KR100477718B1 - 니켈수소전지의수소저장합금 - Google Patents

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Abstract

목적 :
Figure pat00001
계 합금의 내부에 크랙의 생성이 촉진되게 하여, 비표면적이 증대되고 고율 특성이 향상되게 한 니켈수소전지의 수소저장합금을 제안한다.
구성 :
Figure pat00002
의 조성으로 형성되어서, 상기
Figure pat00003
에 의해
Figure pat00004
계 합금의 결정 구조에서 크랙의 생성이 촉진되게 한 기술적 구성으로 이루어진다. 여기서, Ａ는
Figure pat00005
,
Figure pat00006
중에서 하나 또는 둘이고, Ｂ는
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
중에서 하나 또는 둘 이상의 화합물이며,
Figure pat00013
은
Figure pat00014
중에서 하나의 물질로 구성되고, 0.001＜Ｘ≤0.05의 범위로 된다.
효과 : 상기
Figure pat00015
은

Description

니켈수소전지의 수소저장합금{Hydrogen storage alloy for nickel hydrogen battery}
본 발명은 니켈수소(Ni-MH)전지의 수소저장합금에 관한 것으로서, 특히 결정의 비표면적이 증가되게 하여 고율 특성이 향상되도록 하는데 적합한 Ni-MH전지용 음극의 수소저장합금에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, Ni-MH전지는 양극으로 금속산화물이 사용되고 음극으로 수소저장합금이 사용되어서, 충전시 양극에서 발생된 수소가 음극에서 수소저장합금에 의해 흡수되고 방전시 필요한 수소가 전해액 내로 방출되어, 전지의 충·방전이 이루어지도록 한다.
이러한 Ni-MH전지는 시트(sheet)상의 양극과 음극 및 그 사이에 개재되는 세퍼레이터가 캔의 내부로 수납되고, 그 내부에 전해액이 충진되며, 상기 캔의 상부에 캡 어셈블리가 밀봉된 구조로 이루어진다.
여기서, Ni-MH전지의 음극은 수소저장합금과, 도전제, 증점제 및 결착제가 혼합 및 교반되어 페이스트(paste)로 제조되고, 그 페이스트가 Ni도금된 집전체에 도포/충전되는 방법에 의해 제조된다.
수소저장합금은 수소 이온을 고밀도로 흡수 및 방출하는 특성이 있으며, 미시메탈계 원소를 이용한
Figure pat00017
계와 Ti, Zr, V등을 이용하는
Figure pat00018
계로 구분될 수 있다.
종래 기술에서 언급된 Ni-MH전지용 음극은
Figure pat00019
계의 수소저장합금이 주로 사용되고 있다. 그러나
Figure pat00020
계의 수소저장합금은 희토류 금속화합물로 구성되어서 수소의 흡장능력이
Figure pat00021
계의 합금에 비해 떨어지는 문제점이 있다.
예를 들어,
Figure pat00022
계의 수소저장합금은 수소의 흡장량이
Figure pat00023
이상이고,
Figure pat00024
계의 수소저장합금은 수소의 흡장량이
Figure pat00025
이상으로 된다.
이러한 이유에서, 근래 들어 전지 메이커에서는
Figure pat00026
계의 수소저장합금을 개발하기 위한 노력들이 진행되고 있다. 그러나
Figure pat00027
계의 수소저장합금은 그 표면 특성이 불량하여 활성화가 늦고, 전류를 낮은 전류치와 높은 전류치로 방전할 때 고율특성이 나쁜 단점이 있다.
이러한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 안출된 것으로, 본 발명은
Figure pat00028
계 합금의 내부에 크랙의 생성이 촉진되게 하여, 비표면적이 증대되고 고율 특성이 향상되게 한 Ni-MH전지의 수소저장합금을 제안한다.
이를 위하여, 본 발명은
Figure pat00029
의 조성으로 형성되어서, 상기
Figure pat00030
에 의해
Figure pat00031
계 합금의 결정 구조에서 크랙의 생성이 촉진되게 한 기술적 구성으로 이루어진다.
여기서, Ａ는
Figure pat00032
,
Figure pat00033
중에서 하나 또는 둘이고, Ｂ는
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
,
Figure pat00038
,
Figure pat00039
중에서 하나 또는 둘 이상의 화합물이며,
Figure pat00040
은
Figure pat00041
중에서 하나의 물질로 구성되고, 0.001＜Ｘ≤0.05의 범위로 된다.
위에서 언급된
Figure pat00042
는
Figure pat00043
계 합금의 결정 구조가 미세화되게 하고 비표면적이 증가되게 하므로서, 단위 면적당 다량의 수소 확산을 필요로하는 고율 충·방전시 높은 효율을 얻도록 한다.
이하, 본 발명을 실현하기 위한 구체적인 수단으로,
Figure pat00044
계 합금의 결정 구조가 미세화되게 하고 그 비표면적이 증가되게 하는 수소저장합금의 제조방법과 그 조성 및 작용을 설명한다.
본 발명에 관련된
Figure pat00045
계 합금은 Ａ가
Figure pat00046
또는
Figure pat00047
중에서 하나로 구성되며, 또한
Figure pat00048
과
Figure pat00049
의 화합물로 구성될 수 있다.
Figure pat00050
계 합금 중에서 Ｂ는
Figure pat00051
,
Figure pat00052
,
Figure pat00053
,
Figure pat00054
,
Figure pat00055
,
Figure pat00056
중에서 하나로 구성되며,
Figure pat00057
,
Figure pat00058
,
Figure pat00059
,
Figure pat00060
,
Figure pat00061
,
Figure pat00062
중에서 둘 이상의 화합물로 구성될 수도 있다.
이러한
Figure pat00063
계의 수소저장합금은 앞에서 언급된 바와 같이,
Figure pat00064
계의 수소저장합금에 비해 1.5배 이상의 수소 흡장 능력을 가지는 반면, 그 표면 특성이 불량하여 활성화가 늦고 과전압이 높은 단점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기
Figure pat00065
계 합금의 내부에 크랙의 생성이 촉진되게 하는 조성을 첨가하여, 수소저장합금의 비표면적이 증대되고 고율 특성이 향상되게 한다.
보다 구체적인 예로서, 본 발명의 수소저장합금은
Figure pat00066
계 합금에
Figure pat00067
이 첨가되어서,
Figure pat00068
의 조성으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기
Figure pat00069
은
Figure pat00070
계 합금의 결정 구조에서 크랙의 생성이 촉진되게 하는 것으로서,
Figure pat00071
은
Figure pat00072
중에서 하나의 물질로 이루어지고,
Figure pat00073
에서 Ｘ는 0.001＜Ｘ≤0.05의 범위로 된 기술적 구성으로 이루어진다.
결과적으로, 본 발명의 수소저장합금은
Figure pat00074
의 조성으로 이루어지는데, 이것은 99.9% 이상의 순도를 갖는 원재료 금속을 1/1,000ｇ까지 정확하게 칭량하여,
Figure pat00075
분위기에서 아크 용해하여 제조된다. 이때, 합금의 균질성을 높이기 위해 용해시 4차례 이상 뒤집어가면서 재용해 한다.
이와 같이 제조된 수소저장합금의 용량은 다음과 같은 방법에 의해 측정된다. 수소저장합금은 20∼75㎛의 입도를 갖도록 분말상으로 제조되고, 그 합금과
Figure pat00076
분말 및 PE(polyethylene)이 무게비 1:3:0.12로 하여 7톤의 압력을 가하여 직경 15㎝의 펠릿(pallet)으로 제조된다. 이때, 양극은 소결식 양극을 음극의 이론 용량에 2배 이상으로 제조하여 개방형 전지를 구성한다. 전해액은 31중량%의
Figure pat00077
가 사용된다.
이렇게 제조된 전지는 초기 활성화 단계에서
Figure pat00078
로 15시간 충전되고, 저율방전시
Figure pat00079
, 고율방전시
Figure pat00080
으로 전압이 0.9Ｖ까지 방전된다. 이때, 전지의 방전율은 저율방전용량을 고율방전용량으로 나눈값으로 나타내었다.
그 결과 본 발명의 수소저장합금이 채용된 Ni-MH전지는 도 1에 상세하게 표시된 바와 같이, 고율 특성이 60%까지 향상됨을 알 수 있었다.
또한, 본 발명에 의하면 수소저장합금의 비표면적이 증가되고 활성화가 촉진되어, 전압이 안정화된다.
이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 Ni-MH전지의 수소저장합금은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.
즉, 본 발명은
Figure pat00081
계 합금에
Figure pat00082
중에서 하나가 첨가되어,
Figure pat00083
계 합금의 결정 구조에서 크랙의 생성이 촉진되게 하므로서, 전지의 고율 특성이 향상되게 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 수소저장합금의 비표면적이 증대되어서 전지의 충·방전 용량이 증대되도록 한다.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 발명에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
도 1은 본 발명의 수소저장합금에 의한 전지의 고율 특성을 나타낸 도면.

Claims (2)

  1. Figure pat00084
    의 조성으로 형성된 것을 특징으로 하는 니켈수소전지의 수소저장합금.
    (단, Ａ는
    Figure pat00085
    ,
    Figure pat00086
    중에서 하나 또는 둘이고, Ｂ는
    Figure pat00087
    ,
    Figure pat00088
    ,
    Figure pat00089
    ,
    Figure pat00090
    ,
    Figure pat00091
    ,
    Figure pat00092
    중에서 하나 또는 둘 이상의 화합물이며,
    Figure pat00093
    은
    Figure pat00094
    (붕소)을 포함하는 물질로 구성되고, 0.001＜Ｘ≤0.05의 범위로 된다.)
  2. Figure pat00095
    의 조성으로 형성된 것을 특징으로 하는 니켈수소전지의 수소저장합금.
    (단, Ａ는
    Figure pat00096
    ,
    Figure pat00097
    중에서 하나 또는 둘이고, Ｂ는
    Figure pat00098
    ,
    Figure pat00099
    ,
    Figure pat00100
    ,
    Figure pat00101
    ,
    Figure pat00102
    ,
    Figure pat00103
    중에서 하나 또는 둘 이상의 화합물이며,
    Figure pat00104
    은
    Figure pat00105
    (탄소)를 포함하는 물질로 구성되고, 0.001＜Ｘ≤0.05의 범위로 된다.)
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KR960036177A (ko) * 1995-03-17 1996-10-28 윤종용 수소저장합금 음극 및 그 제조방법

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