KR102483433B1 - Electrolytic solution manufacturing method for providing electrode plate oxidation prevention - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 납축전지의 전해액에 첨가제로서, 말론산이 결합된 풀러렌을 첨가하여 제조하여 이를 납축전지에 투입할 경우에 말론산 작용기가 활성 산소와 반응하여 결합됨으로써, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하는 것을 특징으로 하는 감액 특성 및 수명 향상을 제공하기 위한 납축전지의 전해액 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 말론산이 결합된 풀러렌을 첨가하여 제조하여 이를 납축전지에 투입할 경우에 말론산 작용기가 활성 산소와 반응하여 결합됨으로써, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하는 효과를 제공하게 된다.
또한, 상기한 말론산이 결합된 풀러렌에 추가적으로 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가하여 전해액을 제조하여 이를 납축전지에 투입함으로써, 음극의 자기부식을 방지하고, 수소 가스 발생을 감소시켜 감액 특성과 내구성 및 제품 수명을 향상시킨 납축전지를 제공하게 된다.
The present invention relates to a method for preparing an electrolyte solution for preventing oxidation of electrode plates, and more particularly, to an electrolyte solution of a lead-acid battery prepared by adding malonic acid-bound fullerene as an additive to the lead-acid battery. It relates to a method for preparing an electrolyte solution for a lead-acid battery to provide reduction characteristics and lifespan improvement, characterized in that by reacting with active oxygen to prevent grid oxidation by removing active oxygen.
According to the present invention, when a malonic acid-bound fullerene is added and introduced into a lead-acid battery, the malonic acid functional group reacts with active oxygen and is combined, thereby removing active oxygen and preventing grid oxidation. .
In addition, by adding EMI-BF 4 , which is an ionic liquid, to the above-described malonic acid-bound fullerene, an electrolyte solution is prepared and introduced into a lead-acid battery, thereby preventing self-corrosion of the cathode and reducing hydrogen gas generation, thereby improving the reduction characteristics and A lead-acid battery with improved durability and product life is provided.

Description

극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법{Electrolytic solution manufacturing method for providing electrode plate oxidation prevention}Electrolytic solution manufacturing method for providing electrode plate oxidation prevention

본 발명은 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 납축전지의 전해액에 첨가제로서, 말론산이 결합된 풀러렌을 첨가하여 제조하여 이를 납축전지에 투입할 경우에 말론산 작용기가 활성 산소와 반응하여 결합됨으로써, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하는 것을 특징으로 하는 감액 특성 및 수명 향상을 제공하기 위한 납축전지의 전해액 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing an electrolyte solution for preventing oxidation of electrode plates, and more particularly, to an electrolyte solution of a lead-acid battery prepared by adding malonic acid-bound fullerene as an additive to the lead-acid battery. It relates to a method for preparing an electrolyte solution for a lead-acid battery for providing reduction characteristics and lifespan improvement, characterized in that by reacting and combining with active oxygen to prevent grid oxidation by removing active oxygen.

납축전지는 각각 납과 산화납으로 이루어진 두 극판과 전해질인 황산 사이의 산화환원 반응에 의해 충방전이 가능한 축전지이다. A lead-acid battery is a battery that can be charged and discharged by an oxidation-reduction reaction between two electrode plates made of lead and lead oxide, respectively, and sulfuric acid as an electrolyte.

이것은 일반적으로 복수의 양극과 음극판을 포함하고 있으며, 각각의 판들을 인접한 판들과 격리시키는 격리판과 함께 음극판과 양극판이 번갈아 배치된다. It typically contains a plurality of positive and negative plates, alternating with negative and positive plates, with separators separating each plate from adjacent plates.

이렇게 배치된 극판과 격리판 이외의 공간은 전해질인 황산으로 채워져 있다.A space other than the electrode plate and the separator plate arranged in this way is filled with sulfuric acid as an electrolyte.

이와 같은 납축전지는 오랜 사용 역사에 따른 안정적인 기술이며, 저렴한 가격과 대용량화 및 재활용이 용이한 장점을 가지고 있다. Such a lead-acid battery is a stable technology according to a long history of use, and has advantages of low price, high capacity, and easy recycling.

한편, 일반적으로 자동차 등에 사용되는 납축전지는 충전과 방전이 가능한 2차 전지이다. On the other hand, a lead-acid battery generally used in automobiles is a secondary battery capable of charging and discharging.

이는 전해액으로서 황산(H2SO4)이 사용되고, 극판의 활물질로서 양극에 이산화납(PbO2)을, 음극에 해면상 납(Pb)을 도포하여, 혼합하여 페이스트(paste)상으로 만든다. In this case, sulfuric acid (H2SO4) is used as an electrolyte, lead dioxide (PbO2) is applied to the positive electrode and spongy lead (Pb) is applied to the negative electrode as an active material of the electrode plate, and mixed to form a paste.

이렇게 만들어진 활물질은 기판에 바르는 작업인 도포 작업을 진행하며, 양극 및 음극 특성에 따라 숙성 공정 및 건조 공정을 거친 후, 준비된 양극판과 음극판을 중첩하면서 극판군을 제조한다.The active material thus prepared is applied to a substrate, which is a coating operation, and after undergoing an aging process and a drying process according to the characteristics of the positive and negative electrodes, an electrode plate group is manufactured by overlapping the prepared positive and negative plates.

상기 극판군은 축전지 용량에 따라 여러 개가 직렬로 접속되어 전조(Case) 안에 수용된다. Several of the electrode plate groups are connected in series according to the battery capacity and accommodated in a case.

상기 수용된 극판군은 전기적인 성질을 가질 수 있도록 충전인 화성 공정을 거치게 되어 납축전지의 역할을 하게 된다. The accommodated electrode group is subjected to a charging process to have electrical properties, so that it serves as a lead-acid battery.

종래 기술인 대한민국등록특허번호 제10-1011859호인 납축전지 및 납축전지의 제조 방법의 경우, 알루미늄(AL) 이온의 몰 농도가 0.01 ~ 0.3mol/l로 하였으나, 알루미늄(AL) 이온의 효과를 제공하여 납축전지의 수명을 향상시키는 것이다.In the case of the prior art Korean Patent Registration No. 10-1011859, a lead-acid battery and a method for manufacturing a lead-acid battery, the molar concentration of aluminum (AL) ions was 0.01 to 0.3 mol/l, but the effect of aluminum (AL) ions was provided It is to improve the life of lead-acid batteries.

그러나, 현재 납축전지를 필요로 하는 사용환경이 점점 가혹해 짐에 따라 납축전지의 충방전 특성이 상기한 선행 특허문헌을 통해 제조된 납축전지보다 우수한 제품을 요구하고 있고, 요구 조건에 부응하는 새로운 형태의 재료들이 개발되고 있다.However, as the use environment requiring lead-acid batteries has become increasingly severe, products with superior charge and discharge characteristics than lead-acid batteries manufactured through the above-mentioned prior patent documents are required, and new products that meet the requirements are required. Form materials are being developed.

근래의 납축전지 업계는 충전/방전 심도가 높은 환경의 마이크로-하이브리드(Micro-hybrid) 또는 마일드-하이브리드(Mild-hybrid) 자동차용 전지 개발에 힘쓰고 있으며, 일반적인 납축전지의 요구 조건을 상회하는 내구성이 요구되어지고 있다. Recently, the lead-acid battery industry is striving to develop micro-hybrid or mild-hybrid automotive batteries in an environment with high charge/discharge depth, and durability that exceeds the requirements of general lead-acid batteries. this is being requested.

따라서, 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 새로운 기술이 요구되는 실정이다.Therefore, a new technology capable of further improving durability is required.

대한민국특허등록번호 제10-1011859호Korean Patent Registration No. 10-1011859

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

본 발명의 목적은 납축전지의 전해액에 첨가제로서, 말론산이 결합된 풀러렌을 첨가하여 제조하여 이를 납축전지에 투입할 경우에 말론산 작용기가 활성 산소와 반응하여 결합됨으로써, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하고자 한다.An object of the present invention is to manufacture a lead-acid battery by adding fullerene to which malonic acid is bonded as an additive to an electrolyte solution of a lead-acid battery, and when the fullerene is added to the lead-acid battery, the malonic acid functional group reacts with active oxygen to form a grid oxidation by removing active oxygen. want to prevent

본 발명의 다른 목적은 납축전지의 전해액에 첨가제로서, 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가하여 전해액을 제조하여 이를 납축전지에 투입함으로써, 음극의 자기부식을 방지하고, 수소 가스 발생을 감소시켜 감액 특성과 내구성 및 제품 수명을 향상시킨 납축전지를 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to prepare an electrolyte by adding EMI-BF 4 , an ionic liquid, as an additive to the electrolyte of a lead-acid battery and introduce it into a lead-acid battery, thereby preventing self-corrosion of the negative electrode and reducing the generation of hydrogen gas. It is intended to provide a lead-acid battery with improved charge reduction characteristics, durability, and product life.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법은,In order to achieve the problem to be solved by the present invention, an electrolyte manufacturing method for providing electrode plate oxidation prevention according to an embodiment of the present invention,

납축전지의 화성공정 과정에서 2차 전해액 투입공정에서, In the secondary electrolyte input process in the process of forming a lead-acid battery,

황산 전해액 대비 2 ~ 3 wt%의 말론산이 결합된 풀러렌(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)을 첨가제로서 투입하는 제1첨가제투입단계(S100);와A first additive inputting step (S100) of introducing malonic acid-decorated fullerene (MA-C60) as an additive in an amount of 2 to 3 wt% compared to sulfuric acid electrolyte; and

이후, 상온(10 ~ 25℃)에서 1 ~ 24시간 동안 교반하여 전해액을 완성시키는 전해액완성단계(S200);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.Thereafter, the electrolyte solution completion step (S200) of completing the electrolyte solution by stirring at room temperature (10 ~ 25 ℃) for 1 ~ 24 hours; by including, to solve the problem of the present invention.

본 발명인 감액 특성 및 수명 향상을 제공하기 위한 납축전지의 전해액 제조방법을 통해, 말론산이 결합된 풀러렌을 첨가하여 제조하여 이를 납축전지에 투입할 경우에 말론산 작용기가 활성 산소와 반응하여 결합됨으로써, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하는 효과를 제공하게 된다.Through the method of preparing an electrolyte for a lead-acid battery to provide reduction characteristics and lifespan improvement according to the present invention, when the fullerene to which malonic acid is added is added and introduced into the lead-acid battery, the malonic acid functional group reacts with active oxygen and is combined, By removing active oxygen, an effect of preventing grid oxidation is provided.

또한, 상기한 말론산이 결합된 풀러렌에 추가적으로 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가하여 전해액을 제조하여 이를 납축전지에 투입함으로써, 음극의 자기부식을 방지하고, 수소 가스 발생을 감소시켜 감액 특성과 내구성 및 제품 수명을 향상시킨 납축전지를 제공하게 된다.In addition, by adding ionic liquid EMI-BF 4 to the fullerene to which the malonic acid is bonded, an electrolyte is prepared and introduced into a lead-acid battery to prevent self-corrosion of the negative electrode and reduce hydrogen gas generation, thereby improving the reduction characteristics and A lead-acid battery with improved durability and product life is provided.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법에서 투입되는 말론산이 결합된 풀러렌(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)에 O2 - 가 결합한 모습을 나타낸 예시도이다.
1 is a process chart showing a method for manufacturing an electrolyte solution for preventing oxidation of an electrode plate according to an embodiment of the present invention.
2 is an example showing the state in which O 2 - is bonded to malonic acid-decorated fullerene (MA-C60) introduced in the method for preparing an electrolyte solution for preventing oxidation of an electrode plate according to an embodiment of the present invention. It is also

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 다양한 변경을 가할수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. Since the present invention can have various changes and various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. However, it should be understood that this is not intended to limit the present invention to the specific disclosed form, and includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.

본 출원에서,"포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to designate that the features, steps, functions, components, or combinations thereof described in the specification exist, but other features, steps, functions, or components Or it should be understood that it does not exclude in advance the possibility of existence or addition of those in combination.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. Meanwhile, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

본 발명의 일실시예에 따른 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법은,An electrolyte manufacturing method for providing electrode plate oxidation prevention according to an embodiment of the present invention,

납축전지의 화성공정 과정에서 2차 전해액 투입공정에서, In the secondary electrolyte input process in the process of forming a lead-acid battery,

황산 전해액 대비 2 ~ 3 wt%의 말론산이 결합된 풀러렌(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)을 첨가제로서 투입하는 제1첨가제투입단계(S100);와A first additive inputting step (S100) of introducing malonic acid-decorated fullerene (MA-C60) as an additive in an amount of 2 to 3 wt% compared to sulfuric acid electrolyte; and

이후, 상온(10 ~ 25℃)에서 1 ~ 24시간 동안 교반하여 전해액을 완성시키는 전해액완성단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.Thereafter, an electrolyte solution completion step (S200) of stirring for 1 to 24 hours at room temperature (10 ~ 25 ℃) to complete the electrolyte solution; characterized in that it includes.

이때, 상기 제1첨가제투입단계(S100) 이후에, 1.280kg/L 비중의 황산 전해액 대비 0.08 ~ 0.1 wt%의 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가제로서 투입하는 제2첨가제투입단계(S150);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.At this time, after the first additive input step (S100), a second additive input step (S150) of introducing EMI-BF 4 , which is an ionic liquid in an amount of 0.08 to 0.1 wt% compared to a sulfuric acid electrolyte having a specific gravity of 1.280 kg/L, as an additive. It is characterized in that it further includes;

이때, 상기 말론산이 결합된 풀러렌에서 말론산 작용기가 활성 산소와 반응하여 결합됨으로써, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하는 것을 특징으로 한다.At this time, the malonic acid functional group in the fullerene to which the malonic acid is bonded reacts with and is combined with the active oxygen, thereby removing the active oxygen and preventing grid oxidation.

이때, 상기 제2첨가제투입단계(S150)에서,At this time, in the second additive input step (S150),

이온성 액체인 EMI-BF4 첨가제를 첨가하여 음극의 자기 부식을 방지하고, 수소 가스 발생을 감소시켜 감액 특성을 제공하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by adding an ionic liquid EMI-BF 4 additive to prevent self-corrosion of the cathode and to reduce hydrogen gas generation to provide reduction characteristics.

이때, 상기 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법에 의해,At this time, by the electrolyte manufacturing method for providing the electrode plate oxidation prevention,

납축전지의 요구되는 보유 용량이 70Ah의 용량일 경우에 말론산이 결합된 풀러렌 첨가제와 EMI-BF4 첨가제를 첨가한 납축전지의 보유 용량은 75 ~ 78Ah의 용량인 것을 특징으로 한다.When the required storage capacity of the lead-acid battery is 70Ah, the storage capacity of the lead-acid battery to which the malonic acid-coupled fullerene additive and the EMI-BF 4 additive are added is 75 to 78Ah.

또한, 상기 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법에 의해,In addition, by the electrolyte manufacturing method for providing the electrode plate oxidation prevention,

말론산이 결합된 풀러렌 첨가제를 포함하고 있는 전해액이 적용된 납축전지를 제공함으로써, 말론산이 결합된 풀러렌을 첨가하여 제조하여 이를 납축전지에 투입할 경우에 말론산 작용기가 활성 산소와 반응하여 결합됨으로써, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하는 효과를 제공하게 된다.By providing a lead-acid battery to which an electrolyte solution containing a malonic acid-bound fullerene additive is applied, when the malonic acid-bound fullerene is added and introduced into the lead-acid battery, the malonic acid functional group reacts with active oxygen and is combined, resulting in active oxygen. Oxygen is removed to provide an effect of preventing oxidation of the grid.

이하, 본 발명에 의한 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, a method for preparing an electrolyte solution for preventing oxidation of an electrode plate according to the present invention will be described in detail through an embodiment.

종래의 납축전지는 잦은 충방전을 진행함에 따라 극판과 황산이 반응하여 하기와 같은 반응식을 가진다.In a conventional lead-acid battery, the electrode plate and sulfuric acid react with frequent charging and discharging, and thus have the following reaction formula.

Figure 112020098720563-pat00001
Figure 112020098720563-pat00001

위와 같은 반응으로 인해 물이 분해되고, 생성되면서 산소와 수소가 발생하게 된다.As a result of the above reaction, water is decomposed and oxygen and hydrogen are generated.

이때, 산소분자(O2)에 전자(e-) 한 개가 전달되면서 불완전하게 일부가 환원되어 초과산화물 라디칼(ㆍO2 -)이 형성된다. At this time, as one electron (e - ) is transferred to the oxygen molecule (O 2 ), a part of it is incompletely reduced to form a superoxide radical (•O 2 - ).

화학식은 다음과 같다.The chemical formula is:

Figure 112020098720563-pat00002
Figure 112020098720563-pat00002

이러한 활성산소가 Pb에 달라 붙어 산화되는 것을 그리드 부식이라고 하며, 화학식은 다음과 같다.When these active oxygens stick to and oxidize Pb, it is called grid corrosion, and the chemical formula is as follows.

Figure 112020098720563-pat00003
Figure 112020098720563-pat00003

그리드 부식으로 인해 그리드 성장(Grid Growth)으로 인한 쇼트(Short)가 발생하기도 하며, 활물질 탈락의 원인이기도 하여 성능 및 수명에도 악영향을 끼치게 되었다.Due to grid corrosion, shorts due to grid growth may occur, and it is also a cause of active material dropout, which adversely affects performance and lifespan.

따라서, 본 발명에서는 상기한 문제점을 해결하고자 하기와 같은 제조 공정을 거치게 된다.Therefore, in the present invention, the following manufacturing process is performed to solve the above problems.

즉, 본 발명인 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법은,That is, the method for preparing an electrolyte solution for preventing oxidation of an electrode plate according to the present invention,

납축전지의 화성공정 과정에서 2차 전해액 투입공정에서, In the secondary electrolyte input process in the process of forming a lead-acid battery,

황산 전해액 대비 2 ~ 3 wt%의 말론산이 결합된 풀러렌(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)을 첨가제로서 투입하는 제1첨가제투입단계(S100);와A first additive inputting step (S100) of introducing malonic acid-decorated fullerene (MA-C60) as an additive in an amount of 2 to 3 wt% compared to sulfuric acid electrolyte; and

이후, 상온(10 ~ 25℃)에서 1 ~ 24시간 동안 교반하여 전해액을 완성시키는 전해액완성단계(S200);를 포함하게 된다.Then, an electrolyte solution completion step (S200) of completing the electrolyte solution by stirring at room temperature (10 ~ 25 ℃) for 1 ~ 24 hours; is included.

구체적으로 설명하자면, 납축전지의 화성공정 과정에서 2차 전해액 투입공정에서, 제1첨가제투입단계(S100)와 전해액완성단계(S200)를 거치게 되는데, 상기 제1첨가제투입단계(S100)는 황산 전해액 대비 2 ~ 3 wt%의 말론산이 결합된 풀러렌(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)을 첨가제로서 투입하게 된다.Specifically, in the secondary electrolyte input process in the process of forming a lead-acid battery, a first additive input step (S100) and an electrolyte completion step (S200) are passed through. The first additive input step (S100) is a sulfuric acid electrolyte solution. 2 to 3 wt% of malonic acid-decorated fullerene (MA-C60) is added as an additive.

이후, 상온(10 ~ 25℃)에서 1 ~ 24시간 동안 교반하여 전해액을 완성시키게 되는 것이다.(S200)Thereafter, the electrolyte solution is completed by stirring at room temperature (10 ~ 25 ℃) for 1 ~ 24 hours. (S200)

일반적으로 그리드 부식으로 인해 Grid Growth 으로 인한 Short가 발생 하기도 하며, 또한, 활물질 탈락의 원인이기도 하여 성능 및 수명에도 악영향을 끼치게 된다.In general, grid corrosion may cause a short due to grid growth, and it is also the cause of active material dropout, which adversely affects performance and lifespan.

본 발명은 이러한 부정적인 영향을 개선하기 위한 방법으로 말론산(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)이 결합된 풀러렌을 전해액 첨가제로 사용하여 활성 산소를 제거하는 것이다. In the present invention, as a method for improving such a negative effect, active oxygen is removed by using fullerene to which malonic acid-decorated fullerene (MA-C 60 ) is bonded as an electrolyte solution additive.

상기한 MA-C60는 도 2에 도시한 바와 같이, 탄소 원자가 축구공처럼 5각형과 6각형 구조로 이어진 풀러렌(C60)에 말론산이 결합한 물질이고, MA-C60에서 말론산 작용기가 활성산소와 반응하여 결합한다.As shown in FIG. 2, the above MA-C 60 is a material in which malonic acid is bonded to fullerene (C 60 ) in which carbon atoms are connected in a pentagonal and hexagonal structure like a soccer ball, and the malonic acid functional group in MA-C 60 is active. It reacts with oxygen and bonds with it.

현재, 납축전지를 필요로 하는 사용환경이 점점 가혹해 짐에 따라 납축전지의 충방전 특성이 우수한 제품을 요구하고 있고, 요구 조건에 부응하는 새로운 형태의 재료들이 개발되고 있다.Currently, as the use environment requiring lead-acid batteries becomes increasingly harsh, products with excellent charge-discharge characteristics of lead-acid batteries are required, and new types of materials that meet the requirements are being developed.

근래의 납축전지 업계는 충전/방전 심도가 높은 환경의 마이크로-하이브리드(Micro-hybrid) 또는 마일드-하이브리드(Mild-hybrid) 자동차용 전지 개발에 힘쓰고 있으며, 일반적인 납축전지의 요구 조건을 상회하는 방전깊이(放電-, Depth of discharge, 이하 DOD)에서의 잔존 용량 과도한 Drop이 없을 것과 고온 내구성 (75도 SAE J2801) 시험이 많은 고객 들로 부터 요구 되어지고 있다. Recently, the lead-acid battery industry is working hard to develop micro-hybrid or mild-hybrid automotive batteries in an environment with high charge/discharge depth, and discharge that exceeds the requirements of general lead-acid batteries. There is no excessive drop in residual capacity at depth (Depth of discharge, hereinafter DOD) and high-temperature durability (75 degrees SAE J2801) tests are being requested by many customers.

이에 따라, 본 발명은 납축전지 효율을 향상하기 위해 전해액에 말론산(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)이 결합된 풀러렌 뿐만 아니라, 추가적으로 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가제로서 투입하게 된다.Accordingly, in order to improve the efficiency of a lead-acid battery, the present invention introduces not only fullerene to which malonic acid-decorated fullerene (MA-C 60 ) is combined, but also EMI-BF 4 , an ionic liquid, as an additive to the electrolyte solution. do.

도 1에 도시한 바와 같이, 제1첨가제투입단계(S100) 이후에, 1.280kg/L 비중의 황산 전해액 대비 0.08 ~ 0.1 wt%의 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가제로서 투입하는 제2첨가제투입단계(S150);를 추가하게 되는 것이다.As shown in FIG. 1, after the first additive input step (S100), 0.08 to 0.1 wt% of the ionic liquid EMI-BF 4 is added as an additive to the sulfuric acid electrolyte solution with a specific gravity of 1.280 kg / L Second additive An input step (S150); will be added.

이때, 상기 말론산이 결합된 풀러렌에서 말론산 작용기가 활성 산소와 반응하여 결합됨으로써, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하는 것을 특징으로 하였으나, 다른 실시예에서는 상기 제2첨가제투입단계(S150)에서, 이온성 액체인 EMI-BF4 첨가제를 첨가하여 음극의 자기 부식을 방지하고, 수소 가스 발생을 감소시켜 감액 특성을 제공하는 것을 특징으로 한다.At this time, the malonic acid functional group in the fullerene to which the malonic acid is bonded is reacted with and combined with the active oxygen, thereby removing the active oxygen to prevent grid oxidation, but in another embodiment, in the second additive input step (S150) , EMI-BF 4 additive, which is an ionic liquid, is added to prevent self-corrosion of the negative electrode and reduce hydrogen gas generation to provide reduction characteristics.

종래 기술인 대한민국등록특허번호 제10-1011859호인 납축전지 및 납축전지의 제조방법의 경우, 알루미늄(AL) 이온의 몰 농도가 0.01 ~ 0.3mol/l로 하였으나, 이온 분석으로는 0.3mol/l 이상이며, Al(알루미늄)이온의 효과만을 제공하게 된다.In the case of the prior art Korean Patent Registration No. 10-1011859, a lead-acid battery and a method for manufacturing a lead-acid battery, the molar concentration of aluminum (AL) ions was 0.01 to 0.3 mol/l, but ion analysis was 0.3 mol/l or more , will provide only the effect of Al (aluminum) ion.

그러나, 본 발명인 전해액 제조방법은 납축전지의 전해액에 첨가제로서, 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가하여 전해액을 제조함으로써, 음극의 자기부식을 방지하고, 수소 가스 발생을 감소시켜 감액 특성과 내구성 및 제품 수명을 향상시킨 납축전지를 제공할 수 있게 된다.However, the electrolyte manufacturing method according to the present invention is prepared by adding EMI-BF 4 , an ionic liquid, as an additive to the electrolyte of a lead-acid battery, thereby preventing self-corrosion of the cathode and reducing the generation of hydrogen gas, thereby improving reduction characteristics and durability. And it is possible to provide a lead-acid battery with improved product life.

구체적으로, 본 발명은 납축전지 화성 공정 과정에서 2차 전해액을 투입할 경우에 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가제로서 투입하여 음극의 자기부식을 방지하고, 수소 가스 발생을 감소시켜 감액 특성과 내구성을 향상시키게 된다.Specifically, the present invention prevents self-corrosion of the negative electrode by introducing EMI-BF 4 , an ionic liquid, as an additive when the secondary electrolyte is introduced in the process of forming a lead-acid battery, and reduces the generation of hydrogen gas. improves durability.

다음은 좀 더 구체적으로 본 발명과 종래 기술의 차이점을 설명하도록 하겠다.The following will explain the difference between the present invention and the prior art in more detail.

현재, 납 축전지에서 필요로 하는 성능 및 내구성의 환경이 가혹해 짐에 따라 그리드 성장 및 부식 억제, 제품의 충방전 특성 향상과 같은 요구 조건에 부응하는 새로운 형태의 재료들이 개발되고 있다.Currently, as the environment for performance and durability required by lead-acid batteries becomes harsh, new types of materials that meet requirements such as grid growth and corrosion inhibition, and improvement of charge and discharge characteristics of products are being developed.

근래의 납축전지 업계는 고온 지역 및 고 성능의 배터리 개발을 요청하는 고객 및 자동차 업계를 위해 전지의 내구성을 향상시키는 노력을 하고 있으며, 이러한 환경에서 전지의 내구성을 향상시키기 위해서는 보다 높은 내구성을 갖는 제조 기술 개발이 요구되기 때문에 이에 착안하여 본 발명을 제안하게 된 것이다.Recently, the lead-acid battery industry is making efforts to improve the durability of batteries for customers and the automobile industry who request the development of high-performance batteries in high-temperature regions. Since technical development is required, the present invention has been proposed in view of this.

본 발명에서는 납축전지 전해액 첨가제로써 이온성 액체인 EMI-BF4 (1-ethyl-3-methylimidazolum tetrafluoroborate)를 적용하여 음극의 자기 부식을 방지하고, 수소 Gas 발생을 감소시켜 감액특성 및 내구성이 향상되게 된다.In the present invention, EMI-BF 4 (1-ethyl-3-methylimidazolum tetrafluoroborate), an ionic liquid, is applied as an electrolyte additive for lead-acid batteries to prevent self-corrosion of the anode and reduce hydrogen gas generation to improve liquid reduction characteristics and durability. do.

이온성 액체는 양이온과 음이온의 비대칭적인 크기로 인해, 결정체를 이루지 못한다. Ionic liquids do not form crystals due to the asymmetric size of cations and anions.

그 중, 기존 염의 특성과는 달리 100℃이하의 온도에서 액체로 존재하거나, 특히 상온(25℃)에서 액체로 존재하는 물질을 이온성 액체라고 한다. Among them, a substance that exists as a liquid at a temperature of 100 ° C or lower, or, in particular, at room temperature (25 ° C), unlike the characteristics of existing salts, is called an ionic liquid.

이온성 액체를 첨가제로 사용함으로써, 납축전지 충방전 과정 중 발생하는 수소 기체를 감소시켜 감액 특성이 증대됨을 실험을 통해 확인할 수 있었다.By using the ionic liquid as an additive, it was confirmed through experiments that the hydrogen gas generated during the charging and discharging process of the lead-acid battery is reduced and the reduction property is increased.

제품의 충방전 시, 전해액 내의 H+가 음극(Pb)에서 발생한 전자와 결합하여 H2 Gas가 된다. During charging and discharging of the product, H + in the electrolyte is combined with electrons generated from the negative electrode (Pb) to become H 2 Gas.

그러나, EMI-BF4 첨가 시, 물질의 Cationic 분자는 Van der Waals 힘에 의해 음극 표면에 흡착되고, 발생한 전자와 결합하여 수소이온이 수소기체로 환원되는 것을 방지하여, 수소 기체의 발생을 저하시키는 것이다.However, when EMI-BF 4 is added, the cationic molecules of the material are adsorbed on the surface of the cathode by Van der Waals force and combine with the generated electrons to prevent hydrogen ions from being reduced to hydrogen gas, thereby reducing the generation of hydrogen gas. will be.

(1) 납축전지에서의 수소 발생 과정(1) Hydrogen generation process in lead-acid battery

Pb + H2SO4 →PbSO4 + 2H+ +2e- Pb + H 2 SO 4 →PbSO 4 + 2H + +2e -

2H+ + 2e- →H2 (가스가 되어 날아감)2H+ + 2e - →H 2 (turns into gas and flies away)

(2) EMI-BF4 첨가 시, 전자의 이동 과정(2) Electron transfer process when adding EMI-BF 4

Pb + IL+ →Pb(IL+)ads (*Van der waals Force)Pb + IL + →Pb(IL + )ads (*Van der waals Force)

Pb(IL+)ads + e- →Pb(IL)adsPb(IL + )ads + e - → Pb(IL)ads

상기한 EMI-BF4의 Cationic 분자는 하기와 같다.Cationic molecules of EMI-BF4 described above are as follows.

Figure 112020098720563-pat00004
Figure 112020098720563-pat00004

상기 Van der Waals 힘은 원자와 분자 간의 존재하는 근거리에서 작용하는 비교적 약한 인력, 비극성 유기화합물 상호 간에 생기는 인력이다.The Van der Waals force is a relatively weak attractive force acting at a short distance between atoms and molecules, and an attractive force generated between non-polar organic compounds.

상기 EMI-BF4 미첨가 시에는 전해액 내의 H+가 음극(Pb)에서 발생한 전자와 결합하여 H2 Gas가 된다. When the EMI-BF 4 is not added, H+ in the electrolyte is combined with electrons generated from the cathode (Pb) to become H2 Gas.

그러나, EMI-BF4 첨가 시, 물질의 Cationic 분자는 Van der Waals 힘에 의해 음극 표면에 흡착되고, 발생한 전자와 결합하여 수소 기체의 발생을 저하시키게 되는 것이다.However, when EMI-BF 4 is added, the cationic molecules of the material are adsorbed on the cathode surface by Van der Waals force, and combine with the generated electrons to reduce the generation of hydrogen gas.

그리고, EMI-BF4의 음이온 부분인 BF4- (Tetrafluoroborate)가 음극판 표면에 흡착하여 막을 형성하여, 음극의 자기부식을 방지하는 효과를 제공하는 것이다.And, BF4 - which is the negative ion part of EMI-BF 4 - (Tetrafluoroborate) is adsorbed on the surface of the negative electrode plate to form a film, thereby providing an effect of preventing self-corrosion of the negative electrode.

한편, 상기 투입 공정을 예를 들자면, 납축전지 제작 시, EMI-BF4 를 전해액 양 대비 0.08 ~ 0.1 wt% 정도를 첨가제로 투입한다. Meanwhile, taking the above input process as an example, when manufacturing a lead acid battery, EMI-BF 4 is added as an additive in an amount of 0.08 to 0.1 wt% based on the amount of the electrolyte.

이온성 액체의 높은 전도성과 특수한 분자구조 및 전자 흡수도로 인하여 감액 특성 및 음극의 자기부식을 방지하여 납축전지 수명 향상에 도움이 되게 된다.Due to the high conductivity, special molecular structure and electron absorption of the ionic liquid, it helps to improve the lifespan of lead-acid batteries by preventing self-corrosion of the negative electrode and reducing charge.

다른 실 예로 극판군의 전기적인 성질을 가질 수 있도록 하는 화성공정 시 사용 되는 전해액에 첨가하여도 무방하며, 화성 완료 후 설계된 비중을 맞추기 위해 전해액을 교체 시에 적용하여도 무방하다.As another example, it is okay to add it to the electrolyte used in the conversion process to have the electrical properties of the electrode group, and it is okay to apply it when replacing the electrolyte to meet the designed specific gravity after completion of conversion.

일반적인 납축전지 화성 공정시 황산 전해액에 본 발명의 첨가제를 투입하는 것으로 물이나 황산에 녹는 형태와 혼합되어지는 형태를 가지고 있다.The additive of the present invention is added to a sulfuric acid electrolyte during a typical lead-acid battery conversion process, and has a form that is soluble in water or sulfuric acid and mixed with it.

이렇게 제조된 황산 전해액은 납축전지 화성시 필요한 1차 전해액 및 완성품 제조를 위한 2차 전해액으로 활용되어진다. The sulfuric acid electrolyte prepared in this way is used as a primary electrolyte required for forming a lead-acid battery and as a secondary electrolyte for manufacturing finished products.

본 발명에서는 첨가제인 EMI-BF4 를 첨가함으로 내구성 향상 효과를 제공하게 된다.In the present invention, the durability improvement effect is provided by adding the additive EMI-BF 4 .

상기와 같은 기능을 제공하기 위하여, 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법은,In order to provide the above function, as shown in FIG. 1, the method for preparing an electrolyte solution for preventing oxidation of electrode plates of the present invention,

제1첨가제투입단계(S100) 이후에, 1.280kg/L 비중의 황산 전해액 대비 0.08 ~ 0.1 wt%의 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가제로서 투입하는 제2첨가제투입단계(S150);를 포함하게 된다.After the first additive input step (S100), a second additive input step (S150) of introducing 0.08 to 0.1 wt% of EMI-BF 4 , an ionic liquid, as an additive compared to a sulfuric acid electrolyte solution having a specific gravity of 1.280 kg / L; will do

구체적으로, 상기 제2첨가제투입단계(S150)는,Specifically, the second additive input step (S150),

1.280kg/L 비중의 상온 황산 전해액 대비 0.08 ~ 0.1 wt%의 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가제로서 투입하는 단계이다.This is a step of adding EMI-BF 4 , an ionic liquid, as an additive in an amount of 0.08 to 0.1 wt% compared to a room temperature sulfuric acid electrolyte having a specific gravity of 1.280 kg/L.

이때, 상기 EMI-BF4 첨가제는 0.08 wt% 미만, 0.1 wt% 초과일 경우에 H2 Gas의 발생량이 증가하여 감액 내구성 시험 수명이 감소하고, 용량 및 CCA 성능이 감소함을 실험을 통해 확인할 수 있었으므로 상기한 범위 내에서 적절히 투입하는 것이 바람직할 것이다.At this time, when the EMI-BF 4 additive is less than 0.08 wt% and more than 0.1 wt%, the amount of H2 Gas generated increases, reducing the lifespan of the reduction durability test, and it was confirmed through experiments that the capacity and CCA performance decreased. Therefore, it would be desirable to properly add it within the above range.

현재, 납축전지를 필요로 하는 사용환경이 점점 가혹해 짐에 따라 납축전지의 충방전 특성이 우수한 제품을 요구하고 있고, 요구 조건에 부응하는 새로운 형태의 재료들이 개발되고 있다.Currently, as the use environment requiring lead-acid batteries becomes increasingly harsh, products with excellent charge-discharge characteristics of lead-acid batteries are required, and new types of materials that meet the requirements are being developed.

근래의 납축전지 업계는 충전/방전 심도가 높은 환경의 마이크로-하이브리드(Micro-hybrid) 또는 마일드-하이브리드(Mild-hybrid) 자동차용 전지 개발에 힘쓰고 있으며, 일반적인 납축전지의 요구 조건을 상회하는 방전깊이(放電-, Depth of discharge, 이하 DOD)에서의 잔존 용량 과도한 Drop이 없을 것과 고온 내구성 (75도 SAE J2801) 시험이 많은 고객 들로 부터 요구 되어지고 있다. Recently, the lead-acid battery industry is working hard to develop micro-hybrid or mild-hybrid automotive batteries in an environment with high charge/discharge depth, and discharge that exceeds the requirements of general lead-acid batteries. There is no excessive drop in residual capacity at depth (Depth of discharge, hereinafter DOD) and high-temperature durability (75 degrees SAE J2801) tests are being requested by many customers.

이에 따라, 본 발명은 감액 특성 및 내구성 및 제품 수명을 향상시키기 위하여 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가제로서 투입하게 된 것이다.Accordingly, in the present invention, EMI-BF 4 , an ionic liquid, is introduced as an additive in order to improve reduction characteristics, durability, and product life.

Figure 112020098720563-pat00005
Figure 112020098720563-pat00005

출원인이 제조하는 납축전지(BX80)에 사용하는 전해액에 본 발명의 첨가제를 첨가하지 않고 제조한 납축전지, 전해액에 본 발명의 첨가제인 EMI-BF4 0.08 ~ 0.1 wt% 첨가한 후 제조한 납축전지, 전해액에 본 발명의 첨가제인 EMI-BF4 0.2 wt% 첨가한 후 제조한 납축전지, 전해액에 본 발명의 첨가제인 EMI-BF4 0.05 wt% 첨가한 후 제조한 납축전지를 제조한 후 감액 시험과 기초 성능 시험을 실시하였다. A lead-acid battery manufactured without adding the additive of the present invention to the electrolyte used in the lead-acid battery (BX80) manufactured by the applicant, and a lead-acid battery manufactured after adding 0.08 to 0.1 wt% of EMI-BF 4 , the additive of the present invention, to the electrolyte. , Lead-acid battery prepared after adding 0.2 wt% of EMI-BF 4 as the additive of the present invention to the electrolyte, and lead-acid battery manufactured after adding 0.05 wt% of EMI-BF 4 as the additive of the present invention to the electrolyte and basic performance tests were conducted.

상기 표 1은 감액 내구성 시험 결과표로서, EMI-BF4 를 첨가하지 않을 경우에 21일 - 3.95g/Ah , 42일 - 5.28g/Ah 을 나타내고 있으며, MI-BF4 를 1.280kg/L 비중의 상온(10 ~ 25℃) 희황산(H2SO4) 전해액 대비 0.08 ~ 0.1 wt% 범위 내에서 투입하게 되면, 21일 - 1.95g/Ah , 42일 - 2.95g/Ah 을 나타내고 있다.Table 1 shows the results of the durability test for reduction in weight, and when EMI-BF 4 is not added, 21 days - 3.95 g / Ah, 42 days - 5.28 g / Ah, and MI-BF 4 has a specific gravity of 1.280 kg / L Room temperature (10 ~ 25 ℃) Dilute sulfuric acid (H 2 SO 4 ) When added within the range of 0.08 ~ 0.1 wt% compared to the electrolyte, 21 days - 1.95g / Ah, 42 days - 2.95g / Ah.

따라서, 본 발명의 MI-BF4 를 첨가할 경우에 감액 특성이 좋아짐을 알 수 있었다.Therefore, it was found that the reduction characteristics improved when MI-BF 4 of the present invention was added.

한편, 상기 MI-BF4 첨가제를 0.08 wt% 미만, 0.1 wt% 초과하여 투입할 경우에는 미투입시 보다는 성능 향상을 기대할 수 있으나, 오히려 H2 Gas의 발생량이 증가하여 감액 내구성 시험 수명이 감소하고, 용량 및 CCA 성능이 감소하게 됨을 알 수 있어 상기한 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직할 것이다.On the other hand, when the MI-BF 4 additive is added in an amount of less than 0.08 wt% and more than 0.1 wt%, performance improvement can be expected compared to when the amount is not added, but rather, the amount of H2 gas generated increases, reducing the lifespan of the durability test and reducing the capacity And it can be seen that the CCA performance is reduced, so it would be preferable to add it within the above range.

Figure 112020098720563-pat00006
Figure 112020098720563-pat00006

상기 표 2는 기초 성능 시험 결과표로서, EMI-BF4 를 첨가하지 않을 경우에 0N C20 에서 70 Ah 보다 성능이 떨어진 60 Ah 임을 알 수 있었다.Table 2 is a table of basic performance test results, and it was found that 60 Ah was lower than 70 Ah at 0N C20 when EMI-BF 4 was not added.

반면에 MI-BF4 를 1.280kg/L 비중의 상온(10 ~ 25℃) 희황산(H2SO4) 전해액 대비 0.08 ~ 0.1 wt% 범위 내에서 투입하게 되면, 70 Ah 보다 성능이 우수하게 71 Ah 임을 알 수 있었다.On the other hand, when MI-BF 4 is injected within the range of 0.08 ~ 0.1 wt% compared to the dilute sulfuric acid (H 2 SO 4 ) electrolyte at room temperature (10 ~ 25 ℃) with a specific gravity of 1.280 kg / L, the performance is better than 70 Ah and 71 Ah was found to be

그러나, 상기 MI-BF4 첨가제를 0.08 wt% 미만, 0.1 wt% 초과하여 투입할 경우에는 미투입시 보다는 기초 성능은 향상되었으나, 요구치인 70 Ah 보다 성능이 떨어지게 되므로 기초 성능 향상에는 다소 기대치에 못미치는 결과를 제공하기 때문에 상기한 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직할 것이다.However, when the MI-BF 4 additive is added in an amount of less than 0.08 wt% and more than 0.1 wt%, the basic performance is improved compared to the case of no input, but the performance is lower than the required value of 70 Ah, so the basic performance improvement is somewhat less than expected. It would be desirable to add within the above range because it gives the result.

그리고, 1N C20 에서도 MI-BF4 첨가제 미첨가시에는 70 Ah 보다 성능이 떨어진 59 Ah 임을 알 수 있었으며, MI-BF4 를 1.280kg/L 비중의 상온(10 ~ 25℃) 희황산(H2SO4) 전해액 대비 0.08 ~ 0.1 wt% 범위 내에서 투입하게 되면, 70 Ah 보다 성능이 우수하게 73 Ah 임을 알 수 있었다.In addition, even in 1N C20, when MI-BF 4 additive was not added, it was found that 59 Ah was lower than 70 Ah, and MI-BF 4 was obtained by dilute sulfuric acid (H 2 SO 4 ) When injected within the range of 0.08 ~ 0.1 wt% compared to the electrolyte, it was found that 73 Ah performed better than 70 Ah.

그러나, 상기 MI-BF4 첨가제를 0.08 wt% 미만, 0.1 wt% 초과하여 투입할 경우에는 미투입시 보다는 기초 성능은 향상되었으나, 요구치인 70 Ah 보다 성능이 떨어지게 되므로 기초 성능 향상에는 다소 기대치에 못미치는 결과를 제공하기 때문에 상기한 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직할 것이다.However, when the MI-BF 4 additive is added in an amount of less than 0.08 wt% and more than 0.1 wt%, the basic performance is improved compared to the case of no input, but the performance is lower than the required value of 70 Ah, so the basic performance improvement is somewhat less than expected. It would be desirable to add within the above range because it gives the result.

본 실험 결과, 본 발명의 이온성 액체인 EMI-BF4 첨가제를 추가할 경우에 수소 가스 발생을 감소시켜 감액 특성과 내구성 및 제품 수명을 향상시킨 납축전지를 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.As a result of this experiment, it was confirmed that when the EMI-BF 4 additive, which is an ionic liquid of the present invention, is added, it is possible to provide a lead-acid battery with improved reduction characteristics, durability, and product life by reducing hydrogen gas generation.

Figure 112020098720563-pat00007
Figure 112020098720563-pat00007

상기 표 3은 기초 성능 시험 결과표로서, 말론산이 결합된 풀러렌(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)을 첨가하지 않을 경우에 0N C20 에서 70 Ah 보다 성능이 떨어진 60 Ah 임을 알 수 있었다.Table 3 is a table of basic performance test results, and it can be seen that 60 Ah is lower than 70 Ah at 0N C20 when malonic acid-decorated fullerene (MA-C60) is not added.

반면에 말론산이 결합된 풀러렌(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)을 황산 전해액 대비 2 ~ 3 wt% 범위 내에서 투입하게 되면, 70 Ah 보다 성능이 우수하게 70 Ah 임을 알 수 있었다.On the other hand, when malonic acid-decorated fullerene (MA-C60) was added in the range of 2 to 3 wt% compared to the sulfuric acid electrolyte, it was found that 70 Ah performed better than 70 Ah.

그러나, 상기 MA-C60 첨가제를 2 wt% 미만, 3 wt% 초과하여 투입할 경우에는 미투입시 보다는 기초 성능은 향상되었으나, 요구치인 70 Ah 보다 성능이 떨어지게 되므로 기초 성능 향상에는 다소 기대치에 못미치는 결과를 제공하기 때문에 상기한 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직할 것이다.However, when the MA-C60 additive is added in an amount of less than 2 wt% and more than 3 wt%, the basic performance is improved compared to when the additive is not added, but the performance is lower than the required value of 70 Ah, so the basic performance improvement is somewhat less than expected. Since it provides, it would be preferable to add it within the above range.

그리고, 1N C20 에서도 MA-C60 첨가제 미첨가시에는 70 Ah 보다 성능이 떨어진 59 Ah 임을 알 수 있었으며, MA-C60 첨가제를 황산 전해액 대비 2 ~ 3 wt% 범위 내에서 투입하게 되면, 70 Ah 보다 성능이 우수하게 71 Ah 임을 알 수 있었다.In addition, even in 1N C20, when the MA-C60 additive was not added, it was found that the performance was 59 Ah, which was lower than 70 Ah, and when the MA-C60 additive was added in the range of 2 ~ 3 wt% compared to the sulfuric acid electrolyte, the performance was higher than 70 Ah. It was found that 71 Ah was excellent.

그러나, 상기 MMA-C60 첨가제를 2 wt% 미만, 3 wt% 초과하여 투입할 경우에는 미투입시 보다는 기초 성능은 향상되었으나, 요구치인 70 Ah 보다 성능이 떨어지게 되므로 기초 성능 향상에는 다소 기대치에 못미치는 결과를 제공하기 때문에 상기한 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직할 것이다.However, when the MMA-C60 additive is added in an amount of less than 2 wt% and more than 3 wt%, the basic performance is improved compared to when the additive is not added, but the performance is lower than the required value of 70 Ah, so the basic performance improvement is somewhat less than expected. Since it provides, it would be preferable to add it within the above range.

Figure 112020098720563-pat00008
Figure 112020098720563-pat00008

상기 표 4는 기초 성능 시험 결과표로서, 말론산이 결합된 풀러렌(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)과 EMI-BF4 첨가제를 첨가하지 않을 경우에 0N C20 에서 70 Ah 보다 성능이 떨어진 60 Ah 임을 알 수 있었다.Table 4 above is a basic performance test result table, when malonic acid-decorated fullerene (MA-C60) and EMI-BF 4 additives are not added, performance is lower than 70 Ah in 0N C20 60 Ah Could know.

반면에 말론산이 결합된 풀러렌(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)을 황산 전해액 대비 2 ~ 3 wt% 범위 내에서 투입하고, EMI-BF4 첨가제를 황산 전해액 대비 0.08 ~ 0.1 wt% 범위 내에서 투입하게 되면, 70 Ah 보다 성능이 우수하게 75 Ah 임을 알 수 있었다.On the other hand, malonic acid-decorated fullerene (MA-C60) is added within the range of 2 to 3 wt% compared to the sulfuric acid electrolyte, and the EMI-BF 4 additive is added within the range of 0.08 to 0.1 wt% compared to the sulfuric acid electrolyte. When injected, it was found that 75 Ah performed better than 70 Ah.

그러나, 상기 MA-C60 첨가제를 2 wt% 미만, EMI-BF4 첨가제를 0.08 wt% 미만으로, 또는 MA-C60 첨가제를 3 wt% 초과, EMI-BF4 첨가제를 0.1 wt% 초과하여 투입할 경우에는 미투입시 보다는 기초 성능은 향상되었으나, 요구치인 70 Ah 보다 성능이 떨어지게 되므로 기초 성능 향상에는 다소 기대치에 못미치는 결과를 제공하기 때문에 상기한 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직할 것이다.However, when less than 2 wt% of the MA-C60 additive and less than 0.08 wt% of the EMI-BF 4 additive, or more than 3 wt% of the MA-C60 additive and more than 0.1 wt% of the EMI-BF 4 additive are added. Although the basic performance is improved compared to the case of non-input, it is preferable to add it within the above range because the performance is lower than the required value of 70 Ah, so the basic performance improvement provides somewhat less than expected results.

