최근 전 세계적으로 지구온난화로 인한 문제들이 점차 증대되는 가운데, 지구 온난화를 야기하는 주범인 이산화탄소 배출을 규제하기 위한 여러 가지 방안들이 모색되고 있으며, 특히 자동차 업계에서는 차량에서 배출되는 이산화탄소를 줄이기 위해 차량 경량화 등 다양한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 그 중 2차 전지를 이용하여 내연기관을 대체 혹은 보조하는 전기자동차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 충전인프라 및 구매 비용 증가 등의 이유로 전체 시장에 10% 수준에 미치는 수준이다. 이러한 문제점을 해결하고 이산화탄소 배출 감소를 위해, 자동차 업계에서는 정차 시 엔진 구동을 멈추고 재출발 시 엔진을 가동하는 이른바 ...
최근 전 세계적으로 지구온난화로 인한 문제들이 점차 증대되는 가운데, 지구 온난화를 야기하는 주범인 이산화탄소 배출을 규제하기 위한 여러 가지 방안들이 모색되고 있으며, 특히 자동차 업계에서는 차량에서 배출되는 이산화탄소를 줄이기 위해 차량 경량화 등 다양한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 그 중 2차 전지를 이용하여 내연기관을 대체 혹은 보조하는 전기자동차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 충전인프라 및 구매 비용 증가 등의 이유로 전체 시장에 10% 수준에 미치는 수준이다. 이러한 문제점을 해결하고 이산화탄소 배출 감소를 위해, 자동차 업계에서는 정차 시 엔진 구동을 멈추고 재출발 시 엔진을 가동하는 이른바 ISG (Idling Stop and Go)기능을 탑재한 자동차를 개발하여 양산적용중이 있으며, 이산화탄소 절감 효과는 약 5 ~ 15 % 정도로 보고되고 있다. 시스템을 적용하기 위해 차세대 연축전지로 불리는 AGM (Absorbent Glass Mat) 연축전지가 개발 및 기존 액식 연축전지 대비 우수한 성능을 나타낸다. 하지만 시내 주행 시, 잦은 ISG 기능 활성화로 인해 AGM 연축전지 부하가 가중되면서 수명 감소 및 시동 성능 저하를 야기한다. 이를 극복하기 위해 본 연구에서는 SPT (Sodium Perborate Tetrahydrate)를 함량별로 첨가하여 양극 기판과 활물질간 결합력 증대를 통해 계면 저항을 감소 시켜 고율 방전 특성 및 수명을 향상시키고자 하였으며, SPT는 물과 반응하면 과산화수소를 발생시키고 발생된 과산화수소는 금속과 반응해서 표면을 부식 시키는 특성이 있다. 이를 통해 기판 표면에 거칠기를 증대 시켰으며, 기판과 활물질간 계면에 7 ~ 8 μm 산화층이 형성되었을 때, 제품 고율방전 특성 및 수명특성이 가장 우수함을 확인하였다. 또 다른 연구로는 기존 첨가제인 광명단에 나노 입자의 4BS seed를 포함된 Incorporated Nano Seed (INS)를 함량별로 첨가하여 양극판 분석과 제품 성능을 평가하였다. INS 함량이 증가할수록 4BS 입자 크기는 작아지면서 균일해지는 특성을 확인 할 수 있었으며, 반응 비표면적 증가에 따른 고율 방전 특성도 향상되는 것을 알 수 있었다. 극판 제조 공정에서의 개별 극판에 대한 입도 분포의 편차를 확인하기 위해, AGM 연축전지 200 대 대한 내부 저항 및 전압 검사를 진행하였으며 제품 제조 공정 품질 편차가 감소하는 것을 확인하였다. 최종적으로 상기 두 실험에서 가장 우수한 실험 결과로 확인된 SPT와 INS의 각각의 배합 조건을 최적화하여 제품 특성을 평가하였으며, SPT 2.0 wt%와 INS 2.0 wt%로 최적화한 조건에서의 제품 성능 및 수명 특성이 가장 우수함을 확인하였다.
최근 전 세계적으로 지구온난화로 인한 문제들이 점차 증대되는 가운데, 지구 온난화를 야기하는 주범인 이산화탄소 배출을 규제하기 위한 여러 가지 방안들이 모색되고 있으며, 특히 자동차 업계에서는 차량에서 배출되는 이산화탄소를 줄이기 위해 차량 경량화 등 다양한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 그 중 2차 전지를 이용하여 내연기관을 대체 혹은 보조하는 전기자동차에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 충전인프라 및 구매 비용 증가 등의 이유로 전체 시장에 10% 수준에 미치는 수준이다. 이러한 문제점을 해결하고 이산화탄소 배출 감소를 위해, 자동차 업계에서는 정차 시 엔진 구동을 멈추고 재출발 시 엔진을 가동하는 이른바 ISG (Idling Stop and Go)기능을 탑재한 자동차를 개발하여 양산적용중이 있으며, 이산화탄소 절감 효과는 약 5 ~ 15 % 정도로 보고되고 있다. 시스템을 적용하기 위해 차세대 연축전지로 불리는 AGM (Absorbent Glass Mat) 연축전지가 개발 및 기존 액식 연축전지 대비 우수한 성능을 나타낸다. 하지만 시내 주행 시, 잦은 ISG 기능 활성화로 인해 AGM 연축전지 부하가 가중되면서 수명 감소 및 시동 성능 저하를 야기한다. 이를 극복하기 위해 본 연구에서는 SPT (Sodium Perborate Tetrahydrate)를 함량별로 첨가하여 양극 기판과 활물질간 결합력 증대를 통해 계면 저항을 감소 시켜 고율 방전 특성 및 수명을 향상시키고자 하였으며, SPT는 물과 반응하면 과산화수소를 발생시키고 발생된 과산화수소는 금속과 반응해서 표면을 부식 시키는 특성이 있다. 이를 통해 기판 표면에 거칠기를 증대 시켰으며, 기판과 활물질간 계면에 7 ~ 8 μm 산화층이 형성되었을 때, 제품 고율방전 특성 및 수명특성이 가장 우수함을 확인하였다. 또 다른 연구로는 기존 첨가제인 광명단에 나노 입자의 4BS seed를 포함된 Incorporated Nano Seed (INS)를 함량별로 첨가하여 양극판 분석과 제품 성능을 평가하였다. INS 함량이 증가할수록 4BS 입자 크기는 작아지면서 균일해지는 특성을 확인 할 수 있었으며, 반응 비표면적 증가에 따른 고율 방전 특성도 향상되는 것을 알 수 있었다. 극판 제조 공정에서의 개별 극판에 대한 입도 분포의 편차를 확인하기 위해, AGM 연축전지 200 대 대한 내부 저항 및 전압 검사를 진행하였으며 제품 제조 공정 품질 편차가 감소하는 것을 확인하였다. 최종적으로 상기 두 실험에서 가장 우수한 실험 결과로 확인된 SPT와 INS의 각각의 배합 조건을 최적화하여 제품 특성을 평가하였으며, SPT 2.0 wt%와 INS 2.0 wt%로 최적화한 조건에서의 제품 성능 및 수명 특성이 가장 우수함을 확인하였다.
SPT (Sodium Perborate Tetrahydrate) is to improve the roughness of lead grid to form hydrogen peroxide by water. a positive plate according to the content of SPT was prepared to compare its properties. It was confirmed that the oxide layer increased at the substrate / active material interface as th...
SPT (Sodium Perborate Tetrahydrate) is to improve the roughness of lead grid to form hydrogen peroxide by water. a positive plate according to the content of SPT was prepared to compare its properties. It was confirmed that the oxide layer increased at the substrate / active material interface as the content of SPT increased, and proved to be an oxide layer through EDS analysis. Battery performance was confirmed that when the SPT content 2.0 wt%, the charging acceptance and high rate discharge test were improved. In addition, in the SBA S0101 test was improved as SPT content increased. Nano seed incorporated in micro-sized 4BS (Tetrabasic lead Sulfate) seed was applied to the positive electrode active material, and compared with Nano 4BS seed (NS). The dispersion of NS decreased due to the aggregation phenomenon, while the nano seed incorporated in micro-sized 4BS seed (INS) could confirm excellent dispersion. As the content of INS increased, the particle size of the active material became small and constant, which was confirmed through SEM and particle size analysis. The specific surface area for reaction was increased and the high-rate discharge and lifetime characteristics was improved. In order to confirm the variation in particle size distribution in plate manufacturing process, internal resistance and voltage were measured for 200 AGM lead-acid batteries, and it was confirmed that batteries quality variation decreased. Finally, SPT and INS were applied to optimal conditions of positive plate, and the positive plate analysis and batteries performance were evaluated. As a results, it was confirmed that CCA and life characteristics were improved as well as batteries quality variation in SPT/INS 2.0% under the optimization conditions.
SPT (Sodium Perborate Tetrahydrate) is to improve the roughness of lead grid to form hydrogen peroxide by water. a positive plate according to the content of SPT was prepared to compare its properties. It was confirmed that the oxide layer increased at the substrate / active material interface as the content of SPT increased, and proved to be an oxide layer through EDS analysis. Battery performance was confirmed that when the SPT content 2.0 wt%, the charging acceptance and high rate discharge test were improved. In addition, in the SBA S0101 test was improved as SPT content increased. Nano seed incorporated in micro-sized 4BS (Tetrabasic lead Sulfate) seed was applied to the positive electrode active material, and compared with Nano 4BS seed (NS). The dispersion of NS decreased due to the aggregation phenomenon, while the nano seed incorporated in micro-sized 4BS seed (INS) could confirm excellent dispersion. As the content of INS increased, the particle size of the active material became small and constant, which was confirmed through SEM and particle size analysis. The specific surface area for reaction was increased and the high-rate discharge and lifetime characteristics was improved. In order to confirm the variation in particle size distribution in plate manufacturing process, internal resistance and voltage were measured for 200 AGM lead-acid batteries, and it was confirmed that batteries quality variation decreased. Finally, SPT and INS were applied to optimal conditions of positive plate, and the positive plate analysis and batteries performance were evaluated. As a results, it was confirmed that CCA and life characteristics were improved as well as batteries quality variation in SPT/INS 2.0% under the optimization conditions.
주제어
#AGM lead-acid battery SPT INS Positive plate Active Material Electrode
학위논문 정보
저자
임태섭
학위수여기관
창원대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
나노신소재공학과
지도교수
정연길
발행연도
2020
총페이지
146
키워드
AGM lead-acid battery SPT INS Positive plate Active Material Electrode
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