WO2011138995A1

WO2011138995A1 - 산업용 폐배터리 재생진단과 재생액을 이용한 재생방법

Info

Publication number: WO2011138995A1
Application number: PCT/KR2010/003271
Authority: WO
Inventors: 김건회; 유방열
Original assignee: 주식회사 배터리닥터
Priority date: 2010-05-04
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2011-11-10

Abstract

본 발명은 일정기간 사용하여 현저하게 기능이 저하된 납산 폐배터리에 대하여 폐배터리 재생가능여부 진단단계, 폐배터리 잔여성능 측정단계, 폐배터리 재생용액 주입단계, 폐배터리 충전단계로 이루어지는 일련의 절차를 통하여 폐배터리의 기능을 신품 대비 95% 이상의 기능으로 재생, 복원할 수 있는 산업용 폐배터리 재생진단과 재생액을 이용한 재생방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 산업용 폐배터리를 재생하는 방법에 있어서, 폐배터리의 전압 11.9V 이상, Rating율 50% 이상, 가상부하시험을 통한 가상부하계수(SLV) 9.6이상, 저항 6mΩ 이하인 것을 측정하여 재생가능 여부를 결정하는 폐배터리 재생가능여부 진단단계와; 상기 폐배터리를 충전기로 1차 충전한 다음 비중, Rating 값, 가상부하시험을 통한 가상부하계수(SLV), 저항, 비중, 전해액 감소량을 측정하여 폐배터리 재생가능여부 진단단계의 각 기준이 충족되어 재생가능 여부를 판단하는 폐배터리 잔여성능 측정단계와; 상기 폐배터리의 각 셀에 증류수와 재생약품으로 이루어진 재생액을 폐배터리 무게의 kg당 5.6ml 양을 주입하는 폐배터리 재생액 주입단계와; 상기 재생액이 주입된 폐배터리를 충전기로 4∼12시간 2차 충전한 후 최종 검사하는 폐배터리 충전단계로 이어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

산업용 폐배터리 재생진단과 재생액을 이용한 재생방법

본 발명은 산업용 폐배터리 재생진단과 재생액을 이용한 재생방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정기간 사용하여 현저하게 기능이 저하된 폐배터리에 대하여 폐배터리 재생가능여부 진단단계, 폐배터리 잔여성능 측정단계, 폐배터리 재생용액 주입단계, 폐배터리 충전단계로 이루어지는 일련의 절차를 통하여 폐배터리의 기능을 신품 대비 95% 이상의 기능으로 재생, 복원할 수 있는 산업용 폐배터리 재생진단과 재생액을 이용한 재생방법에 관한 것이다.

일반적으로 배터리란 화학적 에너지를 전기적 에너지로 바꾸어주는 방전과 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어주는 충전의 사이클을 통해 배터리의 기능을 수행하는 것으로서, 이온화 경향이 다른 두 개의 금속판(양극(+)판, 음극(-)판)과 액체(전해액)로 회로를 만들어 두 금속과 전해액의 화학반응에 의하여 전기에너지를 발생시키는 것이다.

통상의 자동차 시동용 배터리는 케이스 내측에 격리판 및 글라스매트에 의해 보호되며, 외부로 노출된 전극과 연결된 이산화납으로 만든 양극(+)판 및 음극(-)판을 설치하고, 케이스 내측의 빈 공간에 묽은 황산의 전해액을 채운 구성이다.

즉, 묽은 황산을 전해액으로 하여 이산화납(PbO₂)과 납(Pb)을 담그면 이온화 경향이 큰 금속인 이산화납이 양극(+)판이 되고 이온화 경향이 적은 납이 음극(-)판이 되어 화학반응에 의하여 2V의 기전력이 발생되는데 이산화납으로 만든 양극판과 전해액에 포함되어 있는 황산(H₂SO₄)이 황산화납(PbSO₄)과 물로 변화하는 화학작용을 할 때 전기를 방출(방전)되고 반대로 치환될 때 전기가 저장(충전)되는 작용을 반복하게 된다.

이와 같은 통상의 납산 배터리는 오랜 기간 동안 충전과 방전 사이클을 거치는 동안 두 극판의 표면에 황산염의 고착화의 진행으로 과다방전이 일어나고 이로 인해 배터리가 제기능을 발휘하지 못하게 되거나 극판의 탈락 및 경화에 의해 단락 현상이 발생하거나 극판의 부식과 활물질의 탈락으로 쇼트 현상이 발생되며 수소가스 발생과 높은 열의 발생으로 인한 증류수의 증발로 전해액이 부족화되어 산소에 노출된 극판에 산화가 일어나고 전해액 속의 불순물(금속, 가스 등)에 의한 국부 전자 구성 등의 다양한 원인에 의하여 배터리의 충전 및 방전 기능이 원활하게 이루어지지 않아 수명을 다하여 교체하여야 한다.

그러나, 상기와 같이 수명을 다하여 교체하여야 하는 폐배터리의 경우 현재까지는 재생 및 복원할 수 있는 기술이 없어 전량 수거하여야 하고 납산 배터리의 경우 폐기물관리법시행규칙에 의거하여 폐산(H₂SO₄) 지정폐기물로 지정되기 때문에 폐기가 용이하지 않고 막대한 처리비용이 소요될 뿐만 아니라 그로 인한 환경오염도 심화되고 폐기물량이 급속하게 증가하면 매립장 부족현상이 심화되는 문제점이 있다.

폐배터리 재생방법에 대한 종래기술로는 발명특허 제0805075호(2008. 02. 12. 등록)에 게재된 바와 같이, 전해액에 래진 30g, 분말칼륨 20g, 분납가루 15g, 토르말린 200g, 젤라틴 40g을 혼합한 후 흔들어 희석시켜 완성하고 배터리 충전기로 약 4~6시간 가량 충전하여 폐배터리에 남아있는 성능과 용량을 측정하여 폐배터리의 6개의 셀을 각각 타공하여 각 셀당 전해액을 일정하게 조정한 후 제조된 전해액을 적정량을 주입/보충하고 타공된 각각의 셀을 밀폐시킨 다음 극판 구멍에 소금처럼 굳어진 황산염에 고주파로 충격함과 아울러 충전전류를 동시에 공급하는 것과,

발명특허 제0584250호(2006. 05. 22. 등록)에 게재된 바와 같이, 전해액의 보충을 위해 배터리의 전해액 용기 내에 묽은 황산용액과 증류수를 주입하는 단계와, 극판 재생을 위해 전해액 용기 내에 수용성 에폭시액과 분납을 주입하는 단계와, 전해액 용기 내에 주입된 분납의 활동성을 증대시키기 위해 일정 온도롤 유지하면서 전해액 용기를 흔들어주는 단계, 및 전해액 용기 내에 주입된 분납과 극판 간에 자장을 형성하여 극판의 재생을 촉진시키기 위해 전해액 용기 내의 용액에 전기적 자극을 가하는 단계를 포함하는 것이다.

그러나 이러한 종래의 기술은 구체적으로 어느 정도의 재생 효율이 있는지 확인할 수 없으며, 본래 효율을 내지 못하는 결점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 종래 산업폐기물로 전량 폐기되는 노후되거나 사용 완료된 폐배터리를 재생, 복원하여 사용할 수 있는 기술을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 폐배터리 재생방법은 일정기간 사용하여 현저하게 기능이 저하된 폐배터리에 대하여 폐배터리 재생가능여부 진단단계, 폐배터리 잔여성능 측정단계, 폐배터리 재생용액 주입단계, 폐배터리 충전단계로 이루어지는 일련의 절차를 통하여 폐배터리의 기능을 신품 대비 95% 이상의 기능으로 재생, 복원할 수 있는 기술을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 재생용액 주입단계에서 주입하는 재생용액은 증류수와 황산카드뮴(Cadmium Sulfate Hydrate), 질산카드뮴(Cadmium Nitrate Hydrate), 황산구리(Copper Sulfate Hydrate), 황산코발트(Cobalt Sulfate Hydrate)를 기초로 한 재생용액을 각 셀에 일정량 주입하여 충·방전을 시켜줌으로써 황산염을 제거하고 부식방지 및 수소발생을 억제하여 신품대비 95% 이상의 기능을 회복한 배터리를 재생산할 수 있도록 하는 재생용액을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 폐배터리 재생방법은 산업용 폐배터리를 재생하는 방법에 있어서,

폐배터리의 전압 11.9V 이상, Reting율 50%이상, 가상부하시험을 통한 가상부하계수(SLV) 9.6이상, 저항 6mΩ 이하인 것을 측정하여 재생가능 여부를 결정하는 폐배터리 재생 가능 여부 진단단계와;

