KR102209357B1 - 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스트립을 찍어내어 그리드를 형성하는 프레스 금형의 면을 부식 처리하여 불규칙적인 울퉁불퉁한 돌기를 생성하고, 상기 부식된 프레스 금형에 스트립을 찍어 그리드의 표면을 울퉁불퉁하게 만들어 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키며, 동시에 그리드의 러그 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시켜 극판 빠짐을 방지하는 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 스트립을 찍어내어 그리드를 형성하는 프레스 금형의 면을 부식 처리하여 불규칙적인 울퉁불퉁한 돌기를 생성하고, 상기 부식된 프레스 금형에 스트립을 찍어 그리드의 표면을 울퉁불퉁하게 만들어 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키는 효과를 제공하게 된다.
또한, 그리드의 러그 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시켜 극판 빠짐 현상을 방지하는 효과를 제공하게 된다.
따라서, 돌기에 의해 늘어난 반응 면적으로 인하여 납축전지의 시동 능력을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.
본 발명을 통해, 스트립을 찍어내어 그리드를 형성하는 프레스 금형의 면을 부식 처리하여 불규칙적인 울퉁불퉁한 돌기를 생성하고, 상기 부식된 프레스 금형에 스트립을 찍어 그리드의 표면을 울퉁불퉁하게 만들어 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키는 효과를 제공하게 된다.
또한, 그리드의 러그 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시켜 극판 빠짐 현상을 방지하는 효과를 제공하게 된다.
따라서, 돌기에 의해 늘어난 반응 면적으로 인하여 납축전지의 시동 능력을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.
Description
본 발명은 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 스트립을 찍어내어 그리드를 형성하는 프레스 금형의 면을 부식 처리하여 불규칙적인 울퉁불퉁한 돌기를 생성하고, 상기 부식된 프레스 금형에 스트립을 찍어 그리드의 표면을 울퉁불퉁하게 만들어 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키며, 동시에 그리드의 러그 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시켜 극판 빠짐을 방지하는 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에 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 황산이 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.
한편, 보통 납축전지의 기판 제조 공정은 중력주조(Casting), 익스펜디드(Expanded metal forming), 타공(Stamping, Punching) 방식이 이용되고 있다.
중력주조 방식은 납물을 기판 몰드(Mold)에 부어 식힌 후 몰드로부터 분리시키는 방법으로서 기판을 구성하는 망체 내에 큰 기공을 가지게 되어 납축전지에서 그리드 부식을 빨리 가져올 수 있는 원인을 제공한다.
그리고 공법상 제한된 수평, 수직 망선 패턴을 가질 수밖에 없으며, 기판 몰드와 기판을 분리시키려면 주기적으로 몰드를 코팅해주어야만 하는 작업의 어려움 때문에 생산성이 증가하지 못하는 등의 단점들이 있다.
익스펜디드 방식은 압착된 스트립(Strip)을 찢어 늘이어 망목을 형성시킴으로서 기판을 만드는 방법으로서 연속적인 스트립이 공급되면 이에 따라 기판이 만들어지기 때문에 중력주조방식보다 월등한 생산성을 가지고 있다.
그러나, 익스펜디드 방식은 연속적으로 생산하는 상황에서 기판의 망목은 다이아몬드 패턴을 제공하며, 중력주조 방식과 달리 좌/우 프레임을 가지고 있지 못하기 때문에 제품 사용 중 그리드가 늘어나는 등 성장에 취약한 면을 가지고 있다.
또한, 망선이 꼬아지거나, 압착된 스트립을 늘이거나 확장시킬 때 망선과 망선이 만나는 부분인 노드(Node)에 스트레스가 집중되어 노드부분에서 잘 끊어지는 단점을 가지며, 제품 사용 중 그리드 부식으로 인하여 노드 부분이 먼저 끊어져 단수명을 초래하기도 한다.
중력 주조와 익스펜디드 방식의 단점들을 보완하기 위하여 개발된 방식이 타공(Stamping, Punching) 방식이다.
압착 또는 중력주조로 만들어진 스트립에 구멍을 뚫어 기판을 성형하는 방식으로서 중력주조 방식의 장점인 좌/우 프레임을 보유하고 있으며, 익스펜디드 방식에서 사용되는 압착 스트립을 사용하기 때문에 제품 사용중 그리드 부식과 성장에 강하다는 점과 타공 방식에 의하여 만들어지기 때문에 망선의 스트레스를 저감시켜 제품 사용 중 그리드 노드 부분이 끊어지지 않는 다는 장점을 가지고 있다.
