KR102225211B1 - 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양극과 음극을 교차 적재하는 Stacking 공정 과정에서 양극 극판의 그리드 상부에 부분적으로 고분자 합성수지 코팅을 해줌으로써, 이후 양극판이 성장하여 음극판 Strap에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않게 되어 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 양극과 음극을 교차 적재하는 Stacking 공정 과정에서 양극 극판의 그리드 상부에 부분적으로 고분자 합성수지 코팅을 해줌으로써, 이후 양극판이 성장하여 음극판 Strap에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않게 되어 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법{Manufacturing method of positive electrode grid for lead acid battery that can prevent short circuit by lead acid battery positive electrode grid growth}

본 발명은 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 양극과 음극을 교차 적재하는 Stacking 공정 과정에서 양극 극판의 그리드 상부에 부분적으로 고분자 합성수지 코팅을 해줌으로써, 이후 양극판이 성장하여 음극판 Strap에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않게 되어 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 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.

즉, 장기간 사용시 충방전을 거듭하며 양극판 부식이 발생하며, 이 과정에서 그리드의 성장이 상극(음극) 스트랍에 닿을 경우 쇼트가 발생하며 배터리의 수명을 종지시키는 한 가지 원인이 되기도 하는데, 이를 개선하여 본 발명에서는 양극판이 성장하여 음극판 Strap에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않게 되어 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 새로운 기술의 양극 그리드 성장 방지 방법을 제안하게 된 것이다.

미국 특허등록공보 제5989749호 대한민국 특허등록공보 제0653246호

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 양극과 음극을 교차 적재하는 Stacking 공정 과정에서 양극 극판의 그리드 상부에 부분적으로 고분자 합성수지 코팅을 해줌으로써, 이후 양극판이 성장하여 음극판 Strap에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않게 되어 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법에 있어서,

납축전지 기판의 양극 그리드(GRID)의 상부를 고분자합성수지제에 딥핑(Deeping)하여 그리드(Grid)에 균일하게 코팅시켜 고분자합성수지층을 형성시키기 위한 고분자합성수지층형성단계(S100);와

상기 고분자합성수지층형성단계(S100) 이후에 획득된 고분자합성수지층이 포함된 양극 그리드를 고온 건조시켜 쇼트방지피막을 형성시키기 위한 쇼트방지피막형성단계(S200);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

본 발명에 따른 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법은,

양극과 음극을 교차 적재하는 Stacking 공정 과정에서 양극 극판의 그리드 상부에 부분적으로 고분자 합성수지 코팅을 해줌으로써, 이후 양극판이 성장하여 음극판 Strap에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않게 되어 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

도 1은 종래의 납축전지를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법의 공정도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법에 의해 제조된 납축전지용 양극 그리드 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 실시예에 따른 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법에서 제조된 개선품과 종래품를 비교한 그래프로서, 미국 자동차 기술자 협회 규격에 따라 수명을 검증한 그래프 도면이다.

이하, 본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있으며, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법은,

납축전지 기판의 양극 그리드(GRID)의 상부를 고분자합성수지제에 딥핑(Deeping)하여 그리드(Grid)에 균일하게 코팅시켜 고분자합성수지층을 형성시키기 위한 고분자합성수지층형성단계(S100);와

상기 고분자합성수지층형성단계(S100) 이후에 획득된 고분자합성수지층이 포함된 양극 그리드를 고온 건조시켜 쇼트방지피막을 형성시키기 위한 쇼트방지피막형성단계(S200);를 포함함으로써, 내구성이 향상된 납축전지용 양극 그리드를 제조하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 그리드(300)의 표면에 쇼트방지피막에 생성됨으로써, 양극 극판 성장시, 음극판 스트랍에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 고분자합성수지제는,

화재의 위험이 없는 에멀전형 도료인 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명인 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법에 의해, 제조된 납축전지의 경우, 수명은 1,920 싸이클에서 2,440싸이클로 27%의 내구성 향상을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법을 통해 제조된 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드를 포함하고 납축전지를 제공할 수 있게 되어 내구성 향상을 기대할 수 있을 것이다.

이하, 본 발명에 의한 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법의 공정도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명인 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법은,

납축전지 기판의 양극 그리드(GRID)의 상부를 고분자합성수지제에 딥핑(Deeping)하여 그리드(Grid)에 균일하게 코팅시켜 고분자합성수지층을 형성시키기 위한 고분자합성수지층형성단계(S100);와

상기 고분자합성수지층형성단계(S100) 이후에 획득된 고분자합성수지층이 포함된 양극 그리드를 고온 건조시켜 쇼트방지피막을 형성시키기 위한 쇼트방지피막형성단계(S200);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 2와 같은 공정을 거치게 되면 양극과 음극을 교차 적재하는 Stacking 공정 과정에서 양극 극판의 그리드 상부에 부분적으로 고분자 합성수지 코팅을 해줌으로써, 이후 양극판이 성장하여 음극판 Strap에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않게 되어 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과를 제공하게 된다.

구체적으로 설명하자면, 도 2에 도시한 바와 같이, 고분자합성수지층형성단계(S100)는 납축전지 기판의 양극 그리드(GRID)의 상부를 고분자합성수지제에 딥핑(Deeping)하여 그리드(Grid)에 균일하게 코팅시켜 고분자합성수지층을 형성시키기 위한 과정이다.

예를 들어, 상기 고분자합성수지제는,

화재의 위험이 없는 에멀전형 도료인 것을 특징으로 한다.

이때, 양극 그리드의 상부에 전체적으로 딥핑하여 그리드에 균일하게 코팅할 수 있으나, 필요에 따라 부분적으로 코팅 분사 노즐을 이용하여 코팅할 수도 있을 것이다.

이는 현장에서 필요에 따라 선택적으로 적용하게 되며, 상기 과정은 배터리의 수명 종지를 물리적으로 방지하기 위한 것으로서, 양극과 음극을 교차 적재하는 스택킹 공정(stacking)에서 양극 극판의 그리드 상부에 전체적으로 딥핑하거나, 부분적으로 코팅하게 되는 것이다.

한편, 다른 실시예로서, 고분자 합성수지 슬러리 또는 침지 코팅, 분사 코팅, 롤러 코팅, 인쇄 또는 브러시 코팅으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법을 이용하게 된다.

이에 따라 양극판이 성장하여 음극판 스트랍에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않게 되며, 만약의 쇼트 발생을 방지하기 위하여 화재의 위험이 없는 에멀전형 도료를 사용하게 된다.

또한, 상기 고분자합성수지제의 코팅 두께는 1 마이크론 내지 1,000 마이크론의 범위 내에서 실행하게 되는데, 1 마이크론 미만은 원하는 내구성 향상을 기대할 수 없으며, 1,000 마이크론을 초과할 경우에는 코팅 두께가 두꺼워져 쇼트는 방지할 수 있으나, 납축전지의 성능이 저하되는 문제점이 발생할 수 있어 상기한 범위 내에서 바람직하게는 코팅하게 된다.

이후, 쇼트방지피막형성단계(S200)은 고분자합성수지층형성단계(S100) 이후에 획득된 고분자합성수지층이 포함된 양극 그리드(300)를 고온 건조시켜 쇼트방지피막(310)을 형성시키기 위한 과정이다.

상기와 같은 제조 공정을 거치게 되면, 내구성이 향상된 납축전지용 양극 그리드를 제조할 수 있게 되어 최종적으로 완성된 납축전지의 수명을 향상시킬 수 있는 장점을 제공하게 된다.

즉, 쇼트가 발생하지 않는 내구성 향상된 납축전지를 제공하게 되는 것이다.

본 발명의 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법을 이용하여 제조된 양극 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 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제조 방법을 이용하여 생산된 그리드를 사용하여 만든 제품의 실험 결과이다.

동일 규격의 제품이라 하더라도 예컨대, 그리드의 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	137분	135분
		102%	105.4%	103.8%
CCA	7.2V 630A	7.23V	7.75V	7.65V
		633A	685A	682A
		100.9%	108.7%	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 양극 그리드를 사용하였을 경우, 보유용량(RC)은 135 ~ 137분으로, 대체로 기존의 양극 그리드보다는 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 양극 그리드는 표 2와 도 4에서 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	9.25	9.30
960	8.81	9.03	9.03
1440	8.19	8.50	8.75
1920	7.68	8.05	8.17
2440	6.88	7.28	7.33
2920		5.05	5.08
수명판정	1920	2440	2440	27% 상승

결국, 상기 시험을 통해, 양극과 음극을 교차 적재하는 Stacking 공정 과정에서 양극 극판의 그리드 상부에 부분적으로 고분자 합성수지 코팅을 해줌으로써, 이후 양극판이 성장하여 음극판 Strap에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않게 되어 내구성을 더욱 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다.

상기와 같은 구성을 통해, 양극과 음극을 교차 적재하는 Stacking 공정 과정에서 양극 극판의 그리드 상부에 부분적으로 고분자 합성수지 코팅을 해줌으로써, 이후 양극판이 성장하여 음극판 Strap에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않게 되어 내구성을 더욱 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.

300 : 그리드
310 : 쇼트방지피막

Claims (5)

1. 납축전지 양극 그리드 성장에 의한 쇼트 방지가 가능한 납축전지용 양극 그리드 제조 방법에 있어서,
   납축전지 기판의 양극 그리드(GRID)의 상부를 고분자합성수지제에 딥핑(Deeping)하여 그리드(Grid)에 균일하게 코팅시켜 고분자합성수지층을 형성시키기 위한 고분자합성수지층형성단계(S100);와
   상기 고분자합성수지층형성단계(S100) 이후에 획득된 고분자합성수지층이 포함된 양극 그리드를 건조시켜 쇼트방지피막을 형성시키기 위한 쇼트방지피막형성단계(S200);를 포함함으로써, 내구성이 향상된 납축전지용 양극 그리드를 제조하는 것을 특징으로 하며,
   상기 그리드(300)의 표면에 쇼트방지피막에 생성됨으로써, 양극 극판 성장시, 음극판 스트랍에 닿더라도 쇼트가 발생하지 않는 것을 특징으로 하며,
   상기 고분자합성수지제는,
   화재의 위험이 없는 에멀전형 도료인 것을 특징으로 하며,
   수명은 1,920 싸이클에서 2,440싸이클로 27%의 내구성 향상을 제공하며,
   보유용량(RC)은 118분에서 125분으로 6%의 성능 향상을 제공하는 것을 특징으로 하며,
   저온시동전류(CCA)는 622A에서 640A로 4 %의 성능 향상을 제공하는 것을 특징으로 하며,
   20 시간율 용량(AH)은 82AH에서 87AH로 6%의 성능 향상을 제공하는 것을 특징으로 하며,
   충전수입성(CA)은 16.43에서 21.78로 32%의 성능 향상을 제공하는 것을 특징으로 하는 수용성 부직포를 적용한 납축전지용 극판 제조 방법.
   
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