KR100642053B1

KR100642053B1 - Cell placed porous film

Info

Publication number: KR100642053B1
Application number: KR1020050024766A
Authority: KR
Inventors: 한창권
Original assignee: 한국타이어 주식회사
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-11-10
Also published as: KR20060102807A; CN100407476C; CN1848480A

Abstract

본 발명은 전조 내부에, 양극, 격리판 및 음극으로 이루어진 적어도 하나 이상의 단위셀 및 전해액을 포함하는 전지에 관한 것으로서, 특히 단위셀의 최외각의 일면 또는 전면에, 전해액에 녹을 수 있으면서 열경화성 고분자인 다공성 봉투로부터 투과되지 않는 정도의 분자량을 갖는 고분자를 용매에 용해시킨 고분자 용액이 주입된 다공성 봉투가 배치된 것임을 특징으로 하는 다공성 봉투가 배치된 전지를 제공하는 바, 이는 전해액이 주입된 후 다공성 봉투의 삼투압이 증가하여 다공성 봉투 내부로 전해액이 흡수되고 그 결과 다공성 봉투가 팽창되어 전극과 격리판의 압착특성을 증가시켜 궁극적으로는 전지의 고율 충·방전 특성과 수명특성을 향상시킬 수 있으며, 더불어서 납축전지 사용기간이 길어짐에 따른 전해액 고갈현상이나 양극기판의 부식으로 인한 전조의 배부름 현상 등을 억제할 수 있다.The present invention relates to a battery including at least one unit cell and an electrolyte solution comprising an anode, a separator, and a cathode inside a precursor, and in particular, a thermosetting polymer that can be dissolved in an electrolyte on one side or the front surface of an outermost unit cell. The present invention provides a battery in which a porous bag is disposed, wherein the porous bag is infused with a polymer solution in which a polymer having a molecular weight that does not permeate from the porous bag is dissolved in a solvent. As the osmotic pressure increases, the electrolyte is absorbed into the porous bag, and as a result, the porous bag is expanded, thereby increasing the crimping characteristics of the electrode and the separator, which ultimately improves the high rate charge / discharge characteristics and lifetime characteristics of the battery. Electrolyte depletion or negative electrode It is possible to suppress the rolling of the rolls due to the equation.

Description

Cell placed porous film

도 1은 본 발명의 전지에 포함되는 다공성 봉투의 작용메카니즘을 나타낸 모식도이고,1 is a schematic diagram showing the mechanism of action of the porous bag included in the battery of the present invention,

도 2는 본 발명의 다공성 봉투를 포함하는 납축전지 구조의 일예를 보여주는 것이며,Figure 2 shows an example of a lead acid battery structure including a porous bag of the present invention,

도 3은 본 발명에 따른 다공성 봉투를 포함하는 납축전지(개량후)에 대한 수명성능을 통상의 납축전지(개량전)와 비교측정한 그래프이다.3 is a graph comparing the life performance of a lead acid battery (after improvement) including a porous bag according to the present invention with a conventional lead acid battery (before improvement).

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 - 전조 100 - 다공성 봉투1-precursor 100-porous envelope

11 - 음극 12 - 격리판11-cathode 12-separator

13 - 양극 14 - 전극주13-anode 14-electrode

15 - 전극 결합체15-electrode assembly

본 발명은 다공성 봉투가 포함된 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해액에 용해되면서 봉투(필름) 밖으로는 배출되지 않는 특성을 갖는 고분자를 용매에 용해시킨 고분자 용액이 주입된 열경화성 고분자 다공성 봉투를 전조 내부의 단위셀 최외각에 배치시킴으로써 전극과 격리판의 압착특성을 향상시켜 전지성능을 향상시킬 수 있는 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a battery including a porous bag, and more particularly, a thermosetting polymer porous bag in which a polymer solution in which a polymer solution in which a polymer is dissolved in a solvent is dissolved in an electrolyte and is not discharged out of the bag (film). The present invention relates to a battery capable of improving battery performance by improving the crimping characteristics of an electrode and a separator by disposing at an outermost unit cell.

전지 내의 전극과 격리판의 압착특성이 우수할수록 전지의 성능이 향상된다는 것은 일반적으로 알려진 현상(Journal of Power Source 95 (2001) pp85-96)임에도 불구하고, 제조의 어려움 때문에 일정 압력이상으로 제조하지 못하였다. Although it is generally known that the better the compression characteristics of electrodes and separators in a battery, the better the performance of the battery is (Journal of Power Source 95 (2001) pp85-96). I couldn't.

