KR102065635B1 - Vrla전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전지 화성 공정 중 배터리 내부 상태인 온도와 압력을 조절함으로써 화성 중 발생하는 전해액 손실 량을 제어하고, 일정 온도 범위 안에서 화성 공정을 진행하여 화성 공정 효율을 최적화시켜 결과적으로는 균일한 품질을 갖는 전지를 제조할 수 있는 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 화성 공정 중 VRLA제품과 콘덴서 유닛(Condenser unit)을 연결함으로써 화성 공정 중 배터리 셀 내부 온도를 일정하게 유지하여 화성 공정 효율을 최적화 시키고, 열 교환기를 이용 증발된 수분을 회수함으로써 화성 공정 후 제품 전해액 량을 일정하게 하는 것이다.
이것은 제품 양산 시 화성 위치에 따른 제품 간 편차 발생 및 환경 변화에 따른 제조 롯또(Lot)간 편차 발생을 원천적으로 개선할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치{Electrolyte Loss Control Device}
본 발명은 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 전지 화성 공정 중 배터리 내부 상태인 온도와 압력을 조절함으로써 화성 중 발생하는 전해액 손실 량을 제어하고, 일정 온도 범위 안에서 화성 공정을 진행하여 화성 공정 효율을 최적화시켜 결과적으로는 균일한 품질을 갖는 전지를 제조할 수 있는 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치에 관한 것이다.
본 발명과 관련된 문헌으로는 '특허문헌 1'이 있다.
일반적으로 VRLA(Valve regulated lead acid) 전지의 화성 공정에 대하여 간단히 설명하면, 화성 공정이란 먼저 전해액이 첨가 되어 있지 않은 상태의 전지 조립제품에 전기에너지이동 및 전기에너지 형성을 위한 전해액을 주입 시킨 후 전기에너지를 인가하여, VRLA조립 제품 전극에 있는 산화 납을 이산화 납과 스펀지 납으로 바꾸어 주어 전기에너지를 띠게 만들어 주는 공정을 말한다.
화성 공정 중에 배터리 내부에서 산화납과 황산의 반응에 의해 열이 발생하고 물이 분해되며 이로 인해 배터리 내부 온도가 상승하고, 물 분해에 의해 산소 및 수소 가스 발생 및 이로 인해 내부 압력이 증가한다.
따라서, 일반적으로 VRLA 전지 화성은 적절한 화성 온도 유지를 위한 냉각수조가 적용되어 있으며, 산소 및 수소가스 발생에 의한 과도한 압력 증가를 방지하기 위한 가스 배출 벨브가 적용되어 있다.
하지만, 화성 중 냉각 수조 내부의 배터리 위치와 다중 셀 베터리의 경우 안쪽 셀과 바깥쪽 셀의 외부 환경 차이에 의해 화성 중 배터리 온도와 내부에서 발생하는 가스의 양에 편차가 생겨 동일한 품질의 배터리를 제작하는 것은 매우 어렵다.
더욱 상세하게는, 배터리 내부에 전기에너지를 저장할 수 있도록 하기 위해 투입된 전해액 (묽은 황산)은 화성공정을 거치면서 수분을 소비하는데 수분 소비는,
첫째, 산화 납을 이산화 납 및 스펀지 납을 만드는 과정에서,
둘째 전기 분해, 셋째 산화 납이 황산납으로 바뀌고 황산 납이 이산화 납 및 스펀지 납으로 변화하는 과정에서 입자 재 배열 및 황산이온 고정에 의한 온도 상승에 따른 전해액 표면의 증가압력 증가에 의해 일어난다.
상기 첫째 및 둘째 원인에 의한 수분 손실은 배터리 화성을 위해 인가해 준 에너지량에 따라 정확히 예측이 가능하나, 셋째 원인인 입자 재 배열 및 황산 이온 고정에 의한 온도상승에 따른 전해액 표면의 증가압 증가에 따른 수분 손실은 배터리 제작 중 셀의 내 외부 상태, 예를 들면 다중 셀 제품의 경우 안쪽셀과 바깥쪽 셀의 내부 온도 차이나 동일한 화성 수조내의 제품 위치, 또는 계절 변화에 따른 외부 온도 차이와 같은 여러가지 환경 변화에 따라 달라지기 때문에 수분 손실량을 정확하게 예측하여 제품 별로 편차를 관리하는 것은 매우 어렵다.
대한민국공개특허공보 제10-2007-51040호(2017.05.11.)
본 발명은 상기 서술한 문제점에 대하여 보완하고자 창안되었다.
본 발명은 화성 공정 중 배터리 온도 상승에 의한 수분손실을 제어하는 것으로, 자세하게는 화성 공정 중 배터리 셀 내부 압력을 조정하여 화성 온도를 일정하게 유지 하고, 증발된 수분을 열 교환기를 이용하여 액체로 환원시켜 배터리 내부로 재순환 시키는 것으로, 현재 VRLA 배터리 상부에 있는 안전밸브 삽입용 홀(Hol)e과 연결되는 콘덴서(Condenser)형태의 구조물을 가진 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치를 제공하고자 한다.
상기 서술한 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치는:
VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치에 있어서,
진공환경을 조성하고 유지하는 진공라인(100);과
배터리 내부 열 교환을 위한 냉각수라인(200);과
배터리 내부 상태 및 콘덴서 내부 상태의 온도 셋팅을 위한 온도센서(300);와
배터리 내부 상태 및 콘덴서 내부 상태의 압력 셋팅을 위한 압력센서(400);를 포함한 안전밸브 삽입용 홀과 연결되는 콘덴서 형태의 구조물인 것을 특징으로 하는 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치를 제안한다.
본 발명은 상기 서술한 구성을 통하여, 화성 공정 중 VRLA제품과 콘덴서 유닛(Condenser unit)을 연결함으로써 화성 공정 중 배터리 셀 내부 온도를 일정하게 유지하여 화성 공정 효율을 최적화 시키고, 열 교환기를 이용 증발된 수분을 회수함으로써 화성 공정 후 제품 전해액 량을 일정하게 하는 것이다.
이것은 제품 양산 시 화성 위치에 따른 제품 간 편차 발생 및 환경 변화에 따른 제조 롯또(Lot)간 편차 발생을 원천적으로 개선할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치의 기본 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치는,
배터리 내부 열 교환을 위한 냉각수라인(200);과
배터리 내부 상태 및 콘덴서 내부 상태의 온도 셋팅을 위한 온도센서(300);와
배터리 내부 상태 및 콘덴서 내부 상태의 압력 셋팅을 위한 압력센서(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치는 밀폐케이스(500)와 안전밸브 홀(600)을 통해 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진공라인은 진공장치와 연결되고,
상기 냉각수라인은 냉각장치와 연결되어
상기 진공장치와 냉각장치는 제어부(700)의 제어를 받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도센서와 압력센서는 제어부에 피드백하여 상기 진공장치와 냉각장치를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면의 설명에 통하여 본 발명에 의한 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치의 기본 구조도이다.
도 1을 보면,
도 1에는 애노드와 캐소드와 분리막으로 형성되며 밀폐된 케이스(500)로 되어 있는 축전지를 볼 수 있다. 축전지의 일측에는 안전밸브가 있으며, 안전밸브가 삽입되는 홀에 진공라인(100)이 형성되어 있으며 진공라인에는 냉각수라인(200)이 지나가는 냉각장치가 되어 있다. 진공라인의 일측에는 온도센서 및 진공센서가 부착되어 내부 온도와 내부 압력을 측정한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치 블록도이다.
도 2를 보면, 본 발명인 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치는,
진공환경을 조성하고 유지하는 진공라인(100);과
배터리 내부 열 교환을 위한 냉각수라인(200);과
배터리 내부 상태 및 콘덴서 내부 상태의 온도 셋팅을 위한 온도센서(300);와
배터리 내부 상태 및 콘덴서 내부 상태의 압력 셋팅을 위한 압력센서(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치는 밀폐케이스(500)와 안전밸브 홀(600)을 통해 연결되는 것이다.
이때, 상기 진공라인은 진공장치와 연결되고, 상기 냉각수라인은 냉각장치와 연결되게 되는데, 상기 진공장치와 냉각장치는 제어부(700)의 제어를 받는 것을 특징으로 한다.
VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치의 블록도가 있으며, 냉각수라인은 냉각장치에 진공라인은 진공장치에 각각 연결되어 제어되고 있으며, 제어부는 온도센서 및 압력센서로부터 온도 및 압력에 관한 피드백을 받고 있다.
동작을 설명하자면, 상기 제어부의 명령에 따라 밀폐케이스(500)의 압력이 증가하게 되면 진공장치에 의하여 일정 압력을 유지하게 한다.
또한, 밀폐케이스(500)의 온도가 증가되게 되면 냉각장치를 가동하여 온도를 일정하게 유지시킨다.
한편, 진공라인인 공기유로를 통하여 흐르는 수분을 포함한 내부 공기는 냉각수라인에 이르러 차갑게 되고 공기 유로의 표면에 수분이 맺히게 되어 공기중의 수분은 액화된다.
액화된 수분은 다시 공기유로를 타고 되돌아가서 회수되고 전해액으로 떨어지게 된다.
결국 전해액은 화성 공정 중에 잃어버린 수분을 다시 회수하게 되어 일정한 농도를 유지하게 되는 것이다.
상기와 같은 구성 및 동작을 통해, 화성 공정 중 VRLA제품과 콘덴서 유닛(Condenser unit)을 연결함으로써 화성 공정 중 배터리 셀 내부 온도를 일정하게 유지하여 화성 공정 효율을 최적화 시키고, 열 교환기를 이용 증발된 수분을 회수함으로써 화성 공정 후 제품 전해액 량을 일정하게 하는 것이다.
이것은 제품 양산 시 화성 위치에 따른 제품 간 편차 발생 및 환경 변화에 따른 제조 롯또(Lot)간 편차 발생을 원천적으로 개선할 수 있는 효과를 제공한다.
상기 서술한 내용 중 도면에 표시되지 않은 내용은 상기 서술된 내용을 바탕으로 당업자가 충분히 이해할 수 있는 내용으로 이하 도면에 표시되지 않아도 본 발명의 권리에 포함되어야 한다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 진공라인
200 : 냉각수라인
300 : 온도센서
400 : 압력센서
500 : 밀폐케이스
600 : 안전밸브 홀

Claims (4)

  1. VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치에 있어서,
    진공환경을 조성하고 유지하는 진공라인(100);과
    배터리 내부 열 교환을 위한 냉각수라인(200);과
    배터리 내부 상태 및 콘덴서 내부 상태의 온도 셋팅을 위한 온도센서(300);와
    배터리 내부 상태 및 콘덴서 내부 상태의 압력 셋팅을 위한 압력센서(400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치는 밀폐케이스(500)와 안전밸브 홀(600)을 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 진공라인은 진공장치와 연결되고,
    상기 냉각수라인은 냉각장치와 연결되어
    상기 진공장치와 냉각장치는 제어부(700)의 제어를 받는 것을 특징으로 하는 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 온도센서와 압력센서는 제어부에 피드백하여 상기 진공장치와 냉각장치를 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 VRLA전지 제조공정에 적용될 수 있는 전해액 손실 제어장치.
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