KR20080001708U - 납축전지에 사용되는 타공 기판 - Google Patents

Abstract

본 고안은 납축전지의 극판에 사용되는 기판에 관한 것으로, 연판을 타발하여 기판의 와이어와 공극을 형성시킬 때, 기판 와이어의 전단면을 수직으로 형성시키지 아니하고 전단면을 사선 형태로 절단 또는 펀칭하여 형성시킴으로서, 기판에 충전된 활물질이 기판 와이어의 전단면을 감싸게 하며, 전단면의 표면적을 증가시켜 활물질과 와이어 전단면의 접착력을 향상시켜 납축전지의 수명을 향상 시킨 것이다.

납축전지, 기판, 사선, 절단, 와이어

Description

납축전지에 사용되는 타공 기판{ Punched grid for lead-acid battery }

도 1은 스트립 연판을 타발하여 형성시킨 기판의 일 예시 정면도

도 2는 본 고안의 타공 기판에 있어서의 와이어 부분 일부 발췌 단면도

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 있어서의 와이어 부분 일부 발췌 단면도로서

(가)는 전단면 상부를 경사면으로 형성시킨 실시예의 정면도

(나)는 전단면의 상하부를 경사면으로 형성시킨 예와 이를 형성시키는 펀치의 예시 단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 프레임 2 : 러그 3 : 공극

4 : 와이어

41 : 전단면

42 : 경사면

본 고안은 납축전지의 극판에 사용되는 기판에 관한 것으로 특히, 연판을 타공하여 형성시키는 타공 기판에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 등에 사용되는 납축전지는 충전과 방전이 가능한 2차 전지이다. 이는 전해액으로서 희황산(H₂SO₄)이 사용되고, 극판의 활물질로서 양극(+)에 이산화납(PbO₂)을, 음극(-)에 해면상(海綿狀)납(Pb)을 도포하여, 외부회로에 연결하면 전기가 흐르면서 그 양극(+)과 음극(-)의 활물질이 황산납(PbSO₄)으로 변화(방전)되고, 반대로 외부에서 전류를 흘려주면 그 황산납이 다시 이산화연(+)과 해면상납(-)으로 변화(충전)되는 원리를 이용한 것이다. 이 중 양극과 음극은 전기적인 신호를 발생시키는 활물질과 이 전기적인 신호의 통로 및 활물질을 지지시켜주는 기판으로 이루어진 것으로 활물질의 중량에 따라서 납축전지의 성능과 용량이 변화하며, 기판은 납축전지의 크기에 따라 변화한다. 납축전지의 기판은 활물질을 지지할 뿐 아니라, 전류의 이동 통로 역할도 같이 한다. 전 세계적으로 기판의 디자인은 무게를 줄이면서 전류를 가장 적절하게 집적할 수 있는 가에 대한 디자인이 연구되어져 왔다. 그러나 제한된 공법으로 인하여 기판 디자인은 제한되어져 왔다.

보통 납축전지의 기판 제조 공정은 중력주조(Casting), 익스펜디드(Expanded metal forming), 타공(Stamping, Punching) 방식이 이용되고 있다.

중력주조 방식은 납물을 기판 몰드(Mold)에 부어 식힌 후 몰드로부터 분리시키는 방법이다. 이러한 방법으로 제조되는 기판은 기판을 구성하는 와이어 내에 큰 기공을 가지게 되어 납축전지에서 기판 부식을 빨리 가져올 수 있는 원인을 제공한다. 그리고 공법상 제한된 수평·수직 와이어 패턴을 가질 수밖에 없으며, 기판 몰드와 기판을 분리시키려면 주기적으로 몰드를 코팅해주어야만 하는 작업의 어려움 때문에 생산성이 증가하지 못하는 단점들이 있다.

익스펜디드 방식은 압착된 스트립(Strip)을 찢어 늘리어 기판을 만드는 방법으로서 연속적인 스트립이 공급되면 이에 따라 기판이 만들어지기 때문에 중력주조방식보다 월등한 생산성을 가지고 있다. 그러나 익스펜디드 방식 또한 단점을 보유하고 있다. 연속적으로 생산하는 상황에서 기판의 와이어 성형은 다이아몬드 패턴을 제공하며, 좌·우 프레임을 가지지 못하기 때문에 제품 사용 중 그리드 성장에 취약한 면을 가지고 있다. 또한 와이어가 꼬아지는 결점이 있으며, 압착된 연판을 늘이거나 확장시킬 때 와이어와 와이어가 만나는 부분인 노드(Node)에 기판의 스트레스가 집중되어 잘 끊어지는 단점을 가지고 있으며, 제품 사용 중 기판 부식으로 인하여 노드 부분이 먼저 끊어져 단수명을 초래하기도 한다.

중력 주조와 익스펜디드 방식의 단점들을 보완하기 위하여 개발된 방식이 타공(Stamping, Punching) 방식이다. 압착 또는 중력주조로 만들어진 연판에 구멍을 뚫어 기판을 성형하는 방식으로서 중력주조 방식의 장점인 좌·우 프레임을 보유하고 있으며, 익스펜디드 방식에서 사용되는 압착된 연판을 사용하면서 제품 사용 중 그리드 부식과 성장에 강하다는 점과 타공 방식에 의하여 만들어 지기 때문에 와이 어의 스트레스를 저감시켜 제품 사용 중 그리드 노드 부분이 끊어지지 않는다는 장점을 가지고 있다. 하지만 타공 방식에서 나타나는 문제점은 연판에 상하 왕복운동을 하는 펀치로 구멍을 형성시키기 때문에 구멍사이에 활물질이 자리 잡게 되면 활물질과 기판이 접하는 면적이 좁아, 제품 사용 중 잦은 진동이 가해지면 활물질이 기판에서 이격될 수 있는 빈도가 높아지기 때문에 제품의 수명을 단축시키는 결점이 있다. 이러한 문제점을 보완하고자 종래에는 기판을 감싸도록 활물질을 기판 양측에 걸쳐 두텁게 도포하거나 극판 표면에 종이를 붙여 극판을 형성시켜 왔다. 그러나 활물질을 기판 양측에 도포한다던지 종이를 붙이는 것은 제조비용을 양등 시키고 생산성을 악화시키는 결점이 있다.

이에 본 고안자는 종래의 타공 기판으로 제조된 극판에 있어서는 기판의 와이어의 전단면(剪斷面)이 직벽면으로 이루어짐으로, 기판에 충전된 활물질이 지지되기 어려워 활물질의 이격 염려가 컸던 점에 착안하여. 기판 와이어의 전단면을 직벽면으로 형성시키지 아니하고 전단면을 사선으로 형성시킴으로서, 기판에 충전된 활물질이 사선으로 절단된 와이어를 감싸게 하여 그 결착력을 강화시키고, 또한 기판 와이어 단면의 표면적이 증가하게 되어 활물질과 기판의 와이어간 접착력을 향상 시키게 하였다. 이와 같은 본 고안을 첨부된 도면에 의하여 설명하면 다음과 같다.

프레임(1)과 프레임의 상부에 형성되는 러그(2)와 프레임(1) 내측에 타발(punching)에 의해 형성되는 공극(3)과 공극(3)을 형성시킴에 따라 형성되는 와이어(4)로 구성되는 타공 기판에 있어서, 본 고안은 공극(3)을 형성시킴에 있어서 타발하는 펀치의 타발각을 와이어(4)에 대하여 수직방향이 아닌 경사각으로 함으로서 와이어(4)의 전단면(41)이 경사면(42)을 가지도록 하는 것을 특징으로 한다.

전단면(41)에 경사면을 형성시킴에 있어서는 첨부된 도면 도2에 도시된 바와 같이 전단면(41) 전체를 경사면(42)으로 형성시킬 수도 있고 첨부된 도면 도3에 도시된 바와 같이 전단면(41)의 일부를 경사면(42)으로 형성시킬 수 있다. 전단면(41)의 상하부에 경사면(42)을 형성시키기 위한 받침펀치(a)와 타격펀지(b)의 일 실시예가 첨부되 도면 도 3 에 간략 도시되어 있다.

와이어(4)의 전단면(41)이 가지는 경사각(가)은 45±0~40도인 것이 바람직하나 45도인 것이 가장 바람직하다. 전단면(41)의 경사각이 45도일 경우, 활물질과의 접촉면적을 확대시키면서도 횡방향으로의 진동이나 상하 방향으로의 진동에 대하여 균형있게 활물질을 붙잡는 작용을 하게 된다.

이상의 설명에서와 같이, 본 고안에 따른 압착된 스트립을 가지고 펀칭하여 제조함으로서 기판의 조직이 치밀하여 내부식성을 가지는 익스펜디드 공법의 장점을 가질 뿐 아니라, 중력 주조식 기판의 장점인 기판(1)이 상부프레임(12)과 하부 프레임(13) 및 좌측프레임(14)과 우측프레임(15)을 가지게 하여 기판의 성장을 제한하는 중력주조의 장점 또한 가지게 된다. 특히 본 고안은 활물질층의 지지력을 확보하기 위하여 기판 와이어(4)의 전단면(41)을 수직으로 형성시키지 아니하고, 이를 사선으로 절단하여 형성시킴으로서, 사선으로 절단된 와이어(4)의 전단면(41)이 활물질층을 견고하게 파지하게 하여 활물질층이 와이어(2)로부터 이격되는 현상을 크게 개선하는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 프레임(1)과 프레임의 상부에 형성되는 러그(2)와 프레임(1) 내측에 타발(punching)에 의해 형성되는 공극(3)과 공극(3)을 형성시킴에 따라 형성되는 와이어(4)로 구성되는 타공 기판에 있어서, 공극(3)을 형성시킴에 있어서 타발하는 펀치의 타발각을 와이어(4)에 대하여 수직방향이 아닌 경사각으로 함으로서 와이어(4)의 전단면(41)이 경사각(가)을 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 납축전지에 사용되는 타공 기판.
2. 제1항에 있어서, 와이어(4)의 전단면(41)이 가지는 경사각(가)은 45±0~40도 인 것을 특징으로 하는 납축전지에 사용되는 타공 기판.
3. 제2항에 있어서, 와이어(4)의 전단면(41)이 가지는 경사각(가)은 45도인 것을 특징으로 하는 납축전지에 사용되는 타공 기판.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 와이어(4)의 전단면(41)이 가지는 경사면은 전단면(41)의 일부에 형성된 것임을 특징으로 하는 납축전지에 사용되는 타공 기판.

Images