연 축전지의 양극판(鉛 蓄電池의 陽極板)

 

연 축전지의 양극판(鉛 蓄電池의 陽極板) Lead Storage Battery Anode Plate

 

연 축전지 양극판의 종류에는 플랜테식(튜더식, 맨체스터식), 페이스트식, 피복식(被覆式)(클레드식)

으로 분류되며, 국내에서는 페이스트식과 피복식만 사용되고 있으며, 이 중 플랜테식과 피복식은 양극

판에만 사용, 음극판은 모두 페이스트식이 사용되고 있다.

페이스트식의 구조는 연합금제격자(鉛合金製格子)에 연분(鉛粉)을 물 및 희류황산(稀硫黃酸)으로 비벼 페이스트장(狀)을 충진, 건조 후 전기 화학적으로 변화되며 양극판은 이산화 연(PbO₂), 음극판은 해금장 연(海錦狀鉛,Pb)의 활성물질로 되어 있다.

 

또한, 페이스트식 양극판은 활성물질이 사용중에 탈락을 방지하기 위해 유리, 매트를 양극판 양면에 대고 가압 상태로 축전지 내에 조립되어 있다. 페이스트식은 일반용으로 PS형과 EP형이 있으며, 고율 방전용 (급방전)으로 HS형이 있다.

 

고율 방전용은 일반용에 비해 얇은 극판을 다수 사용, 작은 용적에서 우수한 급방전 성능을 얻을 수 있게 설계하였다.

피복식(클레드식)의 구조는 유리섬유를 편조물(編組物)등 다공성(多孔性) 또는 미공성관(微功性管) 중심에 연합금제(鉛合金製)의 심금(芯金)을 통해 관과 심근간에 활성물질(活性物質)이 충전된 봉상전극(棒狀電極)을 다수 연결해서 1개의 양극판(陽極板)을 구성한 것이며, 관에 의해 활성물질의 탈락을 방지할 수 있으므로 수명이 길다. 일반용으로는 CS형과 EF형이 있다.

 

연 축전지의 음극판(鉛 蓄電池의 陰極板) Lead Storage Battery Nagative Plate

 

연합금제 기판에 작용물질(연분에 첨가제를 첨가하여 묽은황산으로 반죽한 것)을 도장한 것으로 이것을 페스트식(Paste식)이라 한다.

페스트식 음극판은 원래 같은 크기의 페스트식 양극판보다 수명이 길며 크래드식 양극판에 적합한 성능을 발휘할 수 있다.

그 종류와 형식은 표와 같다.

 

<표> 연축전지의 종류

 

축전지의 종류	형  식	양극판	음극판
페이스트식	PS, EP형	페이스트식	페이스트식
클래드 식	CS, EF형	클래드 식	페이스트식

연 축전지의 극판군(鉛 蓄電池의 極板群) Lead Storage Battery Group of Plates

 

양, 음극판군, 격리판, 극주로 구성하고, 단전지당 2[V]의 전압이 발생한다. 이 전압은 극판의 크기나 매수에 관계없이 일정하다

12[V]형 축전지는 이 극판군이 전조안에 6개 직렬로 구성되어 있다.

연 축전지의 전해액(鉛 蓄電池의 電解液) Lead Storage Battery Electrolyte

 

연축전지의 전해액은 묽은황산이며 기전반응(起電反應)에 기여하는 한편 양, 음극간 도체로서의 역활도 겸하고 있다. 전해액의 순도는 무색, 무취의 정제이며, 진한황산(KSM 1203의 3호이상)을 증류수와 혼합하여 사용하고 있다.

비중의 온도에 따른 변화

 

비중의 온도계수(온도 1℃의 변화에 따른 비중에 변화율)는 0.0007이고, 임의의 온도 t℃에서의 비중을 표준온도 25℃로 환산하는 식은 다음과 같다.

연축전지 : S₂₅ = St + 0.0007(t - 25°)

  S₂₅ : 표준온도 25℃로 환산한 비중            S_t  : t℃에서의 실측 비중

     t  : 묽은황산의 온도(℃)   알칼리축전지 : S₂₅ = St + 0.0005(t - 25°)

비중의 측정(比重의 測定)

 

비중 측정은 스포이트 비중계로 하고 있다. (유리관을 수직으로 세우고 전해액을 서서히 흡입하고, 액중에서 비중계가 수직으로 바로 뜨게하며, 전해액의 표면장력으로 생긴 메니스커스(Meniscus) 상단 지시값을 읽고, 이때의 액면은 반드시 수평을 유지한다.)

연 축전지 비중은 1.215 와 1.24(표준온도 20℃)의 두 종류가 있으며, 알카리 축전지의 비중은 1.20～1.25(표준온도 20℃)이다.

연 축전지의 격리판(鉛 蓄電池의 隔離板) Lead Storage Battery Separator

 

양, 음극판의 단락을 방지하기 위해 두 극판 사이에 비전도성 다공질의 얇은판을 일정한 간격으로 끼운다.

격리판의 특성은 유황산 중에서 내식성(耐蝕性)이 좋아야 하고, 방전에 필요한 유황산을 보유할 수 있어야 하며 침투성(浸透性)이 좋아야 하고, 취급시 기계적 강도를 충족 시켜야 하며 전기 저항이 낮아야 한다. 연축전지 격리판의 형상은 평판, 리브식, 파형(波形)으로 되어 있다.

 

격리판 소재는 강화섬유(펄프를 주재로 하고 합성수지로 강화), 미공성 고무재, 합성수지(PVC, PE)를 소재로 하고 있으며, 격자체(格子体,Grid)는 극판에서 활성물질의 유지와 전류의 출력(방전), 유입(충전)역활을 한다. 따라서 활성물질이 탈락되지 않게 지지하고 전류분포가 균일하게 설계되어 있으며, 이러한 요구를 충족하는 기계적 강도를 보유해야 한다.

 

또한, 양극판의 격자는 특히 양극 산화에 견딜 수 있는 재질을 선정하고 페이스트식 극판 격자체는 통상 종, 횡에 소골격으로 배치된 격자상으로 구성하며, 피복식 극판 격자체는 통상 심금이라 하며 연합금제원주(鉛合金製圓柱)가 여러 개 이어진 코드상의 것으로 관 중심에 위치하도록 날개가 붙어 있다.

연 축전지의 전조(鉛 蓄電池의 電槽) Lead Storage Battery Container

 

극판군과 전해액을 저장하는 용기로 에보나이트제, 유리제, 합성수지 전조가 사용되고 있으며,내충격 및 내진동성과 내산성이 우수한 특수 합성수지제(PP, AS, ABS)가 현재에는 가장 많이 사용되고 있다.

에보나이트제 축전지는 2500Ah이상의 축전지에 사용하고 있으나, 과 중량이 결점이다.

 

연 축전지의 덮개(鉛 蓄電池의 덮개) Lead Storage Battery Cover

 

전조 윗 부분을 덮는 것으로, 축전지 내부의 전해액이 밖으로 쏟아지지 않도록 하는 역할을 하며, 재질은 합성수지(PP, AS, ABS)제를 사용하고 있다. 덮개에는 주액구, 배기구, 극주가 설치되어 있다.