KR102122987B1 - 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판 - Google Patents

그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판 Download PDF

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Abstract

본 발명은 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그리드의 성장을 억제하기 위하여 최상측세로와이어를 바로 아래 형성되는 어느 한 세로 와이어와 다른 세로 와이어 사이에 형성시켜 최상측세로와이어와 세로 와이어가 일직선상에 위치하지 않도록 형성하는 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 납축전지의 타공 기판에 형성된 최상측세로와이어를 바로 아래 형성되는 어느 한 세로 와이어와 다른 세로 와이어 사이에 형성시켜 최상측세로와이어와 세로 와이어가 일직선상에 위치하지 않도록 형성하는 그리드의 성장을 억제하는 효과를 제공하게 된다.
또한, 수평 와이어의 성장을 분산시킴으로써, 납축전지의 수명 향상 효과를 기대할 수 있게 된다.

Description

그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판{Punched grid for lead acid battery to inhibit the growth of the grid}
본 발명은 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그리드의 성장을 억제하기 위하여 최상측세로와이어를 바로 아래 형성되는 어느 한 세로 와이어와 다른 세로 와이어 사이에 형성시켜 최상측세로와이어와 세로 와이어가 일직선상에 위치하지 않도록 형성하는 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판에 관한 것이다.
일반적으로 납 축전지는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키거나 전기적 에너지를 화학적 에너지로 변환시키는 장치로, 예를 들어, 자동차에 설치되어 엔진을 시동하거나 점화장치, 등화장치 등의 전원으로 사용되며, 그 종류에는 크게 납산 축전지(Lead-Acid Storage Battery)와 알칼리 축전지(Alkali Storage Battery)가 있다.
이 중에서 현재 가장 널리 사용되는 축전지는 납산 축전지로 도 1을 참조하여 그 구조를 살펴보면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이 자동차용 납산 축전지(이하 자동차용 축전지 또는 축전지라 함, 100)는, 한 쌍의 전극 단자(122, 124)를 포함하는 케이스(110, 120), 상기 케이스(110, 120) 내부에 구비되고 여러 쌍의 양극판(132)과 음극판(134)을 포함하는 기판 어셈블리(130) 및 상기 한 쌍의 단자와 양극판(132), 음극판(134)을 각각 연결하는 연결수단(140)으로 구성된다.
상기 케이스(110)는 내부에 소정 셀(112)이 마련되는 전조(110)와, 상기 셀(112)이 밀봉되도록 상기 전조(110)의 상부에 결합되는 커버(120)로 이루어진다.
이때, 상기 전조(110)의 내부에 마련된 셀(112)은 파티션(114)에 의해 다수개로 구획된다.
또한, 상기 커버(120)는 상술한 바와 같이 상기 셀(112)이 밀봉될 수 있는 형상으로 형성되고, 그 상부에는 한 쌍의 전극 단자(122, 124), 즉 양극 단자(122) 및 음극 단자(124)가 외부로 노출되게 마련된다.
상기 기판 어셈블리(130)는 상기 전조(110)의 내부에 형성된 각 셀(112) 마다 설치되어 전기 에너지를 발생시키는 것으로, 복수의 양극판(132), 상기 양극판(132) 사이마다 위치되는 음극판(134) 및 상기 양극판(132)과 음극판(134) 사이의 단락을 방지하기 위하여 양 극판(양극판과 음극판, 132와 134) 사이에 위치되는 격리판(136)으로 구성된다.
이때, 상기 기판 어셈블리(130)가 설치되는 셀(112)의 나머지 공간에는 전해액(미도시)인 묽은 황산(2H2SO4)이 충진되어 상기 양극판(132)과 음극판(134) 사이의 화학 반응을 돕는다.
상기 연결수단(140)은, 복수의 양극판(132)을 전기적으로 연결하는 양극 스트랩(142)과, 복수의 음극판(134)을 전기적으로 연결하는 음극 스트랩(144)과, 상기 양극 및 음극 스트랩(132, 134)을 상기 양극 및 음극 단자(122, 124)와 연결하는 포스트(146)로 이루어진다.
한편, 납축전지용 타공 기판을 제조하기 위한 중력주조 방식은 강도가 우수한 반면, 납물의 흐름을 고려해야 함으로 자유로운 와이어 배열이 어려우며, 거친 표면과 내부 조직이 치밀하지 않아 부식이 빠를 뿐 아니라 단속적 공법으로 생산량이 제한되며 품질이 균일하지 못하다는 단점을 가지고 있다.
또한, 익스팬디드 방식으로 제조하는 기판은 압연공법으로 스트립을 제작하여 조직이 치밀해 내부식성이 높고, 연속적 생산이 가능하다는 장점을 갖는 반면, 좌우의 외각 프레임이 없어 기판 성장으로 인한 단락의 위험성이 높으며, 와이어가 마름모형(다이아몬드형) 패턴을 가질 수밖에 없어 와이어 배열을 자유롭게 하지 못한다는 단점이 있다.