상기 폐배터리를 충전기로 1차 충전한 다음 비중, Rating 값, 가상부하시험을 통한 가상부하계수(SLV), 저항, 비중, 전해액 감소량을 측정하여 폐배터리 재생가능여부 진단단계의 각 기준이 충족되어 재생가능 여부를 판단하는 폐배터리 잔여성능 측정단계와;

상기 폐배터리의 각 셀에 증류수와 재생약품으로 이루어진 재생액을 폐배터리 무게의 kg당 5.6ml 양을 주입하는 폐배터리 재생액 주입단계와;

상기 재생액이 주입된 폐배터리를 충전기로 4~12시간 2차 충전한 후 최종 검사하는 폐배터리 충전단계로 이어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따른 폐배터리 재생방법에 의하면, 폐배터리의 전압, Rating 값, 가상부하계수(SLV), 그리고 내부저항의 4 가지 측정값을 기준으로 폐배터리의 상태를 파악하여 재생가능여부를 정확하고 간단하게 판단할 수 있고, 본 발명에 따른 재생액을 폐배터리에 주입하고 폐배터리를 충전하는 간단하고 편리한 공정에 의하여 폐배터리의 기능을 신품 대비 95% 이상의 기능으로 재생, 복원할 수 있으며 지정폐기물로 폐기 처리하여야 하는 폐배터리를 재생, 복원하여 재사용할 수 있으므로 환경오염을 최소화할 수 있고 배터리 구매에 따른 비용을 절감할 수 있는 등의 효과를 제공하는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1 은 본 발명의 배터리용량별 재생액 투입 후 성능시험 결과 그래프

도1은 본 발명에 따른 폐배터리 재생방법의 공정도이다. 이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 폐배터리 재생방법은 폐배터리의 전압, Rating값, 가상부하계수{SLV(Simulated Loading Volts)}, 내부저항의 4가지 측정값을 기준으로 배터리의 상태를 파악하여 재생가능 여부를 정확하게 진단할 수 있도록 함을 특징으로 한다.

본 발명은 산업용 폐배터리를 재생하는 방법에 있어서,

폐배터리의 전압 11.9V 이상, Reting율 50%이상, 가상부하시험을 통한 가상부하계수(SLV) 9.6이상, 저항 6mΩ 이하인 것을 측정하여 재생가능 여부를 결정하는 폐배터리 재생가능여부 진단단계와;

상기 폐배터리의 각 셀에 증류수와 재생약품으로 이루어진 재생액을 폐배터리 무게의 kg당 5.6ml의 양을 주입하는 폐배터리 재생액 주입단계와;

상기 재생액이 주입된 폐배터리를 충전기로 4~12시간 2차 충전한 후 최종 검사하는 폐배터리 충전단계로 이어지는 것을 특징으로 한다.

이하 상기 각 단계를 보다 구체적으로 설명한다.

가. 폐배터리 재생가능여부 진단단계

산업용 폐배터리 재생가능 여부 진단단계는 노후되거나 사용 완료된 폐배터리를 수거하여 재생 및 복원이 가능한지 여부를 판단하는 단계로서 본 발명에 따른 폐배터리 재생방법에서는 [표 1]에서 보는 바와 같이 폐배터리의 전압, Rating 값, 가상부하계수, 그리고 내부저항(6mΩ)의 4 가지 측정값을 기준으로 폐배터리의 상태를 파악하여 재생가능 여부를 판단하는 것이다.

표 1

항 목	기 준 치
전압(V)	1.75 (셀의 수)
Rating 값(%)	40 이상
가상부하계수	9.6 이상
내부저항(mΩ)	6.0 이하

상기 전압은 셀의 수에 따라 기준치가 달라지는데 12V, 24V, 48V 배터리의 경우 하나의 셀당 2V의 기전력을 나타내므로 셀의 수는 각각 6, 12, 24개가 되어 그 기준치는 각각 10.5V, 21.0V, 42.0V가 된다.

또한, 상기 Rating 값은 통상의 배터리의 성능이나 용량을 나타내는 값을 반영한 파라미터 값으로서, 자동시험분석기를 이용하여 배터리의 성능이나 용량에 대하여 충전 후 얼마나 많은 양이 충전되었는지를 측정한 값이다. 즉, 상기 Rating 값이 0%에 가까우면 충전률이 낮음을, 100%에 가까우면 충전률이 높음을 나타낸다. 본 발명에 따른 폐배터리 재생방법에 의하여 재생 가능한 폐배터리는 상기 Rating 값이 40% 이상이어야 한다는 의미이다.

또한, 가상부하계수{SLV(Simulated Loaded Volts)}는 배터리의 가상부하전압으로서 배터리의 전압을 측정하여 배터리의 능력을 판단하는 기능이다. SLV 측정은 Auto Test Analyser 장비를 통하여 측정되는 수치로서 배터리의 1/2의 CCA 전류를 15초 동안 부하하여 측정하는 방식이다.

부하전압이란 실제 배터리 용량에 따라 완충 후 최종 방전시켰을 때 부하가 발생되는 전압이다. 상기의 충전과 방전 절차 및 시간을 줄이기 위해 사용되는 것이 Auto Test Analyser 장비로서 실제 부하를 발생시키는 것처럼 시뮬레이션을 통해 부하전압을 예상한 수치를 SLV라 한다.

폐배터리의 초기상태를 Auto Test Analyser 장비를 이용하여 진단 시 측정 항목 중 SLV가 9.6 이상이어야 재생이 가능하며, 최종 검사 시 SLV가 10.10 이상이어야 출고가 가능하다. 즉, SLV는 배터리 상태의 측정기준이 되는 검사 항목 중 하나로 볼 수 있다.

진단검사기준으로는 비중이 1.250∼1.300, 단자/케이스 외관상 관능검사, 테스터기를 이용한 셀, 출고 4년 이내, 극판(활물질 탈락수명 5~10년) 및 측정항목의 측정이 가능하도록 하는 배터리진단분석기를 제작하여 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 따른 폐배터리 재생방법은 상기 폐배터리 재생가능여부 진단단계에서 상기 4 가지 측정값 모두가 기준치를 만족하는 폐배터리에 대하여 적용할 수 있고 그렇지 않은 폐배터리의 경우 폐기 처분하게 되는 것이다.

나. 폐배터리 잔여성능 측정단계

상기 폐배터리 재생가능여부 진단단계에서 재생 가능한 것으로 판단된 폐 배터리에 대하여 잔여성능을 측정하는 단계로서 폐기된 상태에서는 상기 Rating 값이나 내부저항 값이 허수로 측정될 수 있기 때문에 폐배터리의 정확한 잔여성능을 측정하기 위하여 충전기로 강제로 충전하여 다시 한번 Rating 값 외에 내부저항, 비중을 측정하고 전해액 감소량을 체크한다.

저전류와 정전압으로 20시간 충전을 표준으로 1차 충전작업을 한 다음 Rating 값을 측정하여 이 값이 다시 50% 이만인 경우 폐배터리의 전류값의 10분의 1에 해당하는 전류로 종지전압까지 방전작업을 한 후 다시 상기와 동일한 조건으로 2차 충전작업을 한다. 이와 같은 강제적인 방전작업 및 충전작업에 의하여 폐배터리는 그 성능이나 용량의 면에서 상승할 수 있으므로 이를 수행하여 폐배터리의 정확한 잔여성능을 다시 확인하는 것이다.

즉, 1차 충전작업 후 Rating 값이 50% 이상인 경우에는 1차 충전작업으로 끝나게 되는 것이고 50% 미만인 경우에는 방전작업 후 2차 충전작업을 수행하게 되는 것이다. 2차 충전작업 후에도 Rating 값이 50% 미만인 경우에는 폐기 처분하게 되는 것이다.

상기 Rating 값이 50% 이상인 폐배터리에 대하여 내부저항, 비중을 측정하고 전해액 감소량을 체크한다. 이 때, 전압이 11.9V 이상, SLV(가상부하계수) 9.6, 내부저항이 6mΩ 이하이고 비중이 1.080 이상을 유지하는 폐배터리에 대해서만 재생작업을 수행하고 그렇지 않은 폐배터리의 경우 폐기 처분한다.

또한, 내부저항이 6 mΩ 이하이고 비중이 1.080 이상을 유지하는 폐배터리에 대해서는 전해액 감소량을 체크하여 전해액 양이 셀의 높이보다 2 mm 이상이 유지되도록 증류수를 보충한 다음 재생액 주입단계 이하의 재생작업을 계속 수행하게 된다.

상기 Rating 값은 통상의 배터리의 성능이나 용량을 나타내는 값을 반영한 파라미터 값으로서, 자동시험분석기를 이용하여 배터리의 성능이나 용량에 대하여 충전 후 얼마나 많은 양이 충전되었는지를 측정한 값이고, 상기와 같이 Rating 값이 0에 가까우면 충전율이 그만큼 최소임에 따라 폐배터리에 가깝고, Rating 값이 100에 가까우면 충전율이 그만큼 높음에 따라 신품과 같은 전기량을 사용할 수 있는 것이다.

다. 폐배터리 재생액 주입단계

상기 폐배터리 잔여성능 측정단계에서 Rating 값 50% 이상, 전압이 11.9V 이상, SLV(가상부하계수) 9.6, 내부저항이 6 mΩ 이하이고 비중이 1.080 이상을 유지하면 폐배터리에 대하여 본격적으로 재생작업을 수행하는 단계로서, 상기 재생액을 폐배터리에 주입하는 단계이다.

본 발명에 따른 폐배터리 재생방법에 의한 재생액은 증류수 96~97% 중량에 재생약품 3∼4% 중량을 첨가하는 것이며, 재생약품은 황산카드뮴(Cadmium Sulfate Hydrate), 황산구리(Copper Sulfate Hydrate), 질산카드뮴(Cadmium Nitrate Hydrate), 황산코발트(Cobalt Sulfate Hydrate) 등으로 이루어진 것이다.

상기 재생액의 투입량은 폐배터리 무게에 따라 달리 주입하게 되는데 본 발명에 따른 폐배터리 재생방법에서는 상기 폐배터리 무게(kg)×5.6ml로 하게 되므로 6개의 셀로 구성되어 있는 경우 총투여량의 1/6에 해당하는 양을 각 셀에 균등하게 주입하는 것이 가장 바람직하다.

상기 재생액은 각 셀 별로 5.5 mm 드릴 작업을 하여 드릴공을 통하여 투입하게 되고 7 mm 탭 작업을 한 후 7 mm 플라스틱 나사를 이용하여 밀봉함으로써 재생액 주입 작업을 마무리하게 된다.

라. 산업용 폐배터리 충전단계

상기 재생액을 주입한 폐배터리를 충전함으로써 전기적 에너지를 화학적 에너지로 바꾸어주는 충전 과정을 통하여 상기 재생액을 활성화시켜 재생 효과를 극대화시키기 위한 단계이다. 즉, 충전기를 이용한 강제 충전을 통하여 각 셀에 주입된 상기 재생액은 전해액과 혼합되면서 황산염을 분해하여 제거하고 극판을 코팅 처리하여 부식을 방지하게 되는 것이다.

통상의 폐배터리는 이와 같은 1회 충전에 의해서 충분히 재생, 복원이 가능한 것이나 폐배터리의 상태 등에 따라 재생액의 활성화가 부족하여 Rating 값이 다소 떨어져 95% 미만으로 나타날 수 있는데, 이때에는 폐배터리 전류값의 10분의 1의 전류값으로 종지전압까지 방전기로 방전하고 충전기로 다시 충전함으로써 재생액을 보다 활성화시켜 신품 대비 95% 이상의 기능으로 재생, 복원할 수 있게 된다.

즉, 상기 산출된 폐배터리 별로 충·방전을 수행하게 되며, 2차 충전시에는 4~12시간 충전하게 되고, 재생액을 주입하여 기능이 회복된 배터리를 최종점검하여 완성하게 된다.

< 실시예 1>

본 발명에 따른 폐배터리 재생방법에 의하여 실제로 실시하는 가상부하시험은 아래와 같다.

SLV Test는 배터리의 가상부하전압(Simulated Loaded Volts)이며, 부하전압은 전통적인 방법의 차량배터리 측정방법으로 높은 전류에서 유지되는 배터리 전압을 측정함으로써 차량을 크랭킹시키기 위한 배터리의 능력을 판단하게 된다.

AutoTest는 배터리에 1/2의 CCA 전류를 15초 동안 부하하여 측정하는 독창적인 방식을 사용하게 된다.

SLV Test의 결과는 두 줄에 표시하고, 배터리 잔여 수명의 백분율로 배터리 등급을 표시(충분히 충전되었을 때)하며, 가상부하전압(SLV)을 표시하게 된다.

아래의 화면들에서 부하 전압을 측정하게 되는 것이으로, AutoTest의 초기화면, 주 Menu 화면, 저항 화면(Ohms), 시동모터 테스트 화면(Starter test), AC 측정 화면 등이 표시된다.

1. ‘BATTERY SLV' 버튼 클릭

2. 테스트 클립을 배터리 단자 기둥에 연결

검은색 클립을 음극 단자 기둥에 붉은색 클립을 양극 단자 기둥에 연결하고, 단자 기둥을 둘러싸고 있는 클램프만이 아닌 단자 기둥에 직접 접촉되어야 한다.

