KR20210157712A - 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치 - Google Patents

바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정한 양의 납작한 튜브원단이 롤에 감긴 튜브원단 롤을 준비하고, 수지코팅액도포장치를 이용하여 튜브 원단에 일정량의 수지 코팅액을 도포시키며, 이후, 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치를 이용하여 수지 코팅된 튜브 원단을 공급받아 해당 튜브 원단에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 도포시킴으로써, 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅층을 형성시킨 후, 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 제조되는 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 격리판(세퍼레이트)을 생략하여 제조 난이도를 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있게 됨으로써, 가격 경쟁력있는 축전지를 제조하는 효과가 있다.

Description

바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치{Biocellulose membrane coated multi-tube manufacturing device for storage battery}
본 발명은 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일정한 양의 납작한 튜브원단이 롤에 감긴 튜브원단 롤을 준비하고, 수지코팅액도포장치를 이용하여 튜브 원단에 일정량의 수지 코팅액을 도포시키며, 이후, 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치를 이용하여 수지 코팅된 튜브 원단을 공급받아 해당 튜브 원단에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 도포시킴으로써, 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅층을 형성시킨 후, 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 제조되는 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치에 관한 것이다.
축전지 양극판용 멀티튜브를 성형 또는 제조시 사용되는 최근의 종래 기술로는, 대한민국특허등록공보 제1186211호(산업용 배터리 양극판 멀티튜브 제조장치)가 제안된 바 있는 데, 이는 특허등록공보의 청구범위 제 1항 내지 제 4항에 기재되어 있는 바와 같이, 튜브원단(6)을 로딩하는 로딩장치(1)와, 로딩장치(1)로부터 공급된 원단(6)을 정렬하는 정렬공급장치(2)와, 정렬공급장치(2)로부터 원단(6)을 공급받아 원단(6)을 가열 및 냉각시키는 열처리 장치(3)와, 열처리 장치(3)로 유입된 원단(6)에 성형봉(10)을 삽입 및 배출하는 성형봉 밀어주는 장치(4)와, 봉이 삽입된 후 배출된 원단(6)을 절단하는 절단장치(5)를 포함하여 구성되어 일정 방향으로 나란히 배치된 다수 개의 튜브를 제조하는, 산업용 배터리 양극판 멀티튜브 제조 장치에 있어서, 상기 로딩장치(1) 및 정렬공급장치(2)는 튜브의 홀이 원단(6)의 진행 방향과 일직선상이 되도록 이루어져 있으며, 상기 절단장치(5)는 열처리 장치(3)와 인접하여 설치되어 있고, 성형봉(10)은 일측이 정렬공급장치(2)에 위치한 원단(6) 내부에 삽입되어 있고, 타측은 열처리 장치(3)에 위치하여 원단(6)의 진행방향을 따라 앞뒤로 이동 가능하도록 배치되어 있으며, 상기 성형봉 밀어주는 장치(4)는 열처리 장치(3)에 도달한 튜브의 길이방향과 일직선상으로 배치되어 있는 다수개의 가압봉(20)과, 상기 가압봉(20)을 열처리 장치(3) 측으로 일직선상으로 왕복 이동시키도록 구성된 구동장치(30)로 구성되어 있어, 성형봉(10)이 끼워진 채 절단장치(5)에 도달한 원단(6) 내부에 끼워진 성형봉(10)을 가압봉(20)을 이용하여 정렬공급장치(2) 측으로 밀어내도록 구성된다.
그리고, 상기 다수 개의 가압봉(20)은 다수 개의 군으로 구분되어 각 군이 교대로 왕복 이동하여 성형봉(10)을 밀어내도록 구성되고, 상기 절단장치(5)는, 절단 과정에서 원단(6)의 이동을 방지하도록 원단(6)의 일부 지점을 고정하는 고정장치(50)가 추가로 설치되며, 상기 절단장치(5)는, 원단(6)의 양측 끝단을 융착하는 융착장치(40)가 설치되어 있다.
그러나, 위와 같은 선행기술은 미도시된 전단계인 코팅조를 통과함에 따라 수지 코팅액이 도포된 튜브원단을 열처리 장치로 공급시킬 때까지 그 표면에 묻어 있는 잔여액의 확실한 제거를 위해, 상당한 거리에 이르는 구간에 불필요하게 길고 복잡한 로딩장치 및 정렬공급장치 들이 설치되어 있을 뿐 아니라, 열처리 장치내로 유입된 튜브원단을 원통형으로 유지된 상태로 절단장치가 있는 뒤로 직선 이송시키는 그 구성 또한 진선형 성형봉을 구성시킨 다음 그 후방에는 가압봉을 포함하는 성형봉을 밀어주는 장치(4)가 더 설치되어야 하고, 더군다나, 상기 다수 개의 가압봉을 다수 개의 군으로 구분되어 각 군이 교대로 왕복 이동하여 성형봉을 밀어내도록 구성되는 동시에, 상기 절단장치에는 절단 과정에서 원단의 이동을 방지하도록 원단의 일부 지점을 고정하는 고정장치가 추가로 설치되는 등, 불필요한 공정이 너무 많아 공정 손실이 클 뿐 아니라 상당히 많은 설치공간이 요구되면서도 아주 복잡하게 구성되어 있기 때문에 제작 및 설치에 따른 비용이 매우 컸던 문제점이 있었다.
더군다나, 빳빳하게 열처리된 튜브원단을 절단하기 위해, 다수 개의 가압봉을 다수 개의 군으로 구분되어 각 군이 교대로 왕복 이동하여 성형봉을 밀어낸 후 양 옆의 고정장치로 잡고 절단이 이루어지는 등, 절단공정 또한 매우 복잡할 뿐 아니라, 절단공정을 수행하는 동안 다른 모든 공정의 흐름이 일시적으로 중단되어야함으로 이에 따른 공정손실이 또한 막대한 실정이다.
즉, 격리판(분리막, 세퍼레이트)을 제조하기 위하 공정 자체가 너무 복잡하여 이를 단순화할 필요성이 대두되었으며, 친환경적 소재를 통해 환경 오염 부분도 해결할 수 있는 새로운 방식의 제조장치를 제안하게 된 것이다.
대한민국특허등록공보 제10-1186211호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 일정한 양의 납작한 튜브원단이 롤에 감긴 튜브원단 롤을 준비하고, 수지코팅액도포장치를 이용하여 튜브 원단에 일정량의 수지 코팅액을 도포시키며, 이후, 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치를 이용하여 수지 코팅된 튜브 원단을 공급받아 해당 튜브 원단에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 도포시킴으로써, 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅층을 형성시킨 후, 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 제조되는 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치는,
일정한 양의 납짝한 튜브 원단이 롤에 감겨진 튜브원단거치장치(100);와
상기 튜브원단거치장치의 후측에 설치 구성되어 공급되는 튜브 원단에 일정량의 수지 코팅액을 도포시키기 위한 수지코팅액도포장치(200);와
상기 수지코팅액도포장치에 수지 코팅액을 공급하기 위한 제1코팅조(210);와
상기 수지코팅액도포장치의 후측에 설치 구성되어 수지 코팅된 튜브 원단을 공급받을 경우에 해당 튜브 원단에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 도포시키기 위한 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300);와
상기 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 공급하기 위한 제2코팅조(310);와
상기 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300)의 후측에 설치 구성되어 상기 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액이 도포된 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 횡방향 직선으로 로딩할 수 있도록하는 성형 가이드봉을 포함하는 원통 유지용로딩장치(400);와
상기 원통유지용로딩장치(400)가 포함된 일부 구간에는 원통형 튜브에 함유되어 있는 수지 코팅액과 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 건조시켜 경화시키기 위한 건조장치(500);와
상기 건조장치의 후측에 설치 구성되어 건조장치를 통해 건조된 원통형 튜브를 가이드 하면서 열을 제거하는 가이드롤러(600) 및 냉각장치(700);와
상기 가이드롤러(700)의 후측에 설치 구성되어 냉각된 원통형 튜브를 일정한 길이 단위별로 절단을 실시하는 원통형튜브절단장치(800);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명인 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치를 통해, 일정한 양의 납작한 튜브원단이 롤에 감긴 튜브원단 롤을 준비하고, 수지코팅액도포장치를 이용하여 튜브 원단에 일정량의 수지 코팅액을 도포시키며, 이후, 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치를 이용하여 수지 코팅된 튜브 원단을 공급받아 해당 튜브 원단에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 도포시킴으로써, 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅층을 형성시킨 후, 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 제조되는 효과를 제공하게 된다.
이를 통해, 격리판(세퍼레이트)을 생략하여 제조 난이도를 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있게 됨으로써, 가격 경쟁력있는 축전지를 제조하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치의 전체 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치의 바이오셀룰로스 멤브레인의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치에 의해 제조된 축전지용 멀티튜브 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치에 적용되는 바이오셀룰로스 멤브레인 막의 열수축 그래프 예시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치는,
일정한 양의 납짝한 튜브 원단이 롤에 감겨진 튜브원단거치장치(100);와
상기 튜브원단거치장치의 후측에 설치 구성되어 공급되는 튜브 원단에 일정량의 수지 코팅액을 도포시키기 위한 수지코팅액도포장치(200);와
상기 수지코팅액도포장치에 수지 코팅액을 공급하기 위한 제1코팅조(210);와
상기 수지코팅액도포장치의 후측에 설치 구성되어 수지 코팅된 튜브 원단을 공급받을 경우에 해당 튜브 원단에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 도포시키기 위한 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300);와
상기 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 공급하기 위한 제2코팅조(310);와
상기 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300)의 후측에 설치 구성되어 상기 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액이 도포된 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 횡방향 직선으로 로딩할 수 있도록하는 성형 가이드봉을 포함하는 원통 유지용로딩장치(400);와
상기 원통유지용로딩장치(400)가 포함된 일부 구간에는 원통형 튜브에 함유되어 있는 수지 코팅액과 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 건조시켜 경화시키기 위한 건조장치(500);와
상기 건조장치의 후측에 설치 구성되어 건조장치를 통해 건조된 원통형 튜브를 가이드 하면서 열을 제거하는 가이드롤러(600) 및 냉각장치(700);와
상기 가이드롤러(700)의 후측에 설치 구성되어 냉각된 원통형 튜브를 일정한 길이 단위별로 절단을 실시하는 원통형튜브절단장치(800);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치는,
원통형 튜브에 코딩된 바이오셀룰로스 멤브레인층에 의해, 두 전극 사이에 위치하여 전극간 물리적 접촉에 의한 단락을 방지하고 격리판 내 기공을 통해 이온을 전달하는 역할을 수행하는 분리막(세퍼레이트)를 생략할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치의 전체 개략 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치는, 크게, 튜브원단거치장치(100), 수지코팅액도포장치(200), 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300), 제2코팅조(310), 원통유지용로딩장치(400), 건조장치(500), 가이드롤러(600) 및 냉각장치(700), 원통형튜브절단장치(800)를 포함하여 구성하게 된다.
상기한 원통유지용로딩장치(400), 건조장치(500), 가이드롤러(600) 및 냉각장치(700), 원통형튜브절단장치(800)는 본 출원의 발명인이 출원하여 공개된 대한민국공개특허공보 제10-2015-0057252호인 '축전지 양극판용 멀티튜브의 연속 자동화 제조시스템'에 구체적으로 설명하고 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 상기한 공개특허공보를 참조하면 당업자들이라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명은 상기한 공개특허공보의 개량 발명(특허)으로서, 격리판(세퍼레이트)을 생략하여 제조 난이도를 단순화하여 제조원가를 절감하도록 하여 가격 경쟁력있는 축전지를 제조하는 효과를 제공하고자 개시한 것이다.
즉, 본 발명인 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치는,
원통형 튜브에 코딩된 바이오셀룰로스 멤브레인층에 의해, 두 전극 사이에 위치하여 전극간 물리적 접촉에 의한 단락을 방지하고 격리판 내 기공을 통해 이온을 전달하는 역할을 수행하는 분리막(세퍼레이트)를 생략할 수 있는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 설명하자면, 상기 튜브원단거치장치(100)는 일정한 양의 납짝한 튜브 원단이 롤에 감겨진 장치를 의미한다.
이때, 튜브원단거치장치로부터 튜브 원단 롤을 수지코팅액도포장치(200)로 공급하게 되는데, 상기 수지코팅액도포장치(200)는 상기 튜브원단거치장치의 후측에 설치 구성되어 공급되는 튜브 원단에 일정량의 수지 코팅액을 도포시키기 위한 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기 튜브 원단이 균일한 회전속도로 공급되기 위한 이동수단이 필요하게 되며, 바람직하게는 컨베이어 벨트 혹은 체인으로 구성할 수 있게 된다.
이때, 제1코팅조(210)를 통해 주기적으로 상기 수지코팅액도포장치에 수지 코팅액을 공급하게 되는 것이다.
일반적으로 납축전지의 분리막은 저저항, 비전도성의 다공막으로 두 전극 사이에 위치하여 전극간 물리적 접촉에 의한 단락을 방지하고 격리판 내 기공을 통해 이온을 전달하는 역할을 한다.
또한, 배터리 충/방전시, 극판으로부터 가해지는 물리적 충격에 견딜 수 있는 기계적 강도와 유연성을 지니고, 전해액인 황산의 부식에 견딜 수 있는 내화학성을 갖는 것이 특징을 제공한다.
상기한 분리막을 제조하는 공정은 상당한 정밀 공정을 요하기 때문에 이에 따른 제조 시간과 제조 비용이 과다한 문제점이 발생하게 된다.
따라서, 본 발명에서는 분리막 대신에 친환경적인 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅층을 튜브 원단에 형성시켜 분리막 즉, 세퍼레이터를 제거하는 특징을 제공하게 된다.
즉, 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300)는 상기 수지코팅액도포장치의 후측에 설치 구성되어 수지 코팅된 튜브 원단을 공급받을 경우에 해당 튜브 원단에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 도포시키기 위한 기능을 수행하게 된다.
이때, 제2코팅조(310)를 통해 상기 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 공급하기 위한 기능을 수행하게 된다.
본 발명에서 설명하고 있는 분리막을 제거할 경우에 납축전지 성능을 향상시킬 수 있게 되는데, 이를 위하여 다음과 같은 특성을 가져야 한다.
즉, 배터링 성능에 영향을 미치지 않으며, 배터리 무게를 종전과 비슷하게 유지하여야 하며, 손쉬운 제조 공정을 제공하여야 하며, 적은 생산 비용으로 고효율을 제공할 수 있어야 하며, 친환경적 재료이어야 한다.
상기와 같은 조건을 만족하는 소재로 본 발명에서는 바이오셀룰로스 멤브레인을 제안하게 된 것이며, 이를 통해 본 발명에서 제공하고자 하는 효과를 충족시킬 수가 있게 되었다.
한편, 상기한 바이오셀룰로스 멤브레인을 기존 분리막을 대체하기 위하여 바인더로서 sPPO를 사용하는 것이 바람직하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 바이오셀룰로스 멤브레인은 뛰어난 침수성, 전해질 유지, 열 화학적 안정성 향상, 우수한 기계적 안정성, 생분해성 등을 제공하게 된다.
이때, 바람직하게, 상기 바이오셀룰로스 멤브레인의 두께는 25 um ~ 50 um 인 것을 특징으로 하며, 최적의 두께는 44um이고, 이때 무게는 0.22g/m2 인 것을 특징으로 한다.
즉, 상기한 수치 범위 미만일 경우에는 분리막으로서의 효과를 기대할 수 없게 되어 두 전극간 물리적 접촉에 의한 단락이 발생하게 되며, 상기한 수치 범위 초과일 경우에는 무게가 종전보다 무겁게 되어 최종 납축전지의 무게가 상당한 단점이 발생하기 때문에 가급적 상기한 수치 범위 내에서 두께를 조절하여야 한다.
상기한 두께 조절을 위하여 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300)에는 두께 조절 설정부를 더 포함하여 구성할 수 있다.
즉, 코팅액 도포를 위하여 도포되는 코팅액 공급 속도를 조절할 수 있는 설정부를 구성하게 되는 것이다.
이를 통해 가장 최적의 두께로 조절할 수 있게 되는 것이다.
이후, 원통 유지용로딩장치(400)는 상기 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300)의 후측에 설치 구성되어 상기 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액이 도포된 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 횡방향 직선으로 로딩할 수 있도록 하는 성형 가이드봉을 포함하여 구성하게 된다.
이때, 원통유지용로딩장치(400)가 포함된 일부 구간에는 건조장치(500)를 구성함으로써, 원통형 튜브에 함유되어 있는 수지 코팅액과 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 건조시켜 경화시키게 된다.
이후, 가이드롤러(600) 및 냉각장치(700)는 상기 건조장치의 후측에 설치 구성되어 건조장치를 통해 건조된 원통형 튜브를 가이드 하면서 열을 제거하게 되는 것이다.
즉, 건조 시, 고온의 열에 의해 팽창 현상을 제거하기 위하여 건조된 원통형 튜브를 가이드롤러를 이용하여 냉각장치로 제공하고, 냉각장치를 이용하여 건조된 원통형 튜브에 존재하는 열을 제거하게 되는 것이다.
이후, 원통형튜브절단장치(800)는 상기 가이드롤러(700)의 후측에 설치 구성되어 냉각된 원통형 튜브를 일정한 길이 단위별로 절단을 실시하게 되는 것이다.
즉, 상기와 같이, 절단하여 제조된 원통형 튜브는 도 3과 같이, 양극판에 형성되게 됨으로써, 분리막을 제거할 수 있게 되는 것이다.
한편, 도 4에 도시한 바와 같이, 바이오셀룰로스 멤브레인 막을 25도, 60도, 80도에서 별도로 보관할 경우에, 막의 열수축은 60도 및 80도에서 대략 0을 나타내었다.
이는 곧, 바이오셀룰로스 멤브레인 막은 열수축에 대하여 문제가 없음을 나타내어 고온의 납축전지 사용 환경에서 열수축 현상이 발생하지 않아 수명 단축의 문제점을 해결할 수 있음을 알 수 있다.
도 4의 그래프와 같이, 열분해는 210도부터 시작하였으며, 210도 ~ 370도에서 60% 정도의 주요 중량 손실이 관찰되었다.
즉, 주요 셀룰로오스 골격의 분해(글루코스 단위의 탈수 및 분해), 탈 중합 및 탈수로 인한 탈수, 열분해가 발생하였다.
따라서, 바이오셀룰로스 멤브레인 막의 파손은 최소 210도 이상에서 발생하였으며, 이는 일반적인 자동차 환경 조건에서는 문제없이 사용할 수 있음을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.
<제조예> 본 발명의 실시예에 따른 납축전지 제조
본 발명의 일 구현예에 따른 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브를 포함하는 납축전지를 제조하게 된다.
실험예 1로서, 수지코팅액도포장치(200)를 통해 튜브 원단에 일정량의 수지 코팅액을 도포시키고 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300)를 통해 수지 코팅된 튜브 원단에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 도포시키게 된다.
이후, 원통 유지용로딩장치(400)를 이용하여 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액이 도포된 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 횡방향 직선으로 로딩한 후, 건조장치(500)를 통해 원통형 튜브에 함유되어 있는 수지 코팅액과 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 건조시켜 경화시키게 된다.
이후, 냉각장치(700)를 통해 건조된 원통형 튜브의 열을 제거하고, 원통형튜브절단장치(800)를 이용하여 냉각된 원통형 튜브를 일정한 길이 단위별로 절단을 실시한 결과물을 포함하는 납축전지를 제조하게 된다.
한편, 비교예1로서, 수지코팅액도포장치(200)를 통해 튜브 원단에 일정량의 수지 코팅액을 도포시키고 이후, 원통 유지용로딩장치(400)를 이용하여 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 횡방향 직선으로 로딩한 후, 건조장치(500)를 통해 원통형 튜브에 함유되어 있는 수지 코팅액을 건조시켜 경화시키게 된다.
이후, 냉각장치(700)를 통해 건조된 원통형 튜브의 열을 제거하고, 원통형튜브절단장치(800)를 이용하여 냉각된 원통형 튜브를 일정한 길이 단위별로 절단을 실시한 결과물과 분리막을 포함하는 납축전지를 제조하게 된다.
BET surface area (m2 /g)
실험예 14.3121
비교예 14.188
비표면적 측정을 위하여 시료인 실험예의 결과물과 비교예의 결과물은 200℃에서 8시간 동안 전처리하였고, 흡착기체(adsorption gas)로 N2를 사용하였으며, 분석하였으며, 그 결과를 표 1에 정리하였다.
즉, 실험예는 매우 큰 비표면적값을 보이고 있고, 비교예와 거의 동일한 수준의 비표면적값을 가지고 있기 때문에 분리막 대신 사용함에 있어 전혀 문제가 없음을 실험을 통해 확인할 수 있었다.
기계적 물성을 분석하기 위하여, ASTM D882조건에 준하여 측정하였고 만능재료시험기를 사용하여 그립 간 거리 50 mm에서 125 mm/min 의 속도로 측정하였으며, 그 결과를 표 3에 정리하였다.
Load at break (N) 인장강도 (N/mm2)
실험예 6.2839 0.8273
비교예 6.2118 0.8279
실험예는 매우 높은 인장 강도(0.8 N/mm2 이상)를 가지며, 비교예와는 인장 강도값이 별반 차이가 없는 것으로 나타난다.
따라서, 기계적 물성도 전혀 문제가 없음을 알 수 있었다.
위에서 상술한 바와 같이 본 발명의 효과를 파악하기 위해 기초성능 및 수명시험을 하였다.
후술하는 종래품이라 함은, 출원인이 제조하는 납축전지에 사용하는 분리막을 이용하여 제조된 제품을 말하며, 개선품은 본 발명의 실험예의 제조 방법을 통해 제조된 결과물을 포함하고 있는 제품을 말한다.
또한, 후속 공정인 조립 및 기판에 전기 전도도를 부여하는 화성 등의 공정을 통해 최종적인 70Ah 용량(20시간율 용량)을 갖는 종래품과 개선품을 제작하였으며, 가속 수명 시험을 실시하였다.
1) 가속 수명 시험(SAE J2801)
납축전지를 75℃ 수조에서 약 1주일 동안 일반적인 차량 조건과 유사하게 34회 충/방전 싸이클이 진행한다.
34회 싸이클 실시 후 200A로 10초 방전하여 7.2V 이상 유지가 되면 다시 34회 싸이클을 진행하는 방식으로 수명 시험을 진행한다.
또한, 싸이클 중 충전전류가 15A 이상 올라가거나 방전 전압이 12.0V 이하로 떨어지면 시험을 중단한다.
하기 표2는 SAE J2801 시험을 실시한 결과이며, 34회 충/방전 싸이클 마다 200A로 10초 방전 시 전압을 나타내었다.
사이클 종래품 개선품
34 11.87 11.89
68 11.83 11.87
102 11.80 11.84
136 11.79 11.82
170 11.77 11.80
204 11.70 11.76
238 11.63 11.70
272 11.55 11.65
306 11.48 11.56
340 11.40 11.45
374 11.31 11.35
408 7.2 이하 7.2 이하
상기 표 3과 같이, 시험결과, 종래품의 수명은 374 사이클이며, 개선품의 경우에도 374 사이클을 유지하고 있음을 알 수 있었다.
즉, 종래품 대비 개선품도 수명에 별반 차이가 없음을 알 수 있어 성능 유지면에서 별반 차이점이 발생하지 않게 됨으로써, 격리판(세퍼레이트)을 생략하여 제조 난이도를 단순화하여 제조원가를 절감할 수 있게 되는 효과를 제공할 수 있게 된다.
따라서, 가격 경쟁력있는 축전지를 제조하는 효과를 기대할 수 있게 되었다.
상기와 같은 제조 장치를 통해, 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅층을 형성시킨 후, 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 제조되는 효과를 제공하게 된다.
상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
100 : 튜브원단거치장치
200 : 수지코팅액도포장치
300 : 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치
400 : 원통 유지용로딩장치
500 : 건조장치
600 : 가이드롤러
700 : 냉각장치
800 : 원통형튜브절단장치

Claims (2)

  1. 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치에 있어서,
    일정한 양의 납짝한 튜브 원단이 롤에 감겨진 튜브원단거치장치(100);와
    상기 튜브원단거치장치의 후측에 설치 구성되어 공급되는 튜브 원단에 일정량의 수지 코팅액을 도포시키기 위한 수지코팅액도포장치(200);와
    상기 수지코팅액도포장치에 수지 코팅액을 공급하기 위한 제1코팅조(210);와
    상기 수지코팅액도포장치의 후측에 설치 구성되어 수지 코팅된 튜브 원단을 공급받을 경우에 해당 튜브 원단에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 도포시키기 위한 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300);와
    상기 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치에 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 공급하기 위한 제2코팅조(310);와
    상기 바이오셀룰로스멤브레인코팅액도포장치(300)의 후측에 설치 구성되어 상기 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액이 도포된 튜브 원단을 완전한 원통형으로 유지시키면서 횡방향 직선으로 로딩할 수 있도록하는 성형 가이드봉을 포함하는 원통 유지용로딩장치(400);와
    상기 원통유지용로딩장치(400)가 포함된 일부 구간에는 원통형 튜브에 함유되어 있는 수지 코팅액과 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅액을 건조시켜 경화시키기 위한 건조장치(500);와
    상기 건조장치의 후측에 설치 구성되어 건조장치를 통해 건조된 원통형 튜브를 가이드 하면서 열을 제거하는 가이드롤러(600) 및 냉각장치(700);와
    상기 가이드롤러(700)의 후측에 설치 구성되어 냉각된 원통형 튜브를 일정한 길이 단위별로 절단을 실시하는 원통형튜브절단장치(800);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치는,
    원통형 튜브에 코딩된 바이오셀룰로스 멤브레인층에 의해, 두 전극 사이에 위치하여 전극간 물리적 접촉에 의한 단락을 방지하고 격리판 내 기공을 통해 이온을 전달하는 역할을 수행하는 분리막(세퍼레이트)를 생략할 수 있는 것을 특징으로 하는 바이오셀룰로스 멤브레인 코팅된 축전지용 멀티튜브 제조장치.
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