으로 성형시킴에 있어서, 벽체 내부에 기공을 형성시켜 벽체가 단열효과를 가지도록, 본 발명은 폴리프로피렌에 고온 고압의 초임계 질 소를 혼합하고, 초임계 질소가 혼합된 용융 폴리프로피렌을, 그 내부 압력이 대기압과 동일한 소기의 형틀에 사출하여 하우징을 형성시킴으로서 하우징의 벽체 내부에서 초임계 질소가 발포되어 벽체 내부에 기공이 생성되게 하는 것인 바 이와 같은 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

전해액이 충전되고 전극이 설치되는 다수개 셀로 구성되는 하우징의 벽체를 폴리프로피렌으로 성형시킴에 있어서, 벽체 내부에 기공을 형성시켜 벽체가 단열효과를 가지도록, 본 발명은 폴리프로피렌에 고온 고압의 초임계 질소를 혼합하고, 초임계 질소가 혼합된 용융 폴리프로피렌을, 그 내부 압력이 대기압과 동일한 소기의 형틀에 사출하여 하우징을 형성시킴으로서 하우징의 벽체 내부에서 초임계 질소가 발포되어 벽체 내부에 기공이 생성되게 하는 것을 특징으로 한다.

폴리프로피렌에 혼합되는 초임계 질소의 온도는 260℃이고 그 압력은 90 Kgf/cm² 인 바, 이를 동일한 온도와 압력을 유지시키면서 폴리프로피렌에 혼합한다. 그런데, 그 혼합하는 비율은 폴리프로피렌 100부량(중량비 이하 같다)에 대하여 초임계질소 0.6 부량이 적절하다.

이와 같은 본 발명의 방법에 의하여 제조되는 하우징은 열가소성수지에 초임계 이산화탄소를 혼합하여 성형시키는 성형물에 있어서와는 달리 그 내부에 형성되는 기공이 하우징을 형성하는 벽체의 외표면으로부터 이격되어 있다. 즉, 초임계질 소가 포함된 폴리프로피렌을 금형 내부에 사출하게 되면, 폴리프로피렌에 혼합되어 있는 질소가 발포되면서 주변의 열가소성수지가 저온의 형틀 내면과 접촉하면서 외벽면을 형성시키게되며, 형틀에 접촉되어 형성된 외벽면 내부의 중심부는 질소 기공이 자리잡을 수 있게 된다. 이 벽체의 외표면부의 두께는 약 1mm 내외로 형성되는 것이 보통이다. 외표면의 두께는 거의 일정하나 벽체의 증가에 따라 질소 기공층은 증가한다.

또한 상하부 하우징을 열접합하기 위하여 열 접합부에 요철을 형성시키게 되면, 열접합부는 형틀과의 접촉면적이 증대되어 저온의 형틀에 의하여 열가소성합성수지의 냉각 정도가 증대되고 그리하여 이 부분에서는 기공 없이 형성되는 열가소성수지의 두께가 2mm 내외에 이르게 됨을 알았다. 이러한 두께의 증가는 상하부 하우징의 열 접합 강도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있게 하였다.

이와 같은 방법으로 제조되는 납축전지의 하우징은 하부하우징(10)과 상부하우징(20)으로 구성되고, 하부하우징(10)은 다수개의 격벽(11)으로 분획된 다수개의 셀(12; Cell)로 구성되며, 각 셀(12)은 그 상부가 개방되고 이에 전해액이 충전(充塡)되며 극판(도면에 도시하지 않음)이 설치되며, 상부하우징(20)은 하부하우징(10)에 충전된 전해액이 외부로 유출될 수 없도록 보호하는 덮개부(21)로 구성되며 덮개부(21)의 외측 상부에 각 셀(12)의 극판군에서 전기를 외부로 인출할 수 있는 한 쌍의 단자(22)를 형성시켜서 되는 바, 각 셀(12)에 극판을 삽입하고 전해액을 충전시킨 후, 그 위에 상부하우징(20)을 열접착시킴에 있어서, 본 발명은, 내부의 전해액의 누액을 방지하기 위하여 상부하우징(20)과 하부하우징(10)의 접촉면을 열 융착방법으로 융착시킨다. 그런데, 상하부 하우징(20, 10)을 열융착시키게 되면 그 접착 표면부의 기공으로 인하여 접착 강도가 낮아질 염려가 있다. 그리하여 본 발명은 상하부 하우징(20, 10)의 접착 표면에 서로 대향되어 끼워지는 홈(23)과 돌기(13)를 형성시켜 융착 표면적을 증대시키는 것이 바람직하다. 그 홈과 돌기의 크기는 각각 가로 세로 1mm인 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 방법에 의하여 제조된 납축전지는, 엔진의 열이 하우징의 내부로 전달되는 것을 효과적으로 또, 경제적으로 차단할 수 있는 기술을 제공한다. 또한, 본 발명은 접착면에 요철의 홈과 돌기를 형성시킴으로서 접착 부위의 인장강도가 모재의 인장강도에 유사한 강도를 가지게 되었다.

Claims (5)

1. 전해액이 충전되고 전극이 설치되는 다수개 셀로 구성되는 하우징의 벽체를 폴리프로피렌으로 성형시킴에 있어서, 폴리프로피렌에 초임계 질소를 혼합하고, 초임계 질소가 혼합된 용융 폴리프로피렌을, 그 내부 압력이 대기압과 동일한 소기의 형틀에 사출하여 하우징을 형성시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 납축전지의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 폴리프로피렌에 혼합되는 초임계 질소의 온도는 260℃이고 그 압력은 90Kgf/cm² 이고, 그 혼합하는 비율은 폴리프로피렌 100부량(중량비 이하 같다)에 대하여 초임계질소 0.6 부량인 것을 특징으로 하는 자동차용 납축전지의 제조 방법.
3. 제 1 항 또는 제2항에 있어서, 하우징의 벽체는 이를 상하부 하우징으로 구분 성형시키고, 그 접합면에 서로 끼워져 결합되는 요철부를 형성시켜 접착 면적을 확장시키는 것을 특징으로 하는 자동차용 납축전지의 제조 방법.
4. 전해액이 충전되고 전극이 설치되는 다수개 셀로 구성되는 하우징의 벽체를 폴리프로피렌으로 성형시킴에 있어서, 폴리프로피렌에 초임계 질소를 혼합하고, 초임계 질소가 혼합된 용융 폴리프로피렌을, 그 내부 압력이 대기압과 동일한 소기의 형틀에 사출하여 하우징을 형성시킴으로서 하우징의 벽체 내부에서 초임계 질소가 발포되어 벽체 내부에 기공이 생성된 것을 특징으로 하는 자동차용 납축전지.
5. 제4항에 있어서, 하우징의 벽체가 상하부 하우징으로 구분 성형되고, 그 접합면에 서로 끼워져 결합되는 요철부가 형성되고, 요철부가 결합되는 상태로 열융착된 것을 특징으로 하는 자동차용 납축전지.

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