KR20220022239A - 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해액과 동일한 비중을 가지는 폴리머 재질로 제조되며, 스크류 형상을 가지고 있는 폴리머스크류형구조체(100)를 전해액 내부에 다수 투입시킴으로써, 전극에서 발생된 기포나, 차량 운행간 발생된 진동에 의해 폴리머스크류형구조체(100)들이 회전운동을 하게 되고, 그 결과 발생된 와류로 인해 전해액 순환의 효과를 제공하여 시간 경과에 따라 발생되는 층화 현상을 방지할 수 있는 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물에 관한 것이다.
본 발명을 통해, 전해액 순환의 효과를 제공하여 시간 경과에 따라 발생되는 층화 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
궁극적으로 층화 현상을 방지함으로써, 수명 연장의 효과를 제공하게 되는 것이다.
본 발명을 통해, 전해액 순환의 효과를 제공하여 시간 경과에 따라 발생되는 층화 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
궁극적으로 층화 현상을 방지함으로써, 수명 연장의 효과를 제공하게 되는 것이다.
Description
본 발명은 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해액과 동일한 비중을 가지는 폴리머 재질로 제조되며, 스크류 형상을 가지고 있는 폴리머스크류형구조체(100)를 전해액 내부에 다수 투입시킴으로써, 전극에서 발생된 기포나, 차량 운행간 발생된 진동에 의해 폴리머스크류형구조체(100)들이 회전운동을 하게 되고, 그 결과 발생된 와류로 인해 전해액 순환의 효과를 제공하여 시간 경과에 따라 발생되는 층화 현상을 방지할 수 있는 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물에 관한 것이다.
납축전지는 화학반응에 의해 기전력을 발생하는 장치로서, 양극은 과산화납(PbO2), 음극으로 해면상의 납(Pb), 전해액으로 묽은 황산(H2SO4)이 사용되는 충전과 방전이 반복되는 2차 전지이다.
이는 양극과 음극간의 전위차에 의해 전류 흐름을 형성하여 전기적인 힘을 발생하며, 상기 전해액은 납축전지의 전조 내부에 투입된 극판군의 높이보다 높게 채워진다.
고온지역의 기온은 40도가 넘기 때문에 납축전지의 온도, 특히 전해액의 온도에 큰 영향을 미치며, 납축전지가 차량에 장착된 경우에 온도가 증가함에 따라 에어컨 사용횟수가 증가하여 충전 및 방전이 반복되고 가스발생에 의한 전해액 감소, 주변 온도에 의한 전해액 증발을 초래한다.
이와 같은 현상이 지속적으로 발생하면, 전해액의 비중은 고비중화되어 이는 전해액에 의해 배터리 단자에서 인식되는 전압이 실제 값보다 높게 측정되며, 과전압에 의한 충전 부족 상태가 발생하고 더불어 극판의 황산화를 가속화시켜 배터리의 수명을 단축시킬 수 있다.
납축전지의 수명을 향상시키기 위하여 등록특허 제10-0627037호는 증류수와 황산으로 구성되는 납축전지의 전해액에 있어서, 이에 과붕산나트륨을 첨가하며, 구성성분의 혼합비는, 증류수가 60 ~ 65중량%, 황산(H2SO4)이 34 ~ 40중량%이며, 과붕산나트륨(NaBO3)이 0.1 ~ 5중량%이거나, 증류수가 62.6중량%, 황산(H2SO4)이 36.9중량%이며, 과붕산나트륨(NaBO3)이 0.5중량%인 것을 특징으로 하는 납축전지의 전해액 조성물을 개시한 바 있다.
그러나, 이러한 구성은 납축전지 전해액의 조성을 제한하는 요소로서 차후 전해액의 성능향상에 제약이 될 수 있는 문제가 있다.
한편, 납축전지의 전해액은 황산이 사용되고 있다.
시간이 경과함에 따라, 전해액 내 물과 황산의 비중차이로 층화 현상이 자연적으로 발생된다.
층화가 일어남에 따라 비중이 낮아진 상층부에서는 덴드라이트 형성에 따른 Short-circuit 발생으로 수명이 종지되거나, 하층부는 과도한 활물질의 sulfation으로 성능 저하 및 수명 종지를 발생시키게 되었다.
따라서, 층화 현상을 제거할 수 있는 구조물을 제공할 필요성에 착안하여 본 발명을 제안하게 된 것이며, 이를 위하여 초기 전해액 비중과 동일한 비중을 가진 폴리머 구조물을 적용하여 층화를 방지토록 한다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 전해액과 동일한 비중을 가지는 폴리머 재질로 제조되며, 스크류 형상을 가지고 있는 폴리머스크류형구조체(100)를 전해액 내부에 다수 투입시킴으로써, 전극에서 발생된 기포나, 차량 운행간 발생된 진동에 의해 폴리머스크류형구조체(100)들이 회전운동을 하게 되고, 그 결과 발생된 와류로 인해 전해액 순환의 효과를 제공하여 시간 경과에 따라 발생되는 층화 현상을 방지할 수 있는 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명인 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물은,
전해액과 동일한 비중을 가지는 폴리머 재질로 제조되며, 스크류 형상을 가지고 있는 폴리머스크류형구조체(100)인 것을 특징으로 하며,
상기 폴리머스크류형구조체(100)를 배터리 내 전해액에 다수 투입되는 것을 특징으로 함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명에 따른 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물은,
전해액과 동일한 비중을 가지는 폴리머 재질로 제조되며, 스크류 형상을 가지고 있는 폴리머스크류형구조체(100)를 전해액 내부에 다수 투입시킴으로써, 전극에서 발생된 기포나, 차량 운행간 발생된 진동에 의해 폴리머스크류형구조체(100)들이 회전운동을 하게 되고, 그 결과 발생된 와류로 인해 전해액 순환의 효과를 제공하여 시간 경과에 따라 발생되는 층화 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
궁극적으로 층화 현상을 방지함으로써, 수명 연장의 효과를 제공하게 되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물들이 회전 운동을 통해 와류를 발생시켜 층화 경계면이 제거되는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물들이 회전 운동을 통해 와류를 발생시켜 층화 경계면이 제거되는 과정을 나타낸 예시도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물은,
전해액과 동일한 비중을 가지는 폴리머 재질로 제조되며, 스크류 형상을 가지고 있는 폴리머스크류형구조체(100)인 것을 특징으로 하며,
상기 폴리머스크류형구조체(100)를 배터리 내 전해액에 다수 투입되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 폴리머스크류형구조체(100)는,
일정 길이를 가지는 몸체부(110);와
상기 몸체부의 외면을 따라 스크류 모양으로 형성되는 스크류형상부(120);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 시간 경과에 따라, 상기 전해액을 이루는 물과 황산의 비중 차이로 층화된 경계면(200)이 발생할 경우에, 상기 다수의 폴리머스크류형구조체(100)가 층화된 경계면이 위치하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 층화된 경계면(200)에 다수의 폴리머스크류형구조체(100)들이 위치된 상태에서, 전극에서 발생된 기포 혹은 차량 운행에 따라 발생되는 진동에 의해 다수의 폴리머스크류형구조체(100)들이 회전 운동을 수행하여 이에 따라 발생되는 와류로 인하여 전해액을 순환시켜 층화된 경계면을 흐트러 놓아, 층화를 방지하는 것을 특징으로 한다.
이때, 전해액이 1.280일 경우에 상기 폴리머스크류형구조체(100)는,
PVC로 제조하는 것을 특징으로 하고,
전해액이 1.20일 경우에 상기 폴리머스크류형구조체(100)는,
PC로 제조하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물을 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명인 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물은,
전해액과 동일한 비중을 가지는 폴리머 재질로 제조되며, 스크류 형상을 가지고 있는 폴리머스크류형구조체(100)인 것을 특징으로 하며,
상기 폴리머스크류형구조체(100)를 배터리 내 전해액에 다수 투입되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 설명하자면, 상기 폴리머스크류형구조체(100)는,
일정 길이를 가지는 몸체부(110);와
상기 몸체부의 외면을 따라 스크류 모양으로 형성되는 스크류형상부(120);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 도 1에 도시한 바와 같이, 몸체부(110)는 일정 길이를 가지도록 형성하는데, 바람직하게는 원통 형상으로 형성되어 회전 운동을 원활하게 수행하도록 하는 것이다.
한편, 상기 일정 길이는 예를 들어, 0.5mm ~ 1mm 정도의 길이로 형성하게 되고, 상기 범위 미만일 경우에는 회전 운동의 효과가 미흡하고, 상기 범위를 초과하게 되면 길이가 길어져 사용상의 불편함이 있으므로 상기한 범위 내에서 제조하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 몸체부의 외면을 따라 스크류 모양으로 스크류형상부(120)를 형성하게 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 스크류 모양으로 형성하기 때문에 기포 혹은 진동에 의하여 원활한 회전 운동을 유도할 수 있으며, 이를 통해 와류로 인한 전해액의 순환을 원활하게 수행할 수 있게 되는 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물들이 회전 운동을 통해 와류를 발생시켜 층화 경계면이 제거되는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 최초 투입될 경우에 비중이 동일하기 때문에 가상의 수평선 상에 모두 모여 있을 수도 있고, 일정 간격으로 떨어져 위치할 수도 있게 된다.
그러나, 시간 경과에 따라, 상기 전해액을 이루는 물과 황산의 비중 차이로 층화된 경계면(200)이 발생할 경우에, 상기 다수의 폴리머스크류형구조체(100)가 층화된 경계면이 위치하게 되는 것이다.
구체적으로 설명하자면, 납축전지의 전해액은 황산이 사용되고 있다.
시간이 경과함에 따라, 전해액 내 물과 황산의 비중차이로 층화 현상이 자연적으로 발생된다.
예를 들어, 황산 비중은 1.2 ~ 1.3이며, 물 비중은 1.0 이기 때문에 시간 경과에 따라 층화 현상이 자연스럽게 발생하는 것이다.
따라서, 층화가 일어남에 따라 비중이 낮아진 상층부에서는 덴드라이트 형성에 따른 Short-circuit 발생으로 수명이 종지 되거나, 하층부은 과도한 활물질의 sulfation으로 성능 저하 및 수명 종지를 발생시킬 수 있게 되는 것이다.
이를 개선하기 위해 본 발명에서는 초기 전해액 비중과 동일한 비중을 가진 폴리머 구조물을 적용하여 층화를 방지하게 되는 것이다.
이후, 상기 층화된 경계면(200)에 다수의 폴리머스크류형구조체(100)들이 위치된 상태가 된다.
이때, 전극에서 기포가 발생하거나, 차량 운행에 따라 진동이 발생하게 되면 다수의 폴리머스크류형구조체(100)들이 회전 운동을 수행하여 이에 따라 발생되는 와류로 인하여 전해액을 순환시켜 층화된 경계면을 흐트러 놓아, 층화를 방지하게 되는 것이다.
한편, 전해액 비중이 1.280일 경우에 상기 폴리머스크류형구조체(100)는,
PVC로 제조하는 것을 특징으로 하고,
전해액 비중이 1.20일 경우에 상기 폴리머스크류형구조체(100)는,
PC로 제조하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 전해액 비중이 1.280이라면 이와 동일한 비중을 가지는 PVC로 폴리머스크류형구조체(100)를 제조하게 되는 것이며, 전해액 비중이 1.20이라면 이와 동일한 비중을 가지는 PC로 폴리머스크류형구조체(100)를 제조하게 되는 것이다.
즉, 전해액의 비중을 참조하여 이와 동일한 폴리머소재를 선정하고 해당 폴리머 소재를 이용하여 폴리머스크류형구조체(100)를 형성하게 되는 것이다.
일반적으로 전해액 비중이 1.280 인 경우가 대다수이기 때문에 바람직하게는 PVC로 폴리머스크류형구조체(100)를 제조하게 되는 것이다.
본 발명을 통해, 전극에서 발생된 기포나, 차량 운행간 발생된 진동에 의해 폴리머스크류형구조체(100)들이 회전운동을 하게 되고, 그 결과 발생된 와류로 인해 전해액 순환의 효과를 제공하여 시간 경과에 따라 발생되는 층화 현상을 방지할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
궁극적으로 층화 현상을 방지함으로써, 수명 연장의 효과를 제공하게 되는 것이다.
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 : 폴리머스크류형구조체
110 : 몸체부
120 : 스크류형상부
200 : 층화된 경계면
110 : 몸체부
120 : 스크류형상부
200 : 층화된 경계면
Claims (4)
- 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물에 있어서,
층화 방지 구조물은,
전해액과 동일한 비중을 가지는 폴리머 재질로 제조되며, 스크류 형상을 가지고 있는 폴리머스크류형구조체(100)인 것을 특징으로 하며,
상기 폴리머스크류형구조체(100)를 배터리 내 전해액에 다수 투입되는 것을 특징으로 하는 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물.
- 제 1항에 있어서,
상기 폴리머스크류형구조체(100)는,
일정 길이를 가지는 몸체부(110);와
상기 몸체부의 외면을 따라 스크류 모양으로 형성되는 스크류형상부(120);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물.
- 제 1항에 있어서,
시간 경과에 따라, 상기 전해액을 이루는 물과 황산의 비중 차이로 층화된 경계면(200)이 발생할 경우에, 상기 다수의 폴리머스크류형구조체(100)가 층화된 경계면에 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물.
- 제 3항에 있어서,
상기 층화된 경계면(200)에 다수의 폴리머스크류형구조체(100)들이 위치된 상태에서, 전극에서 발생된 기포 혹은 차량 운행에 따라 발생되는 진동에 의해 다수의 폴리머스크류형구조체(100)들이 회전 운동을 수행하여 이에 따라 발생되는 와류로 인하여 전해액을 순환시켜 층화된 경계면을 흐트러 놓아, 층화를 방지하는 것을 특징으로 하는 배터리 내 투입되는 층화 방지 구조물.
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-
2020
- 2020-08-18 KR KR1020200103163A patent/KR102483419B1/ko active IP Right Grant
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |