KR102225186B1 - Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery using hollow spiral carbon fiber - Google Patents

Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery using hollow spiral carbon fiber Download PDF

Info

Publication number
KR102225186B1
KR102225186B1 KR1020190090162A KR20190090162A KR102225186B1 KR 102225186 B1 KR102225186 B1 KR 102225186B1 KR 1020190090162 A KR1020190090162 A KR 1020190090162A KR 20190090162 A KR20190090162 A KR 20190090162A KR 102225186 B1 KR102225186 B1 KR 102225186B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
active material
carbon fiber
hollow spiral
spiral carbon
negative electrode
Prior art date
Application number
KR1020190090162A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20210012434A (en
Inventor
최석모
서세영
배봉문
Original Assignee
주식회사 한국아트라스비엑스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 한국아트라스비엑스 filed Critical 주식회사 한국아트라스비엑스
Priority to KR1020190090162A priority Critical patent/KR102225186B1/en
Publication of KR20210012434A publication Critical patent/KR20210012434A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102225186B1 publication Critical patent/KR102225186B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/14Electrodes for lead-acid accumulators
    • H01M4/16Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/04Processes of manufacture in general
    • H01M4/0402Methods of deposition of the material
    • H01M4/0404Methods of deposition of the material by coating on electrode collectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • H01M4/625Carbon or graphite
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/06Lead-acid accumulators
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

본 발명은 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 납축전지 음극에 첨가하는 활물질에 중공 나선형 카본화이버를 첨가하여 극판 내 전해액 침투성 향상 및 활물질 결합력 증대 및 반응면적을 확대시킬 수 있게 됨으로써, 음극 활물질의 내부 전기전도도를 증가시켜 납 축전지 기초 성능과 충전 효율을 향상시킬 수 있는 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 활물질에 첨가제로 중공 나선형 카본화이버를 사용함으로써, 극판 내 전해액 침투성 향상과 활물질 결합력 증대 및 반응면적을 확대시킬 수 있게 되어 이를 통해 음극 활물질의 내부 전기전도도를 증가시켜 납 축전지 기초 성능과 충전 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.
The present invention relates to a method of manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber, and more particularly, by adding a hollow spiral carbon fiber to an active material added to a conventional lead acid battery negative electrode, the electrolyte permeability in the electrode plate is improved and the active material binding force is increased. And a method for manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber capable of improving basic performance and charging efficiency of a lead storage battery by increasing the internal electrical conductivity of the negative electrode active material by increasing the reaction area.
Through the present invention, by using a hollow spiral carbon fiber as an additive to the active material, it is possible to improve the electrolyte permeability in the electrode plate, increase the binding force of the active material, and expand the reaction area. It provides an effect that can improve the overcharging efficiency.

Description

중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법{Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery using hollow spiral carbon fiber}Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery using hollow spiral carbon fiber

본 발명은 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 납축전지 음극에 첨가하는 활물질에 중공 나선형 카본화이버를 첨가하여 극판 내 전해액 침투성 향상 및 활물질 결합력 증대 및 반응면적을 확대시킬 수 있게 됨으로써, 음극 활물질의 내부 전기전도도를 증가시켜 납 축전지 기초 성능과 충전 효율을 향상시킬 수 있는 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber, and more particularly, by adding a hollow spiral carbon fiber to an active material added to a conventional lead acid battery negative electrode, the electrolyte permeability in the electrode plate is improved and the active material binding force is increased. And a method for manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber capable of improving basic performance and charging efficiency of a lead storage battery by increasing the internal electrical conductivity of the negative electrode active material by increasing the reaction area.

현재 납축전지 활물질 메커니즘은 활물질에 물리적 강도 및 황산과의 반응 표면적 확보를 위하여 폴리에스터 계열 화이버를 첨가하고 있다.The current lead acid battery active material mechanism is adding polyester-based fibers to the active material to secure physical strength and a reaction surface area with sulfuric acid.

통상적으로 납축전지 활물질에 0.8 ~ 5 데니어의 섬도를 갖고, 1 ~ 10 mm 길이의 폴리에스터 계열의 화이버를 첨가하는데 이러한 섬유(화이버)는 내산성과 내산화성이 우수한 특징이 있다. Typically, polyester-based fibers having a fineness of 0.8 to 5 denier and a length of 1 to 10 mm are added to the lead acid battery active material, and these fibers (fibers) have excellent acid resistance and oxidation resistance.

이때, 첨가되는 유기합성 단섬유는 통상적으로 원형 단면 형태를 가지며, 길이는 2 ~ 10mm 정도이다.At this time, the added short organic synthetic fibers generally have a circular cross-sectional shape, and the length is about 2 to 10 mm.

유기합성 단섬유의 성분은 내산성 및 내산화성이 우수한 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 모드아크릴 계열이 주종을 이루고 있다.The components of organic synthetic staple fibers are mainly made of polypropylene, polyester, and modacrylic, which have excellent acid resistance and oxidation resistance.

종래 기술인 대한민국특허등록번호 제10-0603908호인 "축전지용 극판 및 그 제조 방법"은 활물질 표면에 섬유 필라멘트가 박히도록 섬유강화 종이를 압력을 가해 부착하고 표면의 요철부에 활물질을 충전하여서 되는 극판 제조 방법을 개시한다. In the related art of Korean Patent Registration No. 10-0603908, "electrode plate for storage battery and its manufacturing method", the electrode plate is manufactured by attaching fiber-reinforced paper by applying pressure so that the fiber filaments are stuck on the surface of the active material and filling the active material in the irregularities of the surface. Initiate the method.

상기한 종래 대한민국등록특허는 "축전지용 극판 및 그 제조 방법"에 관한 것으로서 축전지의 극판은 전기가 흐르는 통로 역할을 하는 기판에 전기 화학적 활성을 갖는 활물질이 도포되고, 그 활물질 표면에 섬유강화 종이를 부착 또는 압착하는 단계에서 섬유강화종이의 섬유 필라멘트가 일정 깊이로 박히도록 압력을 가해 부착하고, 섬유강화종이의 표면 요철부에 활물질이 충전되어 그 결착표면적을 증대시킴으로서, 기판으로부터 활물질이 탈리되는 것을 방지하고, 나아가, 섬유강화종이의 다공성으로 인한 극판의 초기고율방전 특성을 향상시키고 또한 섬유강화종이의 섬유필라멘트 조직의 안정된 지지력과 내산성으로 인한 활물질을 잘 보유하고 지지함으로서 축전지의 수명을 연장시키는 기술에 관한 것이다. The above-described conventional Korean registered patent relates to "electrode plate for storage battery and its manufacturing method". The electrode plate of the storage battery is coated with an active material having an electrochemical activity on a substrate serving as a passage through which electricity flows, and fiber-reinforced paper is applied to the surface of the active material. In the step of attaching or pressing, pressure is applied so that the fibrous filaments of the fibrous reinforced paper are stuck to a certain depth, and the active material is filled in the uneven surface of the fibrous reinforced paper to increase the binding surface area, thereby preventing the active material from detaching from the substrate. In addition, technology that improves the initial high-rate discharge characteristics of the electrode plate due to the porosity of the fiber-reinforced paper, and also extends the life of the battery by holding and supporting the active material due to the stable support and acid resistance of the fibrous filament structure of the fiber-reinforced paper. It is about.

지금까지 납축전지용 그리드 합금으로 납(Pb)-칼슘(Ca)-주석(Sn)계 합금을 사용해 왔으나 이러한 합금구성만으로는 가혹한 사용환경(고온 및 과충전 현상)에 충분히 대응하지 못해 그리드의 부식이나 부식의 성장(growth)으로 인한 변형이 발생하여 납축전지의 수명이 짧아지고 있는 것이 문제로 지적되고 있다. Until now, lead (Pb)-calcium (Ca)-tin (Sn)-based alloys have been used as grid alloys for lead-acid batteries, but this alloy composition alone cannot adequately cope with the harsh environment (high temperature and overcharging phenomenon), so the grid is corroded or corroded. It has been pointed out as a problem that the life of the lead acid battery is shortened due to deformation caused by the growth of the battery.

이에 따라 그리드의 내부식성, 기계적 강도 개선 및 성장 변형의 억제가 요구되고 있다.Accordingly, it is required to improve the corrosion resistance and mechanical strength of the grid and to suppress the growth deformation.

한편, 종래의 납축전지의 활물질은 일반적으로 연분(鉛粉)과 황산수용액을 기본으로 하며, 양극과 음극 특성에 따라서 기타 첨가제를 배합한 후, 혼합하여 활물질을 만든다. On the other hand, the active material of a conventional lead acid battery is generally based on lead powder and an aqueous sulfuric acid solution, and other additives are mixed according to the characteristics of the positive electrode and the negative electrode, and then mixed to make an active material.

이렇게 만들어진 활물질은 기판에 바르는 작업인 도포 작업을 거쳐, 양/음극 특성에 따라 숙성공정 및 건조공정을 거친 후, 준비된 양극판과 음극판을 여러 장 교호로 중첩하며, 이때, 극판 간에 전기적 단락을 방지하기 위하여 비전도성 격리판을 설치하여, 양극판과 음극판 및 격리판이 극판군(群)을 이루도록 구성되어 있다. The active material thus made is applied to the substrate, undergoes a aging process and a drying process according to the characteristics of the positive and negative electrodes, and then alternately overlaps the prepared positive and negative plates, and at this time, to prevent an electrical short between the electrode plates. For this purpose, a non-conductive separator is installed, and a positive electrode plate, a negative electrode plate, and a separator are configured to form an electrode plate group.

극판군은 축전지 용량에 따라 여러 개가 직렬로 접속되어 전조안에 수용된다. According to the capacity of the storage battery, several electrode plate groups are connected in series and are accommodated in the roll box.

상기 수용된 극판군은 전기적인 성질을 가질 수 있도록 초충전인 화성공정을 거치게 되는데, 이때 양극판의 활물질은 이산화납(PbO2)이 형성되고 특성상, 산화된 납의 미립자가 무수히 결합되어 있으며 다공성이 풍부하여 입자간을 전해액이 자유로이 확산, 침투하도록 되어 있다. The accommodated electrode plate group undergoes a supercharged chemical conversion process to have electrical properties.At this time, lead dioxide (PbO2) is formed in the active material of the positive electrode plate, and due to its characteristics, numerous particles of oxidized lead are combined and the porosity is abundant. The electrolyte is freely diffused and penetrated into the liver.

또한, 음극판의 활물질은 해면상납(海綿狀鉛, Pb)으로 역시 다공성과 반응성이 풍부하여 전해액이 자유로이 확산, 침투하도록 된 것이다. In addition, the active material of the negative electrode plate is sea surface lead (Pb), which is also rich in porosity and reactivity, so that the electrolyte can freely diffuse and penetrate.

이렇게 만들어진 제품은 비로소 시장에서 사용할 수 있게 되는 것이다.The product made in this way can be used in the market.

또한, 초충전 과정을 원활히 하며, 제품의 내구성을 향상시키기 위하여 극성별로 별도의 숙성 및 건조공정을 거치게 된다. In addition, in order to facilitate the supercharge process and improve the durability of the product, separate aging and drying processes are performed for each polarity.

양극판의 숙성공정은 제품의 내구성을 증대시키는 중요한 공정으로서 스팀(steam)의 뜨거운 온도(약 70 ~ 100℃)와 수분(습도 99%이상)으로 활물질의 구성성분인 납(Pb)을 산화납(PbO)으로 변화시킬 뿐만 아니라, 활물질의 결정구조를 변화시킨다. The aging process of the positive electrode plate is an important process to increase the durability of the product, and lead (Pb), a constituent of the active material, is converted into lead (Pb) as a component of the active material at the hot temperature (about 70 ~ 100℃) and moisture (humidity of 99%) of steam. PbO), but also changes the crystal structure of the active material.

음극판은 별도 공정 없이 자연 상태에서 방치하면 숙성 및 건조를 동시에 할 수 있다. The negative electrode plate can be aged and dried at the same time if it is left in its natural state without any separate process.

하지만, 충분한 숙성 및 건조가 이루어지지 않으면 극판군을 형성하는 조립과정에서 극판과 극판끼리 달라붙으며, 수분이 존재하여 활물질의 내구력이 떨어져 기판사이에 박혀 있는 활물질은 조그마한 충격에도 손쉽게 떨어지게 된다. However, if sufficient aging and drying are not performed, the electrode plate and the electrode plate adhere to each other in the assembly process of forming the electrode plate group, and the durability of the active material decreases due to the presence of moisture, so that the active material embedded between the substrates easily falls even under a small impact.

