Effects of Curing & Formation Conditions on the Capacity of Positive Plate for Automotive Vehicles VRLA Batteries

http://dx.doi.org/10.12925/jkocs.2016.33.1.83

양극판의 숙성과 화성조건이

자동차용 VRLA 배터리 성능에 미치는 영향

정순욱ㆍ구본근

(2016년 1월 18일 접수; 2016년 3월 18일 수정; 2016년 3월 18일 채택)

Effects of Curing & Formation Conditions on the Capacity of Positive Plate for Automotive Vehicles VRLA Batteries

Soon-Wook JeongㆍBon-Keun Ku^✝

Dept. of Material Science and Engineering, Kumoh National Institute of Technology, Gumi, Gyeongbuk, South Korea

(Received January 18, 2016; Revised March 18, 2016; Accepted March 18, 2016)

요 약 : ISG (Idle Stop & Go) 시스템이 적용되는 자동차에 적합한 납축전지를 개발하기 위해 전극 재료인 3BS (3PbO·PbSO4·H2O)와 4BS (4PbO·PbSO4)의 생성조건과 활물질의 화성 방법에 따른 납축전 지 초기 성능과 심방전에 미치는 영향에 대해 연구 하였다. 양극과 음극 활물질을 숙성반응 중 온도 제 어로 최종 생성 활물질의 상이 변하며, 납축전지의 수명에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 초기 성 능에는 3BS 활물질을 적용한 AGM 납축전지와 Flooded 납축전지가 우수한 성능을 나타내는 반면 4BS 활물질을 적용한 AGM 납축전지는 상대적으로 낮은 성능을 나타내었다. 또한, 활물질 화성 효율을 비교 분석하기 위해 화성을 3 step과 9 step으로 구분하여 시험한 결과, 3BS로 제작된 AGM 납축전지에 비 해 4BS 활물질을 적용한 AGM 납축전지의 초기 성능이 우수 하였다. DOD17.5% 수명시험으로 수명 성능을 비교한 결과, 잦은 심방전이 요구되는 ISG 시스템에서 Flooded 납축전지는 적합하지 않았으나, AGM 납축전지는 적합한 결과를 나타내었다. 결론적으로 AGM 납축전지가 ISG 시스템 적용 자동차에 적합하였고, AGM 납축전지의 숙성, 화성 방법에 따라 수명 성능이 80% 차이를 나타내는 것으로 확인 되었다.

주제어 : 납축전지, Idle Stop & Go, 밸브제어식 납축전지, AGM 격리판, 3염기성 황산납, 4염기성 황산납

Abstract : We studied the effect of battery deep cycle according to the way of active materials formation and the creation condition of electrode material, 3BS (3PbO·PbSO4·H2O) and 4BS (4PbO·PbSO4), in order to develop the batteries for Idle Stop & Go system. During the curing with

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Corresponding author

(E-mail: [email protected])

active materials of anode and cathode, we found that the final creased active material was deformed by temperature control and it effects the durability of batteries. AGM battery and Flooded battery with 3BS active materials have excellent initial performance. And AGM battery with 4BS active materials shows the lower performance relatively. To compare and analyze of the formation efficiency of active materials, we tested the formation chagging steps with 3 steps and 9 steps differently. The results are that AGM battery with 4BS active materials is better on initial performance than AGM battery with 3BS. After the comparison of durability by DOD 17.5% life test, AGM battery is more suitable than flooded battery for the ISG system which needs the frequent deep cycle. In conclusion, AGM battery is the most suitable for ISG system and the life performance shows 80% difference according to the way of formation and curing of AGM batteries.

Keywords : Lead Acid Battery, Idle Stop & Go, VRLA, AGM separator, 3BS, 4BS

1. 서 론

10여년 전 부터 자동차 시장은 급격한 변화를 나타내고 있다. 석유자원이 풍부했던 과거의 경우 연료 소모량을 감안하지 않고 단순히 이동 수단 으로서의 자동차의 역할을 하였다면, 현재 석유자 원의 고갈에 의한 고유가 시대에는 편의성과 연 료를 최소량 사용하고 주행거리가 향상된 자동차 를 선호하는 시대에 돌입하였다. 이러한 소비자들 의 요구사항을 만족하기 위해서는 연비가 향상된 차를 연구하고 생산하기 시작 하였다. 미래에도 자동차를 연구하는 연구원들은 연비 향상을 위한 끊임 없는 연구를 수행하고 있는 상황이다 [1, 2].

이와 같은 배경 속에서 지속적으로 납축전지를 사용하고 있는 자동차는 수요자의 요구를 만족시 키기 위한 다양한 시도와 변화가 진행 중에 있다 [3]. 결과적으로 편의장치 및 안전 장치 등의 추 가와 같은 전장 시스템의 다양화로 나타나고 있 으며 이는 차량의 요구 전력이 점점 증가되는 결 과로 나타나고 있다. 특히 연비 향상을 위한 ISG (Idle Stop & Go) 시스템을 자동차에 도입 하게 되었다[4, 5]. ISG 시스템은 연비 향상을 위해 자 동차가 멈추면 시동이 자동으로 off되고, 자동차 를 출발시킬 때 자동으로 시동이 on되는 시스템 으로서 시동에 관여하는 주요 부품 중 하나인 배 터리에 엄청난 부하를 주게 된다[6]. 자동차 제조 사들은 배터리의 높은 성능을 요구하게 되고 요 구 조건도 엄격하게 관리되기 시작하였다[7].

문제는 종래의 Flooded형의 일반 배터리로는

앞서 언급한 여러 조건의 배터리 요구 특성을 만 족시키지 못하는 기술적 한계에 도달하게 되었다.

때문에 기술적으로 차별화 되어 있는 새로운 배 터리에 대한 관심을 자연스럽게 갖게 되었으며, 이를 위해 산업용에 널리 사용되고 있는 밀폐형 납축전지인 VRLA (Valve Regulated Lead Acid) 배터리를 자동차용으로 개발 적용하는 것에 관심 을 갖게 됐다[8, 9].

자동차용 VRLA 배터리는 일반 Flooded type 배터리에 비해 높은 초기 성능과 충전 수입성능 이 요구되며, 고온, 고진동, 심방전 등 가혹한 조 건에서 정상적인 작동이 요구 된다[10, 11]. 그러 므로 본 연구에서는 자동차용 VRLA 배터리 전 극에 관한 연구를 하게 되었으며, 특히 높은 성 능의 전극을 위한 전극의 숙성과 화성에 대해 연 구 하였다.

2. 실 험

2.1 기판 제작

본 연구를 위해 제작된 기판은 Pb-Ca-Sn 합 금으로서 Ca (0.07 wt.%), Sn (1.5 wt.%) 조성 으로 합금된 납 합금을 사용 하였다. 기판 제작 방법은 용융된 납을 납판으로 주조한 후 40℃이 하 조건으로 냉간 압연을 통한 압연 연판을 제작 하였다. 이 연판을 격자 모양으로 제작하기 위해 7단계 펀칭 시스템을 적용하여 격자 형태의 기판 을 제작하였다.

압연된 납 합금판은 80℃에서 8시간동안 시효

경화를 실시한 후 펀칭을 통한 격자 모양의 기판 을 제작하였다.

2.2 활물질 혼합 및 극판 제작

활물질 혼합은 산화 납 (PbO)과 정제수 (H2O) 을 반응시켜 수산화납 (Pb(OH)2)을 생성시키고, 황산 (H2SO4)을 첨가하여 황 산납 (PbSO4)을 생 성시키는 순서로 제조하였다.

제작된 페이스트를 Pb-0.07wt.%Ca-1.5wt.%Sn 기판에 충진 하였고, 숙성 후 극판을 사용 하였 다.