하지만 타공 방식에서 나타나는 문제점은 스트립을 상하 왕복운동을 통하여 구멍을 성형하기 때문에 구멍사이에 활물질이 자리 잡게 되면 기판에 걸치는 부분이 생기지 않으며, 제품 사용 중 잦은 진동이 가해지면 활물질이 기판에서 이격될 수 있는 빈도가 높아지기 때문에 제품의 단수명을 초래하게 된다.
이러한 문제점을 보완하고자 종래에는 기판을 감싸도록 활물질을 기판 양측에 걸쳐 두텁게 도포하거나 극판 표면에 종이를 붙여 극판을 형성시켜 왔다.
그러나, 활물질을 기판 양측에 도포한다던지 종이를 붙이는 것은 제조 비용을 앙등시키고 생산성을 악화시키는 결점이 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하고자, 본 출원인이 출원하여 등록된 대한민국등록특허번호 10-0653246호인 납축전지의 극판에 사용되는 기판 제조용 금형을 제안하게 되었다.
그러나, 상기한 방식은 복잡한 기계 구조와 작업 공정이 야기되어 좀 더 단순하면서도 성능 향상과 수명 연장을 제공할 수 있는 새로운 방식의 기술이 필요하게 된 것이다.
따라서, 상기한 문제점을 개선하여 활물질이 떨어지는 문제점과 차량 운행 중 발생하는 진동에 납축전지가 노출될 경우에 발생하는 수명 종지 원인 중 하나인 스트랍에서의 극판 빠짐 현상을 개선할 수 있는 새로운 기술의 그리드 제조 방법을 제안하게 된 것이다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 스트립을 찍어내어 그리드를 형성하는 프레스 금형의 면을 부식 처리하여 불규칙적인 울퉁불퉁한 돌기를 생성하고, 상기 부식된 프레스 금형에 스트립을 찍어 그리드의 표면을 울퉁불퉁하게 만들어 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 그리드의 러그 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시켜 극판 빠짐을 방지하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법은,
스트립(10)과 맞닿는 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210) 이외의 면에 부식물질에 의해 부식되지 않도록 부식방지필름(120, 220)을 부착시키는 부식방지필름부착단계(S100);와
상기 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210)에 부식물질을 이용하여 부식 처리하여 해당 그리드 형상면에 거칠기 혹은 패턴을 부여하여 부식된 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형을 제조하는 부식프레스금형제조단계(S200);와
상기 부식된 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형을 이용하여 스트립을 압착하여 그리드(300)의 표면에 울퉁불퉁한 돌기를 생성시키는 그리드표면돌기생성단계(S300);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법은,
스트립을 찍어내어 그리드를 형성하는 프레스 금형의 면을 부식 처리하여 불규칙적인 울퉁불퉁한 돌기를 생성하고, 상기 부식된 프레스 금형에 스트립을 찍어 그리드의 표면을 울퉁불퉁하게 만들어 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키는 효과를 제공하게 된다.
또한, 그리드의 러그 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시켜 극판 빠짐 현상을 방지하는 효과를 제공하게 된다.
따라서, 돌기에 의해 늘어난 반응 면적으로 인하여 납축전지의 시동 능력을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.
도 1은 종래의 납축전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법의 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에서 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형의 사이에 스트립을 위치한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에서 스트립(10)과 맞닿는 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210) 이외의 면에 부식물질에 의해 부식되지 않도록 부식방지필름(120, 220)을 부착시킨 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에 의해 제조된 그리드의 격자 표면에 돌기들이 불규칙하게 형성된 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법의 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에서 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형의 사이에 스트립을 위치한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에서 스트립(10)과 맞닿는 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210) 이외의 면에 부식물질에 의해 부식되지 않도록 부식방지필름(120, 220)을 부착시킨 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에 의해 제조된 그리드의 격자 표면에 돌기들이 불규칙하게 형성된 예시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법은,
스트립(10)과 맞닿는 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210) 이외의 면에 부식물질에 의해 부식되지 않도록 부식방지필름(120, 220)을 부착시키는 부식방지필름부착단계(S100);와
상기 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210)에 부식물질을 이용하여 부식 처리하여 해당 그리드 형상면에 거칠기 혹은 패턴을 부여하여 부식된 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형을 제조하는 부식프레스금형제조단계(S200);와
상기 부식된 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형을 이용하여 스트립을 압착하여 그리드(300)의 표면에 울퉁불퉁한 돌기를 생성시키는 그리드표면돌기생성단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 그리드(300)의 표면에 울퉁불퉁한 돌기를 생성함으로써, 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 그리드의 러그(310) 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시킴으로써, 극판 빠짐을 방지하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 돌기는,
엠보 형상 또는 웨이브 형상을 띄는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법을 통해 돌기를 형성한 그리드를 포함하고 납축전지를 제조할 수 있게 된 다.
이하, 본 발명에 의한 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법의 공정도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명인 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법은,
스트립(10)과 맞닿는 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210) 이외의 면에 부식물질에 의해 부식되지 않도록 부식방지필름(120, 220)을 부착시키는 부식방지필름부착단계(S100);와
상기 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210)에 부식물질을 이용하여 부식 처리하여 해당 그리드 형상면에 거칠기 혹은 패턴을 부여하여 부식된 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형을 제조하는 부식프레스금형제조단계(S200);와
상기 부식된 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형을 이용하여 스트립을 압착하여 그리드(300)의 표면에 울퉁불퉁한 돌기를 생성시키는 그리드표면돌기생성단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공정을 설명하기에 앞서 종래 기술에 대한 문제점을 설명하도록 하겠다.
기존 납축전지용 타공 기판의 가로 와이어와 세로 와이어의 배열은 일직선상에 배치되기 때문에 그리드의 성장을 억제하는데 에는 한계가 발생하였다.
즉, 가로 와이어와 세로 와이어의 배열은 일직선상에 배치되기 때문에 그리드 성장이 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.
그러나, 본 발명의 경우, 도 1과 같은 공정을 거치게 되면 스트립을 찍어내어 그리드를 형성하는 프레스 금형의 면을 부식 처리하여 불규칙적인 울퉁불퉁한 돌기를 생성하고, 상기 부식된 프레스 금형에 스트립을 찍어 그리드의 표면을 울퉁불퉁하게 만들어 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키는 효과를 제공하게 된다.
또한, 그리드의 러그 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시켜 극판 빠짐 현상을 방지하는 효과를 제공하게 된다.
따라서, 돌기에 의해 늘어난 반응 면적으로 인하여 납축전지의 시동 능력을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.
구체적으로 설명하자면, 도 4에 도시한 바와 같이, 부식방지필름부착단계(S100)는 스트립(10)과 맞닿는 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210) 이외의 면에 부식물질에 의해 부식되지 않도록 부식방지필름(120, 220)을 부착시키는 과정이다.
즉, 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형 내부에서 그리드 형상면을 제외한 면에 부식물질 예를 들어, 산 합성 용액에 의해 부식되지 않도록 부식방지필름을 부착시키게 된다.
그러면, 도 4와 같이, 그리드 형상면만 부식물질에 의해 부식되도록 노출되게 된다.
이후, 부식프레스금형제조단계(S200)는 상기 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210)에 부식물질을 이용하여 부식 처리하여 해당 그리드 형상면에 거칠기 혹은 패턴을 부여하여 부식된 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형을 제조하는 과정이다.
즉, 상기 부식물질은 예를 들어, 산 합성 용액 등을 의미하며, 금형을 부식 처리하는 어떠한 물질이라도 상관은 없으며, 부식시 그리드 형상면에 거칠기 혹은 패턴을 부여할 수 있는 부식물질을 사용하는 것이 바람직할 것이다.
이후, 그리드표면돌기생성단계(S300)는 상기 부식된 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형을 이용하여 스트립을 압착하여 그리드(300)의 표면에 울퉁불퉁한 돌기를 생성시키는 과정이다.
예를 들어, 도 3과 같이, 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형의 사이에 스트립을 위치시키고, 금형 동작을 수행하게 되면 프레스 상측 금형이 프레스 하측 금형으로 이동되어 사이에 위치한 스트립을 압착하게 된다.
이때, 스트립을 압착하게 되면 그리드의 표면에 울퉁불퉁한 돌기가 생성되게 되는 것이다.
이때, 상기 돌기는,
엠보 형상 또는 웨이브 형상을 띄는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 5에 도시한 바와 같이, 그리드의 격자 표면에 돌기들이 불규칙하게 형성되게 되는 것이다.
또한, 상기 그리드(300)의 표면에 울퉁불퉁한 돌기를 생성함으로써, 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키게 된다.
따라서, 활물질의 접지 면적이 넓어짐으로써, 활물질이 떨어지는 종래의 문제점을 개선할 수 있으며, 늘어난 반응 면적으로 인하여 납축전지의 시동 능력이 향상될 수 있게 된다.
또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 그리드의 러그(310) 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시킴으로써, 극판 빠짐을 방지하는 것을 특징으로 한다.
즉, 그리드의 러그 부위에 돌기 형상을 불규칙하게 형성시키게 되면 극판군과 스트랍(strap) 성형시 극판과 스트랍과의 접지력을 향상시킬 수 있으므로 이는 차량 운행 중 발생하는 진동에 납축전지가 노출되었을 경우에 발생하는 수명종지 원인 중 하나인 스트랍에서의 극판 빠짐 현상을 개선할 수 있게 되는 것이다.
종래 기술은 스트립과 맞닿은 프레스 금형의 면을 가공(절삭, 방전 등)하고 스트립을 찍어 그리드면에 엠보 또는 웨이브 형상을 나타내어 활물질과의 접착력을 향상시키는 방식을 이용하고 있으나, 이는 접지 면적이 넓어지는 효과를 제공할 수 없어 활물질이 떨어지는 문제점과 극판 빠짐 현상이 빈번하게 발생하여 본 발명의 제조 방법을 제안하게 된 것이다.
본 발명의 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법을 이용하여 제조된 그리드가 포함된 납축전지용 기판을 사용하여 제품으로 만들어 초기성능 시험과 수명시험을 진행하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
다음의 표에서 보는 종래품은 출원인 회사에서 만들고 있는 종래 기술을 적용하여 생산된 그리드를 사용하여 만든 제품(BX80)이며, 실시예 1과 실시예 2는 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제조 방법을 이용하여 생산된 그리드를 사용하여 만든 제품의 실험 결과이다.
동일 규격의 제품이라 하더라도 예컨대, 격리판의 밀도 등이 각 제품마다 동일할 수 없어 각 제품이 동일한 작용과 효과를 낼 수 없으므로 본 발명의 위 바람직한 실시예에 의하여 제조된 제품 2개를 선정하고 이를 각 실시예 1 및 실시예 2라 정의하여 아래와 같이 시험하고 그 결과를 아래의 표 1 및 표 2로 작성하였다.
구분 | 요구기준 | 종래제품 | 실시예1 | 실시예2 |
RC | 130분 | 133분 | 136분 | 135분 |
102% | 104.6% | 103.8% | ||
CCA | 7.2V 630A |
7.23V | 7.85V | 7.65V |
633A | 688A | 682A | ||
100.9% | 109.2% | 108.2% | ||
C20 | 75AH | 75.52AH | 77.5AH | 76.21AH |
100.7% | 103.3% | 101.6% |
1) 보유용량 (RC : Reserve Capacity)
보유용량 RC는 만충전 완료 후 1시간 이상 방치한 다음 25℃에서 25A의 방전전류로 방전종지전압 105V 도달 시까지의 방전가능지속시간을 측정하는 것으로, 예를 들면 이는 차량에 있어서 시동이 정지된 상태 등에서 부하를 작동시키는데 어느 시간까지 최소한의 기능을 발휘할 수 있는가에 대한 척도가 된다.
시험결과, 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 기판을 사용하여 극판을 제조하였을 경우, 보유용량(RC)은 135 ~ 136분으로, 대체로 기존의 기판보다는 좀 더 나아진 보유용량을 제공할 수 있었다.
2) 저온시동전류(CCA : Cold Cranking Ampere)
일반적으로 축전지의 급속방전 특성은 -10℃이하에서 급속히 저하되는데, 저온시동전류(CCA)는 저온에서의 자동차 시동능력을 평가하기 위한 고율방전시험으로서, 충전 완료 후 -18℃에서 630A로 30초 방전시의 전압을 측정한다.
이 시험에 있어서는 30초 때의 전압이 7.2V이상 요구되며, 높을수록 성능이 우수한 것으로 평가된다.
본 발명에서는 (30초 전압/6 - 0.2)×630의 보정식을 사용하여 CCA를 계산하였다.
시험결과, 표 1에서 보는 바와 같이, 30초 전압은 기존 기판의 경우 7.23V, 환산 CCA는 633A였으나, 본 발명의 기판을 사용하였을 경우 7.65V이상, 환산 CCA는 682A 이상으로 기존대비 약 7% ~ 8%의 효과를 보였다.
3) 20시간율 용량(AH)
이는 저율방전 특성을 알아보기 위한 것으로, 축전지 용량에 대해 비교적 적은 전류인 3.75A로 연속 방전시켜, 전압이 10.5V에 도달할 때까지의 방전용량(AH)을 측정하는 것이다.
시험 결과, 76.21AH ~ 77.5AH로 기존의 기판을 사용한 제품과 거의 동일한 시험 결과를 보였으나, 기존 기판보다 용량이 1 ~ 3% 증가하였다.
4) 수명시험
수명시험은 만충전 상태에서 25A로 4분간 방전시킨 후, 10분 14.8V 최대 25A로 충전하는 과정을 1주 480회 반복하고, 그 후 56시간 정치 후, 630A로 고율방전하여 30초 전압을 측정함으로써 수명을 판정한다.
이 시험에서 30초 전압이 7.2V이상이면 다시 1주 반복하고, 7.2V 미만이면 수명종지로 판정한다.
수명시험결과, 본 발명의 기판은 표 2에서 보는 바와 같이 충방전 2,440(Cycles)에 수명 종지되어, 기존 기판에 비하여 27%의 수명연장 효과를 보였다.
총방전횟수 | 30초 전압[V] | 비고 | ||
종래품1 | 실시예1 | 실시예2 | ||
480 | 9.21 | 9.35 | 9.30 | |
960 | 8.81 | 9.05 | 9.03 | |
1440 | 8.19 | 8.53 | 8.75 | |
1920 | 7.68 | 8.25 | 8.17 | |
2440 | 6.88 | 7.58 | 7.33 | |
2920 | 5.15 | 5.08 | ||
수명판정 | 1920 | 2440 | 2440 | 27% 상승 |
결국, 상기 시험을 통해, 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시켜 늘어난 반응 면적으로 인하여 납축전지의 시동 능력을 향상시킬 수 있는 효과와 제품의 성능 향상 및 수명 연장에 상당한 효과를 획득할 수 있음을 알 수 있었다.
상기와 같은 구성을 통해, 스트립을 찍어내어 그리드를 형성하는 프레스 금형의 면을 부식 처리하여 불규칙적인 울퉁불퉁한 돌기를 생성하고, 상기 부식된 프레스 금형에 스트립을 찍어 그리드의 표면을 울퉁불퉁하게 만들어 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키는 효과를 제공하게 된다.
또한, 그리드의 러그 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시켜 극판 빠짐 현상을 방지하는 효과를 제공하게 된다.
따라서, 돌기에 의해 늘어난 반응 면적으로 인하여 납축전지의 시동 능력을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 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 : 프레스 상측 금형
110, 210 : 그리드 형상면
120, 220 : 부식방지필름
200 : 프레스 하측 금형
300 : 그리드
110, 210 : 그리드 형상면
120, 220 : 부식방지필름
200 : 프레스 하측 금형
300 : 그리드
Claims (5)
- 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법에 있어서,
스트립(10)과 맞닿는 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210) 이외의 면에 부식물질에 의해 부식되지 않도록 부식방지필름(120, 220)을 부착시키는 부식방지필름부착단계(S100);와
상기 프레스 상측 금형(100)과 프레스 하측 금형(200)의 그리드 형상면(110, 210)에 부식물질을 이용하여 부식 처리하여 해당 그리드 형상면에 거칠기 혹은 패턴을 부여하여 부식된 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형을 제조하는 부식프레스금형제조단계(S200);와
상기 부식된 프레스 상측 금형과 프레스 하측 금형을 이용하여 스트립을 압착하여 그리드(300)의 표면에 울퉁불퉁한 돌기를 생성시키는 그리드표면돌기생성단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 그리드(300)의 표면에 울퉁불퉁한 돌기를 생성함으로써, 활물질 도포시 그리드와 활물질의 접지 면적을 증가시키는 것을 특징으로 하며,
상기 그리드의 러그(310) 부위에 돌기를 형성하여 극판군과 스트랍 성형시에 극판군과 스트랍과의 접지력을 향상시킴으로써, 극판 빠짐을 방지하는 것을 특징으로 하며,
상기 돌기는, 엠보 형상 또는 웨이브 형상을 띄는 것을 특징으로 하며,
상기 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성을 통해, 보유용량(RC)은 133분에서 135 ~ 136분으로 향상시키고, 저온시동전류는 633A에서 688A으로 향상시키고, 20시간율 용량은 75.52AH에서 77.5AH[으로 향상시키고, 수명은 1,920싸이클에서 2,440싸이클로 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 프레스 금형 부식을 이용한 납축전지의 그리드 표면 돌기 생성 방법.
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