이러한 종래 기판 제조 방식의 문제점을 보완하기 위해 개발된 타공 방식은 압연 스트립에 구멍을 뚫어 기판을 성형하는 방식으로 중력주조 방식처럼 좌우 프레임을 보유하고 있어 극판성장을 억제한다는 장점과, 익스팬디드 방식에서 사용되는 압착된 연판을 사용하기 때문에 기판 표면이 매끄러워 제품 사용 중 부식에 강하다는 장점을 가지고 있다.
더불어 타공 방식은 와이어의 배열이 자유롭다는 장점을 가지고 있다.
이처럼 타공 방식은 자유로운 와이어의 배열이 장점으로 작용하는 만큼 다양한 형태로 제작이 가능하나, 그러한 와이어의 배열은 활물질에서 발생하는 전기를 집전시키는 효율에 직접적인 영향을 미치며 그로 인해 납축전지의 성능이 좌우되는 결정적 요소로 작용함에 따라 와이어의 배열에 대한 설계가 타공 기판 제조의 핵심기술이라 할 수 있다.
그리하여, 미국 특허 제5,989,749호와 미국특허 제6,203,948호는 활물질에서 발생하는 전기가 출구인 러그(Lug)로 집중되는 효율을 향상시키고자 세로와이어를 러그 쪽으로 기울도록 방사형으로 설치하여서 된 기판(Grid)을 제공하고 있다.
통상 납축전지 사용중에 단락의 원인은 음극과 마주보는 양극 기판의 러그 우측부에서 기판성장이 발생되어 단락을 일으키고 있다.
그런데, 위의 기술들은 모든 세로 와이어들이 방사형으로 형성되어 있어 반대극의 기판과 마주보는 부분에서의 기판 성장 즉, 기판이 하측으로 늘어남에 취약하다는 단점이 있으며, 러그와 가까운 상부 쪽에만 집전이 집중되어 있어 기판의 하부에서는 활물질에서 발생한 전기를 러그로 집전시키는 효율이 만족스럽지 못하다는 결점을 가지고 있다.
따라서, 그리드의 성장을 억제하기 위한 새로운 방식의 납축전지용 타공 기판이 필요하게 된 것이다.
미국 특허등록공보 제5989749호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 납축전지의 타공 기판에 형성된 최상측세로와이어를 바로 아래 형성되는 어느 한 세로 와이어와 다른 세로 와이어 사이에 형성시켜 최상측세로와이어와 세로 와이어가 일직선상에 위치하지 않도록 형성하는 그리드의 성장을 억제시키고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판(1000)은,
상변(110)과 하변(120) 및 좌변(130)과 우변(140)으로 구성되는 프레임(100);과
상기 상변(110) 일측에 형성되는 러그(150)와 프레임의 내부에 일정 간격으로 다수 형성되는 가로 와이어(200) 및 세로 와이어(300);와
상기 가로 와이어(200) 중 최상측에 형성되는 최상측가로와이어(210)와 상기 최상측가로와이어의 바로 아래 형성되는 최상측이웃가로와이어(220) 사이에 형성되는 최상측세로와이어(310)는,
바로 아래 형성되는 어느 한 세로 와이어와 다른 세로 와이어 사이에 형성시켜 최상측세로와이어와 세로 와이어가 일직선상에 위치하지 않도록 함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명에 따른 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판은,
납축전지의 타공 기판에 형성된 최상측세로와이어를 바로 아래 형성되는 어느 한 세로 와이어와 다른 세로 와이어 사이에 형성시켜 최상측세로와이어와 세로 와이어가 일직선상에 위치하지 않도록 형성하는 그리드의 성장을 억제하는 효과를 제공하게 된다.
또한, 수평 와이어의 성장을 분산시킴으로써, 납축전지의 수명 향상 효과를 기대할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 납축전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 일반적인 납축전지용 타공 기판을 나타낸 예시도이다.
도 3은 일반적인 납축전지용 타공 기판의 가로 와이어와 세로 와이어의 배열을 나타낸 단면도이다.
도 4는 일반적인 납축전지용 타공 기판의 가로 와이어와 세로 와이어의 배열에 따른 그리드 성장을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판에 따른 그리드 성장을 억제하고 있음을 나타낸 예시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판은,
그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판(1000)에 있어서,
상변(110)과 하변(120) 및 좌변(130)과 우변(140)으로 구성되는 프레임(100);과
상기 상변(110) 일측에 형성되는 러그(150)와 프레임의 내부에 일정 간격으로 다수 형성되는 가로 와이어(200) 및 세로 와이어(300);와
상기 가로 와이어(200) 중 최상측에 형성되는 최상측가로와이어(210)와 상기 최상측가로와이어의 바로 아래 형성되는 최상측이웃가로와이어(220) 사이에 형성되는 최상측세로와이어(310)는,
바로 아래 형성되는 어느 한 세로 와이어와 다른 세로 와이어 사이에 형성시켜 최상측세로와이어와 세로 와이어가 일직선상에 위치하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 최상측세로와이어(310)가 바로 아래 형성되어 있는 세로 와이어와 일직선상에 위치하지 않도록 형성함으로써, 가로 와이어의 성장을 분산시켜 그리드의 성장을 억제시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 최상측세로와이어(310)는,
바로 아래 형성되는 세로 와이어와 일직선을 이루는 위치에서,
어느 한 세로 와이어와 다른 한 세로 와이어 간의 간격(d)의 1/2 간격 위치에 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 일반적인 납축전지용 타공 기판을 나타낸 예시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 일반적인 납축전지용 타공 기판은 상변(110)과 하변(120) 및 좌변(130)과 우변(140)으로 구성되는 프레임(100);과
상기 상변(110) 일측에 형성되는 러그(150)와 프레임의 내부에 일정 간격으로 다수 형성되는 가로 와이어(200) 및 세로 와이어(300);를 포함하여 구성하게 된다.
구체적으로 프레임(100)은 상변(110)과 하변(120) 및 좌변(130)과 우변(140)으로 구성됨으로써, 타공 기판의 외형을 형성하게 되는 것이다.
이때, 가로 와이어(200)를 일정 간격으로 프레임의 내부 공간에 다수 형성하게 되며, 세로 와이어(300)도 마찬가지로 일정 간격으로 프레임의 내부 공간에 다수 형성함으로써, 납축전지용 타공 기판을 완성하게 되는 것이다.
이때, 배경 기술에서 언급하였듯이, 활물질에서 발생하는 전기가 출구인 러그(Lug)로 집중되는 효율을 향상시키고자 세로 와이어를 러그 쪽으로 기울도록 방사형으로 설치하여서 된 기판(Grid)을 제공하게 된다.
도 3은 일반적인 납축전지용 타공 기판의 가로 와이어와 세로 와이어의 배열을 나타낸 단면도이다.
도 4는 일반적인 납축전지용 타공 기판의 가로 와이어와 세로 와이어의 배열에 따른 그리드 성장을 나타낸 예시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 기존 납축전지용 타공 기판의 가로 와이어와 세로 와이어의 배열은 일직선상에 배치되기 때문에 그리드의 성장을 억제하는데 에는 한계가 발생하였다.
즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 가로 와이어와 세로 와이어의 배열은 일직선상에 배치되기 때문에 그리드 성장(50)이 상당하여 납축전지의 수명 단축의 원인이 되었다.
통상 납축전지 사용중에 단락의 원인은 음극과 마주보는 양극 기판의 러그 우측부에서 기판성장이 발생되어 단락을 일으키고 있다.
그런데, 종래 기술들은 모든 세로 와이어들이 방사형으로 형성되어 있어 반대극의 기판과 마주보는 부분에서의 기판 성장 즉, 기판이 하측으로 늘어남에 취약하다는 단점이 있으며, 러그와 가까운 상부 쪽에만 집전이 집중되어 있어 기판의 하부에서는 활물질에서 발생한 전기를 러그로 집전시키는 효율이 만족스럽지 못하다는 결점을 가지고 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판에 따른 그리드 성장을 억제하고 있음을 나타낸 예시도이다.
그러나, 본 발명의 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 가로 와이어(200) 중 최상측에 형성되는 최상측가로와이어(210)와 상기 최상측가로와이어의 바로 아래 형성되는 최상측이웃가로와이어(220) 사이에 형성되는 최상측세로와이어(310)는,
바로 아래 형성되는 어느 한 세로 와이어와 다른 세로 와이어 사이에 형성시켜 최상측세로와이어와 세로 와이어가 일직선상에 위치하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 최상측세로와이어(310)가 바로 아래 형성되어 있는 세로 와이어와 일직선상에 위치하지 않도록 형성함으로써, 가로 와이어의 성장을 분산시켜 그리드의 성장을 억제시키는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 최상측세로와이어(310)가 바로 아래 형성되어 있는 세로 와이어와 일직선상에 위치하지 않기 때문에 가로 와이어의 성장을 분산시킬 수 있게 되는 것이다.
따라서, 최상측이웃가로와이어(220)의 성장만을 분산시킬 수 있기 때문에 그리드의 성장을 상당히 억제할 수가 있는 것이다.
한편, 바람직하게는 상기 최상측세로와이어(310)는,
바로 아래 형성되는 세로 와이어와 일직선을 이루는 위치에서,
어느 한 세로 와이어와 다른 한 세로 와이어 간의 간격(d)의 1/2 간격(d) 위치에 형성하는 것을 특징으로 한다.
즉, 어느 한 세로 와이어와 다른 한 세로 와이어 간의 간격을 d로 정의할 경우에, d의 1/2 지점에 최상측세로와이어(310)를 위치시키게 된다.
즉, 최상측세로와이어(310)를 상기 위치에 일정 간격으로 다수 형성하게 되는 것이다.
상기와 같은 구성을 통해, 본 발명은 납축전지의 타공 기판에 형성된 최상측세로와이어를 바로 아래 형성되는 어느 한 세로 와이어와 다른 세로 와이어 사이에 형성시켜 최상측세로와이어와 세로 와이어가 일직선상에 위치하지 않도록 형성하는 그리드의 성장을 억제하는 효과를 제공하게 된다.
또한, 수평 와이어의 성장을 분산시킴으로써, 납축전지의 수명 향상 효과를 기대할 수 있게 된다.
상기와 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 것으로서 이해해야만 한다.
100 : 프레임
200 : 가로 와이어
300 : 세로 와이어
310 : 최상측세로와이어

Claims (3)

  1. 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판(1000)에 있어서,
    상변(110)과 하변(120) 및 좌변(130)과 우변(140)으로 구성되는 프레임(100);과
    상기 상변(110) 일측에 형성되는 러그(150)와 프레임의 내부에 일정 간격으로 다수 형성되는 가로 와이어(200) 및 세로 와이어(300);와
    상기 가로 와이어(200) 중 최상측에 형성되는 최상측가로와이어(210)와 상기 최상측가로와이어의 바로 아래 형성되는 최상측이웃가로와이어(220) 사이에 형성되는 최상측세로와이어(310)는,
    바로 아래 형성되는 어느 한 세로 와이어와 다른 세로 와이어 사이에 형성시켜 최상측세로와이어와 세로 와이어가 일직선상에 위치하지 않도록 형성함으로써, 가로 와이어의 성장을 분산시켜 그리드의 성장을 억제시키는 것을 특징으로 하되,
    상기 최상측세로와이어(310)는,
    바로 아래 형성되는 세로 와이어와 일직선을 이루는 위치에서,
    어느 한 세로 와이어와 다른 한 세로 와이어 간의 간격(d)의 1/2 간격 위치에 형성하는 것을 특징으로 하여, 수평 와이어의 성장을 분산시켜 그리드의 성장을 억제하는 것을 특징으로 하는 그리드의 성장을 억제하는 납축전지용 타공 기판.
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