숙성 방법은 저온 숙성과 고온 숙성으로 구분 하였다. 저온 숙성은 온도 55±5℃, 상대습도 70±5% 조건의 챔버에서 숙성하였다. 고온 숙성 은 온도 80±5℃, 상대습도 70±5% 조건의 챔버 에서 숙성하였다. 두 가지 시료 모두 40시간동안 숙성하는 과정으로 제작하였다.

저온숙성 즉 70℃이하에서는 초기 성능에 유리 하다고 알려져 있는 3염기 황산납 (3PbO․PbSO4․ H2O)이 생성되며, 70℃이상의 온도 조건에서는 초기 성능은 상대적으로 불리하지만 내구 수명 성능에 유리하다고 알려져 있는 4염기 황산납 (4PbO․PbSO4)이 생성되는 것으로 알려져 있 다.[12]

고온 숙성한 시료에는 4염기 황산납 (4PbO․

PbSO4)의 생성을 돕기 위해 90℃이상의 온도와 상대습도 90%이상의 챔버에서 3시간동안 1차 고 온 숙성을 하였고, 이후 40시간 숙성과정으로 제 작 되었다.

저온 숙성과 고온 숙성 방법으로 제작된 극판 의 활물질은 SEM을 사용하여 3염기 황산납 (3PbO․PbSO4․H2O)과, 4염기 황산납 (4PbO․

PbSO4)의 생성을 관찰하였다.

활물질의 혼합, 숙성반응 식은 다음과 같다.

PbO ＋ H2O → Pb(OH)2 Pb(OH)2＋ H2SO4 → PbSO4＋2H2O PbO ＋ PbSO4 → PbO․PbSO4 PbSO₄＋ 3PbO ＋ H2O (1/2O2＋H2) → 3PbO․PbSO4․H2O

PbSO₄＋ 4PbO → 4PbO․PbSO₄ PbO․PbSO₄＋ 2PbO ＋ H2O (1/2O2＋H2) → 3PbO․PbSO4․H2O

PbO․PbSO₄＋ 3PbO → 4PbO․ PbSO₄

2.3 시험용 전지 조립

자동차용 AGM 납축전지는 6개 셀로 구성된 12V로 제작하였고, 시료의 용량은 20시간율 용 량 70Ah로 제작하였다. 시험용 전지를 제작하기 위해 전조 및 덮개의 재료는 무기물질이 20% 첨 가된 폴리프로필렌을 사용하였고, 6개 셀 각각의 밀폐 마개의 밸브의 재료는 EPDM을 사용하였으 며, 밸브의 압력 작동 범위는 0.07~0.15kgf/㎠인 것으로 사용 하였다.

극성이 다른 양극판과 음극판을 격리하기 위해 AGM (Absorptive glass mat) 격리판을 사용하였 고, AGM 격리판으로 양극판과 음극판을 격리하 여 조립하였다. AGM격리판은 다공도가 90%이 상인 격리판을 사용하여 전해액을 격리판에 함습 되게 하여 전해액과 활물질 간의 안정된 반응을 할 수 있도록 제작 하였다.

2.4 숙성 활물질의 화성 (Formation)

3염기 황산납 (3PbO․PbSO4․H2O)과 4염기 황 산납 (4PbO․PbSO4)을 생성시킨 활물질을 전기적 인 성질을 가질 수 있는 전극으로 제작하기 위해 극판을 전해액 내에서 전류를 인가하여 양극 활 물질은 이산화납 (PbO2), 음극 활물질은 해면상 납 (Pb)으로 변환되는 화성 (Formation)을 실시 하였다.

화성은 조립된 전지에 5℃로 냉각된 황산을 진 공 주액한 후 22시간 동안 충전을 실시 하였다.

이때 충전 전기량은 활물질의 이론적인 요구 전 기량으로 충전 하였으며, 화성 완료 후 양극 활 물질은 SEM을 사용하여 결정 형상을 관찰하였 다.

동일한 전기량으로 화성 효율을 평가하기 위해 3 step 충전법과 9 step 충전법으로 구분하여 화 성 하였으며, 그 결과를 성능시험 및 분해 분석 으로 검증하였다.

2.5 성능시험

제작된 시험용 전지는 미국 바이트로드사에서 제작된 충방전 시험기를 사용하여 기초 특성시험 인 20시간율 방전시험, 5시간율 방전시험, 보유용 량 (R.C.) 방전시험을 실시하였으며, 내구수명 시 험으로 DOD17.5% 수명시험을 실시하였다.

전지의 시험은 ISG 자동차용으로 개발한 AGM 납축전지는 3BS활물질 적용 시료와 4BS 적용 시료를 구분하여 실시하였으며, AGM 납축 전지와 성능을 비교하기 위해 일반 자동차 시동

Items 3BS 4BS Chemical composition 3PbO․PbSO4․H2O 4PbO․PbSO₄

Curing temperature 70℃↓ 70℃↑

Crystal size small size large size

Plate strength weak strong

Initial capacity good poor

Cycle life poor good

Table 2. The Characteristics of 3BS and 4BS

No. Charge/Discharge Time Amper Voltage

1 Discharge 2.5 hrs. 4 × I20 Final voltage : 10.0 V 2 a) Charge 40 min. Max. 7 × I20 14.4 ± 0.05 V

b) Discharge 30 min. 7 × I20 Final voltage : 10.0 V Cycle 85th : a) ~ b)

3 Discharge ≒ 20 hrs. I20 Final voltage : 10.5 V 4 Charge 18 hrs. Max. 4 × I20 14.8 ± 0.05 V 5 Discharge ≒ 20 hrs. I20 Final voltage : 10.5 V 6 Charge 22 hrs. Max. 4 × I20

Table 1. The profile for DOD17.5% cycle life test 용으로 널리 사용되고 있는 Flooded 납축전지 68Ah를 사용하였다.

ISG차량용 납축전지 시험 방법인 DOD17.5%

수명시험 방법은 Table 1에 나타내었다.

DOD17.5% 수명시험의 온도조건은 25 ± 2 ℃ 이며, Table 1과 같은 절차로 시험을 진행하였다.

Table 2의 No.1~No.6까지가 1 unit 이며, 시험 의 종료는 매 unit마다 No.5의 20시간율 방전용 량을 검증하고, 이때 방전용량이 50% 이하일 때 검증을 종료하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 활물질 SEM 관찰

숙성은 산화납 (PbO) 분말과 초순수, 황산 (H2SO4), 그리고 여러 가지 첨가제들을 혼합하여 제조한 paste를 grid에 도포한 후, 일정 온도와 높은 습도 분위기에서 화성이 용이하도록 잔류 납의 산화와, 기판 표면 부식, 그리고 활물질을

n

n

숙성공정이 저온(70℃↓), 고습(고95%↑) 조건 일 경우 활물질은 3염기 황산납 (3PbO․PbSO4․ H2O)의 작은 결정을 생성하고, 고온(70℃↑), 고 습(고95%↑) 조건에서 활물질은 4염기 황산납 (4PbO․PbSO4)의 큰 결정을 형성하는 것으로 알 려져 있다[13, 14].

3염기 황산납 (3PbO․PbSO4․H2O)은 결정 크기 가 수 ㎛정도로 극판의 다공성과 표면적을 크게 하므로 초기 용량에 유리하고, 4염기 황산납 (4PbO․PbSO4)은 결정 크기가 20~50㎛정도로 긴 바늘 형태를 가지고 있다. 이를 Fig. 1에 나타내 었다[15]. 따라서 4염기 황산납 (4PbO․PbSO4)은 3염기 황산납 (3PbO․PbSO4․H2O)에 비해 활물질 간의 결합력이 우수하며, 또한 수명 및 성능에서 유리하다. 그러나 4염기 황산납 (4PbO․PbSO4)은 3염기 황산납 (3PbO․PbSO4․H2O)에 비하여 초기 용량 형성에 좋지 않은 결과를 나타낸다.[16, 17]

이를 Table 2에 나타내었다.

고온 숙성과 저온 숙성에 따른 극판 활물질에 대한 SEM 분석 사진을 Fig. 2에 나타내었다.

SEM 분석 결과, 고온 숙성된 활물질은 (a)와 (b) 의 이미지에서 나타낸 것과 같이 활물질의 결정 크기가 30~100 ㎛의 조대한 4염기성 황산납 결

(a) (b) (c) (d)

Fig. 2. SEM observations of active material after curing; (a) and (b) high temperature curing, (c) and (d) low temperature curing.

(a) (b) (c) (d)

Fig. 3. SEM observations of active material (upper : positive, lower : negative) after formation; (a) low temperature curing and 3 step formation, (b) low temperature curing and 9 step formation, (c) high temperature curing and 3 step formation, (d) high temperature curing and 9 step formation

(a) (b)

Fig. 1. The Scanning Electron Micrograph of the 4BS (a) and 3BS (b).

정이 생성되었음을 확인할 수 있었다. 저온 숙성 된 활물질은 (c)와 (d)의 이미지에서 나타낸 바와 같이 활물질의 결정 크기가 2~10 ㎛의 3염기성 황산납이 생성되었음을 확인할 수 있었다.

저온 숙성과 고온 숙성 공법으로 제작된 극판 들을 전기적인 성질을 가질 수 있게 황산 전해액 내에서 충전하여 화성 하였다. 화성 후 활물질 내부를 SEM으로 관찰하였으며 그 결과를 Fig. 3

에 나타내었다. Fig. 3에 나타낸 바와 같이 고온 숙성, 9 step 화성 활물질이 저온숙성, 3step 화 성 활물질에 비하여 작은 결정들로 형성이 되었 다. 화성 후 양극 활물질은 이산화납 (PbO2), 음 극 활물질은 해면상 납 (Pb)으로 전환된 상태에 따라 화성 효율을 판단하게 되는데, 그 기준이 결정 크기로 확인 할 수 있다. 정량적이지는 못 하지만 고온숙성, 9step 화성 적용한 활물질이 저

(a) (b) (c) (d)

Fig. 4. The results of tear down analysis for positive plates after formation.; (a) low temperature curing and 3 step formation, (b) low temperature curing and 9 step formation, (c) high temperature curing and 3 step formation, (d) high temperature curing and 9 step formation

Formation method 3 step formation 9 step formation Curing method Low temp. High temp. Low temp. High temp.

Drop voltage (V) 0.164 V 0.150 V 0.139 V 0.130 V Drop Capacity (Ah) 6.65 Ah 6.23 Ah 3.36 Ah 2.45 V Table 3. The Results of self discharge after formation

온숙성, 3step 화성 적용한 활물질에 비하여 화성 효율이 높은 것으로 확인 되었다.

조립된 배터리에 비중이 1.260인 황산을 5℃로 냉각하여 진공 주액 하였으며, 24시간 동안 동일 한 전기량으로 충전 step만 3 step과 9 step으로 구분하여 충전하였고, 화성 후 활물질 상 변화를 SEM으로 관찰 하였다. 그 결과를 Fig. 3에 나타 내었다. Fig. 3에 나타낸 바와 같이 저온 숙성한 활물질은 고온 숙성한 활물질에 비해 작은 결정 들이 형성되었으며, 작은 결정들은 전해액과 반응 할 수 있는 면적이 크므로 초기 성능이 고온 숙 성된 활물질에 비하여 우수할 것으로 판단된다.

화성 방법에 따른 SEM 비교 관찰 결과, 활물 질의 결정 형성에는 큰 차이점을 찾을 수 없었으 나, 배터리를 분해 분석한 결과, 3 step 화성의 경우, 미 반응된 흰색 층이 극판 표면에 형성되 어 있음을 확인 하였고, 이미 반응 층은 양극 활 물질인 이산화납 (PbO2)으로 변환되지 못한 황산 납 (PbSO4)인 것으로 확인 되었다. 화성 후 배터 리 분해 분석한 극판을 Fig. 4에 나타내었다.