이와 같은 과정을 거쳐 만들어진 납축전지는 충,방전의 횟수가 증가함에 따라 납과 황산의 반응에 의해서 활물질은 기판에서 더욱 쉽게 떨어지게 되며, 떨어진 활물질들은 더 이상 반응에 참가할 수 없기 때문에, 결국 납축전지의 성능을 저하시켜 납축전지의 수명을 통상 1~2년에 불과하게 만들었다.As the number of times of charge and discharge increases, the active material falls more easily from the substrate by the reaction of lead and sulfuric acid, and the fallen active materials can no longer participate in the reaction. By degrading the performance, the life of the lead acid battery is usually only 1 to 2 years.

따라서, 납 축전지 내구성과 성능을 향상시킬 수 있는 제조 공정이 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a demand for a manufacturing process capable of improving the durability and performance of the lead storage battery.

종래의 기술로서, '음극활물질 및 그 제조방법 그리고 납축전지'는 리그닌이 납분말에 첨가되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 음극(負極) 활물질에 관한 기술을 개시한 바 있다. As a conventional technique, the'cathode active material and its manufacturing method and lead acid battery' has disclosed a technique related to a negative electrode active material, characterized in that lignin is added to lead powder.

그러나, 상기의 기술은 활물질의 수명을 향상시킨 효과는 기대하기는 어려웠다.However, it was difficult to expect the above technology to have an effect of improving the life of the active material.

대한민국특허등록번호 제10-0483246호Korean Patent Registration No. 10-0483246

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,Therefore, the present invention was devised to solve the above conventional problems,

종래의 납축전지 음극에 첨가하는 활물질에 중공 나선형 카본화이버를 첨가하여 극판 내 전해액 침투성 향상과 활물질 결합력 증대 및 반응면적을 확대시키고자 하며, 음극 활물질의 내부 전기전도도를 증가시켜 납 축전지 기초 성능과 충전 효율을 향상시킬 수 있는 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법을 제공하고자 한다.By adding hollow spiral carbon fiber to the active material added to the anode of the conventional lead acid battery, it is intended to improve electrolyte permeability in the electrode plate, increase the binding force of the active material, and expand the reaction area.By increasing the internal electrical conductivity of the anode active material, basic performance and charging of lead storage batteries An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber capable of improving efficiency.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법은,In order to achieve the problem to be solved by the present invention, a method of manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber according to an embodiment of the present invention,

납축전지의 음극 활물질 혼합공정에서, In the negative electrode active material mixing process of lead acid battery,

연분, 황산, 및 음극에 따른 첨가제를 배합할 시, 중공 나선형 카본 화이버를 첨가해 혼합하여 음극 활물질 안에 분포하게 하기 위한 중공나선형카본화이버혼합단계(S100);와When blending lead powder, sulfuric acid, and additives for the negative electrode, a hollow spiral carbon fiber mixing step (S100) for adding and mixing a hollow spiral carbon fiber to distribute it in the negative electrode active material; And

중공 나선형 카본 화이버가 포함된 음극 활물질을 납으로 제작된 기판에 도포한 후, 대기 중에서 자연 숙성 및 건조시키기 위한 자연숙성및건조단계(S200);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.After applying the negative electrode active material containing the hollow spiral carbon fiber to a substrate made of lead, natural aging and drying step (S200) for naturally aging and drying in the air, thereby solving the problem of the present invention.

본 발명인 그래핀 볼을 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법을 통해, 활물질에 첨가제로 중공 나선형 카본화이버를 사용함으로써, 극판 내 전해액 침투성 향상과 활물질 결합력 증대 및 반응면적을 확대시킬 수 있게 되어 이를 통해 음극 활물질의 내부 전기전도도를 증가시켜 납 축전지 기초 성능과 충전 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.Through the method of manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using graphene balls according to the present invention, by using a hollow spiral carbon fiber as an additive to the active material, it is possible to improve the electrolyte permeability in the electrode plate, increase the binding force of the active material, and expand the reaction area. By increasing the internal electrical conductivity of the active material, it provides the effect of improving the basic performance and charging efficiency of the lead storage battery.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명에 포함되는 중공 나선형 카본화이버를 나타낸 사진이다.
1 is a flowchart of a method of manufacturing a negative active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph showing a hollow spiral carbon fiber included in the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법은,A method for manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber according to an embodiment of the present invention,

납축전지의 음극 활물질 혼합공정에서, In the negative electrode active material mixing process of lead acid battery,

연분, 황산, 및 음극에 따른 첨가제를 배합할 시, 중공 나선형 카본 화이버를 첨가해 혼합하여 음극 활물질 안에 분포하게 하기 위한 중공나선형카본화이버혼합단계(S100);와When blending lead powder, sulfuric acid, and additives for the negative electrode, a hollow spiral carbon fiber mixing step (S100) for adding and mixing a hollow spiral carbon fiber to distribute it in the negative electrode active material; And

중공 나선형 카본 화이버가 포함된 음극 활물질을 납으로 제작된 기판에 도포한 후, 대기 중에서 자연 숙성 및 건조시키기 위한 자연숙성및건조단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a; after applying the negative electrode active material containing the hollow spiral carbon fiber to a substrate made of lead, natural aging and drying step (S200) for naturally aging and drying in the air.

이때, 상기 음극 활물질에서의 중공 나선형 카본 화이버의 함량은,At this time, the content of the hollow spiral carbon fiber in the negative active material,

중공 나선형 카본 화이버를 제외한 음극 활물질 100 중량부 대비 0.6 ~ 0.9 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by adding 0.6 to 0.9 parts by weight based on 100 parts by weight of the negative electrode active material excluding the hollow spiral carbon fiber.

이때, 상기 중공나선형카본화이버혼합단계(S100)에서,At this time, in the hollow spiral carbon fiber mixing step (S100),

중공 나선형 카본 화이버를 첨가하여 음극 활물질의 내부 전기전도도를 증대시켜 납축전지의 기초성능 및 충전 효율을 증대시키는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the addition of a hollow spiral carbon fiber increases the internal electrical conductivity of the negative electrode active material to increase the basic performance and charging efficiency of the lead acid battery.

이때, 상기 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법에 의해,At this time, by the method of manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using the hollow spiral carbon fiber,

중공 나선형 카본 화이버를 첨가하지 않은 수명인 238 사이클에서 중공 나선형 카본 화이버 첨가시 수명이 374 사이클로 57%의 수명 향상을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the lifespan of the hollow spiral carbon fiber is 374 cycles when the hollow spiral carbon fiber is added in the lifespan of 238 cycles without the addition of the hollow spiral carbon fiber, which can provide 57% improvement in life.

또한, 본 발명의 제조 방법에 의해,In addition, by the production method of the present invention,

중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질을 적용한 납축전지용 극판을 포함하고 있는 납축전지를 제공할 수 있게 된다.It is possible to provide a lead-acid battery including an electrode plate for a lead-acid battery to which a negative electrode active material for a lead-acid battery using a hollow spiral carbon fiber is applied.

이하, 본 발명에 의한 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, it will be described in detail through an embodiment of a method for manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber according to the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법의 공정도이다.1 is a flowchart of a method of manufacturing a negative active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명인 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법은, As shown in Fig. 1, the method of manufacturing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber according to the present invention,

납축전지의 음극 활물질 혼합공정에서, In the negative electrode active material mixing process of lead acid battery,

연분, 황산, 및 음극에 따른 첨가제를 배합할 시, 중공 나선형 카본 화이버를 첨가해 혼합하여 음극 활물질 안에 분포하게 하기 위한 중공나선형카본화이버혼합단계(S100);와When blending lead powder, sulfuric acid, and additives for the negative electrode, a hollow spiral carbon fiber mixing step (S100) for adding and mixing a hollow spiral carbon fiber to distribute it in the negative electrode active material; And

중공 나선형 카본 화이버가 포함된 음극 활물질을 납으로 제작된 기판에 도포한 후, 대기 중에서 자연 숙성 및 건조시키기 위한 자연숙성및건조단계(S200);를 포함하게 된다.After applying the negative electrode active material containing the hollow spiral carbon fiber to a substrate made of lead, natural aging and drying step (S200) for naturally aging and drying in the atmosphere; and.

본 발명은 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법에 관한 것으로서, 종래에 사용되는 폴리에스터 계열 화이바 대신에 중공 나선형 카본화이버를 사용하여 음극 활물질의 내부 전기전도도를 증가시켜 납 축전지 기초 성능과 충전 효율을 향상시키기 위한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an anode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber, and by using a hollow spiral carbon fiber instead of a conventional polyester fiber to increase the internal electrical conductivity of the anode active material, basic performance of a lead storage battery It is to improve the overcharging efficiency.

도 2에 도시한 바와 같이, 중공 나선형 카본화이버는 중공 형상으로 인하여 극판 내부까지 전해액의 침투를 용이하게 하여 전기적 반응 면적을 확대시키고, 나선형에 의한 활물질의 결합력이 기존의 화이버보다 향상되어 고출력 및 기대 수명을 향상시킬 수 있게 된다.As shown in Fig. 2, the hollow spiral carbon fiber facilitates penetration of the electrolyte into the inside of the electrode plate due to its hollow shape to expand the electrical reaction area, and the binding force of the active material by the spiral is improved than that of the conventional fiber, resulting in high output and expectations. It is possible to improve the lifespan.

즉, 중공 나선형 화이버를 첨가할 경우, 중공 나선형 화이버의 중공 형상에 따라 종래의 Fiber에 비해 전해액과의 접촉 면적을 확대하고, 극판 내 전해액 침투성 향상 및 활물질 결합력 증대를 제공하게 되어 고전기 전도도를 활용하여 활물질 내의 전기 전도도 향상, 전자를 받아드릴수 있는 능력을 향상시킬 수가 있게 된다. In other words, when the hollow spiral fiber is added, the contact area with the electrolyte is increased compared to the conventional fiber according to the hollow shape of the hollow spiral fiber, and the penetration of the electrolyte in the electrode plate and the active material bonding increase are provided. It is possible to improve the electrical conductivity in the active material and improve the ability to accept electrons.

결과적으로 활물질의 효율을 향상시키며, 충전 수입성의 향상을 얻을 수 있다는 것을 실험을 통해 확인하였다.As a result, it was confirmed through an experiment that the efficiency of the active material can be improved and the charging acceptance can be improved.

또한, 납축전지의 고장 원인은 사용 중에 부하의 종류와 관리하는 방법에 따라 좌우된다. In addition, the cause of failure of a lead acid battery depends on the type of load and management method during use.

주된 고장 요인은 활물질 설페이션화, 극판 활물질 탈락, 양극 격자부식, 격리판 파손, 복합적인 요인 등이 있다. The main failure factors include active material sulphation, electrode plate active material dropout, anode grid corrosion, separator breakage, and complex factors.

특히, 자동차에 장착된 제품의 경우, 운행 조건 및 전장에서의 사용부하에 따라 활물질 설페이션화가 가속화되며 극판 활물질 탈락이 발생하여 조기 수명 종지 현상이 발생된다. In particular, in the case of a product mounted on a vehicle, the sulphation of the active material is accelerated according to the operating conditions and the use load on the electric field, and the electrode plate active material is dropped out, resulting in an early end of life.

따라서, 전극의 활물질에 반응 면적을 증가시키는 일이 중요하며, 신장율을 증가시켜 활물질 간의 접착력을 증가시키는 일이 중요하다. Therefore, it is important to increase the reaction area to the active material of the electrode, and it is important to increase the adhesion between the active materials by increasing the elongation rate.

결론적으로 중공 나선형 카본화이버를 도입함으로써, 전기전도도 향상과 신장율을 증가시켜 활물질 간의 접착력을 증가시킴으로 주요 수명 종지 원인인 활물질 설페이션화 지연 및 활탈 문제를 개선하였다.In conclusion, the introduction of the hollow spiral carbon fiber improves the electrical conductivity and increases the elongation, thereby increasing the adhesion between the active materials, thereby improving the active material sulfation delay and activation problems, which are the main causes of the end of life.

상기와 같은 기능을 제공하기 위하여, 본 발명의 중공나선형카본화이버혼합단계(S100)는 연분, 황산, 및 음극에 따른 첨가제를 배합할 시, 중공 나선형 카본 화이버를 첨가해 혼합하여 음극 활물질 안에 분포하게 하는 단계이다.In order to provide the above functions, in the hollow spiral carbon fiber mixing step (S100) of the present invention, when mixing lead powder, sulfuric acid, and additives according to the negative electrode, a hollow spiral carbon fiber is added and mixed to be distributed in the negative electrode active material. It is a step to do.

상기 본 발명의 효과를 제공하기 위하여, 음극 활물질에서의 중공 나선형 카본 화이버의 함량은,In order to provide the effect of the present invention, the content of the hollow spiral carbon fiber in the negative electrode active material,

중공 나선형 카본 화이버를 제외한 음극 활물질 100 중량부 대비0.6 ~ 0.9 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that 0.6 to 0.9 parts by weight are added relative to 100 parts by weight of the negative electrode active material excluding the hollow spiral carbon fiber.

구체적으로, 상기 중공나선형카본화이버혼합단계(S100)는,Specifically, the hollow spiral carbon fiber mixing step (S100),

음극 활물질 총 중량부에 대하여 연분 80 ~ 83 중량부, 황산 5 ~ 10 중량부, 물 10 ~ 15 중량부, 음극첨가제 1 ~ 3 중량부를 배합하는 기초음극활물질배합단계(S110);와Basic anode active material mixing step (S110) of mixing 80 to 83 parts by weight of lead powder, 5 to 10 parts by weight of sulfuric acid, 10 to 15 parts by weight of water, and 1 to 3 parts by weight of an anode additive based on the total weight part of the anode active material; And

상기 기초음극활물질배합단계에서 배합된 혼합물에 혼합물 총 중량부 대비 중공 나선형 카본 화이버 0.6 ~ 0.9 중량부를 첨가하여 55 ~ 75도의 온도에서 교반하여 75 ~ 80g/in3 밀도의 음극 활물질을 수득하기 위한 중공나선형카본화이버첨가음극활물질획득단계(S120);를 포함하게 된다.Hollow spiral type for obtaining a negative active material having a density of 75 to 80 g/in3 by adding 0.6 to 0.9 parts by weight of hollow spiral carbon fiber to the mixture blended in the basic cathode active material mixing step relative to the total weight of the mixture and stirring at a temperature of 55 to 75 degrees It includes; carbon fiber-added negative electrode active material acquisition step (S120).

상기 첨가되는 중공 나선형 카본 화이버의 중량부가 0.6 중량부 미만일 경우에는 극판의 전기 전도도는 종래와 비슷하므로 성능 향상을 기대하기가 어려운 소량에 해당하고, 0.6 중량부를 초과할 경우에는 가속 수명 시험에서 입증하였듯이, 수명 싸이클의 0.6 중량부의 싸이클 이상으로 기대하기가 어렵고, 단지 가격 상승 원인만을 제공할 뿐이다.When the weight part of the hollow spiral carbon fiber to be added is less than 0.6 parts by weight, the electrical conductivity of the electrode plate is similar to that of the prior art, so it is a small amount that it is difficult to expect performance improvement, and when it exceeds 0.6 parts by weight, as proved in the accelerated life test. However, it is difficult to expect more than 0.6 parts by weight of the life cycle, and it only provides a reason for the price increase.

따라서, 상기한 범위 내에서 중공 나선형 카본 화이버를 투입하는 것이 바람직할 것이다.Therefore, it would be desirable to add a hollow spiral carbon fiber within the above range.

본 발명에서 설명하고 있는 활물질 설페이션화는 극판이 황산납(PbSO4)으로 결정체가 되는 것으로, 납축전지가 충,방전을 반복하여 진행하면 극판이 불활성 물질로 덮이는 현상을 말한다. The active material sulfation described in the present invention refers to a phenomenon in which the electrode plate becomes crystallized from lead sulfate (PbSO 4 ), and the electrode plate is covered with an inert material when the lead acid battery is repeatedly charged and discharged.

주요 원인으로는 오랜 기간 충, 방전을 반복하여 사용하였을 경우, 과방전하였을 경우, 장기간 방전 상태로 방치하였을 경우, 전해액의 비중이 너무 낮을 경우, 전해액의 부족으로 극판이 노출되었을 경우, 전해액에 불순물이 혼입되었을 경우, 불충분한 충전을 반복하였을 경우 등이다. The main causes include repeated use of charging and discharging for a long period of time, over-discharge, long-term discharging, too low specific gravity of the electrolyte, exposure of the electrode plate due to insufficient electrolyte, and impurities in the electrolyte. When this is mixed, when insufficient charging is repeated, etc.

또한, 상기 자연숙성및건조단계(S200)는 중공 나선형 카본 화이버가 포함된 음극 활물질을 납으로 제작된 기판에 도포한 후, 대기 중에서 자연 숙성 및 건조시키기 위한 단계이다.In addition, the natural aging and drying step (S200) is a step for naturally aging and drying in the atmosphere after applying the negative active material including the hollow spiral carbon fiber to a substrate made of lead.

즉, 고전도성 중공 나선형 카본 화이버가 포함된 음극 활물질을 납으로 제작된 기판에 일정량 골고루 퍼지게 도포한 후, 대기 중에서 2 ~ 3일간 자연 숙성 및 건조시키게 된다.That is, after a certain amount of the negative electrode active material including the highly conductive hollow spiral carbon fiber is spread evenly on a substrate made of lead, it is naturally aged and dried in the air for 2 to 3 days.

위에서 상술한 바와 같이 본 발명의 효과를 파악하기 위해 활물질 혼합시 기존에 투입되던 유기합성 단섬유를 중공 나선형 카본 화이버로 대체하여 동일 중량비로 첨가하여 극판을 제조하고 숙성 공정을 통해 숙성시킨 후, 기초성능 및 수명시험을 하였다.As described above, in order to grasp the effect of the present invention, when mixing the active material, the previously introduced short organic synthetic fiber is replaced with a hollow spiral carbon fiber and added at the same weight ratio to prepare an electrode plate, and then aged through the aging process. Performance and life tests were performed.

후술하는 종래품이라 함은, 출원인이 제조하는 납축전지(BX80)에 사용하는 활물질에 유기합성 단섬유를 포함한 후 도포한 음극판을 이용하여 제조된 제품을 말하며, 개선품은 본 발명의 제조 방법을 통해 중공 나선형 카본 화이버를 적용한 납축전지용 극판을 포함하고 있는 제품을 말한다.The conventional product to be described later refers to a product manufactured by using a negative electrode plate coated after including organic synthetic staple fibers in an active material used in a lead acid battery (BX80) manufactured by the applicant. It refers to a product that includes a lead acid battery electrode plate to which a hollow spiral carbon fiber is applied.

또한, 후속 공정인 조립 및 기판에 전기 전도도를 부여하는 화성 등의 공정을 통해 최종적인 70Ah 용량(20시간율 용량)을 갖는 종래품(유기합성 단섬유 포함됨)과 개선품(중공 나선형 카본 화이버가 포함됨)을 제작하였으며, 중공 나선형 카본 화이버의 효과를 입증하기 위하여 충전수입성과 50% DoD 내구성 시험을 진행하였다. In addition, conventional products (including organic synthetic staple fibers) and improved products (hollow spiral carbon fiber) with a final 70 Ah capacity (20 hour capacity) through subsequent processes such as assembly and chemical conversion that impart electrical conductivity to the substrate. Included), and a 50% DoD durability test was conducted to prove the effect of the hollow spiral carbon fiber.

1) 충전수입성 시험 (CA: Charge Acceptance test)1) Charge acceptance test (CA: Charge Acceptance test)

만충전된 시료를 상온(25±2℃)에서 5시간율 전류(70Ah 기준 17.5A)로 2.5시간 방전한 후, 0±2℃ 온도에서 12시간이상 방치한다. After discharging a fully charged sample for 2.5 hours at room temperature (25±2℃) with a 5-hour rate current (17.5A based on 70Ah), leave it at 0±2℃ for 12 hours or more.

이후 정전압 14.4V±0.1V으로 충전하여 충전 10분때 전류를 측정한다. After that, charge it with a constant voltage of 14.4V±0.1V and measure the current at 10 minutes of charging.

시험결과, 전지전도도 및 충전 효율이 높아 개선품이 종래품 대비 10분 정도에 전류가 32% 증대되었음을 알 수 있었다.As a result of the test, it was found that the current of the improved product increased by 32% in about 10 minutes compared to the conventional product due to the high battery conductivity and charging efficiency.

구분division 시간time 종래품Conventional product 개선품Improvement




충전수입성





Rechargeable income
1분1 min 27.2527.25 28.1728.17
2분2 minutes 24.2124.21 26.9826.98 3분3 minutes 22.1422.14 26.2226.22 4분4 minutes 21.2521.25 25.5225.52 5분5 minutes 20.1120.11 24.8324.83 6분6 minutes 19.3519.35 23.9423.94 7분7 minutes 18.7418.74 23.4623.46 8분8 minutes 17.6817.68 22.7922.79 9분9 minutes 17.0417.04 22.3722.37 10분10 minutes 16.4316.43 21.7821.78

유기합성 단섬유는 전지 활물질의 기계적 강도를 증가시킬 목적으로, 활물질에 첨가하게 된다. Organic synthetic staple fibers are added to the active material for the purpose of increasing the mechanical strength of the battery active material.

재질은 전해액인 황산수용액에 대한 내산성을 고려하여, 폴리프로필렌이나 폴리에스테르 및 모드아크릴계열이 사용되고 있다. As the material, polypropylene, polyester, and modacrylic are used in consideration of acid resistance to an aqueous sulfuric acid solution, which is an electrolyte.

사용되는 유기합성 단 섬유는, 직접방사법으로 제조되는 통상적인 합성 단섬유의 사양인 원형 단면를 지니며, 2 ~ 5 데니어(직경은 약 12 ~ 20 마이크로미터)의 섬도를 갖으며, 길이는 2 ~ 10밀리미터이다. The organic synthetic short fibers used have a circular cross section, which is the specification of conventional synthetic short fibers manufactured by direct spinning, and have a fineness of 2 to 5 denier (diameter is about 12 to 20 micrometers), and the length is 2 to It is 10 millimeters.

혼합시 투입되는 양은 0.1 ~ 0.5 wt% 로, 이를 통해 최종적인 전극 활물질의 기계적 강도를 향상시켜 진동 및 충방전에 의한 활물질의 수축 팽창으로 인해 활물질 구조가 파괴되는 현상을 억제하게 된다. The amount added during mixing is 0.1 ~ 0.5 wt%, thereby improving the mechanical strength of the final electrode active material, thereby suppressing the destruction of the active material structure due to contraction and expansion of the active material due to vibration and charge/discharge.

그러나, 상기 유기합성 단섬유의 경우, 갈수록 높은 기초 성능을 요구하는 환경에서는 성능 제공에 문제점이 발생하게 되었다.However, in the case of the organic synthetic staple fibers, a problem arises in providing performance in an environment requiring increasingly high basic performance.

따라서, 본 발명에서는 이를 개선하기 위하여 전기 전도도가 우수한 중공 나선형 카본 화이버를 사용하게 된 것이다.Accordingly, in the present invention, in order to improve this, a hollow spiral carbon fiber having excellent electrical conductivity is used.

이러한 중공 나선형 카본 화이버는 도 2와 같이, 중공 형상으로 인하여 극판 내부까지 전해액의 침주를 용이하게 하여 전기적 반응 면적을 증가시키고, 나선형에 의한 활물질의 결합력이 기존의 화이버보다 높기 때문에 고출력 및 기대 수명 향상을 가져올 수 있게 되어 최종적으로 전지의 기초성능 및 수명을 향상시키는 것이다.As shown in FIG. 2, the hollow spiral carbon fiber increases the electrical reaction area by facilitating the immersion of the electrolyte to the inside of the electrode plate due to the hollow shape, and increases the high output and life expectancy because the bonding force of the active material by the spiral is higher than that of the conventional fiber. And finally improve the basic performance and lifespan of the battery.

따라서, 상기한 특성을 지니는 중공 나선형 카본 화이버를 본 발명에서 도입하게 된 것이며, 음극 활물질에 첨가제로 중공 나선형 카본 화이버를 사용함으로써, 활물질의 반응면적의 극대화와 전기 전도도를 증가시키는 효과를 제공하게 된다.Therefore, the hollow spiral carbon fiber having the above characteristics was introduced in the present invention, and by using the hollow spiral carbon fiber as an additive to the negative electrode active material, the effect of maximizing the reaction area of the active material and increasing the electrical conductivity is provided. .

이에 대한 실험 자료는 후술하도록 하겠다.Experimental data on this will be described later.

2) 가속 수명 시험(SAE J2801)2) Accelerated life test (SAE J2801)

납축전지를 75℃ 수조에서 약 1주일 동안 일반적인 차량 조건과 유사하게 34회 충/방전 싸이클이 진행한다. The lead acid battery is charged/discharged in a 75°C water bath for about a week, similar to general vehicle conditions, and undergoes 34 charge/discharge cycles.

34회 싸이클 실시 후 200A로 10초 방전하여 7.2V 이상 유지가 되면 다시 34회 싸이클을 진행하는 방식으로 수명 시험을 진행한다. After 34 cycles, discharge at 200A for 10 seconds, and if it is maintained above 7.2V, the life test is carried out again by conducting 34 cycles.

또한, 싸이클 중 충전전류가 15A 이상 올라가거나 방전 전압이 12.0V 이하로 떨어지면 시험을 중단한다.In addition, if the charging current rises more than 15A during the cycle or the discharge voltage falls below 12.0V, the test is stopped.

하기 표2는 SAE J2801 시험을 실시한 결과이며, 34회 충/방전 싸이클 마다 200A로 10초 방전 시 전압을 나타내었다.Table 2 below shows the results of the SAE J2801 test, and shows the voltage when discharging for 10 seconds at 200A every 34 charge/discharge cycles.

사이클cycle 중공나선형카본화이버 0 중량부Hollow spiral carbon fiber 0 parts by weight 중공나선형카본화이버 0.3 중량부Hollow spiral carbon fiber 0.3 parts by weight 중공나선형카본화이버 0.6 중량부Hollow spiral carbon fiber 0.6 parts by weight 중공나선형카본화이버 0.9 중량부0.9 parts by weight of hollow spiral carbon fiber 중공나선형카본화이버 1.2 중량부Hollow spiral carbon fiber 1.2 parts by weight 3434 11.8211.82 11.8311.83 11.8511.85 11.8711.87 11.8911.89 6868 11.7611.76 11.7711.77 11.8011.80 11.8311.83 11.8711.87 102102 11.7211.72 11.7311.73 11.7811.78 11.8011.80 11.8411.84 136136 11.6911.69 11.7111.71 11.7611.76 11.7911.79 11.8211.82 170170 11.6511.65 11.6811.68 11.7411.74 11.7711.77 11.8011.80 204204 11.5511.55 11.6111.61 11.6911.69 11.7011.70 11.7611.76 238238 11.4311.43 11.4511.45 11.6011.60 11.6311.63 11.7011.70 272272 7.2 이하7.2 or less 7.2 이하7.2 or less 11.4911.49 11.5511.55 11.6511.65 306306 7.2 이하7.2 or less 11.4811.48 11.5611.56 340340 11.4011.40 11.4511.45 374374 11.3111.31 11.3511.35 408408 7.2 이하7.2 or less 7.2 이하7.2 or less

상기 표 2와 같이, 시험결과, 중공 나선형 카본화이버가 첨가되지 않을 경우와 0.3 중량부 첨가시에는 수명은 238 사이클이지만, 0.6 중량부 첨가시에는 수명은 272 사이클이며, 0.9 중량부 첨가시에는 수명은 374 사이클로 57%의 수명 향상을 제공할 수 있게 되었다.As shown in Table 2, the test results show that when the hollow spiral carbon fiber is not added and when 0.3 parts by weight is added, the life is 238 cycles, but when 0.6 parts by weight is added, the life is 272 cycles, and when 0.9 parts by weight is added, the life is Is now able to provide a 57% lifetime improvement with 374 cycles.

그러나, 상기 0.9 중량부를 초과하는 중공 나선형 카본화이버를 첨가하여도 수명은 374 사이클에서 더 증가하지 않음을 알 수 있어 이에 따라 가장 최적의 범위를 0.6 ~ 0.9 중량부로 설정하게 된 것이다.However, even if the hollow spiral carbon fiber exceeding 0.9 parts by weight is added, the lifespan does not increase further at 374 cycles, and accordingly, the most optimal range is set to 0.6 to 0.9 parts by weight.

이는 활물질간 전기 전도도가 향상되어 전기저항이 낮아지고, 반응 표면적이 증가되었기 때문에 충전효율이 상승되면서 활물질에 누적되는 설페이션 함량이 감소되어 나타난 결과로 보여진다.This is seen as a result of an increase in electrical conductivity between active materials, a decrease in electrical resistance, and an increase in reaction surface area, resulting in a decrease in the amount of sulfate accumulated in the active material as the charging efficiency increases.

즉, 종래품 대비 수명에서 57 % 향상 효과를 보임으로써, 중공 나선형 카본 화이버의 첨가가 수명 증가에 대한 긍정적인 영향을 주었음을 알 수 있었다.That is, it was found that the addition of the hollow spiral carbon fiber had a positive effect on the increase of the lifespan by showing a 57% improvement in the lifespan compared to the conventional product.

상기와 같은 제조 방법을 통해, 활물질에 첨가제로 중공 나선형 카본화이버를 사용함으로써, 극판 내 전해액 침투성 향상과 활물질 결합력 증대 및 반응면적을 확대시킬 수 있게 되어 이를 통해 음극 활물질의 내부 전기전도도를 증가시켜 납 축전지 기초 성능과 충전 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.Through the above manufacturing method, by using a hollow spiral carbon fiber as an additive to the active material, it is possible to improve the electrolyte permeability in the electrode plate, increase the binding force of the active material, and expand the reaction area, thereby increasing the internal electrical conductivity of the negative electrode active material. It provides an effect that can improve the basic performance and charging efficiency of the storage battery.

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. Those skilled in the art to which the present invention with the above contents pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, the embodiments described above are exemplified in all respects and should be understood as non-limiting.

S100 : 중공나선형카본화이버혼합단계
S200 : 자연숙성및건조단계
S100: Hollow spiral carbon fiber mixing step
S200: Natural ripening and drying stage

Claims (5)

중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법에 있어서,
납축전지의 음극 활물질 혼합공정에서,
연분, 황산, 및 음극에 따른 첨가제를 배합할 시, 중공 나선형 카본 화이버를 첨가해 혼합하여 음극 활물질 안에 분포하게 하기 위한 중공나선형카본화이버혼합단계(S100);와
중공 나선형 카본 화이버가 포함된 음극 활물질을 납으로 제작된 기판에 도포한 후, 대기 중에서 자연 숙성 및 건조시키기 위한 자연숙성및건조단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 하되,
상기 중공나선형카본화이버혼합단계(S100)는,
음극 활물질 총 중량부에 대하여 연분 80 ~ 83 중량부, 황산 5 ~ 10 중량부, 물 10 ~ 15 중량부, 음극첨가제 1 ~ 3 중량부를 배합하는 기초음극활물질배합단계(S110);와
상기 기초음극활물질배합단계에서 배합된 혼합물에 혼합물 총 중량부 대비 중공 나선형 카본 화이버 0.6 ~ 0.9 중량부를 첨가하여 55 ~ 75도의 온도에서 교반하여 75 ~ 80g/in3 밀도의 음극 활물질을 수득하기 위한 중공나선형카본화이버첨가음극활물질획득단계(S120);를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 중공나선형카본화이버혼합단계(S100)에서,
중공 나선형 카본 화이버를 첨가하여 음극 활물질의 내부 전기전도도를 증대시켜 납축전지의 기초성능 및 충전 효율을 증대시키는 것을 특징으로 하며,
상기 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법에 의해,
중공 나선형 카본 화이버를 첨가하지 않은 수명인 238 사이클에서 중공 나선형 카본 화이버 첨가시 수명이 374 사이클로 57%의 수명 향상을 제공할 수 있는 것을 특징으로 하며,
중공 나선형 카본 화이버를 첨가하지 않은 충전수입성인 16.43에서 중공 나선형 카본 화이버 첨가시 충전수입성이 21.78로 32% 증대되는 것을 특징으로 하는 중공 나선형 카본화이버를 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법.
In the method for producing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber,
In the negative electrode active material mixing process of lead acid battery,
When mixing the additives for the lead, sulfuric acid, and the negative electrode, a hollow spiral carbon fiber mixing step (S100) for adding and mixing a hollow spiral carbon fiber to distribute it in the negative electrode active material; And
Characterized in that it comprises a; after applying the negative electrode active material containing the hollow spiral carbon fiber to a substrate made of lead, natural aging and drying step (S200) for naturally aging and drying in the atmosphere, but,
The hollow spiral carbon fiber mixing step (S100),
Basic cathode active material mixing step (S110) of mixing 80 to 83 parts by weight of lead powder, 5 to 10 parts by weight of sulfuric acid, 10 to 15 parts by weight of water, and 1 to 3 parts by weight of an anode additive based on the total weight part of the anode active material; And
Hollow spiral type for obtaining a negative active material having a density of 75 to 80 g/in3 by adding 0.6 to 0.9 parts by weight of hollow spiral carbon fiber to the mixture blended in the basic cathode active material mixing step relative to the total weight of the mixture and stirring at a temperature of 55 to 75 degrees It characterized in that it comprises a; carbon fiber added negative electrode active material acquisition step (S120),
In the hollow spiral carbon fiber mixing step (S100),
It is characterized by increasing the internal electrical conductivity of the negative electrode active material by adding a hollow spiral carbon fiber to increase the basic performance and charging efficiency of the lead acid battery.
By the method for producing a negative electrode active material for a lead acid battery using the hollow spiral carbon fiber,
It is characterized in that it can provide 57% life improvement with a lifespan of 374 cycles when the hollow spiral carbon fiber is added from 238 cycles, which is the lifespan without the addition of the hollow spiral carbon fiber.
A method for producing a negative electrode active material for a lead acid battery using a hollow spiral carbon fiber, characterized in that when the hollow spiral carbon fiber is added, the charging income is increased by 32% to 21.78 when the hollow spiral carbon fiber is added from 16.43, which is charged income without the addition of the hollow spiral carbon fiber.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020190090162A 2019-07-25 2019-07-25 Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery using hollow spiral carbon fiber KR102225186B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190090162A KR102225186B1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery using hollow spiral carbon fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190090162A KR102225186B1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery using hollow spiral carbon fiber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210012434A KR20210012434A (en) 2021-02-03
KR102225186B1 true KR102225186B1 (en) 2021-03-09

Family

ID=74571869

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190090162A KR102225186B1 (en) 2019-07-25 2019-07-25 Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery using hollow spiral carbon fiber

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102225186B1 (en)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7022433B2 (en) 2000-11-09 2006-04-04 Gs Yuasa Corporation Negative active material, method of manufacturing its material, and lead acid battery
KR20190048304A (en) * 2017-10-31 2019-05-09 주식회사 아트라스비엑스 Method of manufacturing anode active material of lead-acid battery using single wall carbon nanotube

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
H. Sun et al., "Fabrication of chiral mesoporous carbonaceous nanofibers and their electrochemical energy storage", Electrochimica Acta 213 (2016) 752-760*
M. Blecua et al., "Graphitized Carbon Nanofibers: new additive for the Negative Active Material of Lead Acid Batteries", Electrochimica Acta 257 (2017) 109-117*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210012434A (en) 2021-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102105992B1 (en) Manufacturing method of lead plate for lead battery with high conductivity graphene fiber and lead acid battery
CN101320799B (en) Composite of cathode active material for lead accumulator
TW201535847A (en) Valve-regulated lead-acid storage battery
KR102225190B1 (en) Manufacturing method of positive electrode active material for lead acid battery using Water based binder
KR102225186B1 (en) Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery using hollow spiral carbon fiber
KR20210034314A (en) Manufacturing method of positive electrode active material for lead acid battery using porous titanium
KR100756274B1 (en) Method for preparing cathode pole plate of lead storage battery
JP2002141066A (en) Control valve type lead acid battery
KR102225198B1 (en) Manufacturing method of active material for lead-acid battery using Diatomaceous earth fiber
KR102196991B1 (en) Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery employing high conductivity black phosphorus
KR102424570B1 (en) Method for manufacturing electrode plate of lead acid battery with improved adhesion between active materials by adding aqueous SBR-CMC
KR102305189B1 (en) Method for manufacturing anode active material for lead-acid battery using schwarzite
KR102483444B1 (en) method for manufacturing a negative electrode plate of a lead acid battery that increases the surface area between the electrolyte and the active material by applying expanded perlite
KR102295770B1 (en) Method for manufacturing anode active material for lead acid batteries using silver nanowires
KR102103287B1 (en) Manufacturing method of active material for lead acid battery using CNT coating fiber
KR20210012758A (en) Manufacturing method of lead plate for lead battery with high conductivity graphene fiber and lead acid battery
KR102305183B1 (en) Method for patterning the surface of polar plates for lead acid batteries
JPH067486B2 (en) Sealed lead acid battery
KR102617642B1 (en) A method of manufacturing a rug for a lead acid battery with a nano ceramic coating layer applied to prevent rug corrosion in a lead acid battery substrate
KR20240042998A (en) Electrode plate manufacturing method for lead-acid battery to improve electrical conductivity using Borophene
KR20240042994A (en) How to improve the electrical conductivity using a fullerene
KR102209377B1 (en) How to remove residues from lead-acid battery lugs using Etching solution
KR102658470B1 (en) Electrode plate manufacturing method for lead-acid battery using hydrophilic fiber
KR102424560B1 (en) Electrode plate manufacturing method for lead acid battery with improved charging efficiency and low-temperature starting capability by applying ion conductive polymer electrolyte membrane
KR20240014203A (en) Electrode plate manufacturing method for lead-acid battery that improves ion mobility using porous mullite ceramic fiber

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant