JP3541028B2 - ニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板及びその製造方法 - Google Patents
ニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3541028B2 JP3541028B2 JP2001363043A JP2001363043A JP3541028B2 JP 3541028 B2 JP3541028 B2 JP 3541028B2 JP 2001363043 A JP2001363043 A JP 2001363043A JP 2001363043 A JP2001363043 A JP 2001363043A JP 3541028 B2 JP3541028 B2 JP 3541028B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- hydrogen storage
- storage alloy
- cathode plate
- secondary battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1395—Processes of manufacture of electrodes based on metals, Si or alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は充電及び放電が可能な2次電池に係り、特に、ニッケル/水素貯蔵合金2次電池に適用される陰極板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子技術の急速な発達に伴い、電気、電子機器のポータブル化、小型化、軽量化が進んでいる。これにより、ニッケル/水素貯蔵合金電池などの高性能の2次電池に対する需要が急増しつつある。
【0003】
かかるニッケル/水素貯蔵合金2次電池において、陰極板は電池の充電及び放電時に水素を放出したり吸収し、充電過ぎの場合には陽極板で生じるガスを吸収して消費する。したがって、ニッケル/水素貯蔵合金2次電池の性能(例えば、電池の充電及び放電サイクル寿命、高率放電特性など)は陰極板の性能により大きく左右される。
【0004】
この明細書では、従来のニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板を製造するための技術として、韓国科学技術研究院(KIST:Korea Institute of Science and Technology)により『ペースト式水素貯蔵合金電極の製造方法』という名称で米国に出願されて登録された米国特許第5,682,592号について簡略に説明する。
【0005】
この米国特許第5,682,592号公報によれば、前記陰極板は、粉末状の活物質(すなわち、水素貯蔵合金(Metal Hydryde)) 、バインダー(Binder)、導電剤(Conductor)及び水を所定の割合で混合して練った後、前記水素貯蔵合金練りを集電体であるニッケルスクリーンに圧着して製造される。前記バインダーとしては、結合剤(ポリテトラフルオロエチレン、Polytetrafluoroethylene;PTFE及び503H)及び増粘剤(ヒドロキシプロピルメチルセルロース、Hydroxypropyl methyl cellulose; HPMC )が用いられる。前記導電剤としては粉末状のニッケル、銅、黒鉛、アセチレンブラック(Acetylene Black;AB)などが約5〜10wt%混合される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述したように、従来の技術の製造方法により製造されたニッケル/水素貯蔵合金電池用陰極板においては、バインダー及び導電剤の量だけ水素貯蔵合金粉末の量が減るため、前記陰極板を適用した2次電池の容量は低下する。また、水素貯蔵合金がニッケルスクリーンの外壁に固定されるため、放電時に未粉化した水素貯蔵合金が電極から分離される脱離現象が生じるという問題点をもっている。これにより、従来の製造方法により製造された陰極板を適用したニッケル/水素貯蔵合金2次電池のサイクル寿命は、図1を参照すれば、放電容量が約80%に達する充電及び放電サイクル回数が約500回しかならない程度に、低下する。
【0007】
さらに、前述した従来の技術の製造方法により製造された陰極板においては、集電体(すなわち、ニッケルスクリーン)から水素貯蔵合金へと電流が流れるとき、バインダーが抵抗として作用してしまうという問題もある。これにより、従来の製造方法により製造された陰極板を適用したニッケル/水素貯蔵合金電池の高率放電特性は、図2を参照すれば、5時間放電率が100%であるという仮定下で1時間放電率が95%を超えない程度に悪い。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の技術の問題点を効率よく解決することのできるニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板及びその製造方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の一面は、ニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板に関する。本発明のニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板は、多数の貫通孔が各々形成され、対向する上端部及び下端部が互いに結合される2枚のニッケルストリップと、前記2枚のニッケルストリップの間に粉末状に拘束される水素貯蔵合金とを含む。
【0010】
前記目的を達成するために、本発明の他の一面は、ニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板の製造方法に関する。本発明のニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板の製造方法は、集電体上に多数の貫通孔を空ける穿孔段階と、2枚の前記集電体の間に水素貯蔵合金粉末を充填する充填段階と、前記集電体に所定強度の外力を加えて前記2枚の集電体を水素貯蔵合金粉末と共に圧着することにより、前記水素貯蔵合金粉末を前記2枚の集電体の間に拘束させる圧着段階とを含む。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図3ないし図7に基づき、本発明の望ましい実施形態によるニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板及びその製造方法について詳細に説明する。
【0012】
図3の(a)及び(b)を参照すれば、本発明のニッケル/水素貯蔵合金電池用陰極板は、配列される多数のニッケルストリップ100及び互いに対向する2枚のニッケルストリップ100の間に充填される水素貯蔵合金200を含む。
【0013】
前記各々のニッケルストリップ100には多数の貫通孔110が形成される。前記各貫通孔110は、その直径が数十nm〜数百nmであることが望ましい。そして、本発明による陰極板の一端部に位置するニッケルストリップ100には電池の充電及び放電のための端子120が形成される。これらのニッケルストリップ100は集電体としての機能を行う。すなわち、電流が端子120に供給される場合、前記電流を水素貯蔵合金200に流すのである。一方、前記ニッケルストリップ100はニッケルだけで加工されることが望ましいが、これに限定されることなく、ストリップ状に加工された鉄板にニッケルメッキを施して加工しても良い。
【0014】
前記水素貯蔵合金200としてはAB5系合金(例えば、MmNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3(Mm:Misch metal、希土類金属の合金)、MmNi4.3Mn0.4Al0.3など)及びAB2系合金(例えば、Ti1-xZrxV0.5Ni1.1Fe0.2Mn0.2など)のうち選ばれるいずれか一つが使用できる。前記水素貯蔵合金200粉末の表面はニッケル(Ni)及び銅(Cu)のうち選ばれるいずれか一つでコーティングされることが望ましく、この場合、電池の自己放電及び高温腐食が抑制され、高率充放電特性が向上できる。さらに、前記水素貯蔵合金200はニッケル及び銅の混合物でもコーティングされ得る。
【0015】
図4は、本発明によるニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板の製造方法を示したフローチャートである。
【0016】
図4を参照すれば、まず、各々のニッケルストリップ100に多数の貫通孔110を空ける(S110)。そして、前記水素貯蔵合金200粉末の表面をニッケル(Ni)または銅(Cu)のうち選ばれるいずれか一つでコーティングする(S120)。次に、互いに対向して位置する2枚のニッケルストリップ100の間には粉末状の水素貯蔵合金200を充填し(S130)、前記ニッケルストリップ100に外力を加えて圧着させる(S140)。このとき、互いに対向する2枚のニッケルストリップ100の対向する上端部及び下端部は互いに結合され、前記水素貯蔵合金200粉末は結合された2枚のニッケルストリップ100により拘束される。すなわち、前記水素貯蔵合金200は2枚のニッケルストリップ100の間に貯蔵された状態を維持することになる。一方、前記水素貯蔵合金200が大気中の水分と反応することを防止するために、本発明の陰極板の製造に際し、温度は常温であり、大気の状態は乾燥であることが望ましい。
【0017】
前述のように製造される本発明の陰極板は、水素貯蔵合金200が2枚のニッケルストリップ100の間に維持されているので、放電時に水素貯蔵合金200が脱離することが防止できる。そして、バインダー及び導電剤を用いないので、本発明の陰極板に含まれる水素貯蔵合金の量は従来の技術の陰極板に含まれる水素貯蔵合金のそれよりも一層多くなる。
【0018】
また、前記ニッケルストリップ100が水素貯蔵合金200の両側に配置されるので、導電剤を加えなくても集電体の機能が強化され、前記ニッケルストリップ100から水素貯蔵合金200へと電流が流れるとき、前記ニッケルストリップ100と水素貯蔵合金200との間に生じる接触抵抗がバインダーを用いる従来の技術に比べて著しく低減するので、高率放電特性が著しく向上できる。
【0019】
図5は、本発明による陰極板を適用したニッケル/水素貯蔵合金2次電池の構成を示した斜視図である。
【0020】
図5を参照すれば、ニッケル/水素貯蔵合金電池は、ハウジング10と、このハウジング10の外側に突設される陽極柱12及び陰極柱14と、陽極柱12に連結される陽極板16と、陰極柱14に連結される本発明の陰極板18と、前記陽極板16と陰極板14との間に設けられるセパレータ20とを備える。ここで、前記陽極板16、陰極板18及びセパレータ20はハウジング10に内蔵される。
【0021】
このように、本発明の陰極板を適用したニッケル/水素貯蔵合金電池のサイクル寿命は、図6を参照すれば、充電及び放電を約1,000回繰り返す場合、放電容量が約80%に近づく程度に向上される。具体的に説明すれば、従来の技術の製造方法により製造された陰極板を適用した2次電池の放電容量は充電及び放電を約500回繰り返せば約80%に達するのに対し(図1参照)、本発明の陰極板を適用した2次電池の放電容量は充電及び放電を約1,000回繰り返すとき約80%に達することになる(図6参照)。
【0022】
さらに、本発明の陰極板を適用したニッケル/水素貯蔵合金2次電池の高率放電特性は、図7を参照すれば、従来の技術でのように5時間放電率が100%であるという仮定下で1時間放電率も100%に近づく程度に向上される。具体的に説明すれば、電池の電圧が0.8Vになるまで、従来の技術の製造方法により製造された陰極板を適用した2次電池の放電率は95%を超えないのに対し(図2参照)、本発明の陰極板を適用した2次電池の放電率は95%を超えるのである(図7参照)。