극판 표면에 형성된 황산납 (PbSO4) 층은 배터 리의 성능에 절대적인 영향을 미치지는 않을 것 으로 판단되나, 배터리 보관기간동안 자연방전을 촉진시켜 배터리 보관 특성에 좋진 않은 영향을 미치게 된다. 화성 후 배터리를 30일간 실온 보 관하여 전압 변화 및 용량 보존성능을 비교한 결 과를 Table 3에 나타내었다.

3.2 성능평가

ISG 자동차용 AGM 배터리의 기초성능 평가 결과는 Table 3에 나타낸 바와 같이 일반 시동용 Flooded 납축전지와 비교하여 나타내었다. 초기 성능을 나타내는 기초 성능에서는 AGM 납축전 지와 Flooded 납축전의 성능 차이는 없는 것으로 확인 되었다. 또한 AGM 납축전지 활물질 별, 화 성 방법 별 초기 성능 비교 결과, 4염기 황산납 (4BS, 4PbO․PbSO4) 활물질에 비해 3염기 황산납 (3BS, 3PbO․PbSO4․H2O)이 우수 하였으며, 3 step에 비해 9 step 화성이 우수하였다.

ISG 시스템 적용 차량을 위한 납축전지 평가 방법인 DOD17.5% 수명시험으로 납축전지 내구 성능을 평가하였다. 본 연구에서 제작한 AGM 납축전지 4가지 시료와 일반 시동용으로 널리 사 용하고 있는 Flooded 납축전지를 동일한 시험 방 법으로 검증하였으며, 그 결과를 Fig. 5에 나타내 었다.

DOD 17.5% 수명시험은 매 unit이 종료 될 때마다 20시간율 용량을 평가하여 50% 이하일 때 시험을 종료하였다. 시험 결과, Flooded 납축 전지는 1unit, AGM 납축전지 중 3BS, 3 step 시 료 18 units, 3BS 9 step 시료 23 units, 4BS 3 step 시료 29 units, 4BS 9 step 시료 34 units로 서 3BS 보다 4BS가, 3 step 보다 9 step 화성이 내구 성능 면에서 우수한 것으로 확인 되었다.

특히 AGM 납축전지에서 3BS 활물질과 3 step

Items Flooded 68Ah AGM 70Ah (3BS) AGM 70Ah (4BS) 3 step 9 step 3 step 9 step C20 Capacity 69.1 Ah

(101.6%) 71.3 Ah

(101.9%) 72.4 Ah

(103.4%) 69.8 Ah

(99.7%) 70.7 Ah (101.0%) C5 Capacity 55.9 Ah

(102.7%) 58.4 Ah

(104.3%) 59.3 Ah

(105.9%) 56.1 Ah

(100.2%) 57.9 Ah (103.4%)

RC 131min.

(109.2%) 128 min.

(106.7%) 132 min.

(110.0%) 120 min.

(100.0%) 127 min.

(105.8%) Table 4. The results of initial performance test

화성 시료에 비해 4BS 활물질과 9 step 화성 적 용한 시료가 내구 성능면에서 1.8배 우수한 것으 로 확인되었다. AGM 납축전지에서 3BS 활물질 에 비해 4BS 활물질의 내구력이 우수한 이유는 4BS 결정의 기계적 강도가 우수하여 활물질간의 결합력이 우수하고, 고온 숙성반응 중 기판과 활 물질 간의 부식 결합으로 견고한 결합력을 유지 하기 때문이다.[18, 19, 20]

Fig. 5. The results of DOD17.5% cycle life

test.

4. 결 론

본 연구에서는 공회전 제한 장치인 ISG (Idle Stop & Go) 시스템 적용 자동차에 적합한 납축 전지를 개발하기 위해 일반적으로 널리 사용하고 있는 Flooded 납축전지와 AGM격리판을 적용한 AGM 납축전지의 특성을 비교하였고, 전극 재료 에서 3BS와 4BS 활물질에 따른 영향, 그리고 활 물질을 화성하는 방법에 따라 성능에 미치는 영 향에 대한 연구를 수행한 결과, 다음과 같은 결 론을 얻을 수 있었다.

납축전지의 양극과 음극 활물질을 숙성 반응 중 온도 제어로 최종 생성되는 활물질의 상이 변

하며, 납축전지의 수명에 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다. 숙성 반응 중 온도를 70℃이상 고 온에서 숙성 반응 후 생성 물질은 4염기 황산납 (4BS)이 생성되었고, 70℃ 이하에서 숙성 반응 후 생성 물질은 3염기 황산납이 생성 되었으며, 이를 SEM 장비를 사용하여 결정을 관찰한 결과, 3BS 활물질은 2~10㎛ 크기의 결정이, 4BS 활물 질은 50~100㎛의 큰 결정이 형성되었음을 확인 하였다.

AGM 납축전지의 4BS활물질 적용 시료와 3BS 활물질 적용 시료, 그리고 일반 자동차 시동용으 로 널리 사용하고 있는 Flooded 납축전지의 초기 성능과 수명 성능을 시험한 결과, 초기성능에는 3BS 활물질을 적용한 AGM 납축전지와, Flooded 납축전지가 우수한 성능을 나타내는 반 면에 4BS 활물질을 적용한 AGM납축전지는 상 대적으로 낮은 초기 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다. 또한 활물질을 화성하는 효율을 비교 분 석하기 위해 화성 충전 단계를 3 step과 9 step 으로 구분하여 비교 시험한 결과, 3BS로 제작된 AGM 납축전지에 비해 4BS 활물질을 적용한 AGM 납축전지가 초기 성능에는 다소 유리한 경 향을 나타내는 것을 알 수가 있었다. 활물질 종 류에 따른 영향은 3BS가 4BS에 비해 결정 크기 가 작기 때문에 활물질과 전해액의 반응 표면적 이 상대적으로 큰 이유인 것으로 사료된다. 또한 활물질의 화성 충전 시, 3 step에 비해 9 step이 화성 초기와 말기에 충전 상태에 따른 전류량을 효율적으로 적용 하여 Fig. 4와 같이 활물질의 충 전 효율의 증가로 인하여 초기 성능이 우수한 것 을 알 수 있었다. 초기 성능에서는 Table 4에 나 타낸 것과 같이 활물질의 경우 4BS에 비해 3BS 가, 화성 충전 방법에서는 3 step에 비해 9 step 이 우수한 경향을 나타냄을 알 수 있었다.

ISG시스템이 적용된 자동차에 적합한 시험방법 인 DOD17.5% 수명시험을 통한 납축전지의 내

구력을 시험한 결과, Flooded 납축전지는 1unit, AGM 납축전지 중 3BS 활물질과 3 step 화성 시료는 18 units, 3BS 활물질과 9 step 화성 시 료는 23 units, 4BS 활물질과 3 step 화성 시료 는 29 units, 4BS 활물질과 9 step 화성 시료는 34 units로서 3BS 활물질 보다 4BS 활물질이, 3 step 화성 보다 9 step 화성이 내구 성능 면에서 우수한 것으로 확인 되었다.

결론적으로, AGM 납축전지에서 3BS 활물질과 3 step 화성 시료에 비해 4BS 활물질과 9 step 화성 적용한 시료가 내구 성능 면에서 1.8배 우 수한 것으로 확인되었다.

감사의 글

본 논문은 금오공과대학교 학술연구비 지원에 의하여 연구되었으며, 이에 감사드립니다.

