KR101775341B1 - 납축전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 납축전지의 단수명을 초래하는 전해액 층화를 억제하기 위해 납축전지의 용기의 바닥과 극판군 사이에 유통 받침을 설치하여 납축전지의 바닥 부위에서의 전해액 유동성을 향상시켜 충방전(充妨電)의 효과를 향상시킬 수 있도록 한 것임.

Description

납축전지{Lead acid battery}

본 발명은 액식(Flooded) 납축전지에 관한 것으로 특히, 황산화 현상을 방지 또는 지연 시킬 수 있도록 극판의 저부에 유통 받침을 설치하여서 되는 납축전지를 제공하기 위한 것이다.

액식 납축전지는 양극판, 음극판 및 황산 전해액을 수납하는 용기(Container)와 용기의 상부를 덮는 덮개(Cover) 로 구성된다.

양극판은 기판에 양극 활물질(PbO2)이 부착되어 있고, 음극판은 기판에 음극활물질(Pb)이 부착되어 있으며, 방전 시 활물질이 황산납(PbSO4)이 되고 충전(充電) 시 황산납(PbSO4)이 각각 양극, 음극 활물질로 환원된다. 이러한 화학 반응에 의해 납축전지는 여러 번 충방전하여 사용 할 수 있다.

납축전지는 노화 또는 황산화에 의하여 그 성능과 수명이 저하되는데, 납축전지의 노화는 충전 시 환원되지 않은 성분(PbSO4, 황산납)이 누적되어 성능 감소로 이어지며, 황산화는 납축전지의 방전에 의해 생성되는 황산납(PbSO4)이 활물질로 환원되지 못하고 방치될 때 극판 위로 석출하고 점차 성장해서 부도체 피막을 형성하는 현상이다. 이에 따라 황산납은 점차 누적되고, 내부 저항이 증가하며 납축전지의 성능이 저하하거나 사용이 불가능하게 된다.

황산납 형성은 납축전지에서 반복되는 충방전으로 인해 내부를 구성하는 황산 전해액의 층화에(Stratification) 의해 발생된다.

납축전지의 초기 완전 충전 상태의 황산 전해액 비중은 1.280g/cm3 이지만, 사용 기간이 경과 할수록 황산 전해액 층화로 인해 셀 내부에서 전해액 상부는 1.220 g/cm3, 하부는 1.340 g/cm3이 된다. 충전이 되면 황산 전해액 일부는 순환되지만, 하부의 비중이 높은데다가 용기 내부의 공간이 여유롭지 않아 순환은 제한적이다. 게다가, 한정된 크기에서 고용량의 축전지 구성을 하려면 더 많은 극판을 적층해야 하기 때문에 전해액이 순환 될 수 있는 공간이 더욱 부족하여 전해액의 유동은 더욱 제한 된다.

특허공개 제2001-031203호는 양극 및 음극판과, 상기 양극 및 음극판 사이에 흡수 세퍼레이터를 갖고, 상기 세퍼레이터는 두 달에 약 6.0 이상의 로드 전지 압력을 갖도록 기선택되는 적어도 하나의 전지를 포함하는 밸브-조절 납-산 배터리를 제공화여 극판과 극판 사이의 공간을 일정하게 하여 전해액의 유동 순환을 향상시킴으로서 배터리의 사용 수명 동안 향상된 성능을 얻을 수 있게 하는 배터리가 제공된 바 있다. 그러나 이러한 배터리는 극판의 저부가 배터리 함체의 바닥에 밀착되어 있어 전해액이 저부에서 횡 방향으로 유동하지 못한 결점이 있다.

특허공개 특허공개 제2001-031203호 '납-산 전지 또는 배터리용 세퍼레이터' 공개일자 2001년04월16일

이에 본 발명은 특히 저부에서의 전해액 유동을 활발하게 함으로서 결과적으로 전해액이 상하 좌우 전체적으로 순환될 수 있게 하여 축전지의 수명과 성능을 향상시켜야 한다는 과제를 해결하고자 한다.

이러한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 용기와, 용기의 상부에 설치되는 덮개와, 용기의 내부에 설치되는 양극판과 음극판 및 용기 내부에 충전(充塡)되는 전해액으로 되는 납축전지에 있어서, 용기의 바닥과 양극판과 음극판으로 되는 극판군 사이에 유통받침(Separator)을 설치하여서 되는 납축전지를 제공한다.

납축전지의 전해액은 방전 시 황산(H2SO4)에서 물(H2O)로 화학반응을 하고, 반대로 충전 시에는 물(H2O)에서 황산(H2SO4)으로 되돌아 가는 바, 충전 시에는 물의 전기 분해로 산소, 수소 가스가 기포로 발생되어 전해액이 섞이는 데, 본 발명에 있어서는 유통받침(4)의 통공(41)을 통하여 전해액이 횡방향으로도 유동하여 전해액의 층화를 최소활 할 수 있게 되는 효과가 있다. 특히 본 발명은 납축전지가 자동차일 경우 자동차의 전후좌우 유동으로 인하여 유통받침(4)의 통공(41)은 활물질의 횡방향 유동을 원활히 하여 납축전지의 황산화 현상을 크게 지연시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 스페이서를 구성한 납축전지의 일예실시의 일부 절취 사시도이다.
도 2는 납축전지에서 전해액이 잘 유동될 수 있도록 하며, 극판군을 지지하는 유통받침의 일 예시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 용기(1)와, 용기(1)의 상부에 설치되는 덮개(2)와, 용기(1)의 내부에 설치되는 양극판과 음극판으로 되는 극판군(3) 및 용기(1) 내부에 충전(充塡)되는 전해액으로 되는 납축전지에 있어서, 본 발명은, 용기(1)의 바닥(11)과 양극판과 음극판으로 되는 극판군(3) 사이에 유통받침(4; Separator)을 설치하여서 되는 납축전지를 제공한다. 즉, 본 발명에 있어서는 용기(1)의 내부 바닥(11)에 유통받침(4)을 설치하고 유통받침(4) 위에 극판군(3)이 설치되는 축전지를 제공하는 것을 특징으로 한다.

상기 유통받침은 극판군을 지지하는 외에, 횡방향으로 통공(41)이 형성되어 통공(41)을 통하여 전해액이 유동될 수 있게 구성된다. 이러한 통공(41)은 유통받침(4)이 극판군(3)을 지지함에 충분한 압축강도를 가지게 하면서도 전해액이나 극판군(3)으로부터 떨어져 나온 활물질에 의한 막힘이 적도록 다수의 큰 구멍으로 형성되는 것이 바람직하다.

위와 같은 유통받침(4)은 첨부된 도면 도2에 도시된 바와 같이, 극판군(3)이 재치되는 사각의 틀(40)과 틀(40)의 저부에 형성되는 다수개의 기둥(42)으로 구성되는 것이 바람직하다.

유통받침(4)은 플라스틱의 재질로 황산 전해액에 대한 내산성이며, 극판군을 지지 할 수 있을 정도의 강도를 가져야 할 것이다.

납축전지의 전해액은 방전 시 황산(H2SO4)에서 물(H2O)로 화학반응을 하고, 반대로 충전 시에는 물(H2O)에서 황산(H2SO4)으로 되돌아 가는 바, 충전 시에는 물의 전기 분해로 산소, 수소 가스가 기포로 발생되어 전해액이 섞이는 데, 본 발명에 있어서는 유통받침(4)의 통공(41)을 통하여 전해액이 횡방향으로도 유동하여 전해액의 층화를 최소활 할 수 있게 되는 효과가 있다. 특히 본 발명은 납축전지가 자동차일 경우 자동차의 전후좌우 유동으로 인하여 유통받침(4)의 통공(41)은 활물질의 횡방향 유동을 원활히 하여 납축전지의 황산화 현상을 크게 지연시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다. 또한, 청구항 부호는 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 형상과 구조를 첨부된 도면에 한정한다는 뜻이 아니다.

1.용기
11. 바닥
2. 덮개
3. 극판군
4. 유통받침
40. 틀
41. 통공
42. 기둥

Claims (2)

1. 용기(1)와, 용기(1)의 상부에 설치되는 덮개(2)와, 용기(1)의 내부에 설치되는 극판군(3), 및 용기(1) 내부에 충전(充塡)되는 전해액으로 되는 납축전지에 있어서, 용기(1)의 바닥(11)과 극판군(3) 사이에 유통받침(4)이 설치되며,
   상기 유통받침(4)은 극판군(3)이 재치되는 틀(40)과 틀(40)의 중앙에 형성된 통공(41)과, 틀(40)의 저부에 형성되는 다수개의 기둥(42)으로 되는 것임을 특징으로 하는 납축전지.
   
2. 삭제

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