그리고, 1N C20 에서도 MA-C60 첨가제, EMI-BF4 첨가제 미첨가시에는 70 Ah 보다 성능이 떨어진 59 Ah 임을 알 수 있었으며, MA-C60 첨가제를 황산 전해액 대비 2 ~ 3 wt% 범위 내에서 투입하고, EMI-BF4 첨가제를 황산 전해액 대비 0.08 ~ 0.1 wt% 범위 내에서 투입하게 되면, 70 Ah 보다 성능이 우수하게 78 Ah 임을 알 수 있었다.In addition, even in 1N C20, when the MA-C60 additive and the EMI-BF 4 additive were not added, it was found that the performance was 59 Ah, which was lower than 70 Ah. When the EMI-BF 4 additive was added within the range of 0.08 to 0.1 wt% compared to the sulfuric acid electrolyte, it was found that 78 Ah performed better than 70 Ah.

그러나, 상기 MA-C60 첨가제를 2 wt% 미만, EMI-BF4 첨가제를 0.08 wt% 미만으로, 또는 MA-C60 첨가제를 3 wt% 초과, EMI-BF4 첨가제를 0.1 wt% 초과하여 투입할 경우에는 미투입시 보다는 기초 성능은 향상되었으나, 요구치인 70 Ah 보다 성능이 떨어지게 되므로 기초 성능 향상에는 다소 기대치에 못미치는 결과를 제공하기 때문에 상기한 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직할 것이다.However, when less than 2 wt% of the MA-C60 additive and less than 0.08 wt% of the EMI-BF 4 additive, or more than 3 wt% of the MA-C60 additive and more than 0.1 wt% of the EMI-BF 4 additive are added. Although the basic performance is improved compared to the case of non-input, it is preferable to add it within the above range because the performance is lower than the required value of 70 Ah, so the basic performance improvement provides somewhat less than expected results.

따라서, 기초 성능을 향상시키기 위하여 상기한 MA-C60 첨가제, EMI-BF4 첨가제를 각각 설정된 범위 내의 함량만큼 전해액에 투입하게 되면, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하는 효과와, 음극의 자기부식을 방지하고, 수소 가스 발생을 감소시켜 감액 특성과 내구성 및 제품 수명을 향상시킨 납축전지를 제공하게 된다.Therefore, when the above-mentioned MA-C60 additive and EMI-BF 4 additive are injected into the electrolyte in an amount within the set range to improve the basic performance, the effect of preventing grid oxidation by removing active oxygen and the self-corrosion of the cathode It is to provide a lead-acid battery with improved reduction characteristics, durability, and product life by preventing hydrogen gas generation and reducing hydrogen gas generation.

결론적으로 본 발명을 통해, 말론산이 결합된 풀러렌을 첨가하여 제조하여 이를 납축전지에 투입할 경우에 말론산 작용기가 활성 산소와 반응하여 결합됨으로써, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하는 효과를 제공하게 된다.In conclusion, through the present invention, when prepared by adding malonic acid-bound fullerene and put into a lead-acid battery, the malonic acid functional group reacts with and combines with active oxygen, thereby removing active oxygen and preventing grid oxidation. will do

또한, 상기한 말론산이 결합된 풀러렌에 추가적으로 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가하여 전해액을 제조하여 이를 납축전지에 투입함으로써, 음극의 자기부식을 방지하고, 수소 가스 발생을 감소시켜 감액 특성과 내구성 및 제품 수명을 향상시킨 납축전지를 제공하게 된다.In addition, by adding ionic liquid EMI-BF 4 to the fullerene to which the malonic acid is bonded, an electrolyte is prepared and introduced into a lead-acid battery to prevent self-corrosion of the negative electrode and reduce hydrogen gas generation, thereby improving the reduction characteristics and A lead-acid battery with improved durability and product life is provided.

본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시 예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. Although the present invention has been described with the accompanying drawings, this is only one example of various embodiments including the gist of the present invention, and is intended to be easily practiced by those skilled in the art. As an object, it is clear that the present invention is not limited to the embodiments described above.

따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. Therefore, the protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range by change, substitution, substitution, etc. within the scope of the present invention are the rights of the present invention. will be included in the scope.

또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다. 또한, 청구항 부호는 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 형상과 구조를 첨부된 도면에 한정한다는 뜻이 아니다.In addition, it is clear that some configurations in the drawings are provided exaggerated or reduced than actual ones for more clearly explaining the configuration. In addition, claim numerals are provided only to aid understanding and do not mean that the shape and structure of the present invention are limited to the accompanying drawings.

S100 : 제1첨가제투입단계
S150 : 제2첨가제투입단계
S200 : 전해액완성단계
S100: First additive input step
S150: Second additive input step
S200: Electrolyte completion step

Claims (6)

극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법에 있어서,
납축전지의 화성공정 과정에서 2차 전해액 투입공정에서,
황산 전해액 대비 2 ~ 3 wt%의 말론산이 결합된 풀러렌(malonic acid-decorated fullerene, MA-C60)을 첨가제로서 투입하는 제1첨가제투입단계(S100);와
이후, 상온(10 ~ 25℃)에서 1 ~ 24시간 동안 교반하여 전해액을 완성시키는 전해액완성단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법.
In the electrolyte manufacturing method for providing electrode plate oxidation prevention,
In the secondary electrolyte input process in the process of forming a lead-acid battery,
A first additive inputting step (S100) of introducing malonic acid-decorated fullerene (MA-C60) as an additive in an amount of 2 to 3 wt% compared to sulfuric acid electrolyte; and
Thereafter, an electrolyte solution completion step (S200) of completing the electrolyte by stirring at room temperature (10 ~ 25 ℃) for 1 ~ 24 hours; Electrolytic solution manufacturing method for providing electrode plate oxidation prevention, characterized in that it includes.
제 1항에 있어서,
제1첨가제투입단계(S100) 이후에, 1.280kg/L 비중의 황산 전해액 대비 0.08 ~ 0.1 wt%의 이온성 액체인 EMI-BF4 를 첨가제로서 투입하는 제2첨가제투입단계(S150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법.
According to claim 1,
After the first additive input step (S100), a second additive input step (S150) of introducing 0.08 to 0.1 wt% of ionic liquid EMI-BF 4 as an additive compared to a sulfuric acid electrolyte having a specific gravity of 1.280 kg/L (S150); An electrolyte manufacturing method for providing electrode plate oxidation prevention, characterized in that it comprises.
제 1항에 있어서,
상기 말론산이 결합된 풀러렌에서 말론산 작용기가 활성 산소와 반응하여 결합됨으로써, 활성산소를 제거하여 그리드 산화를 방지하는 것을 특징으로 하는 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법.
According to claim 1,
Electrolyte manufacturing method for preventing electrode plate oxidation, characterized in that the malonic acid functional group in the fullerene to which the malonic acid is bonded reacts with active oxygen and thereby prevents grid oxidation by removing active oxygen.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서, 극판 산화 방지를 제공하기 위한 전해액 제조방법에 의해,
말론산이 결합된 풀러렌 첨가제를 포함하고 있는 전해액이 적용된 납축전지.

The method according to claim 1, by the method for preparing an electrolyte solution for preventing oxidation of the electrode plate,
A lead-acid battery with an electrolyte containing a fullerene additive combined with malonic acid.

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