KR101009272B1 - 납축전지용 분리기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 납축전지에 사용하는데 적합한 탄성 플라스틱 분리기에 관한 것으로, 상기 분리기는 내부 영역, 두 개의 주변 영역을 포함하는 판형 재료로 구성되고, 적어도 하나의 측면에 길이 방향으로 연장된 리브들을 구비하고, 내부 영역에 연장된 리브들은 주변 영역에 연장된 리브들보다 서로 더 큰 간격을 갖는 분리기에 있어서, 내부 영역에 인접하는 주변 영역 내의 적어도 제 1 리브들(3)은 판형 재료로부터 돌출한 삼각형 횡단면을 갖고, 상기 삼각형은 판형 재료상에 밑변, 내부 영역을 향해 배치된 레그 및 주변을 향해 배치된 레그를 포함하고, 내부 영역을 향해 배치된 레그는 주변을 향해 배치된 레그보다 길게 형성된다. 본 발명은 또한 상기 유형의 분리기를 포함하는 납축전지에 관한 것이다.

납축전지, 분리기, 리브, 판형 재료, 레그

Description

납축전지용 분리기{Separator for a lead battery}

본 발명은 납축전지에 사용하는데 적합힌 탄성 플라스틱 분리기로서, 상기 분리기는 내부 영역과 두 개의 주변 영역을 포함하는 판형 재료로 구성되며, 적어도 하나의 측면에 길이 방향으로 연장된 리브들을 구비하고, 내부 영역에 연장된 리브들은 주변 영역에 연장된 리브들보다 서로 더 큰 간격을 갖는 분리기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 분리기를 포함하는 납축전지에 관한 것이다.

오늘날 납축전지에 사용되는 분리기는 판형 재료로 이루어진 마이크로다공성 시트로서, 반대 극성을 갖는 인접한 전극 플레이트들 간의 단락 및 플레이트 재료의 이탈을 저지하지만, 시트의 다공성 구조로 인해 전해질 내의 이온 전류 유동을 가능하게 한다. 이러한 분리기는 예컨대 US 3 351 495, US 4 927 722, US 5 776 630 또는 WO 01/13 442 호에 공지되어 있다. 일반적으로 상기 분리기들의 적어도 한 측면에 길이 방향 리브들이 배치되고, 상기 리브들은 판형 재료가 양(positive) 전극 플레이트와 직접 접촉하는 것을 저지한다. 동시에 상기 리브들은 분리기에 길이 방향으로 소정의 강성을 제공한다. 상기 리브들은 US 5 679 479 또는 US 5 789 103 호에 기술된 바와 같이, 교대로 배치된 돌출부와 홈으로 이루어진 리브 구조를 형성하는 다수의 개별 입체 양각으로 구성될 수 있다.

분리기의 제조는 일반적으로 가소성 플라스틱을 압출하여 시트를 형성하고, 후속하여 상기 시트에 리브들을 압연하여 판형 재료를 만든 후, 다공 형성제, 예를 들어 광유를 추출하고 그렇게 형성한 판형 재료를 롤에 감는 방식으로 이루어진다. 추후에 상기 판형 재료는 롤로부터 빼내져서 소정의 폭을 가진 스트립으로 커팅된다. 상기 스트립은 소정의 길이로 커팅된 후에 양 또는 음 전극 플레이트 위로 접혀져서 포켓을 형성하고, 상기 포켓의 주변 영역은 예컨대 용접, 가압 용접 또는 다른 공지된 방법으로 서로 결합된다. 후속하여 전극 플레이트는 각각 분리기 포켓 내에서 포켓을 갖지 않는 반대 극성의 전극 플레이트와 교대로 결합되어 축전지 셀용 그룹을 형성한다. 일반적으로 하나의 극성의 전극 플레이트만이 분리기 포켓에 삽입된다. 그러나 특수한 경우에 두 개의 극성의 전극 플레이트들도 분리기 포켓에 삽입될 수 있다. 하나의 그룹 내에 전극 플레이트들이 배치된 후에 서로 결합된다. 전극 플레이트의 배치는 개별 전극 플레이트가 분리기 포켓의 하나 또는 다른 하나의 주변 영역 내로 다소 멀리 이동되게 할 수 있다. 전극 플레이트가 제조로 인해 흔히 팁 또는 날카로운 모서리를 가질 수 있기 때문에, 이러한 이동으로 인해 전극 플레이트의 팁 또는 모서리는 판형 재료를 관통할 수 있고, 이로써 인접 전극과의 단락이 형성될 수 있다. 이는, 예컨대 EP 0 994 518 A1 호에 기술된 바와 같이, 실제 액티브 재료가 포함된 예컨대 익스펜디드메탈(expanded metal)로 이루어진 그리드로 구성된 전극 플레이트가 사용되는 경우 더 그러하다. 이 경우, 재료가 마디에서 정확하게 커팅되지 않을 수 있으므로, 전극 플레이트 배치시 약간 휘어지고 분리기의 판형 재료를 관통하는 개별 와이어들이 돌출한다.

전극 플레이트의 팁, 모서리 또는 와이어의 관통 위험을 적어도 감소시키기 위해, 동일하게 형성된 다수의 리브들 사이에 다수의 평행한 오목 홈을 갖는 주변 영역을 형성하거나(EP 0 899 801, JP 2000-182593) 또는 홈들 사이의 리브들을 더 넓게 그리고 평평한 표면으로 형성하는(WO 00/63983) 것이 제안되었다. 물론, 바람직하지 않은 경우에, 전극 플레이트의 배치시 개별 분리기 포켓이 관통됨으로써, 다시 단락 위험이 생길 수 있다.

본 발명의 목적은 전극 플레이트가 분리기의 판형 재료를 관통하는 위험을 감소시키기 위해 최종 언급된 방식의 분리기를 개선하고, 상기 분리기를 포함하는 납축전지를 제공하는 것이다.

상기 목적은 납축전지에 사용하는데 적합한 탄성 플라스틱 분리기로서, 상기 분리기가 내부 영역과 두 개의 주변 영역을 포함하는 판형 재료로 구성되며, 적어도 한 측면에 길이 방향으로 연장된 리브들을 구비하고, 내부 영역에 연장된 리브들은 주변 영역에 연장된 리브들보다 서로 더 큰 간격을 갖는 분리기에 있어서, 적어도 내부 영역에 인접하는 주변 영역 내의 처음 3개의 제 1 리브들이 판형 재료로부터 돌출하는 삼각형 형태의 횡단면을 갖고, 상기 삼각형은 판형 재료상에 밑변, 내부 영역을 향해 배치된 레그 및 주변을 향해 배치된 레그를 가지며, 내부 영역을 향해 배치된 레그는 주변을 향해 배치된 레그보다 더 길게 형성됨으로써 달성된다.

주변을 향해 배치된 레그보다 길게 형성된, 내부 영역을 향해 배치된 레그는 배치시 상기 레그에 접촉하는 전극 재료를 판형 재료로부터 멀리 안내함으로써, 판형 재료의 관통이 효과적으로 방지될 수 있다.

내부 영역을 향해 배치된 레그가 주변을 향해 배치된 레그보다 1.5 내지 15배, 바람직하게 2 내지 6배, 특히 2 내지 4배 더 긴 것이 특히 바람직한 것으로 나타났다. 두 개의 레그의 길이 비에 의해 특히 간단하게 전극 플레이트의 모서리가 그 기계적 특성에 따라 판형 재료로부터 편향되는 것이 보장될 수 있다. 어떤 전극 플레이트에 어떠한 길이 비가 특히 바람직한지는 당업자가 간단한 테스트를 통해 결정할 수 있다.

내부 영역을 향해 배치된 레그가 밑변과 5°내지 40°의 각도를 형성하는 것이 바람직하다. 오늘날 사용되는 전극 플레이트에서는 내부 영역을 향해 배치된 레그와 밑변 간에 8°내지 30°의 각도가 가장 바람직한 것으로 밝혀졌다.

판형 재료의 두께는 0.05 내지 0.35 mm, 특히 0.08 mm 내지 0.25 mm 인 것이 가장 바람직한 것으로 밝혀졌다. 물론, 상기 두께는 인접한 리브들 사이에서 측정된다.

주변 영역 내의 리브들의 안정성을 개선하기 위해, 내부 영역을 향해 배치된 레그가 주변을 향해 배치된 레그와 75°내지 115°의 각도를 형성하는 경우가 바람직하다. 대부분의 경우 80°내지 100°의 각도가 최적이다.

특히 바람직하게 주변 영역 내의 모든 리브들은 동일한 횡단면을 갖는다.

일반적으로 1 cm 당 3 내지 30 개의 리브들이 주변 영역에 배치되고, 상기 리브들의 상부 에지는 판형 재료로부터 바람직하게 0.1 내지 0.8 mm 떨어져 있다.

본 발명은 또한 납축전지에 관한 것으로, 납 축전지는 서로 평행하게 배치된 전극들을 포함하고, 인접한 전극들은 반대 극성을 갖고, 적어도 하나의 극성의 전극들은 포켓으로 접혀져서 주변 영역의 에지에서 결합된 본 발명에 따른 분리기 내에 삽입된다.

본 발명은 하기에서 도면을 참고로 상세히 설명된다.

도 1은 본 발명에 따른 분리기의 평면도.

도 2는 도 1에 따른 AA 단면도.

도 1에 따른 분리기는 내부 영역(I) 및 상기 내부 영역(I)의 우측과 좌측에 각각 우측 주변 영역(RR)과 좌측 주변 영역(LR)을 갖는다. 판형 재료(1) 상에 내부 영역 내의 리브들(2)과 두 개의 주변 영역들(RR, LR) 내의 리브들(3)이 배치된다. 내부 영역 내의 리브들(2) 간의 간격은 주변 영역 내의 리브들(3) 간의 간격보다 크다.

상기와 같은 분리기는 일반적으로 무한 재료로서, 예컨대 압출, 후속하는 압연 및 다공을 형성하는 광유 추출에 의해 제조된 후, 일정 길이로 커팅된다. 일정 길이로 커팅된 분리기는 리브 방향에 대해 수직으로 전극 플레이트 주변으로 접혀서 포켓을 형성한다. 양 전극 플레이트인 경우, 도면에 도시된 리브들은 서로 마주 보거나, 또는 음 전극 플레이트인 경우 상기 양 전극 플레이트로부터 멀어진다. 상부가 개방된 포켓을 형성하기 위해 분리기의 대향 배치된 부분의 우측 에지 및 좌측 에지는 서로 결합된다.

도 1에 따른 AA 확대도에서, 에지에 가장 인접한 내부 영역의 리브(2)가 도시된다. 상기 리브(2)에 삼각형 형태의 횡단면을 갖는, 주변 영역의 다수의 리브들(3)이 이어지고, 상기 삼각형은 판형 재료(1) 상에 밑변(도시되지 않음)을 갖고 두 개의 레그들(4, 5)을 가지며, 내부 영역을 향해 배치된 레그(4)는 주변을 향해 배치된 레그(5)보다 길게 형성된다.

Claims (8)

1. 납축전지에 사용하는데 적합한 탄성 플라스틱 분리기로서, 상기 분리기는 내부 영역과 두 개의 주변 영역을 포함하는 판형 재료로 이루어지고, 적어도 한 측면에 길이 방향으로 연장된 리브들을 구비하고, 상기 내부 영역에 연장된 리브들은 상기 주변 영역에 연장된 리브들보다 서로 더 큰 간격을 갖는 분리기에 있어서,

   적어도 상기 내부 영역에 인접하는 상기 주변 영역 내의 처음 3개의 리브들은 판형 재료로부터 돌출하는 삼각형 형태의 횡단면을 갖고, 상기 삼각형은 판형 재료 상에 밑변, 상기 내부 영역을 향해 배치된 레그 및 상기 주변을 향해 배치된 레그를 가지며, 상기 내부 영역을 향해 배치된 레그는 상기 주변을 향해 배치된 레그보다 긴 것을 특징으로 하는 납축전지용 분리기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 내부 영역을 향해 배치된 레그는 상기 주변을 향해 배치된 레그보다 1.5 내지 15배 긴 것을 특징으로 하는 납축전지용 분리기.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부 영역을 향해 배치된 레그는 상기 밑변과 5°내지 40°의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 납축전지용 분리기.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 내부 영역을 향해 배치된 레그는 상기 주변을 향해 배치된 레그와 75 °내지 115°의 각도를 형성하는 것을 특징으로 하는 납축전지용 분리기.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 판형 재료는 0.05 내지 0.35 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 납축전지용 분리기.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 주변 영역 내의 모든 리브들은 동일한 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하는 납축전지용 분리기.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 주변 영역에서 1 cm 당 3 내지 30 개의 리브들이 배치되는 것을 특징으로 하는 납축전지용 분리기.
8. 서로 평행하게 배치된 다수의 전극을 포함하며, 인접한 전극들은 반대 극성을 갖고, 적어도 하나의 극성의 전극들은 포켓으로 접혀져서, 주변 영역의 에지에서 결합된, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 분리기 내에 삽입되는 납축전지.

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