KR20220153965A - 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 납축전지의 극판군을 조립한 후, 극판군 좌우에 내산성이 우수한 EPDM 재질의 'ㄷ' 형태를 가지는 고정치구를 장착함으로써, 내진동성을 높이고 진동에 의한 활물질 탈락을 방지하여 트럭용 납축전지의 수명 향상 효과를 제공할 수 있는 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법{A method of manufacturing a lead acid battery electrode plate group for trucks that improves vibration resistance by using a vibration resistance improvement fixture}

본 발명은 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 납축전지의 극판군을 조립한 후, 극판군 좌우에 내산성이 우수한 EPDM 재질의 'ㄷ' 형태를 가지는 고정치구를 장착함으로써, 내진동성을 높이고 진동에 의한 활물질 탈락을 방지하여 트럭용 납축전지의 수명 향상 효과를 제공할 수 있는 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명과 관련된 종래 기술에 대하여 설명하면, 배터리의 양극판은 전기 통로 역할을 하는 그리드와 전기에너지를 방출, 저장하는 역할인 활물질로 구성되어 있다.

활물질은 충방전을 반복하며 화학조성이 이산화납에서 황산화납으로 다시 이산화납으로 변경되기를 반복한다.

최근 개발되고 있는 차량들은 이전에 비해 운전자들의 안전 및 편의를 향상시키기 위한 전장장치가 다양해졌고 그에 따라 차량에서 필요로 하는 전력량이 증가하였다.

따라서, 배터리의 역할도 이를 지원하기 위해 종래 얕은 수준의 방전을 유지하며 충전이 되는 환경에서 깊은 심도에서 방전이 유지됨에 따라 충전 수입성과 내구성이 개선된 배터리의 개발이 요구되고 있다.

잦고 깊은 심도의 충방전 환경에서 양극판의 활물질은 팽창, 수축을 반복하며 활물질 - 활물질, 활물질 - 그리드간의 마찰이 발생하며, 그로 인해 상호간의 결합이 약해지며, 활물질은 진흙처럼 질퍽한 상태의 연화 현상이 관찰되며 지속되면 최종적으로 활물질이 극판에서 탈락하게 된다.

그에 따라 배터리의 용량은 감소하며 내부저항이 증가함에 따라 그 수명 또한 감소하게 된다.

또한, 탈락된 활물질들은 배터리 내부 바닥에 떨어져있다가 충전 시 발생하는 가스에 의해 바닥에서 전해액 상층부로 떠오르며 결집을 이루게 되고, 이렇게 연결된 활물질들이 이끼처럼 스트랍을 덮어 저항을 증가시켜 제품의 성능을 감소시키며, 결집된 활물질들이 분리막을 넘어 음극판 상단에 다리처럼 연결이 되면 양극판이 음극판에 닿는 통로역할을 하며 단락(쇼트)를 야기하여 수명단축의 원인이 된다.

한편, 각형, 원통형, 파우치형 리튬이차전지 Cell 제작 시 양극과 음극의 물리적 접촉으로 인한 쇼트를 방지하기 위하여 양극과 음극 사이에 8 ~ 20μm 두께의 Polymer 재질(Poly Ethylene, Poly Propylene)의 분리막(격리판)을 삽입하는 공정을 필수로 추가하여 제작하고 있다.

적층형 이차전지 제작 시 양극과 음극이 일정한 위치로 적층되어 Alignment를 유지하는 것이 중요하지만, 양극과 음극 전극 사이즈가 상이하여 Alignment가 맞지 않는 경우가 다수 발생한다.

이때, Alignment가 맞지 않을 경우 Cell 성능 저하 및 양극과 음극 무지부 및 전극 모서리에 의해 쇼트를 유발하므로, 제품 선별 시 Voltage Drop test 등으로 불량 선별이 필요하다.

그리고, 트럭용 납축전지의 경우, 진동이 상당하여 활물질 탈락이 빈번하게 발생하여 궁극에는 수명이 단축되는 문제점이 발생하였다.

따라서, 극판군을 이루는 극판들이 진동에 의하여 흔들리지 않게 단단하게 잡아줄 수 있는 구조가 필요하게 되었다.

대한민국공개특허번호 제10-2020-0040961호

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 내진동성향상용고정치구를 이용하여 전조 내측벽에 고정시켜 내진동성을 높이며, 동시에 진동에 의한 활물질 탈락을 방지하여 납축전지의 수명 향상에 도움을 줄 수 있도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법은,

음극과 분리막에 쌓여 있는 양극을 1조로 하여 다수 적층시켜 납축전지 극판군을 완성시키는 극판군완성단계(S100);와

상기 완성된 납축전지 극판군의 양측에 각각 적어도 한 개 이상의 내진동성향상용고정치구(1000)를 장착하여 극판군을 이루는 극판들이 흔들리지 않게 하는 내진동성향상용고정치구장착단계(S200);를 포함함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

본 발명인 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법을 통해,

내진동성향상용고정치구가 전조 내측벽에 고정되므로 내진동성을 높이며, 진동에 의한 활물질 탈락을 방지하여 납축전지의 수명 향상에 도움을 줄 수 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법에서 사용되는 내진동성향상용고정치구(1000)를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법에서 사용되는 내진동성향상용고정치구(1000)가 장착되는 위치를 나타낸 예시도이며, 도 4는 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법을 통해 완성된 극판군을 전조에 삽입하는 상태를 나타낸 예시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법은,

음극과 분리막에 쌓여 있는 양극을 1조로 하여 다수 적층시켜 납축전지 극판군을 완성시키는 극판군완성단계(S100);와

상기 완성된 납축전지 극판군의 양측에 각각 적어도 한 개 이상의 내진동성향상용고정치구(1000)를 장착하여 극판군을 이루는 극판들이 흔들리지 않게 하는 내진동성향상용고정치구장착단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 내진동성향상용고정치구(1000)는,

극판군의 전면에 접촉되도록 일정한 크기를 가지는 제1수평부(1100);

상기 제1수평부의 일측에 연이어 수직하게 일정한 크기로 연결되어 있는 제1수직부(1200);

상기 제1수직부의 일측에 연이어 일정한 크기로 형성되되, 상기 제1수평부와 평행하게 형성되는 제2수평부(1300);를 포함하여 구성됨으로써, 전체 형상이 'ㄷ'자 형을 이루는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 내진동성향상용고정치구(1000)는,

내산성이 우수한 EPDM(Ethylene propylene diene methylene) 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 상기 제조 방법에 의해, 제조된 내진동성향상용고정치구를 포함한 극판군을 포함하고 있는 트럭용 납축전지를 제공할 수가 있게 되는 것이다.

이하, 본 발명에 의한 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법의 공정도이다.

즉, 본 발명인 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법은,

음극과 분리막에 쌓여 있는 양극을 1조로 하여 다수 적층시켜 납축전지 극판군을 완성시키는 극판군완성단계(S100);와

상기 완성된 납축전지 극판군의 양측에 각각 적어도 한 개 이상의 내진동성향상용고정치구(1000)를 장착하여 극판군을 이루는 극판들이 흔들리지 않게 하는 내진동성향상용고정치구장착단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 내진동성향상용고정치구가 전조 내측벽에 고정되므로 내진동성을 높이며, 진동에 의한 활물질 탈락을 방지하여 납축전지의 수명 향상에 도움을 줄 수 있게 되는 것이다.

상기 극판군완성단계(S100)는 음극과 분리막에 쌓여 있는 양극을 1조로 하여 다수 적층시켜 납축전지 극판군을 완성시키는 공정이다

즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 음극과 분리막에 쌓여 있는 양극을 1조로 8층을 적층시켜 납축전지 극판군을 완성시키게 되는 것이다.

이후, 상기 내진동성향상용고정치구장착단계(S200)는 상기 완성된 납축전지 극판군의 양측에 각각 적어도 한 개 이상의 내진동성향상용고정치구(1000)를 장착하여 극판군을 이루는 극판들이 흔들리지 않게 하는 공정이다.

이때, 상기 내진동성향상용고정치구(1000)는,

극판군의 전면에 접촉되도록 일정한 크기를 가지는 제1수평부(1100);

상기 제1수평부의 일측에 연이어 수직하게 일정한 크기로 연결되어 있는 제1수직부(1200);

상기 제1수직부의 일측에 연이어 일정한 크기로 형성되되, 상기 제1수평부와 평행하게 형성되는 제2수평부(1300);를 포함하여 구성됨으로써, 전체 형상이 'ㄷ'자 형을 이루는 것을 특징으로 한다.

즉, 제1수평부를 일정한 가로 길이와 세로 길이를 가지도록 형성하게 되며, 일측에 연이어 수직하게 일정한 가로 길이와 세로 길이를 가지도록 제1수직부를 형성하게 되며, 제1수직부의 일측에 연이어 일정한 크기로 상기 제1수평부와 평행하게 형성되는 제2수평부(1300)를 구성하게 된다.

따라서, 도 2에 도시한 바와 같이, 전체적인 형상을 'ㄷ'자 형태로 함으로써, 도 3 내지 도 4와 같이, 극판군 측면의 윗부분과 아랫부분에 각각 고정되어 극판들이 흔들리지 않게 단단하게 잡아주는 역할을 수행하게 되는 것이다.

이후, 도 5에 도시한 바와 같이, 전조 내측벽에 결합시키게 되는 것이다.

요약하자면, 내진동성향상용고정치구(1000)는 극판군 측면의 윗부분과 아랫부분에 각각 고정되어 극판들이 흔들리지 않게 단단하게 잡아주고 또한, 내진동성향상용고정치구 외부는 전조 내측벽과 고정되어 내진동성을 높이고, 진동에 의한 활물질 탈락을 방지하여 납축전지 수명 향상에 도움을 줄 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이, 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 이유는 해당 극판군이 장착되는 분야가 트럭용 납축전지이기 때문이다.

트럭용 납축전지의 경우, 일반 중소형 납축전지보다 상당한 외부 충격이 가하지기 때문에 이러한 외부 충격을 상쇄시켜줄 수 있는 내진동성이 향상된 구조가 필요하게 된 것이다.

따라서, 본 발명과 같이 구성하게 되면 내진동성이 획기적으로 개선되어 궁극적으로 트럭용 납축전지의 수명 연장 효과를 제공할 수가 있게 된다.

한편, 상기 내진동성향상용고정치구(1000)는,

내산성이 우수한 EPDM(Ethylene propylene diene methylene) 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 해당 고정치구가 삽입되는 전조의 경우, 전해액을 충전하고 있기 때문에 황산에 의한 부식이 발생할 수 있게 된다.

따라서, 내산성이 우수한 EPDM 재질로 형성함으로써, 부식을 방지할 수 있게 되는 것이다.

위에서 상술한 바와 같이 본 발명의 효과를 파악하기 위해 내진동성향상용고정치구를 포함하는 극판군의 기초성능 및 수명시험을 하였다.

후술하는 종래품이라 함은, 출원인이 제조하는 배터리에 사용하는 일반적인 극판군을 포함하는 제품을 말하며, 개선품은 본 발명의 제조 방법을 통해 제조된 극판군을 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, 내진동성향상용고정치구를 포함하는 극판군의 효과를 입증하기 위하여 충전수입성과 50% DoD 내구성 시험을 진행하였다.

1) 충전수입성 시험 (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.

이후 정전압 14.4V±0.1V으로 충전하여 충전 10분때 전류를 측정한다.

시험결과, 전지전도도 및 충전 효율이 높아 개선품이 종래품 대비 10분 정도에 전류가 약 25% 증대되었음을 알 수 있었다.

구분	시간	종래품	개선품
충전수입성	1분	27.25	28.17
	2분	24.21	27.38
	3분	22.14	24.23
	4분	21.25	23.92
	5분	20.11	22.83
	6분	19.35	22.24
	7분	18.74	21.85
	8분	17.68	21.21
	9분	17.04	20.87
	10분	16.43	20.55

상기한 특성을 지니는 내진동성향상용고정치구를 포함한 극판군을 본 발명에서 도입하게 된 것이며, 이를 통해 기초성능 및 수명을 향상하는 효과를 제공할 수 있게 되었다.

2) RC 용량 시험

구분	종래품	개선품
RC	118 min	135 min

한편, 표 2는 트럭용 납축전지 성능 평가 중 RC 용량에 관한 비교표로서, 일반적인 극판군을 적용한 종래품의 경우에는 RC 용량은 118 min로 나타났으며, 개선품의 경우에는 RC 용량은 135 min으로 나타났다.

이는 내진동성향상용고정치구를 포함한 극판군을 적용함으로써, RC 용량이 약 14% 증대함을 알 수 있었다.

상기와 같은 제조 방법을 통해, 내진동성향상용고정치구가 전조 내측벽에 고정되므로 내진동성을 높이며, 진동에 의한 활물질 탈락을 방지하여 납축전지의 수명 향상에 도움을 줄 수 있게 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.

S100 : 극판군완성단계
S200 : 내진동성향상용고정치구장착단계

Claims (5)

1. 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법에 있어서,
   음극과 분리막에 쌓여 있는 양극을 1조로 하여 다수 적층시켜 납축전지 극판군을 완성시키는 극판군완성단계(S100);와
   상기 완성된 납축전지 극판군의 양측에 각각 적어도 한 개 이상의 내진동성향상용고정치구(1000)를 장착하여 극판군을 이루는 극판들이 흔들리지 않게 하는 내진동성향상용고정치구장착단계(S200);를 포함하는 것을 특징으로 하는 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 내진동성향상용고정치구(1000)는,
   전체 형상이 'ㄷ'자 형을 이루는 것을 특징으로 하는 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 내진동성향상용고정치구(1000)는,
   극판군의 전면에 접촉되도록 일정한 크기를 가지는 제1수평부(1100);
   상기 제1수평부의 일측에 연이어 수직하게 일정한 크기로 연결되어 있는 제1수직부(1200);
   상기 제1수직부의 일측에 연이어 일정한 크기로 형성되되, 상기 제1수평부와 평행하게 형성되는 제2수평부(1300);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 내진동성향상용고정치구(1000)는,
   내산성이 우수한 EPDM(Ethylene propylene diene methylene) 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 내진동성향상용고정치구를 이용하여 내진동성을 향상시키는 트럭용 납축전지 극판군의 제조 방법.
5. 제 1항의 제조 방법에 의해,
   내진동성향상용고정치구를 포함한 극판군을 포함하고 있는 트럭용 납축전지.
   

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