References

1. Richard A. Simmons, Gregory M. Shaver, Wallace E. Tyner, Suresh V. Garimella, A benefit-cost assessment of new vehicle technologies and fuel economy in the U.S.

market,

Applied Energy

2. Michael Sivak, Brandon Schoettle, Eco-driving: Strategic, tactical, and operational decisions of the driver that influence vehicle fuel economy,

Transport Policy

3. Sejun Kim, Jiyoung Yu, Chongah Gwon, Hyungjoon Kim, "Idle Stop & Go System Development for Automatic-Transmission Vehicle", KSAE pp. 647-652, 2011.

4. Jiyong Yu, Minyoung Jung, Junyong Lee, Myungsik Choi, Kwangyein Kim, "A Development of More Cost Effective AT ISG System", KSAE pp. 121-126, 2012.

5. Jaewoo Jung, Soono Kwon, Jungpyo Hong, Jiyoung Lee, Yangsu Lim, Yoon Hur, "The Optimal Design and Characteristic Analysis of Distributed and Concentrated Winding type of Interior Permanent Magnet Moter

for ISG", KSAE06-F0255, pp. 1634-1640.

2006.

6. Chonghyeon Cheong, Yunhui Park, "Simple Vehicle Modeling for Fuel Economy Effect of Auto-Stop", KSAE 2009 Annual Conference & Exhibition, pp. 532-536, 2011.

7. Chih-Hsien Yu, Hao-Yuan Tseng,

"Development of an Automatic Idling Stop and Go Control Apparatus for an EFI Scooter", Journal of Circuits, Systems, and Computers Vol.23, No. 4 1450044 (28 pages), 2014.

8. B. Drenchev, M. Dimitrov, V. Boev, Absorptive glass mat separator surface modification and its infilence on the heat generation in valve-regulated lead-acid battery,

J. Power Sources

9. V. Naidenov, D. Pavlov, M. Cherneva, Three-layered absorptive glass mat separator with membrane for application in valve-regulated lead-acid batteries,

J.

Power Sources

10. Hammouche Abderrezak, Thele Marc, Sauer Dirk Uwa, Analysis of gassing processes in a VRLA/spiral wound battery,

J. Power Sources

11. A. Kirchev, D. Pavlov, B. Monahov, Gas-diffusion approach to oxygen recombination in lead-acid batteries,

J.

Power Sources

12. Jeong Soon-Wook, Ku Bon-Keun, A study on the plate for deep discharge in lead acid battery,

J. of Korean Oil Chemists' Soc

13. Jeong Soon-Wook, Ku Bon-Keun, Effects of 4BS Crystal Size on the Positive Plate Behavior in Lead Acid Battery,

J. of Korean Oil Chemists' Soc

14. R. Wagner, Failure modes of valve- regulated lead/acid batteries in different applications,

4th European lead battery

conference

15. Bon-Keun Ku, Soon-Wook Jeong, Effects of curing conditions on the chemical compositions of positive plate for lead acid battery plate,

J. of Korean Oil Chemists' Soc

16. S. Laruelle, Grugeon-Dewaele, L.

Torcheux, A. Delahaye-Vidal, The Curing Reaction Study of the Active Material in the Lead Acid Battery,

J. Power Sources

17. Jenn-shing Chen, L. F. Wang, Effect of Curing on Positive-Plate Behaviour in Electric Scotter Lead/Acid Cells,

J. Power Sources

18. Jeong Soon-Wook, Ku Bon-Keun, Effects of 4BS Crystal Size on the Positive Plate Behavior in Lead Acid Battery,

J. of Korean Oil Chemists' Soc

19. D. Pavlov, Lead/Acid Battery Positive Plates Manufactured from 4PbO·PbSO4 Pastes Prepared from Leady Oxide and Red Lead,

J. Power Sources

20. Ku Bon-Keun, Jeong Soon-Wook, Effects of Curing Conditions on the Chemical Compositions of Positive Plate for Lead Acid Battery Plates,

J. of Korean Oil

Chemists' Soc