3. CCA선택

AutoTest가 테스트 클립을 배터리에 연결한 것을 감지하면 CCA 선택화면이 아래와 같이 나타난다.

Zero 버튼을 눌러 배터리 규격을 선택하되, 정확한 CCA 수치를 선택하는 것이 아주 중요하다.

4. 'ENTER'

여기에서 AutoTest는 배터리의 충전상태를 보고 충전이 덜 되었다고 판단되면 아래와 같은 화면을 표시하고 입력을 기다린다.

'Enter'를 누르면 테스트는 계속되고 AutoTest는 테스트 배터리를 완충된 배터리로 간주한다.

5. SLV Test전에 배터리가 충전중인 상태여부

SLV Test를 시작할 때 테스트 배터리가 충전중이면 초기 충전상태를 판정하는데 방해되므로 Auto Test 장비가 테스트 배터리가 충전중인 상태를 감지하면 사용자에게 먼저 배터리가 완충되었는가를 물으며, 충전중임에도 완충되었다고 선택을 하면 충전과 관계없이 배터리 판정을 하고, 완충되지 않았다고 선택하면 다음화면을 표시한다.

이것은 사용자에게 초기 충전상태의 판정에 문제가 있어 측정결과의 정확성이 의심될 수 있음을 알려주며, 'ENTER' 버튼을 누르면 다음과 같은 화면을 표시하게 된다.

위의 두 줄은 SLV Test를 시작할 때 충전중이어서 결과를 판정할 수 없음을 나타낸다.

6. Auto Test 결과

이제 테스트 배터리가 완충된 것인지 방전된 것인지 그리고 충전중인 것인지를 결정하였으며, SLV 테스트에 충분한 정보를 가지게 되어 다음의 결과화면을 보여준다.

화면에서 처음 두줄은 SLV Test의 결과를 보여주고. 아래의 12가지 가능한 결과 값을 나타낸다.

a. 배터리 충전상태가 아주 양호해서 SLV Test를 통과

b. 사용은 가능하지만 충전이 덜 되었음.

c. 사용가능하고 충전도 잘 되었지만 수명이 거의 다 되었음

'MARGINAL'이 의미하는 것은 0%~30% 정도의 배터리 등급을 표시한다.

d. SLV Test에서 불합격이고 사용할 수 없음.

e. SLV Test에 불합격이고 사용할 수 없음

내부저항이 매우 높아서 점프를 시킬 경우 Voltage spike를 일으킬 수 있다.

f. SLV Test에 불합격이고 사용할 수 없음.

1개 이상의 셀에서 쇼트가 있을 수 있다.

g. 배터리의 상태를 판단하려면 충전이 필요.

배터리가 충전되는 동안 배터리 상태를 보려면 'Monitor' 화면을 보시오.

h. 아주 심하게 방전. 장시간의 충전이 필요.

I. 장시간의 충전이 필요.

매우 높은 내부저항(오랫동안 방전된 상태로 방치하면 발생한다.)이 있어서 점프를 시키지 말라는 표시이며, 충전을 시키면 'JUMP START CAUTION' 이라는 표시가 30초 전에는 없어지고 'Long Charge Required'란 표시로 바뀌는데 계속 바뀌지 않으면 배터리 내부 셀에 심각한 문제가 있어서 회복이 힘든 경우이다.

j. SLV Test를 시작하기 전에 배터리가 충전 중이어서 판단을 할 수 없음.

아래 두 줄은 테스트 배터리 상태에 대한 상세한 정보입니다.

0% : 테스트에 합격/불합격의 기준

마이너스 퍼센트 : 불량배터리. 숫자가 크면 클수록 심각한 상태를 표시

100% : 새 배터리 상태 표시

배터리 등급은 초기 오픈회로 전압(부하를 주지 않은 상태) 전압이 12.2볼트 이상에서만 표시된다.

화면 위의 두 줄에 'Charge Battery' 혹은 'Batt over discharged' 메시지가 표시되면 배터리 등급은 표시되지 않는다.

완충된 상태에서 SLV가 9.6V 이하는 불량 배터리이다.

7. SLV Test 종료

SLV 테스트는 아래와 같이 첫째, 'CANCEL'버튼을 눌러서 초기화면으로 이동하거나, 둘째, 테스트 클립을 배터리로부터 분리하면 아래의 화면이 표시되고, 다시 연결되면 CCA 화면으로 들어단다.

8. SLV Test 결과값 저장

가장 최근의 SLV Test 결과는 저장되어서 나중에 검색하거나 프린트 할 수 있게 되며, 아래의 결과화면이 표시될 때 'ENTER'버튼을 누르면 테스트 결과를 저장하게 된다.

'ENTER'

〈실시예 2〉

본 발명에 따른 폐배터리 재생방법에 의하여 실제 12V의 폐배터리를 재생하는 실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 12V의 폐배터리에 대하여 상기 폐배터리 재생가능 여부 진단단계에서와 같이 폐배터리의 전압, Rating 값, 가상부하계수, 그리고 내부저항의 4 가지 값을 측정하여 1차적으로 폐배터리의 재생가능여부를 판단하였다. 전압의 기준치는 (1.75 ×셀의 수)이고 12V의 배터리의 경우 셀의 수가 6개이므로 1.75×6 = 10.5V가 된다. [표 2]에서 알 수 있는 바와 같이 상기 12V의 폐배터리는 1차적으로 재생 가능한 것으로 판단되었다.

표 2

항 목	기 준 치	측 정 치
전압(V)	11.9 이상	12.2
Rating 값(%)	50 이상	53
가상부하계수	9.6 이상	9.7
내부저항(mΩ)	6.0 이하	5.9

다음으로 상기 폐배터리의 잔여성능을 측정하였는 바, 상기 폐배터리의 정확한 잔여성능을 측정하기 위하여 충전기로 강제로 충전하여 다시 Rating 값 외에 내부저항, 비중을 측정하고 전해액 감소량을 체크하였다. [표 3]에서 알 수 있는 바와 같이 상기 12V의 폐배터리는 그 잔여성능이 충분히 재생가능한 수치로 나타났는 바 방전 후 2차 충전작업 없이 바로 재생액 주입단계 이하의 재생작업을 계속 수행하였다.

표 3

항 목	기 준 치	측 정 치
Rating 값(%)	50 이상	53
내부저항(mΩ)	6 이하	5.7
비중	1.080 이상	1.110

다음으로 증류수 96~97% 중량에 황산카드뮴(Cadmium Sulfate Hydrate), 황산구리(Copper Sulfate Hydrate), 황산카드뮴(Cadmium Sulfate Hydrate), 산화카드뮴(Cadmium Nitrate Hydrate), 황산코발트(Cobalt Sulfate Hydrate) 등으로 이루어진 재생 약품의 3~4% 중량을 첨가하여 재생액을 제조하고, 상기 폐배터리 무게의 kg당 5.6ml 양의 재생액을 6개의 셀에 드릴공을 형성하여 균등하게 나누어 주입하고 밀봉한 다음 강제로 충전하는 작업을 수행하였다.

상기 본 발명에 따른 폐배터리 재생방법의 일련의 절차를 거쳐 재생한 다음 재생여부를 확인하였는 바, [표 4]에서 알 수 있는 바와 같이 폐배터리는 신품 대비 95% 이상의 기능으로 재생, 복원되었음을 확인할 수 있었다.

표 4

항 목	측 정 치
전압(V)	12.5
Rating 값(%)	97
가상부하계수	10.12
내부저항(mΩ)	5.5

상기 재생용액의 구성 성분 중 구리(Cu)는 수소가스 발생을 억제시켜 전해액의 비중 변화 및 극판의 산화를 막아주고 카드뮴(Cd)과 질산이온(NO₃ ^-)은 산업용 배터리가 폐기되는 주원인인 과다 생성된 황산염(Hard Suiphation)을 제거하고 생성을 억제하여, 황산염(부도체) 제거에 의한 전류밀도의 증대로 전류의 원활한 상태로 회복시키며 코발트(Co)는 격리판을 강화시켜 주는 역할을 하여 배터리의 성능을 유지 시켜주는 것을 파악하였다.

성능이 떨어져 사용하지 못하는 산업용 폐 배터리(지게차용) 5개를 수거하여 폐 배터리의 상태를 파악한 후 본 발명의 배터리 재생액을 [표 5]와 같이 배터리의 용량별로 일정량 주입하여 충·방전 시킨 후 성능을 확인하여 재생 효율을 알아보았다.

저항평균치를 측정한 결과 초기 저항 측정값에서 약품 투입 후 작게는 0.04 mΩ에서 크게는 0.56mΩ 저항이 감소된 것을 알 수 있다. 저항이 높다는 것은 배터리 내부 극판에 황산염이 많다는 것을 나타내며, 상기 자료와 같이 저항이 감소한 수치는 재생용액이 황산염을 용해시켜 전류의 흐름이 활성화되었다는 것을 의미한다.

만 충전시킨 배터리를 일정 전류로서 규정 종지전압(10.5V) 까지 방전하였을 때의 방전량 (방전 전류 × 방전 시간)을 용량이라 하며 암페어(Ampere-Hour=AH)의 단위로 표시한다. 따라서 이 용량이 곧 배터리의 출력을 표시하기 때문에 한번 충전한 후 일할 수 있는 작업량의 기본이 된다. 시험 결과 5개 배터리 모두 재생용액 주입 후 112∼180 Ah 상승하는 것을 확인할 수 있었다.

부하저항 값 역시 재생용액 주입 후 초기 값 보다 최종 값이 5개 배터리 모두 최소 0.99V 이상 증가 하였다.

상기와 같은 측정값을 이용하여 폐 배터리의 효율을 측정한 결과 재생용액을 주입하고 폐 배터리를 충·방전 시킨 결과 5개 배터리 모두 신품대비 최소 92% 이상의 효율을 나타내었으며 재생용액 주입 전과 비교 하였을 때 평균 28% 상승하는 효과를 보았다.

이와 같은 시험 결과의 이해를 돕기 위하여 [표 6]의 결과를 첨부된 도 1과 같이 그래프로 도시하였다.

표 5

표 6

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 폐배터리 재생방법을 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

본 발명은 증류수에 황산카드뮴(Cadmium Sulfate Hydrate), 황산구리(Copper Sulfate Hydrate), 질산카드뮴(Cadmium Nitrate Hydrate), 황산코발트(Cobalt Sulfate Hydrate) 등으로 이루어진 재생약품을 첨가하여 재생액을 제조하고, 상기 폐배터리 무게의 kg 당 5.6ml 양의 재생액을 각 셀에 드릴공을 형성하여 균등하게 나누어 주입하고 밀봉한 다음 강제로 충전하는 작업을 수행함으로써 이루어지는 것이다.

Claims

산업용 폐배터리를 재생하는 방법에 있어서,

폐배터리의 전압 11.9V 이상, Reting율 50%이상, 가상부하시험을 통한 가상부하계수(SLV) 9.6이상, 저항 6mΩ 이하인 것을 측정하여 재생가능 여부를 결정하는 폐배터리 재생가능여부 진단단계와;

상기 폐배터리를 충전기로 1차 충전한 다음 비중, Rating 값, 가상부하시험을 통한 가상부하계수(SLV), 저항, 비중, 전해액 감소량을 측정하여 폐배터리 재생가능여부 진단단계의 각 기준이 충족되어 재생가능 여부를 판단하는 폐배터리 잔여성능 측정단계와;

상기 폐배터리의 각 셀에 증류수와 재생약품으로 이루어진 재생액을 폐배터리 무게의 kg당 5.6ml 를 주입하는 폐배터리 재생액 주입단계와;

상기 재생액이 주입된 폐배터리를 충전기로 4∼12시간 2차 충전한 후 최종 검사하는 폐배터리 충전단계로 이어지는 것을 특징으로 하는 산업용 폐배터리 재생진단과 재생액을 이용한 재생방법.
제 1항에 있어서,

폐배터리에 주입하는 재생액은 증류수 96~97% 중량에 황산카드뮴(Cadmium Sulfate Hydrate), 황산구리(Copper Sulfate Hydrate), 질산카드뮴(Cadmium Nitrate Hydrate), 황산코발트(Cobalt Sulfate Hydrate) 으로 이루어진 재생약품 3~4% 중량을 첨가하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 산업용 폐배터리 재생진단과 재생액을 이용한 재생방법.
제 1항에 있어서,

폐배터리 재생가능여부 진단단계와, 폐배터리 잔여성능 측정단계에서 시행하는 가상부하시험은 배터리에 1/2의 CCA 전류를 15초 동안 부하하여 측정하는 것을 특징으로 하는 산업용 폐배터리 재생진단과 재생액을 이용한 재생방법.
제 1항에 있어서,

폐배터리 충전단계는 전압 12.50V 이상, Rating율 95∼100%, 가상부하시험을 통한 가상부하계수(SLV) 10.10이상, 저항 4mΩ 이하인 것을 특징으로 하는 산업용 폐배터리 재생진단과 재생액을 이용한 재생방법.