KR20060090939A - 연축전지 재생장치 및 그 재생방법 - Google Patents

연축전지 재생장치 및 그 재생방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연축전지 재생장치 및 그 재생방법에 관한 것으로, 배터리의 전극에 고압의 펄스를 일정시간 가함으로써, 황산납(PbSO4)을 외부 기전력으로 강제 분해시켜 주어 백색유산연화(白色流酸鉛化) 막을 제거 함으로써, 전해액의 비중을 증가시켜 연축전지(鉛蓄電池)를 거의 초기상태로 재생시키도록 한 연축전지 재생장치 및 그 재생방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 음극전극에 납(Pb)이 설치되고, 양극전극에 과산화납(PbO2)이 설치되며, 전해액으로 물(H2O)과, 황산(H2SO4)이 구성되고, 방전시 이온화 경향에 의해 각 전극이 황산납(PbSO4)으로 변화되며, 전해액이 수소이온과 산소이온으로 변화되며, 수년간 반복적인 충/방전시 백색유산연화막인 산화막이 황산납(PbSO4)의 표면에 결착되어, 충전이 이루어지지 않는 폐 연축전지에 있어서, 상기 폐 연축전지의 음극전극 및 양극전극에 1200V～1400V 펄스를 인가하여 주고, 펄스인가 시간을 9시간동안 인가시킴으로써, 황산납(PbSO4)의 표면에 결착된 산화막을 제거하고, 전해액을 물(H2O)과, 황산(H2SO4)으로 변화되도록 재생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명을 적용하면, 배터리 용량별로 기설정된 펄스값과, 펄스 인가시간동안 일정세기의 펄스를 자동으로 가함으로써, 백색유산연화막이 제거되고, 전해액의 비중을 높여줌으로써 거의 신품에 가깝도록 연축전지를 재생시킬 수 있다는 장점이 있으며, 그로인해 산업폐기물인 폐 연축전지를 재생시켜 산업폐기물을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 또한 폐기시에는 납성분을 재생하는 데 경제성이 낮으나, 연축 전지의 재생을 통해 환경 오염을 효과적으로 감소시킬 수 있다는 잇점이 있다.

Description

연축전지 재생장치 및 그 재생방법{LEAD BATTERY REGENERATING APPARATUS AND METHOD OF THE SAME}
도 1은 종래의 실시예에 따른 연축전지의 충/방전 상태를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치의 회로 구성을 도시한 블록구성도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치를 통한 재생 상태를 도시한 공정도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
2:연축전지, 4:음극전극,
6:양극전극, 8:전해액,
10:연축전지재생장치, 12:키입력부,
14:전력공급부, 16:전압분배부,
18:전압조절부, 20:주파수발생부,
22:펄스발생부, 24:정류부,
26:역전압방지부, 28:단자,
30:전류감지부, 32:데이터저장부,
38:제어부.
본 발명은 연축전지 재생장치 및 그 재생방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 배터리의 전극에 고압의 펄스를 일정시간 가함으로써, 황산납(PbSO4)을 외부 기전력으로 강제 분해시켜 주어 백색유산연화(白色流酸鉛化) 막이 제거되게 함으로써, 전해액의 비중을 증가시켜 연축전지(鉛蓄電池)를 거의 초기상태로 재생시키도록 한 연축전지 재생장치 및 그 재생방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 자동차를 비롯한 각종 산업용 기계 및 선박 등에 연축전지(鉛蓄電池)가 사용되고 있는 바, 이러한 연축전지(鉛蓄電池)는 제너레이터를 통해 인가된 전력을 통해 충전과 방전을 반복함으로써, 자동차 및 각종 산업용 기계 기구에 전원을 제공하게 된다. 이러한 연축전지(鉛蓄電池)는 수년간 반복적으로 충전 및 방전을 반복하게 되면, 그 내부에서 다양한 원인들에 의해 연축전지(鉛蓄電池)의 전해 기능이 상실되게 되므로 일정시간을 사용하게 되면 산업폐기물로서 폐기 처분해야만 한다는 문제점이 있었다.
이하, 상기한 연축전지(鉛蓄電池)의 동작 원리에 대해 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 기술한다.
도 1은 종래의 실시예에 따른 연축전지(鉛蓄電池)의 동작 상태를 도시한 도면이다. 이를 참조하면, 종래의 연축전지(鉛蓄電池)는 크게 납(鉛)과 묽은 황산으로 구성된 배터리로서, 이온화 경향이 큰 음극(납: Pb)(4)과, 이온화 경향이 적은 양극(PbO2-과산화납)(6)을 전해액(묽은 황산, 농도 약 37%)(8)에 넣어 회로를 구성하면 이온화경향에 따른 화학반응에 의해 전기적인 기전력을 발생시키는 전지이다.
먼저, 전해액의 경우에는 묽은 황산이 농도 약 37%로 구성되고, 물이 농도 약 63%로 구성된 혼합액이며, 연축전지(鉛蓄電池)의 음극에는 이온화경향이 큰 납(Pb)이 구성되고, 양극에는 이온화경향이 작은 과산화납(PbO2)이 구성된다.
충전상태에서의 연축전지(鉛蓄電池)는 그 전해액이 묽은 황산과 물의 상태로 존재하며, 이온화 경향에 따라 수소 이온(H2)과, 황산 이온(SO4)으로 분리되게 된다. 따라서, 이온결합을 통해 음극 및 양극은 황산납(PbSO4)을 형성하면서 방전이 이루어지게 되고, 그로인해 전해액의 비중이 점차 낮아지게 된다.
방전된 연축전지(鉛蓄電池)의 충전과정은 방전과정의 역순으로 진행되어 전해액을 묽은 황산과 물의 상태로 변환시키는 것이다. 따라서, 전압과 전해액의 비중은 다시 높아지게 된다.
하지만, 이러한 원리의 연축전지(鉛蓄電池)는 충방전을 수년간 지속하게 되면, 상기 양극과 음극의 전극이 황산납(PbSO4)으로 변환되는 과정중에, 그 황산납(PbSO4)의 표면에 백색유산연화(白色流酸鉛化)가 석출되는 현상이 발생되게 된다. 따라서, 전극에 나쁜 박막이 형성되어, 전극의 도전성이 떨어진다는 문제점이 있었으며, 그 박막으로 인해 과산화납(PbO2)이 감소되게 되고, 전해액의 농도가 낮 아지게 되므로 기전력의 회복이 어려워지게 되어 연축전지(鉛蓄電池)의 충전이 불가능하게 된다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 배터리의 전극에 고압의 펄스를 일정시간 가함으로써, 황산납(PbSO4)을 외부 기전력으로 강제 분해시켜 주어 백색유산연화(白色流酸鉛化) 막이 제거되게 함으로써, 전해액의 비중을 증가시켜 연축전지(鉛蓄電池)를 거의 초기상태로 재생시키도록 한 연축전지 재생장치 및 그 재생방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 음극전극에 납(Pb)이 설치되고, 양극전극에 과산화납(PbO2)이 설치되며, 전해액으로 물(H2O)과, 황산(H2SO4)이 구성되고, 방전시 이온화 경향에 의해 각 전극이 황산납(PbSO4)으로 변화되고 전해액은 수소이온과 산소이온으로 변화되며, 수년간 반복적인 충/방전시 백색유산연화막인 산화막이 황산납(PbSO4)의 표면에 결착되어, 충전이 이루어지지 않는 폐 연축전지에 있어서, 상기 폐 연축전지의 음극전극 및 양극전극에 1200V～1400V 펄스를 인가하여 주고, 펄스인가 시간을 9시간동안 인가시킴으로써, 황산납(PbSO4)의 표면에 결착된 산화막을 제거하고, 전해액을 물(H2O)과, 황산(H2SO4)으로 변화되도록 재생시키는 것을 특징으로 하는 연축전지 재생장치가 제공된다.
바람직하게, 상기 연축전지 재생장치는 연축전지의 용량 선택 및 재생 구동 신호를 발생시키는 키입력부와; 연축전지 재생에 필요한 교류 전력을 공급하기 위한 전력공급부와; 그 전력공급부로부터 인가받은 전압을 분배하기 위한 전압분배부와; 상기 전압분배부로부터 분배된 전압을 인가받아 구동되며, 상기 키입력부를 통해 선택한 배터리 용량 선택키에 의해 일정 전압으로 자동 조절되는 전압조절부와; 배터리 용량 선택키에 의해 일정 주파수값으로 조절되는 주파수 발생부와; 상기 전압분배부로부터 분배된 전압을 인가받아 구동되며, 상기 전압조절부 및 주파수 발생부에 의해 조절된 펄스파가 발생되는 펄스발생부와; 상기 펄스발생부와 접속되어, 그 펄스발생부로부터 발생된 전압을 직류로 변환시키는 정류부와; 그 정류부와 접속되어져 역전압의 투입을 방지하기 위한 역전압 방지부와; 그 역전압 방지부는 연축전지와 접속되는 단자와; 상기 단자의 일단에 접속되어 상기 단자(28)로 투입되는 전류를 감지하고, 그 전류값을 제어부로 인가시키기 위한 전류감지부와; 배터리가 과열되는 것을 방지하기 위한 팬과; 그 팬을 구동시키기 위한 팬 구동부와; 상기 키입력부를 통해 선택한 배터리 용량 선택키신호에 따라, 각 배터리 용량별 적정 전압값과, 주파수값, 펄스 인가 시간값이 저장되어져 있는 데이터저장부와; 상기 키입력부를 통해 선택한 배터리 용량 선택키신호를 인가받아, 해당 배터리 용량에 따른 적정 전압값과, 주파수값, 펄스 인가 시간값을 상기 데이터저장부로부터 추출하여, 상기 전압조절부 및 주파수발생부에 제어신호를 인가하여, 연축전지가 재생되도록 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 연축전지 재생장치가 제공된다.
바람직하게, 폐 연축전지(鉛蓄電池)의 최소 잔류전압값을 체크하여 재생 가 능여부를 판단하는 과정과; 연축전지 재생장치의 단자에 배터리 전극을 연결하는 과정과; 연축전지 재생장치의 키입력부를 통해 연축전지의 용량을 선택 입력하는 과정과; 연축전지 재생장치의 제어부가 상기 키입력부로부터 선택한 배터리 용량 선택키신호를 인가받아, 해당 배터리 용량에 따른 적정 전압값과, 주파수값, 펄스 인가 시간값을 상기 데이터저장부로부터 추출하는 과정과; 상기 제어부가 전압조절부 및 주파수발생부에 해당 펄스값의 구동 제어신호를 인가하며, 기설정 펄스인가시간동안 펄스를 공급하는 과정과; 재생된 연축전지의 전해액 비중이 최소 1.25 이상이 되는 지를 비중계를 통해 확인하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연축전지의 재생방법이 제공된다.
이하, 본 발명에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치의 회로 구성을 도시한 블록구성도이다.
이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)는 배터리의 전극에 고압의 펄스를 일정시간동안 가함으로써, 황산납(PbSO4)을 외부 기전력으로 강제 분해시켜 주어 백색유산연화(白色流酸鉛化) 박막이 제거되게 함으로써, 전해액의 비중을 증가시켜 연축전지(鉛蓄電池)를 거의 초기상태로 재생시키도록 한 장치이다.
통상적으로, 연축전지(鉛蓄電池)는 다양한 용량으로 구성되어져 있는 바, 종류에 따라 12V, 24V, 48V의 배터리 용량을 갖는다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)는 각 연축전지(鉛蓄電池)의 용량에 따른 펄스파의 세 기, 전압값 데이터를 미리 저장한 상태에서, 각 연축전지(鉛蓄電池)에 따라 상이한 펄스파를 가하도록 하여, 정확한 재생이 이루어지도록 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)는 모든 연축전지(鉛蓄電池)를 재생시킬 수 있는 것이 아니고, 최소 잔류전압 이상의 전압값이 검출되는 연축전지(鉛蓄電池)에 대해서 재생이 가능하다. 즉, 동일한 사용기간을 갖는 폐 연축전지(鉛蓄電池)라고 할지라도, 그 보관상태에 따라 재생이 가능하지 않기도 하기 때문이다.
따라서, 상기 연축전지(鉛蓄電池)를 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)에 탑재시키기에 앞서, 상기 연축전지(鉛蓄電池)의 최소 잔류전압값을 체크하도록 한다. 재생 가능한 최소 잔류전압값은 12V 배터리를 기준으로 4V이상이어야만 한다.
보다 상세하게, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)의 구성을 기술하면, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)는 연축전지의 용량 선택 및 재생 구동신호를 발생시키는 키입력부(12)가 구성되어져 있으며, 연축전지 재생에 필요한 교류 전력을 공급하기 위한 전력공급부(14)와; 그 전력공급부(14)로부터 인가받은 전압을 분배하기 위한 전압분배부(16)가 구비되어져 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)에는 상기 전압분배부(16)로부터 분배된 전압을 인가받아 구동되며, 상기 키입력부(12)를 통해 선택한 배터리 용량 선택키에 의해 일정 전압으로 자동 조절되는 전압조절부(18)가 구비되어져 있으며, 배터리 용량 선택키에 의해 일정 주파수값으로 조절되는 주파수 발생 부(20)가 구비되어져 있다.
또, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)에는 상기 전압분배부(16)로부터 분배된 전압을 인가받아 구동되며, 상기 전압조절부(18) 및 주파수 발생부(20)에 의해 조절된 펄스파가 발생되는 펄스발생부(22)가 구비되어져 있다.
또, 상기 펄스발생부(22)와 접속되어, 그 펄스발생부(22)로부터 발생된 전압을 직류로 변환시키는 정류부(24)가 구비되어져 있으며, 그 정류부(24)와 접속되어져 역전압의 투입을 방지하기 위한 역전압 방지부(26)가 구비되어져 있고, 그 역전압 방지부(26)는 연축전지와 접속되는 단자(28)와 결합되어져 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)에는 상기 단자(28)의 일단에 접속되어 상기 단자(28)로 투입되는 전류를 감지하기 위한 전류감지부(30)가 구비되는 바, 그 전류감지부(30)는 통상의 전류미터이며, 그 전류감지부(30)에서 감지된 전류값은 제어부(38)로 인가되고, 배터리가 과열되는 것을 방지하기 위한 팬(34)과, 그 팬(34)을 구동시키기 위한 팬 구동부(36)가 구비되어져 있다.
또, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)에는 상기 키입력부(12)를 통해 선택한 배터리 용량 선택키신호에 따라, 각 배터리 용량별 적정 전압값과, 주파수값, 펄스 인가 시간값이 저장되어져 있는 데이터저장부(32)가 구비되어져 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)에는 상기 키입력부(12)를 통해 선택한 배터리 용량 선택키신호를 인가받아, 해당 배터리 용량에 따 른 적정 전압값과, 주파수값, 펄스 인가 시간값을 상기 데이터저장부(32)로부터 추출하여, 상기 전압조절부(18) 및 주파수발생부(20)에 제어신호를 인가하여, 연축전지가 재생되도록 제어하는 제어부(38)가 구비되어져 있으며, 그 제어부(38)의 내부에는 재생을 위해 기설정된 적정 시간동안 시간을 타이밍하기 위한 타이머(미도시)가 구비되어져 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치(10)는 실제 실험결과, 12V 배터리의 경우에 배터리의 보관상태가 아주 나쁜 것을 가정하여, 상기 펄스발생부(22)를 통해서 1200V～1400V 펄스를 인가하여 주고, 펄스인가 시간은 8시간인 경우, 대부분의 연축전지가 재생되었다.
즉, 연축전지가 재생되기 위해서는 전해액의 비중이 최소 1.25 이상이 되어야 되므로, 상기 펄스발생부(22)를 통해서 1200V～1400V 펄스를 인가하여 주고, 펄스인가 시간을 8시간동안 유지시킨 후에, 상기 전해액의 비중을 비중계를 통해 측정하여 1.25 이상의 비중값이 체크되는 지를 확인함으로써 연축전지의 온전한 재생이 이루어졌는지를 확인할 수 있다.
따라서, 상기 데이터저장부(32)에는 12V 배터리의 경우에, 1200V～1400V 펄스를 발생시키도록 설정되어져 있으며, 여유 시간을 감안하여 9시간동안 펄스를 인가하도록 설정되어져 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연축전지 재생장치를 통한 재생 상태를 도시한 공정도이다.
먼저, 재생하고자 하는 상기 연축전지(鉛蓄電池)의 최소 잔류전압값을 체크 하도록 한다. 재생 가능한 최소 잔류전압값은 12V 배터리를 기준으로 4V이상이어야만 한다. 동시에, 상기 연축전지(鉛蓄電池)의 용량을 확인한다.
연축전지의 용량을 확인한 후에, 연축전지 재생장치(10)의 단자(28)에 배터리 전극을 연결하고, 상기 키입력부(12)를 통해 연축전지의 용량을 선택 입력한다.
그러면, 연축전지 재생장치(10)의 제어부(38)는 상기 키입력부(12)로부터 선택한 배터리 용량 선택키신호를 인가받아, 해당 배터리 용량에 따른 적정 전압값과, 주파수값, 펄스 인가 시간값을 상기 데이터저장부(32)로부터 추출하여, 상기 전압조절부(18) 및 주파수발생부(20)에 제어신호를 인가하여, 연축전지가 재생되게 된다.
이때, 상기 연축전지 재생장치(10)는 연축전지가 재생되기 위해서는 전해액의 비중이 최소 1.25 이상이 되어야 되므로, 상기 펄스발생부(22)를 통해서 1200V～1400V 펄스를 인가하여 주고, 펄스인가 시간을 9시간동안 유지시키도록 설정되어져 있으며, 재생 시간이 경과된 후에는 상기 전해액의 비중을 비중계를 통해 측정하여 1.25 이상의 비중값이 체크되는 지를 확인하도록 한다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 연축전지 재생장치 및 그 재생방법은 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 연축전지 재생장치 및 그 재생방법은 배터리 용량별로 기설정된 펄스값과, 펄스 인가시간동안 일정세기의 펄스를 자동으로 가함으로써, 백색유산연화막이 제거되고, 전해액의 비중을 높여줌으로써 거의 신품에 가깝도록 연축전지를 재생시킬 수 있다는 장점이 있으며, 그로인해 산업폐기물인 폐 연축전지를 재생시켜 산업폐기물을 효과적으로 저감시킬 수 있고, 또한 폐기시에는 납성분을 재생하는 데 경제성이 낮으나, 연축전지의 재생을 통해 환경 오염을 효과적으로 감소시킬 수 있다는 잇점이 있다.

Claims (3)

  1. 음극전극에 납(Pb)이 설치되고, 양극전극에 과산화납(PbO2)이 설치되며, 전해액으로 물(H2O)과, 황산(H2SO4)이 구성되고, 방전시 이온화 경향에 의해 각 전극이 황산납(PbSO4)으로 변화되며, 전해액이 수소이온과 산소이온으로 변화되며, 수년간 반복적인 충/방전시 백색유산연화막인 산화막이 황산납(PbSO4)의 표면에 결착되어, 충전이 이루어지지 않는 폐 연축전지에 있어서,
    상기 폐 연축전지의 음극전극 및 양극전극에 1200V～1400V 펄스를 인가하여 주고, 펄스인가 시간을 9시간동안 인가시킴으로써, 황산납(PbSO4)의 표면에 결착된 산화막을 제거하고, 전해액을 물(H2O)과, 황산(H2SO4)으로 변화되도록 재생시키는 것을 특징으로 하는 연축전지 재생장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연축전지 재생장치는 연축전지의 용량 선택 및 재생 구동신호를 발생시키는 키입력부와; 연축전지 재생에 필요한 교류 전력을 공급하기 위한 전력공급부와; 그 전력공급부로부터 인가받은 전압을 분배하기 위한 전압분배부와; 상기 전압분배부로부터 분배된 전압을 인가받아 구동되며, 상기 키입력부를 통해 선택한 배터리 용량 선택키에 의해 일정 전압으로 자동 조절되는 전압조절부와; 배터리 용량 선택키에 의해 일정 주파수값으로 조절되는 주파수 발생부와; 상기 전압분배부로부터 분배된 전압을 인가받아 구동되며, 상기 전압조절부 및 주파수 발생부에 의해 조절된 펄스파가 발생되는 펄스발생부와; 상기 펄스발생부와 접 속되어, 그 펄스발생부로부터 발생된 전압을 직류로 변환시키는 정류부와; 그 정류부와 접속되어져 역전압의 투입을 방지하기 위한 역전압 방지부와; 그 역전압 방지부는 연축전지와 접속되는 단자와; 상기 단자의 일단에 접속되어 상기 단자(28)로 투입되는 전류를 감지하고, 그 전류값을 제어부로 인가시키기 위한 전류감지부와; 배터리가 과열되는 것을 방지하기 위한 팬과; 그 팬을 구동시키기 위한 팬 구동부와; 상기 키입력부를 통해 선택한 배터리 용량 선택키신호에 따라, 각 배터리 용량별 적정 전압값과, 주파수값, 펄스 인가 시간값이 저장되어져 있는 데이터저장부와; 상기 키입력부를 통해 선택한 배터리 용량 선택키신호를 인가받아, 해당 배터리 용량에 따른 적정 전압값과, 주파수값, 펄스 인가 시간값을 상기 데이터저장부로부터 추출하여, 상기 전압조절부 및 주파수발생부에 제어신호를 인가하여, 연축전지가 재생되도록 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 연축전지 재생장치.
  3. 폐 연축전지(鉛蓄電池)의 최소 잔류전압값을 체크하여 재생 가능여부를 판단하는 과정과;
    연축전지 재생장치의 단자에 배터리 전극을 연결하는 과정과;
    연축전지 재생장치의 키입력부를 통해 연축전지의 용량을 선택 입력하는 과정과;
    연축전지 재생장치의 제어부가 상기 키입력부로부터 선택한 배터리 용량 선택키신호를 인가받아, 해당 배터리 용량에 따른 적정 전압값과, 주파수값, 펄스 인 가 시간값을 상기 데이터저장부로부터 추출하는 과정과;
    상기 제어부가 전압조절부 및 주파수발생부에 해당 펄스값의 구동 제어신호를 인가하며, 기설정 펄스인가시간동안 펄스를 공급하는 과정과;
    재생된 연축전지의 전해액 비중이 최소 1.25 이상이 되는 지를 비중계를 통해 확인하는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연축전지의 재생방법.
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