【0023】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板の製造方法により製造される陰極板は、圧着工程により、水素貯蔵合金が2枚の多孔性ニッケルストリップ、すなわち集電体により拘束されるので、バインダーを用いなくても水素貯蔵合金が集電体の間に維持でき、導電剤を用いなくても集電体から水素貯蔵合金への電流の流れが良好になされ得る。
【0024】
また、前述した理由により、本発明の陰極板を適用した2次電池は下記のような効果を有する。
【0025】
(1)陰極板に用いられる水素貯蔵合金の容量がバインダー及び導電剤を用いる従来の技術の陰極板に比べて著しく増大され、かつ水素貯蔵合金の脱離現象が生じないので、本発明の陰極板を適用した2次電池のサイクル寿命が著しく向上できる。
【0026】
(2)集電体と水素貯蔵合金との間の接触抵抗が大いに低減するので、本発明の陰極板を適用した2次電池の高率放電特性が著しく向上できる。
【0027】
(3)前記(1)及び(2)の効果により、本発明の陰極板が適用される2次電池は超高率充放電特性及び超長寿命を要求する産業用電池に好適である。
【0028】
本発明は図面に示された一実施形態を参考として説明されたが、これは単なる例示的なものに過ぎず、この技術分野における通常の知識を有した者なら、これより各種の変形及び均等な他の実施形態が可能であることは言うまでもない。よって、本発明の真の技術的な保護範囲は特許請求の範囲上の技術的な思想によって定まるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のニッケル/水素貯蔵合金2次電池のサイクル寿命特性を概略的に示したグラフである。
【図2】従来のニッケル/水素貯蔵合金2次電池の高率放電特性を概略的に示したグラフである。
【図3】(a)は本発明の望ましい一実施形態によるニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板の構成を示した正面図であり、(b)は(a)のA-A'線に沿って取った断面図である。
【図4】本発明によるニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板の製造方法を示したフローチャートである。
【図5】本発明による陰極板を適用したニッケル/水素貯蔵合金2次電池の構成を示した斜視図である。
【図6】本発明による陰極板を適用したニッケル/水素貯蔵合金2次電池のサイクル寿命特性を示したグラフである。
【図7】本発明による陰極板を適用したニッケル/水素貯蔵合金2次電池の高率放電特性を示したグラフである。
【符号の説明】
100 ニッケルストリップ(集電体)
110 貫通孔
120 端子
200 水素貯蔵合金
10 ハウジング
12 陽極柱
14 陰極柱
16 陽極板
18 陰極板
20 セパレータ
Claims (4)
- ニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板の製造方法において、
ニッケルストリップである集電体上に多数の貫通孔を空ける穿孔段階と、
2枚の前記集電体の間に水素貯蔵合金粉末を充填する充填段階と、
前記集電体に所定強度の外力を加えて前記2枚の集電体を水素貯蔵合金粉末と共に圧着することにより、2枚の集電体の対向する上端部および下端部を互いに結合させることによって、前記水素貯蔵合金粉末を前記2枚の集電体の間に拘束させる圧着段階とを含むことを特徴とするニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板の製造方法。 - 前記充填段階前に、
前記水素貯蔵合金粉末の表面にニッケル(Ni)、銅(Cu)、または前記ニッケル及び前記銅の混合物をコーティングするコーティング段階をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板の製造方法。 - ニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板において、
多数の貫通孔が各々形成され、対向する上端部及び下端部が互いに結合される2枚のニッケルストリップと、
前記2枚のニッケルストリップの間に粉末状に拘束されている水素貯蔵合金とを含むことを特徴とするニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板。 - 前記水素貯蔵合金粉末が、ニッケル、銅、またはニッケル及び銅の混合物でコーティングされていることを特徴とする請求項3に記載のニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020000076883A KR100359896B1 (ko) | 2000-12-15 | 2000-12-15 | 니켈/수소저장합금 2차 전지용 음극판 및 그의 제조방법 |
KR2000-76883 | 2000-12-15 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002203544A JP2002203544A (ja) | 2002-07-19 |
JP3541028B2 true JP3541028B2 (ja) | 2004-07-07 |
Family
ID=19703103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001363043A Expired - Fee Related JP3541028B2 (ja) | 2000-12-15 | 2001-11-28 | ニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3541028B2 (ja) |
KR (1) | KR100359896B1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100427505B1 (ko) * | 2001-09-18 | 2004-04-30 | 에너그린(주) | 니켈/수소저장합금 2차 전지용 음극판의 제조방법 |
JP4767515B2 (ja) * | 2004-09-08 | 2011-09-07 | 古河電池株式会社 | ポケット式水素吸蔵合金極及びニッケル/水素蓄電池 |
KR100867380B1 (ko) * | 2007-07-30 | 2008-11-13 | (주)아이비티 | 이차 전지 및 그 제조방법 |
KR100867379B1 (ko) * | 2007-07-30 | 2008-11-13 | (주)아이비티 | 이차 전지용 음극판 및 그 제조방법 |
JP2012129477A (ja) * | 2010-12-17 | 2012-07-05 | Ud Trucks Corp | 蓄電セル |
KR101589471B1 (ko) * | 2015-06-02 | 2016-01-28 | 에스티비 주식회사 | 에멀션 처리된 활물질을 이용한 극판과 이를 포함하는 Ni-MH 전지 |
-
2000
- 2000-12-15 KR KR1020000076883A patent/KR100359896B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-11-28 JP JP2001363043A patent/JP3541028B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100359896B1 (ko) | 2002-11-04 |
JP2002203544A (ja) | 2002-07-19 |
KR20020046622A (ko) | 2002-06-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3107144B1 (en) | Alkaline secondary battery | |
JP2000090903A (ja) | 二次電池 | |
JPH09180714A (ja) | アルカリ蓄電池用の陽極と陰極及びその製造方法 | |
JP3541028B2 (ja) | ニッケル/水素貯蔵合金2次電池用陰極板及びその製造方法 | |
JP2982805B1 (ja) | 電池用水素吸蔵合金とその製造法及びこれを用いたアルカリ蓄電池 | |
JPH1186898A (ja) | アルカリ蓄電池 | |
JP4836351B2 (ja) | アルカリ蓄電池用極板およびそれを用いたアルカリ蓄電池 | |
US20040258992A1 (en) | Negative plate for nickel/metal hydride secondary battery and fabrication method thereof | |
KR100816817B1 (ko) | 니켈/수소저장합금 2차 전지용 음극판 및 그의 제조방법 | |
JP2004303678A (ja) | エネルギー貯蔵素子および複合エネルギー貯蔵素子 | |
US20070117022A1 (en) | Negative plate for nickel/metal hydride secondary battery and fabrication method thereof | |
JP2989877B2 (ja) | ニッケル水素二次電池 | |
JPS5931177B2 (ja) | アルカリ蓄電池用亜鉛極 | |
JP2009187692A (ja) | 二次電池用電極および二次電池 | |
JPH0763004B2 (ja) | 密閉型アルカリ蓄電池 | |
JP3143109B2 (ja) | 円筒密閉型ニッケル蓄電池 | |
JP3267156B2 (ja) | ニッケル水素二次電池 | |
JP3259970B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極、ニッケル水素二次電池及び水素吸蔵合金電極の製造方法 | |
JP2568967B2 (ja) | 密閉型ニッケル−水素二次電池の製造方法 | |
JPH0757771A (ja) | 金属−水素アルカリ蓄電池の製造方法 | |
JP2003323914A (ja) | ニッケル−水素電池 | |
JP3229636B2 (ja) | 金属−水素アルカリ蓄電池 | |
JP3025770B2 (ja) | 金属酸化物・水素電池 | |
JPH06168719A (ja) | ニッケル・水素電池用負極板、その製造法並びにニッケル・水素電池 | |
JP2003317798A (ja) | ニッケル−水素電池およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20031209 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040219 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040323 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040326 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090402 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100402 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100402 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110402 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |