KR102658470B1 - Electrode plate manufacturing method for lead-acid battery using hydrophilic fiber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 납축전지 음극에 첨가하는 활물질에 친수성 화이버 혹은 흡착성의 카본을 첨가하여 극판에 코팅처리함으로써, 친수성 화이버에 의해 종래 납축전지보다 활물질의 기공도를 향상시켜 활물질 내의 물 함량을 높이고, 이에 따른 다공도를 향상시키며, 흡착성의 카본에 의해 기공의 크기를 종래보다 더욱 크게 하여 잔여 불순물인 PbSO4를 흡착시킬 수 있도록 하는 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명을 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 electrode plates for lead acid batteries using hydrophilic fibers. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing electrode plates for lead acid batteries using hydrophilic fibers, and more specifically, by adding hydrophilic fibers or adsorptive carbon to the active material added to the negative electrode of a conventional lead acid battery and coating the electrode plates, thereby forming the electrode plates using hydrophilic fibers. By improving the porosity of the active material compared to conventional lead acid batteries, the water content in the active material is increased, thereby improving porosity, and the size of the pores is made larger than before by absorbent carbon, making it hydrophilic to adsorb PbSO4, which is a residual impurity. This relates to a method of manufacturing electrode plates for lead acid batteries using fiber.
The present invention provides the effect of improving the basic performance and charging efficiency of a lead acid battery by increasing the internal electrical conductivity of the negative electrode active material.

Description

친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법{Electrode plate manufacturing method for lead-acid battery using hydrophilic fiber}{Electrode plate manufacturing method for lead-acid battery using hydrophilic fiber}

본 발명은 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 납축전지 음극에 첨가하는 활물질에 친수성 화이버 혹은 흡착성의 카본을 첨가하여 극판에 코팅처리함으로써, 친수성 화이버에 의해 종래 납축전지보다 활물질의 기공도를 향상시켜 활물질 내의 물 함량을 높이고, 이에 따른 다공도를 향상시키며, 흡착성의 카본에 의해 기공의 크기를 종래보다 더욱 크게 하여 잔여 불순물인 PbSO4를 흡착시킬 수 있도록 하는 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing electrode plates for lead acid batteries using hydrophilic fibers. More specifically, the present invention relates to a method of manufacturing electrode plates for lead acid batteries using hydrophilic fibers, and more specifically, by adding hydrophilic fibers or adsorptive carbon to the active material added to the negative electrode of a conventional lead acid battery and coating the electrode plates, thereby forming the electrode plates using hydrophilic fibers. By improving the porosity of the active material compared to conventional lead acid batteries, the water content in the active material is increased, thereby improving porosity, and the size of the pores is made larger than before by absorbent carbon, making it hydrophilic to adsorb PbSO4, which is a residual impurity. This relates to a method of manufacturing electrode plates for lead acid batteries using fiber.

현재 납축전지 활물질 메커니즘은 활물질에 물리적 강도 및 황산과의 반응 표면적 확보를 위하여 폴리에스터 계열 화이버를 첨가하고 있다.Currently, the lead acid battery active material mechanism adds polyester-based fiber to the active material to secure physical strength and a surface area for reaction 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 with 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 have excellent acid resistance and oxidation resistance.

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

유기합성 단섬유의 성분은 내산성 및 내산화성이 우수한 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 모드아크릴 계열이 주종을 이루고 있다.The ingredients of organic synthetic short fibers are mainly polypropylene, polyester, and modacrylic, which have excellent acid 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. The prior art, Korean Patent Registration No. 10-0603908, “electrode plate for storage battery and method for manufacturing the same,” is to manufacture an electrode plate by attaching fiber-reinforced paper by applying pressure so that fiber filaments are embedded on the surface of the active material and filling the uneven portions of the surface with the active material. Disclose 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 plates for storage batteries and their manufacturing method,” in which an active material with electrochemical activity is applied to a substrate that serves as a passage for electricity to flow, and fiber-reinforced paper is applied to the surface of the active material. In the attaching or pressing step, pressure is applied so that the fiber filaments of the fiber-reinforced paper are embedded at a certain depth, and the surface irregularities of the fiber-reinforced paper are filled with the active material to increase the bonding surface area, thereby preventing the active material from being detached from the substrate. 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 storage battery by retaining and supporting the active material due to the stable support and acid resistance of the fiber filament structure of the fiber-reinforced paper. It's 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) alloy has been used as the grid alloy for lead acid batteries, but this alloy composition alone cannot sufficiently respond to the harsh operating environment (high temperature and overcharge phenomenon), leading to corrosion or corrosion of the grid. It has been pointed out as a problem that the lifespan of lead acid batteries is shortening due to deformation due to growth.

이에 따라 그리드의 내부식성, 기계적 강도 개선 및 성장 변형의 억제가 요구되고 있다.Accordingly, there is a need to improve grid corrosion resistance, mechanical strength, and suppress 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. Meanwhile, the active materials of conventional lead acid batteries are generally based on lead powder and aqueous sulfuric acid solution, and other additives are mixed according to the characteristics of the anode and cathode and then mixed to make the 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 made in this way goes through a coating process, which is a process of applying it to a substrate, and then goes through a maturation process and drying process depending on the positive/cathode characteristics, and then multiple sheets of prepared positive and negative electrode plates are alternately overlapped to prevent electrical short-circuiting between the electrode plates. For this purpose, a non-conductive separator is installed so that the positive electrode plate, negative electrode plate, and separator plate form a group of electrode plates.

극판군은 축전지 용량에 따라 여러 개가 직렬로 접속되어 전조안에 수용된다. Several groups of electrode plates are connected in series according to the capacity of the storage battery and accommodated in the cell.

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 received group of electrode plates undergoes a supercharged chemical process to obtain electrical properties. At this time, the active material of the positive plate is lead dioxide (PbO2), and due to its characteristics, countless fine particles of oxidized lead are combined, and the particles are rich in porosity. Electrolytes are allowed to freely diffuse and penetrate 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 spongy lead (Pb), which is also rich in porosity and reactivity, allowing the electrolyte to freely diffuse and penetrate.

이렇게 만들어진 제품은 비로소 시장에서 사용할 수 있게 되는 것이다.Only then can products made in this way become available on the market.

또한, 초충전 과정을 원활히 하며, 제품의 내구성을 향상시키기 위하여 극성별로 별도의 숙성 및 건조공정을 거치게 된다. In addition, to facilitate the initial charging 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 plate is an important process that increases the durability of the product. The hot temperature of steam (approximately 70 ~ 100℃) and moisture (humidity of 99% or more) convert lead (Pb), a component of the active material, into lead oxide (lead oxide). PbO) and also changes the crystal structure of the active material.

음극판은 별도 공정 없이 자연 상태에서 방치하면 숙성 및 건조를 동시에 할 수 있다. If the negative electrode plate is left in natural conditions without any additional processing, it can be aged and dried at the same time.

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 achieved, the electrode plates stick together during the assembly process to form the electrode group, and the durability of the active material decreases due to the presence of moisture, so the active material embedded between the substrates easily falls off even with 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 charging and discharging of a lead acid battery made through this process increases, the active material falls off from the substrate more easily due to the reaction between lead and sulfuric acid, and the fallen active materials can no longer participate in the reaction, ultimately leading to the breakdown of the lead acid battery. By degrading performance, the lifespan of lead acid batteries is usually only 1 to 2 years.

따라서, 현재 고성능의 납 축전지를 요구하는 흐름에 맞추어 납 축전지 내구성과 성능을 향상시킬 수 있는 제조 공정이 요구되고 있는 실정이다.Therefore, there is a need for a manufacturing process that can improve the durability and performance of lead acid batteries in line with the current demand for high-performance lead acid batteries.

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 technology, 'Negative active material and its manufacturing method and lead acid battery' has disclosed a technology 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 improve the lifespan of the active material.

대한민국특허등록번호 제10-0483246호Republic of Korea 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,

본 발명의 목적은 종래의 납축전지 음극에 첨가하는 활물질에 친수성 화이버 혹은 흡착성의 카본을 첨가하여 극판에 코팅처리함으로써, 친수성 화이버에 의해 종래 납축전지보다 활물질의 기공도를 향상시켜 활물질 내의 물 함량을 높이고, 이에 따른 다공도를 향상시키며, 흡착성의 카본에 의해 기공의 크기를 종래보다 더욱 크게 하여 잔여 불순물인 PbSO4를 흡착시킬 수 있도록 하는데 있다.The purpose of the present invention is to coat the electrode plate by adding hydrophilic fiber or adsorbent carbon to the active material added to the negative electrode of a conventional lead acid battery, thereby improving the porosity of the active material compared to the conventional lead acid battery with the hydrophilic fiber and reducing the water content in the active material. The purpose is to improve the porosity accordingly, and to make the pore size larger than before by using adsorptive carbon to adsorb PbSO4, which is a residual impurity.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법은,In order to achieve the problem that the present invention seeks to solve, a method of manufacturing electrode plates for lead acid batteries using hydrophilic fibers according to an embodiment of the present invention,

납축전지의 활물질 혼합공정에서, In the active material mixing process of lead acid batteries,

연분, 황산, 및 음극에 따른 첨가제를 배합할 시, 첨가제로서, PE 화이버와 바인더를 혼합하여 바인더 용액을 준비하는 바인더용액준비단계(S100);와When mixing lead powder, sulfuric acid, and additives according to the cathode, a binder solution preparation step (S100) of preparing a binder solution by mixing PE fiber and a binder as additives;

상기 준비된 바인더 용액을 CVD(chemical vapor deposition)법, Deeping 코팅법, 캐스팅법 중 어느 하나의 코팅법을 이용하여 납으로 제작된 기판에 도포함으로써, 친수성혼합물코팅층을 형성하기 위한 친수성혼합물코팅층형성단계(S200);A hydrophilic mixture coating layer forming step ( S200);

상기 친수성혼합물코팅층이 형성된 기판을 60℃ 내지 80℃ 범위 내에서 1일 내지 10일 간 건조시키는 기판건조단계(S300);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.By including a substrate drying step (S300) of drying the substrate on which the hydrophilic mixture coating layer is formed for 1 to 10 days within the range of 60 ℃ to 80 ℃, the problem of the present invention is solved.

본 발명인 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법을 통해, 종래의 납축전지 음극에 첨가하는 활물질에 친수성 화이버 혹은 흡착성의 카본을 첨가하여 극판에 코팅처리함으로써, 친수성 화이버에 의해 종래 납축전지보다 활물질의 기공도를 향상시켜 활물질 내의 물 함량을 높이고, 이에 따른 다공도를 향상시키며, 흡착성의 카본에 의해 기공의 크기를 종래보다 더욱 크게 하여 잔여 불순물인 PbSO4를 흡착시킬 수 있도록 함으로써, 성능 개선 및 수명 연장의 효과를 제공하게 된다.Through the method of manufacturing electrode plates for lead acid batteries using hydrophilic fibers of the present invention, hydrophilic fibers or adsorbent carbon are added to the active material added to the negative electrode of conventional lead acid batteries and coated on the electrode plates, so that the hydrophilic fibers produce more active materials than conventional lead acid batteries. By improving porosity, the water content in the active material is increased, thereby improving porosity, and the size of the pores is made larger than before by absorbent carbon, allowing PbSO4, a residual impurity, to be adsorbed, improving performance and extending lifespan. It provides an effect.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법의 공정도이다.Figure 1 is a process diagram of a method of manufacturing an electrode plate for a lead acid battery using hydrophilic fiber according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법은,A method of manufacturing an electrode plate for a lead acid battery using hydrophilic fiber according to an embodiment of the present invention,

납축전지의 활물질 혼합공정에서, In the active material mixing process of lead acid batteries,

연분, 황산, 및 음극에 따른 첨가제를 배합할 시, 첨가제로서, PE 화이버와 바인더를 혼합하여 바인더 용액을 준비하는 바인더용액준비단계(S100);와When mixing lead powder, sulfuric acid, and additives according to the cathode, a binder solution preparation step (S100) of preparing a binder solution by mixing PE fiber and a binder as additives;

상기 준비된 바인더 용액을 CVD(chemical vapor deposition)법, Deeping 코팅법, 캐스팅법 중 어느 하나의 코팅법을 이용하여 납으로 제작된 기판에 도포함으로써, 친수성혼합물코팅층을 형성하기 위한 친수성혼합물코팅층형성단계(S200);A hydrophilic mixture coating layer forming step ( S200);

상기 친수성혼합물코팅층이 형성된 기판을 60℃ 내지 80℃ 범위 내에서 1일 내지 10일 간 건조시키는 기판건조단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.A substrate drying step (S300) of drying the substrate on which the hydrophilic mixture coating layer is formed within the range of 60°C to 80°C for 1 to 10 days.

이때, 상기 바인더용액준비단계(S100)에서,At this time, in the binder solution preparation step (S100),

흡착 소재인 Activated Carbon을 0.1 ~ 5 중량부를 추가적으로 준비하여 바인더 용액에 혼합시키는 것을 특징으로 한다.It is characterized by additionally preparing 0.1 to 5 parts by weight of Activated Carbon, an adsorption material, and mixing it into the binder solution.

이때, 상기 바인더는,At this time, the binder is,

친수성 계열의 계면활성제, 실리콘계, 불소계, 탄화수소계 혹은 알코올계의 -COONa, -COOK, -SO3Na, CH2CH2O, -O- 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is one of hydrophilic surfactants, silicone-based, fluorine-based, hydrocarbon-based or alcohol-based -COONa, -COOK, -SO 3 Na, CH 2 CH 2 O, and -O-.

이때, 상기 바인더의 함량은,At this time, the content of the binder is,

바인더를 제외한 음극 활물질 100 중량부 대비 0.1 ~ 10 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by adding 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the negative electrode active material excluding the binder.

이때, 상기 바인더용액준비단계(S100)에서,At this time, in the binder solution preparation step (S100),

바인더로서, 친수성 계열의 계면활성제, 실리콘계, 불소계, 탄화수소계 중 어느 하나를 적용함으로써, 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 55 ~ 70nm로 향상되며,As a binder, by applying any one of hydrophilic surfactants, silicone-based, fluorine-based, and hydrocarbon-based, the average particle size of the pore layer in the active material is improved from 50 to 65 nm to 55 to 70 nm.

흡착 소재인 Activated Carbon을 추가 적용함으로써, 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 60 ~ 75nm로 향상되는 것을 특징으로 한다.By additionally applying Activated Carbon, an adsorption material, the average particle diameter of the pore layer within the active material is improved from 50 to 65 nm to 60 to 75 nm.

이때, 상기 바인더용액준비단계(S100)에서,At this time, in the binder solution preparation step (S100),

바인더로서, 친수성 계열의 계면활성제, 실리콘계, 불소계, 탄화수소계 중 어느 하나를 적용함으로써, 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 55 ~ 70nm로 향상시켜 PbSO4 가 누적되는 현상을 지연시키며,As a binder, by applying any one of hydrophilic surfactants, silicone, fluorine, and hydrocarbon, the average particle diameter of the pore layer in the active material is improved from 50 to 65nm to 55 to 70nm, delaying the accumulation of PbSO 4 ,

흡착 소재인 Activated Carbon을 추가 적용함으로써, 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 60 ~ 75nm로 향상시켜 PbSO4 를 흡착시켜 전해액 내 불순물을 제거하는 것을 특징으로 한다.By additionally applying Activated Carbon, an adsorption material, the average particle diameter of the pore layer in the active material is improved from 50 to 65 nm to 60 to 75 nm, and it adsorbs PbSO4 to remove impurities in the electrolyte solution.

이때, 본 발명인 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법에 의해,At this time, by the method of manufacturing electrode plates for lead acid batteries using the hydrophilic fiber of the present invention,

친수성혼합물코팅층을 형성하지 않은 수명인 238 사이클에서 친수성혼합물코팅층 형성시 수명이 306 사이클로 28.5%의 수명 향상을 제공할 수 있는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that the lifespan can be improved by 28.5% from 238 cycles, which is the lifespan without forming the hydrophilic mixture coating layer, to 306 cycles when the hydrophilic mixture coating layer is formed.

이때, 본 발명의 제조 방법에 의해,At this time, by the manufacturing method of the present invention,

친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판을 포함하고 있는 납축전지를 제공하게 되는 것이다.A lead-acid battery containing electrode plates for lead-acid batteries using hydrophilic fibers is provided.

이하, 본 발명에 의한 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the method for manufacturing electrode plates for lead acid batteries using hydrophilic fiber according to the present invention will be described in detail through examples.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법의 공정도이다.Figure 1 is a process diagram of a method of manufacturing an electrode plate for a lead acid battery using hydrophilic fiber according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명인 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법은, As shown in Figure 1, the method of manufacturing electrode plates for lead acid batteries using hydrophilic fiber according to the present invention,

납축전지의 활물질 혼합공정에서, In the active material mixing process of lead acid batteries,

연분, 황산, 및 음극에 따른 첨가제를 배합할 시, 첨가제로서, PE 화이버와 바인더를 혼합하여 바인더 용액을 준비하는 바인더용액준비단계(S100);와When mixing lead powder, sulfuric acid, and additives according to the cathode, a binder solution preparation step (S100) of preparing a binder solution by mixing PE fiber and a binder as additives;

상기 준비된 바인더 용액을 CVD(chemical vapor deposition)법, Deeping 코팅법, 캐스팅법 중 어느 하나의 코팅법을 이용하여 납으로 제작된 기판에 도포함으로써, 친수성혼합물코팅층을 형성하기 위한 친수성혼합물코팅층형성단계(S200);A hydrophilic mixture coating layer forming step ( S200);

상기 친수성혼합물코팅층이 형성된 기판을 60℃ 내지 80℃ 범위 내에서 1일 내지 10일 간 건조시키는 기판건조단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.A substrate drying step (S300) of drying the substrate on which the hydrophilic mixture coating layer is formed within the range of 60°C to 80°C for 1 to 10 days.

본 발명은 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법에 관한 것으로서, 종래의 납축전지 음극에 첨가하는 활물질에 친수성 화이버 혹은 흡착성의 카본을 첨가하여 극판에 코팅처리함으로써, 친수성 화이버에 의해 종래 납축전지보다 활물질의 기공도를 향상시켜 활물질 내의 물 함량을 높이고, 이에 따른 다공도를 향상시키며, 흡착성의 카본에 의해 기공의 크기를 종래보다 더욱 크게 하여 잔여 불순물인 PbSO4를 흡착시킬 수 있도록 함으로써, 성능 개선 및 수명 연장의 효과를 제공하게 된다.The present invention relates to a method of manufacturing an electrode plate for a lead acid battery using a hydrophilic fiber. By adding hydrophilic fiber or adsorbent carbon to the active material added to the negative electrode of a conventional lead acid battery and coating the electrode plate, the hydrophilic fiber makes it more effective than the conventional lead acid battery. By improving the porosity of the active material, the water content within the active material is increased, thereby improving the porosity, and the size of the pores is made larger than before by using adsorbent carbon to allow the adsorption of PbSO4, which is a residual impurity, thereby improving performance and longevity. It provides an extension effect.

일반적으로 납축전지의 활물질을 제조함에 있어 적용하는 소수성(PE 계열) Fiber에 친수성기 or 흡착소재를 적용함으로써, 납축전지 활물질 효율을 향상시켜 충전 수입성의 향상을 얻을 수 있다는 것을 실험을 통해 확인하였다.It was confirmed through experiments that by applying a hydrophilic group or adsorption material to the hydrophobic (PE series) fiber that is generally used in manufacturing the active material of a lead acid battery, the efficiency of the active material of the lead acid battery can be improved and the charging ability can be improved.

예를 들어, ISS 차량 (Stop & Start) 시스템이 적용된 차량에 납축전지 성능 (Performance) 및 내구 성능을 향상시키는 방법으로 본 발명의 제조 방법이 활용되는데, 구체적으로 기존 납축전지보다 활물질의 기공도를 향상시키기 위해 친수성 Fiber를 적용하여 활물질 내의 물의 함량을 높이고 그에 따른 다공도를 향상시키게 되는 것이다.For example, the manufacturing method of the present invention is used as a method of improving the performance and durability of lead acid batteries in vehicles equipped with the ISS vehicle (Stop & Start) system. Specifically, the porosity of the active material is increased compared to existing lead acid batteries. To improve this, hydrophilic fiber is applied to increase the water content in the active material and thereby improve porosity.

통상적인 납축전지 활물질 제작시, 납 활물질의 기공도를 높이기 위해 소수성(PE계열)의 화이버를 첨가하고 도포, 숙성, 건조하여 활물질의 기공을 형성하게 되는데, 납축전지 활물질의 기공 형성에 기여하는 메커니즘은 Mixing된 혼합물이 건조되면서 기공을 형성하고 기공 안에 전해액이 스며 들어 활물질의 효율을 향상시키게 되는데, 본 발명에서 친수성 Fiber를 적용하여 활물질 내의 물의 함량을 높이고 그에 따른 다공도를 향상시키게 되는 것이다.When manufacturing a typical lead acid battery active material, hydrophobic (PE-based) fiber is added to increase the porosity of the lead acid battery active material, and then applied, aged, and dried to form pores in the active material. This is a mechanism that contributes to the formation of pores in the lead acid battery active material. As the mixed mixture dries, pores are formed and the electrolyte solution penetrates into the pores to improve the efficiency of the active material. In the present invention, hydrophilic fiber is applied to increase the water content in the active material and thereby improve porosity.

상기와 같은 기능을 제공하기 위하여, 본 발명의 바인더용액준비단계(S100)는 연분, 황산, 및 음극에 따른 첨가제를 배합할 시, 첨가제로서, PE 화이버와 바인더를 혼합하여 바인더 용액을 준비하는 단계이다.In order to provide the above function, the binder solution preparation step (S100) of the present invention is a step of preparing a binder solution by mixing PE fiber and a binder as additives when mixing lead dust, sulfuric acid, and additives according to the cathode. am.

상기 본 발명의 효과를 제공하기 위하여, 음극 활물질에서의 바인더의 함량은,In order to provide the effect of the present invention, the binder content in the negative electrode active material is,

바인더를 제외한 음극 활물질 100 중량부 대비 0.1 ~ 10 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by adding 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the negative electrode active material excluding the binder.

상기 첨가되는 바인더의 중량부가 0.1 중량부 미만일 경우에는 극판의 전기 전도도는 종래와 비슷하므로 성능 향상을 기대하기가 어려운 소량에 해당하고, 10 중량부를 초과할 경우에는 가속 수명 시험에서 입증하였듯이, 수명 싸이클의 10 중량부의 싸이클 이상으로 기대하기가 어렵고, 단지 가격 상승 원인만을 제공할 뿐이다.If the weight part of the binder added is less than 0.1 parts by weight, the electrical conductivity of the electrode plate is similar to the conventional one, so it is a small amount where it is difficult to expect performance improvement, and if it exceeds 10 parts by weight, as proven in the accelerated life test, the life cycle It is difficult to expect more than a cycle of 10 parts by weight, and it only provides a cause for price increases.

따라서, 상기한 범위 내에서 바인더를 투입하는 것이 바람직할 것이다.Therefore, it would be desirable to add the binder within the above range.

이때, 상기 바인더는,At this time, the binder is,

친수성 계열의 계면활성제, 실리콘계, 불소계, 탄화수소계 혹은 알코올계의 -COONa, -COOK, -SO3Na, CH2CH2O, -O- 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is one of hydrophilic surfactants, silicone-based, fluorine-based, hydrocarbon-based or alcohol-based -COONa, -COOK, -SO3Na, CH 2 CH 2 O, and -O-.

그리고, 상기 바인더용액준비단계(S100)에서, 바인더로서, 친수성 계열의 계면활성제, 실리콘계, 불소계, 탄화수소계 중 어느 하나를 적용함으로써, 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 55 ~ 70nm로 향상시키게 된다.And, in the binder solution preparation step (S100), as a binder, by applying any one of hydrophilic surfactants, silicone-based, fluorine-based, and hydrocarbon-based, the average particle diameter of the pore layer in the active material is changed from 50 to 65 nm to 55 to 70 nm. will improve.

한편, 부가적인 양상에 따라, 상기 바인더용액준비단계(S100)에서,Meanwhile, according to an additional aspect, in the binder solution preparation step (S100),

흡착 소재인 Activated Carbon을 0.1 ~ 5 중량부를 추가적으로 준비하여 바인더 용액에 혼합시키는 것을 특징으로 한다.It is characterized by additionally preparing 0.1 to 5 parts by weight of Activated Carbon, an adsorption material, and mixing it into the binder solution.

따라서, 상기 흡착 소재인 Activated Carbon을 추가 적용함으로써, 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 60 ~ 75nm로 향상되는 것을 특징으로 한다.Therefore, by additionally applying the adsorption material, Activated Carbon, the average particle diameter of the pore layer in the active material is improved from 50 to 65 nm to 60 to 75 nm.

결국, 상기 바인더용액준비단계(S100)에서,Ultimately, in the binder solution preparation step (S100),

바인더로서, 친수성 계열의 계면활성제, 실리콘계, 불소계, 탄화수소계 중 어느 하나를 적용함으로써, 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 55 ~ 70nm로 향상시켜 PbSO4 가 누적되는 현상을 지연시키며,As a binder, by applying any one of hydrophilic surfactants, silicone, fluorine, and hydrocarbon, the average particle diameter of the pore layer in the active material is improved from 50 to 65nm to 55 to 70nm, delaying the accumulation of PbSO 4 ,

흡착 소재인 Activated Carbon을 추가 적용함으로써, 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 60 ~ 75nm로 향상시켜 PbSO4 가 누적되어 일정 크기 이상으로 형성되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.By additionally applying Activated Carbon, an adsorption material, the average particle diameter of the pore layer within the active material is improved from 50 to 65 nm to 60 to 75 nm, preventing PbSO4 from accumulating and forming beyond a certain size.

즉, 활물질의 믹싱시, 물을 더 흡수할 수 있는 친수성기 Fiber를 적용함에 따라 극판 제작 후, 활물질을 건조할 경우에 종래보다 더 많이 흡수되어진 물에 의한 공극 형성이 증대됨에 따라 다공도가 향상되며, 흡착성의 재료인 카본을 추가함에 따라 기공이 더 커지는 효과를 제공할 수 있게 된다.In other words, when mixing active materials, hydrophilic group fiber that can absorb more water is applied, and when the active material is dried after manufacturing the electrode plate, the porosity increases as the formation of pores due to more water absorbed than before increases. By adding carbon, which is an absorbent material, the effect of enlarging pores can be provided.

일반적으로 납축전지는 잦은 충/방전 또는 Deep 충, 방전시 PbSO4의 Size가 누적되게 되는데, 충전 및 방전으로 인해 점점 더 커지며, 이로 인하여 충전을 해도 이온화되지 않은 부동염의 형태로 되어지며 수명 종지에 이르게 되는 원인을 제공하게 된다.In general, during frequent charging/discharging or deep charging/discharging of lead acid batteries, the size of PbSO 4 accumulates. The size of the PbSO 4 gradually increases due to charging and discharging. As a result, it forms a non-ionized passivation salt even after charging and reaches the end of its lifespan. It provides the cause that leads to this.

따라서, 본 발명에서는 납축전지 활물질로 인해 얻어지는 문제점을 친수성 Fiber를 적용하여 활물질 내의 기공 형성이 크고 원활하게 해주어 PbSO4가 누적됨을 지연시키며, 흡착성 소재인 액티베이티드 카본(Activated Carbon)을 Fiber에 적용하여 PbSO4가 누적되어 커지는 문제점을 제거하게 된다.Therefore, in the present invention, the problems caused by the active material of lead acid batteries are solved by applying hydrophilic fiber to make pores in the active material large and smooth, thereby delaying the accumulation of PbSO 4 and applying activated carbon, an absorbent material, to the fiber. This eliminates the problem of PbSO 4 accumulating and growing.

이로 인해 형성된 납축전지는 용량의 Drop 율이 상대적으로 적어지는 현상을 보이며, 용량 Drop이 적은 제품은 내구성 향상을 제공하게 되는 것이다.As a result, the lead acid battery formed shows a phenomenon in which the capacity drop rate is relatively low, and products with a small capacity drop provide improved durability.

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 sulphation described in the present invention refers to the phenomenon in which the electrode plates become crystalline with lead sulfate (PbSO 4 ), and the electrode plates are covered with an inert material when a 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 over a long period of time, overdischarging, leaving it in a discharged state for a long period of time, when the specific gravity of the electrolyte is too low, when the electrode plate is exposed due to a lack of electrolyte, and impurities in the electrolyte. This occurs when it is mixed in, when insufficient charging is repeated, etc.

상기 친수성혼합물코팅층형성단계(S200)는 준비된 바인더 용액을 CVD(chemical vapor deposition)법, Deeping 코팅법, 캐스팅법 중 어느 하나의 코팅법을 이용하여 납으로 제작된 기판에 도포함으로써, 친수성혼합물코팅층을 형성하기 위한 단계이다.In the hydrophilic mixture coating layer forming step (S200), a hydrophilic mixture coating layer is formed by applying the prepared binder solution to a substrate made of lead using any one of the CVD (chemical vapor deposition) method, deeping coating method, and casting method. This is the stage for forming.

즉, 상기 준비된 바인더 용액을 CVD(chemical vapor deposition)법, Deeping 코팅법, 캐스팅법 중 어느 하나의 코팅법을 이용하여 납으로 제작된 기판에 도포하게 되는데, 바람직하게는 Deeping 코팅법을 이용하여 기판에 도포하여 친수성혼합물코팅층을 형성하게 되는 것이다.That is, the prepared binder solution is applied to a substrate made of lead using any one of the CVD (chemical vapor deposition) method, deep coating method, and casting method. Preferably, the deep coating method is used to coat the substrate. It is applied to form a hydrophilic mixture coating layer.

상기 기판건조단계(S300)는 상기 친수성혼합물코팅층이 형성된 기판을 60℃ 내지 80℃ 범위 내에서 1일 내지 10일 간 건조시키는 단계이다.The substrate drying step (S300) is a step of drying the substrate on which the hydrophilic mixture coating layer is formed within the range of 60°C to 80°C for 1 to 10 days.

즉, 음극 활물질을 납으로 제작된 기판에 일정량 골고루 퍼지게 도포한 후, 60℃ 내지 80℃ 범위 내에서 1일 내지 10일 간 건조시키게 된다.That is, after a certain amount of the negative electrode active material is evenly spread on a lead substrate, it is dried for 1 to 10 days within the range of 60°C to 80°C.

위에서 상술한 바와 같이 본 발명의 효과를 파악하기 위해 활물질 혼합시 기존에 투입되던 유기합성 단섬유(PE 화이버)에 본 발명의 친수성 계열의 바인더를 코팅한 극판을 제조하고 숙성 공정을 통해 숙성시킨 후, 기초성능 및 수명시험을 하였다.As described above, in order to determine the effect of the present invention, an electrode plate was manufactured by coating the hydrophilic binder of the present invention on the organic synthetic short fiber (PE fiber) previously used when mixing the active material, and then aged through an aging process. , basic performance and lifespan tests were conducted.

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 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판을 포함하고 있는 제품을 말한다.The conventional product described below refers to a product manufactured using a negative electrode plate applied after including organic synthetic short fibers in the active material used in the lead acid battery (BX80) manufactured by the applicant, and the improved product is manufactured through the manufacturing method of the present invention. This refers to a product containing electrode plates for lead acid batteries using hydrophilic fiber.

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(친수성 화이버가 포함됨)을 제작하였으며, 친수성 화이버의 효과를 입증하기 위하여 충전수입성과 50% DoD 내구성 시험을 진행하였다. In addition, through subsequent processes such as assembly and chemical conversion to impart electrical conductivity to the substrate, conventional products (containing organic synthetic short fibers) and improved products (containing hydrophilic fibers) have a final capacity of 70 Ah (20 hour rate capacity). was produced, and charge acceptability and 50% DoD durability tests were conducted to prove the effectiveness of the hydrophilic 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. A fully charged sample is discharged for 2.5 hours at room temperature (25±2℃) at a 5-hour rate current (17.5A based on 70Ah), and then left at 0±2℃ for more than 12 hours.

이후 정전압 14.4V±0.1V으로 충전하여 충전 10분때 전류를 측정한다. Afterwards, charge it at 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 15% 증대되었음을 알 수 있었다.As a result of the test, it was found that the improved battery's conductivity and charging efficiency were high, and the current increased by 15% in about 10 minutes compared to the conventional product.

구분division 시간hour 종래품Conventional products 개선품improvement




충전수입성





Charge income
1분1 min 27.2527.25 28.1728.17
2분2 minutes 24.2124.21 27.3227.32 3분3 minutes 22.1422.14 26.8326.83 4분4 minutes 21.2521.25 24.9224.92 5분5 minutes 20.1120.11 23.8323.83 6분6 minutes 19.3519.35 22.7422.74 7분7 minutes 18.7418.74 20.9620.96 8분8 minutes 17.6817.68 19.2919.29 9분9 minutes 17.0417.04 19.6719.67 10분10 minutes 16.4316.43 18.8918.89

유기합성 단섬유는 전지 활물질의 기계적 강도를 증가시킬 목적으로, 활물질에 첨가하게 된다. Organic synthetic short 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. Considering acid resistance to sulfuric acid aqueous solution, which is an electrolyte, polypropylene, polyester, and modacrylic series are used as materials.

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 a typical synthetic short fiber produced by direct spinning, a fineness of 2 to 5 denier (diameter is about 12 to 20 micrometers), and a length of 2 to 20 micrometers. It's 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 to 0.5 wt%, which improves the mechanical strength of the final electrode active material and suppresses the phenomenon of destruction of the active material structure due to contraction and expansion of the active material due to vibration and charging and discharging.

그러나, 상기 유기합성 단섬유의 경우, 갈수록 높은 기초 성능을 요구하는 환경에서는 성능 제공에 문제점이 발생하게 되었다.However, in the case of the organic synthetic short fibers, problems have arisen in providing performance in environments that require increasingly higher basic performance.

따라서, 본 발명에서는 이를 개선하기 위하여 친수성 계열의 바인더를 사용하게 된 것이다.Therefore, in order to improve this problem, the present invention uses a hydrophilic binder.

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 subjected to 34 charge/discharge cycles in a water bath at 75°C for approximately one week, similar to typical vehicle conditions.

34회 싸이클 실시 후 200A로 10초 방전하여 7.2V 이상 유지가 되면 다시 34회 싸이클을 진행하는 방식으로 수명 시험을 진행한다. After performing 34 cycles, the life test is conducted by discharging at 200A for 10 seconds, and if the voltage is maintained above 7.2V, the cycle is repeated 34 times.

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

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, showing the voltage when discharged at 200A for 10 seconds for every 34 charge/discharge cycles.

사이클cycle 바인더 0 중량부Binder 0 parts by weight 바인더 5 중량부Binder 5 parts by weight 바인더 10 중량부Binder 10 parts by weight 바인더 15 중량부
Binder 15 parts by weight
3434 11.8211.82 11.8311.83 11.8511.85 11.8711.87 6868 11.7611.76 11.7711.77 11.8011.80 11.8311.83 102102 11.7211.72 11.7311.73 11.7811.78 11.8011.80 136136 11.6911.69 11.7111.71 11.7611.76 11.7911.79 170170 11.6511.65 11.6811.68 11.7411.74 11.7711.77 204204 11.5511.55 11.6111.61 11.6911.69 11.7011.70 238238 11.4311.43 11.4511.45 11.6011.60 11.6311.63 272272 7.2 이하7.2 and below 11.2111.21 11.4911.49 11.5511.55 306306 7.2 이하7.2 and below 11.5511.55 11.5011.50 340340 7.2 이하7.2 and below 7.2 이하7.2 and below

상기 표 2와 같이, 시험결과, 친수성 바인더가 도포되지 않을 경우에는 수명은 238 싸이클을 보이지만, 5 중량부 첨가 후 도포시에는 수명은 272 사이클이며, 10 중량부 첨가 후 도포시에는 수명은 306 사이클로 28.5%의 수명 향상을 제공할 수 있게 되었다.As shown in Table 2 above, the test results show that when the hydrophilic binder is not applied, the lifespan is 238 cycles, but when applied after adding 5 parts by weight, the lifespan is 272 cycles, and when applied after adding 10 parts by weight, the lifespan is 306 cycles. It was possible to provide a 28.5% lifespan improvement.

그러나, 상기 10 중량부를 초과하는 친수성 바인더를 첨가 후 도포하여도 수명은 306 사이클에서 더 증가하지 않음을 알 수 있어 이에 따라 5 ~ 10 중량부가 되므로 상기한 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.However, it can be seen that even if more than 10 parts by weight of the hydrophilic binder is added and then applied, the lifespan does not increase further at 306 cycles. Accordingly, it becomes 5 to 10 parts by weight, so it is preferable to add it within the above range.

이는 친수성 화이버에 의해 종래 납축전지보다 활물질의 기공도를 향상시켜 활물질 내의 물 함량을 높이고, 이에 따른 다공도를 향상시켜 반응 표면적이 증가되었기 때문에 충전 효율이 상승되면서 활물질에 누적되는 설페이션 함량이 감소되어 나타난 결과로 보여진다.This hydrophilic fiber improves the porosity of the active material compared to conventional lead acid batteries, increasing the water content in the active material. This improves porosity and increases the reaction surface area, increasing charging efficiency and reducing the sulphation content accumulated in the active material. This appears to be the result.

즉, 종래품 대비 수명에서 28.5% 향상 효과를 보임으로써, 친수성 화이버의 첨가가 수명 증가에 대한 긍정적인 영향을 주었음을 알 수 있었다.In other words, it showed a 28.5% improvement in lifespan compared to conventional products, showing that the addition of hydrophilic fiber had a positive effect on increasing the lifespan.

한편, 실험한 결과, 바인더로서, 친수성 계열을 사용할 경우에 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 55 ~ 70nm로 향상되었음을 확인하였다.Meanwhile, as a result of the experiment, it was confirmed that when a hydrophilic type binder was used, the average particle diameter of the pore layer in the active material was improved from 50 to 65 nm to 55 to 70 nm.

이때, 흡착 소재인 Activated Carbon을 5 중량부를 추가할 경우에 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 60 ~ 75nm로 향상되었음을 확인하였다.At this time, it was confirmed that when 5 parts by weight of Activated Carbon, an adsorption material, was added, the average particle diameter of the pore layer in the active material improved from 50 to 65 nm to 60 to 75 nm.

따라서, 상기 바인더용액준비단계(S100)에서, 흡착 소재인 Activated Carbon을 0.1 ~ 5 중량부를 추가적으로 준비하여 바인더 용액에 혼합시킬 경우에 활물질 내의 기공층의 평균 입경이 50 ~ 65nm 에서 60 ~ 75nm로 향상되게 되는 것이다.Therefore, in the binder solution preparation step (S100), when 0.1 to 5 parts by weight of Activated Carbon, which is an adsorption material, is additionally prepared and mixed into the binder solution, the average particle diameter of the pore layer in the active material is improved from 50 to 65 nm to 60 to 75 nm. It will happen.

특히, 5 중량부를 추가할 경우에 기공층의 평균 입경이 65nm 에서 75nm로 향상됨을 알 수 있었으며, 바람직하게는 5 중량부를 추가하게 되는 것이다.In particular, it was found that the average particle diameter of the pore layer improved from 65 nm to 75 nm when 5 parts by weight were added, and 5 parts by weight is preferably added.

상기와 같은 제조 방법을 통해, 종래의 납축전지 음극에 첨가하는 활물질에 친수성 화이버 혹은 흡착성의 카본을 첨가하여 극판에 코팅처리함으로써, 친수성 화이버에 의해 종래 납축전지보다 활물질의 기공도를 향상시켜 활물질 내의 물 함량을 높이고, 이에 따른 다공도를 향상시키며, 흡착성의 카본에 의해 기공의 크기를 종래보다 더욱 크게 하여 잔여 불순물인 PbSO4를 흡착시킬 수 있도록 함으로써, 성능 개선 및 수명 연장의 효과를 제공하게 된다.Through the above manufacturing method, hydrophilic fiber or adsorbent carbon is added to the active material added to the negative electrode of a conventional lead acid battery and coated on the electrode plate. The hydrophilic fiber improves the porosity of the active material compared to the conventional lead acid battery, thereby improving the porosity of the active material within the active material. The water content is increased, the porosity is improved accordingly, and the pore size is made larger than before by absorbent carbon to allow the adsorption of PbSO4, which is a residual impurity, thereby providing the effect of improving performance and extending lifespan.

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 pertains as described above will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not limiting.

S100 : 바인더용액준비단계
S200 : 친수성혼합물코팅층형성단계
S300 : 기판건조단계
S100: Binder solution preparation step
S200: Hydrophilic mixture coating layer formation step
S300: Substrate drying step

Claims (5)

친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법에 있어서,
납축전지의 활물질 혼합공정에서,
연분, 황산, 및 음극에 따른 첨가제를 배합할 시, 첨가제로서, PE 화이버와 바인더를 혼합하여 바인더 용액을 준비하는 바인더용액준비단계(S100);와
상기 준비된 바인더 용액을 CVD(chemical vapor deposition)법, Deeping 코팅법, 캐스팅법 중 어느 하나의 코팅법을 이용하여 납으로 제작된 기판에 도포함으로써, 친수성혼합물코팅층을 형성하기 위한 친수성혼합물코팅층형성단계(S200);와
상기 친수성혼합물코팅층이 형성된 기판을 60℃ 내지 80℃ 범위 내에서 1일 내지 10일 간 건조시키는 기판건조단계(S300);를 포함하는 것을 특징으로 하되,
상기 바인더용액준비단계(S100)에서,
흡착 소재인 Activated Carbon을 0.1 ~ 5 중량부를 추가적으로 준비하여 바인더 용액에 혼합시키는 것을 특징으로 하고,
상기 바인더는,
친수성 계열의 계면활성제, 실리콘계, 불소계, 탄화수소계 혹은 알코올계의 -COONa, -COOK, -SO3Na, CH2CH2O, -O- 중 어느 하나인 것을 특징으로 하며,
상기 바인더용액준비단계(S100)에서,
바인더로서, 친수성 계열의 계면활성제, 실리콘계, 불소계, 탄화수소계 중 어느 하나를 적용함으로써, 활물질 내의 기공층의 평균 입경을 50 ~ 65nm 에서 55 ~ 70nm로 향상시켜 PbSO4 가 누적되는 현상을 지연시키며,
흡착 소재인 Activated Carbon을 추가 적용함으로써, 활물질 내의 기공층의 평균 입경을 50 ~ 65nm 에서 60 ~ 75nm로 향상시켜 PbSO4 를 흡착시켜 전해액 내 불순물을 제거하는 것을 특징으로 하며,
상기 바인더의 함량은,
바인더를 제외한 음극 활물질 100 중량부 대비 5 ~ 10 중량부를 첨가하는 것을 특징으로 하는 친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판 제조 방법.
In the method of manufacturing electrode plates for lead acid batteries using hydrophilic fiber,
In the active material mixing process of lead acid batteries,
When mixing lead powder, sulfuric acid, and additives according to the cathode, a binder solution preparation step (S100) of preparing a binder solution by mixing PE fiber and a binder as additives;
A hydrophilic mixture coating layer forming step ( S200); and
A substrate drying step (S300) of drying the substrate on which the hydrophilic mixture coating layer is formed within a temperature range of 60°C to 80°C for 1 to 10 days,
In the binder solution preparation step (S100),
It is characterized by additionally preparing 0.1 to 5 parts by weight of Activated Carbon, which is an adsorption material, and mixing it into the binder solution.
The binder is,
It is characterized in that it is one of hydrophilic surfactants, silicone-based, fluorine-based, hydrocarbon-based or alcohol-based -COONa, -COOK, -SO 3 Na, CH 2 CH 2 O, -O-,
In the binder solution preparation step (S100),
As a binder, by applying any one of hydrophilic surfactants, silicone, fluorine, and hydrocarbon, the average particle size of the pore layer in the active material is improved from 50 to 65nm to 55 to 70nm, delaying the accumulation of PbSO 4 ,
By additionally applying Activated Carbon, an adsorption material, the average particle diameter of the pore layer in the active material is improved from 50 to 65 nm to 60 to 75 nm, and adsorbs PbSO4 to remove impurities in the electrolyte solution.
The content of the binder is,
A method of manufacturing an electrode plate for a lead-acid battery using hydrophilic fiber, characterized in that 5 to 10 parts by weight are added based on 100 parts by weight of the negative electrode active material excluding the binder.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항의 제조 방법에 의해,
친수성 화이버를 이용한 납축전지용 극판을 포함하고 있는 납축전지.
By the manufacturing method of claim 1,
A lead-acid battery containing electrode plates for lead-acid batteries using hydrophilic fiber.
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