이는 적층형 또는 와선형으로 제조한 전지를 압력이 높은 상태로 전조에 삽입하는 것이 어렵기 때문으로, 사용하는 기기의 특성에 따라 전극과 격리판에 가할 수 있는 압력이 결정된다. This is because it is difficult to insert a battery manufactured in a laminated or spiral form into a roll at a high pressure, so that the pressure that can be applied to the electrode and the separator is determined according to the characteristics of the device to be used.

특히, 이러한 특성은 흡수유리섬유판과 같은 격리판을 사용하는 납축전지의 경우에 더욱 뚜렷하게 나타나는데, 구체적으로 흡수유리섬유판이 전해액을 흡수함에 따라 부피가 감소되는 특성을 갖고 있기 때문에 높은 압력으로 전극과 격리판을 압착시켰음에도 전해액이 주입된 후에는 격리판의 부피감소로 인하여 둘 사이의 압력이 저하되어 전지의 성능저하가 발생된다.In particular, this characteristic is more pronounced in the case of a lead acid battery using a separator such as an absorbent glass fiber plate. Specifically, since the absorbent glass fiber plate has a characteristic of decreasing in volume as it absorbs the electrolyte, it is isolated from the electrode at high pressure. Even after the plate is pressed, the electrolyte is injected and the pressure between the two drops due to the decrease in volume of the separator, resulting in a decrease in battery performance.

이에, 본 발명은 전극과 격리판이 적절한 압력으로 압착되도록 함으로써 전지성능을 향상시키고자 개발된 것으로, 이를 위하여 적층형 또는 와선형으로 제조 된 전극과 격리판으로 이루어진 단위 셀의 최외각면의 일면 또는 전면에, 열경화성 고분자인 다공성 봉투로부터 투과되지 않는 정도의 분자량을 갖는 고분자를 용매에 용해시킨 고분자 용액이 주입된 다공성 봉투를 배치시킨 결과, 단위 셀을 전조에 삽입한 후 전해액이 주입되면 다공성 봉투 내부에 존재하는 분자로 인해 삼투압이 형성되고, 형성된 삼투압을 최소화하기 위해 전해액이 이동하여 일정 압력 범위 내에서 다공성 봉투의 부피를 증가시켜 전극과 격리판이 적절한 압력으로 압착될 수 있도록 조절해줌으로써 궁극적으로는 전지성능을 향상시킬 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present invention was developed to improve battery performance by allowing the electrode and the separator to be compressed at an appropriate pressure. For this purpose, one side or the front surface of the outermost surface of the unit cell composed of the electrode and the separator manufactured in a stacked or spiral form. As a result of disposing a porous bag in which a polymer solution in which a polymer having a molecular weight that does not permeate from a thermosetting polymer is dissolved in a solvent is placed, a unit cell is inserted into a precursor and an electrolyte is injected into the inside of the porous bag. The osmotic pressure is formed by the molecules present, and the electrolyte is moved to minimize the osmotic pressure, which increases the volume of the porous envelope within a certain pressure range and ultimately controls the electrode and separator to be compressed to the appropriate pressure. The present invention is realized by improving the performance It was good.

따라서, 본 발명의 목적은 전극과 격리판이 적절한 압력으로 압착될 수 있도록 하여 전지성능을 향상시킬 수 있는 전지를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a battery that can improve the battery performance by allowing the electrode and the separator to be compressed at an appropriate pressure.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전지는 전조 내부에 양극, 격리판 및 음극으로 이루어진 적어도 하나 이상의 단위셀 및 전해액을 포함하는 것으로서, 단위셀의 최외각의 일면 또는 전면에, 전해액에 녹을 수 있으면서 열경화성 고분자인 다공성 봉투로부터 투과되지 않는 정도의 분자량을 갖는 고분자를 용매에 용해시킨 고분자 용액이 주입된 다공성 봉투가 배치된 것을 그 특징으로 한다.The battery of the present invention for achieving the above object comprises at least one unit cell and an electrolyte consisting of a positive electrode, a separator and a negative electrode inside the precursor, and melted in the electrolyte on one side or the front surface of the outermost of the unit cell. It is characterized in that a porous bag in which a polymer solution in which a polymer solution in which a polymer having a molecular weight in such a degree that does not permeate from a porous bag as a thermosetting polymer is dissolved in a solvent is dissolved therein is disposed.

이와같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described in more detail as follows.

본 발명의 전지는 고분자 다공성 봉투가 단위셀의 최외각면의 일면 또는 전면에 배치된 것으로서, 여기서 고분자 다공성 봉투는 그 내부에 전해액에 의해 용 해되면서도 고분자 다공성 봉투의 밖으로 투과될 수 없는 분자량을 갖는 고분자가 주입되어진 것이다.In the battery of the present invention, the polymer porous bag is disposed on one side or the front of the outermost side of the unit cell, wherein the polymer porous bag has a molecular weight that cannot be penetrated out of the polymer porous bag while being dissolved by the electrolyte therein. The polymer is injected.

이같은 다공성 봉투가 전해액에 노출시 일으키는 작용메카니즘을 도 1을 통해 나타내었는 바, 이를 참조하여 살피면;The mechanism of action generated when such a porous bag is exposed to the electrolyte is shown in FIG. 1, with reference to this;

다공성 봉투(필름) 내부에 포함된 고분자는 전해액에 의해 용해되는 특성을 갖는 것으로서, 전해액 주입 전에는 부피가 매우 작아서 전극과 격리판으로 이루어진 단위셀을 적층 또는 와선형으로 제조한 후 전조에 삽입하는 과정이 용이하지만, 전해액이 주입되면 다공성 봉투 내부에 존재하는 분자로 인해 삼투압이 형성되고, 형성된 삼투압을 최소화하기 위해 전해액이 이동하여 일정 압력 범위 내에서 다공성 봉투의 부피를 증가시켜 전극과 격리판이 적절한 압력으로 압착될 수 있도록 조절할 수 있다. 전극과 격리판이 적절한 압력으로 압착되면 궁극적으로 전지의 성능이 향상된다.The polymer contained in the porous bag (film) has a property of dissolving by the electrolyte, the volume is very small before the injection of the electrolyte, the process of inserting the unit cell consisting of the electrode and the separator in a laminated or spiral form and then inserted into the precursor This is easy, but when the electrolyte is injected, the osmotic pressure is formed by the molecules present in the porous envelope, and the electrolyte is moved to minimize the formed osmotic pressure, increasing the volume of the porous envelope within a certain pressure range, so that the electrode and the separator are appropriately pressured. It can be adjusted to be compressed. When the electrode and separator are pressed at the proper pressure, the ultimate performance of the cell is improved.

본 발명에서의 다공성 봉투 내부에 포함되는 고분자는 각별히 한정되는 것은 아니며, 다양한 전지에서 사용되는 각각의 전해액에 용해되어질 수 있는 것이면서, 고분자 다공성 봉투의 외부로 빠져나가지 못할 정도의 분자량을 갖는 것이면 어느 것이나 무방하다. 여기서 전해액이라 함은, 황산 수용액과 같은 수용액일 수도 있고 리튬 전지에서와 같이 에틸렌 카보네이트와 프로필렌 카보네이트와 같은 유기액일 수도 있는 바, 전해액에 따라서 고분자가 달라질 수 있음은 물론이다.The polymer contained in the porous bag in the present invention is not particularly limited, as long as it can be dissolved in each electrolyte solution used in various batteries and has a molecular weight such that it does not escape to the outside of the polymer porous bag. It may be. Here, the electrolyte may be an aqueous solution such as an aqueous sulfuric acid solution or an organic liquid such as ethylene carbonate and propylene carbonate as in a lithium battery, and the polymer may vary depending on the electrolyte.

한편, 다공성 봉투는 전해액과 상용성이 우수한 열경화성 고분자로 제조된 필름제이면 가능하다. 이 또한, 다양한 전지에서 사용되는 전해액에 따라서 달라질 수 있으므로, 각별히 한정되는 것은 아니다.On the other hand, the porous bag may be a film made of a thermosetting polymer excellent in compatibility with the electrolyte solution. This may also vary depending on the electrolyte used in various batteries, and is not particularly limited.

다공성 봉투의 제조는, 열경화성 고분자로부터 제조된 필름제의 봉투에, 상기한 바와 같은 특성을 갖는 고분자를 용매에 용해시킨 고분자 용액을 주입하고 밀봉하여 제조한다. The porous bag is prepared by injecting and sealing a polymer solution obtained by dissolving a polymer having the characteristics described above in a solvent in a film bag made from a thermosetting polymer.

다공성 봉투는 투석 등의 목적으로 시중에서 판매되고 있는 것, 일예로서 Fisher Science Cat No.08-670-262 Vendor No. 131240 등과 같은 열경화성 필름의 한 종류를 사용해도 무방하며, 시중에서 판매되는 제품을 사용하지 않고 필름을 제조하여 사용하고자 할 경우에는 제조하고자 하는 고분자 종류에 적합한 단량체, 그리고 단량체와 반응을 통하여 열경화성 분자를 제조할 수 있도록 부가중합의 경우 이중결합이 두개 이상 포함된 경화제용 단량체, 축합중합의 경우 관능기가 3개 이상 포함된 경화제용 단량체를 원하는 다공도가 될 수 있도록 적절하게 혼합하여 제조할 수 있다.Porous bags are commercially available for dialysis and the like, for example Fisher Science Cat No. 08-670-262 Vendor No. One type of thermosetting film such as 131240 may be used, and in order to manufacture and use a film without using a commercially available product, a monomer suitable for the polymer type to be prepared and a monomer and a thermosetting molecule may be reacted by reacting with the monomer. In the case of addition polymerization, a curing agent monomer including two or more double bonds may be prepared, and in the case of condensation polymerization, a curing agent monomer including three or more functional groups may be appropriately mixed so as to have a desired porosity.

이때, 다공성 봉투 내에 주입되는 고분자 용액의 제조에 사용되는 용매로는, 전해액에 녹을 수 있으면서 열경화성 고분자인 다공성 봉투로부터 투과되지 않는 정도의 분자량을 갖는 고분자를 용해시킬 수 있는 것이거나 전해액과 동일한 것일 수 있는데, 바람직하기로는 전해액과 동일한 것이다.In this case, the solvent used for the preparation of the polymer solution injected into the porous bag may be a polymer having a molecular weight that can be dissolved in the electrolyte and not permeated from the porous bag, which is a thermosetting polymer, or may be the same as the electrolyte. It is preferably the same as the electrolyte.

이렇게 제조한 다공성 봉투는 전해액이 주입되면 내부에 존재하는 분자로 인해 삼투압이 형성되고, 형성된 삼투압을 최소화하기 위하여 전해액이 이동하여 일정압력 범위 내에서 그 부피를 증가시키게 된다. 이와 같은 방법으로 증가된 봉투의 팽창된 부피는 한정된 공간에 존재하는 전극과 격리판이 존재할 수 있는 공간을 감소시킴으로써 더욱 밀착시킬 수 있게 되고, 그 결과 전지의 성능을 향상시킬 수 있게 된다.In the porous bag thus prepared, osmotic pressure is formed due to molecules present in the electrolyte, and the electrolyte is moved to increase the volume within a predetermined pressure range in order to minimize the osmotic pressure. In this way, the expanded volume of the envelope can be further brought into close contact by reducing the space in which the electrodes and separators present in the confined space can exist, resulting in improved battery performance.

이와같은 다공성 봉투를 납축전지에 적용한 예를 도 2에 나타내었는 바, 도 2는 적층형 납축전지를 도시한 것이나 와선형에서도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다. 이를 참조하여 살피면, 양극(13)/격리판(12)/음극(11)/격리판(12)/양극(13)/격리판(12)/음극(11)의 순차적으로 적층된 단위셀의 최외각의 전면에, 투석용으로 제조된 가교된 셀룰로오스 필름제의 다공성 봉투(100)를 한 장씩 배치한다. 다공성 봉투를 전조 내부에 배치하는 방법은 적층형 납축전지를 예를 들어 설명하면, 단위셀을 제조할 때 기존의 납축전지는 양극/격리판/음극/격리판 등의 순서로 여러 장을 수평으로 적층한 후, 상단의 러그가 아래로 배치될 수 있도록 수직으로 세운다. 그 후 상단 러그를 전극결합체(14)와 전극주(15)에 연결하고자 그 형태로 제조된 몰드와 용융납이 있는 장치에 상기 단위셀을 잠입시킨 후 냉각시켜 제조하는데, 본 발명의 다공성 봉투를 배치하고자 할 경우에는 상기의 적층 공정 시작 전 또는 마지막에 다공성 봉투를 놓고 이후의 공정을 동일하게 가져감으로써 전조 내부에 다공성 봉투를 배치하는 것을 완료할 수 있다.An example in which such a porous bag is applied to a lead acid battery is shown in FIG. 2, but FIG. 2 shows a stacked type lead acid battery but may be equally applicable to a spiral line. In view of this, the sequentially stacked unit cells of the positive electrode 13, the separator 12, the negative electrode 11, the separator 12, the positive electrode 13, the separator 12, and the cathode 11 are sequentially stacked. On the outermost front surface, the porous bags 100 made of a crosslinked cellulose film prepared for dialysis are arranged one by one. The method of arranging the porous bag inside the precursor is described using a stacked lead acid battery as an example. In manufacturing a unit cell, a conventional lead acid battery is stacked in a plurality of sheets horizontally in the order of anode, separator, cathode, and separator. After that, the upright lugs are placed vertically so that they can be placed down. After the upper lug is connected to the electrode assembly 14 and the electrode column 15, the unit cell is immersed in a mold and a molten lead device manufactured in the form, and then cooled to prepare the porous bag of the present invention. When the arrangement is to be carried out, it is possible to complete the arrangement of the porous envelope inside the precursor by placing the porous envelope before or at the beginning of the lamination process and bringing the subsequent process the same.

여기서, 셀룰로오스 필름은 분자량 8,000 이상의 것은 불투과하는 특성을 갖도록 제조된 것으로서, 납축전지의 전해액으로 사용되는 황산수용액에 대해 상용성을 갖는 것이다. 이같은 다공성 봉투(100)에는 납축전지의 전해액으로 사용되는 황산수용액에 용해되면서 분자량 100,000 이상으로서 셀룰로오스 필름의 외부로는 투과될 수 없는 특성을 갖는 수용성 고분자인 폴리아크릴아마이드를 주입하였는 바, 분자량 100,000이상의 폴리아크릴아마이드를 황산 수용액에 용해시켜 얻어진 폴리아크릴아마이드 용액을 셀룰로오스 필름제의 다공성 봉투에 주입한 것이다. 폴리아크릴아마이드 용액을 얻고자하는 삼투압이 유지될 수 있도록 셀룰로오스 필름에 적정량 넣은 후 필름 양쪽을 열을 사용하여 접착하면 된다. 여기서, 얻고자하는 삼투압이 10kPa이라면 셀룰로오스 필름의 부피가 3,000㎟이고 온도가 27℃, 고분자의 수평균 분자량이 100,000으로 가정할 경우 삼투압 공식(ⅡV=nRT)에 의해 50%로 용해되어 있는 폴리아크릴아마이드 용액 2.4g 정도를 넣으면 된다. Here, the cellulose film is manufactured to have an impermeable property of a molecular weight of 8,000 or more, and is compatible with the aqueous sulfuric acid solution used as the electrolyte of the lead acid battery. The porous bag 100 was injected with polyacrylamide, a water-soluble polymer having a property of dissolving in an aqueous sulfuric acid solution used as an electrolyte of a lead acid battery, having a molecular weight of 100,000 or more and not permeable to the outside of the cellulose film. The polyacrylamide solution obtained by dissolving a polyacrylamide in the sulfuric acid aqueous solution is inject | poured into the porous bag made from a cellulose film. In order to maintain the osmotic pressure to obtain a polyacrylamide solution, the appropriate amount is put in a cellulose film, and then both sides of the film are bonded using heat. Here, if the osmotic pressure to be obtained is 10 kPa, polyacrylic dissolved in 50% by the osmotic pressure formula (IIV = nRT) when the cellulose film has a volume of 3,000 mm 2, a temperature of 27 ° C., and the number average molecular weight of the polymer is 100,000. You can add about 2.4g of amide solution.

상기한 바와 같은 다공성 봉투 및 고분자의 사용은 납축전지에 비단 한정되는 것은 아니며, 납축전지와 같이 수용액을 전해액으로 사용하는 대부분의 전지에서 응용되어질 수 있으며 그로인한 효과 또한 동등유사하게 나타날 수 있다.The use of the porous bag and the polymer as described above is not limited to the lead acid battery, it can be applied in most of the batteries using an aqueous solution as an electrolyte, such as lead acid battery, and the effect thereof may also appear similarly.

이와같이 제조된 납축전지는 다공성 봉투로부터 얻어진 삼투압으로 인해 전극과 격리판의 압착특성이 증가하고, 그 결과 고율 충·방전 특성과 수명성능이 향상된다.In the lead-acid battery manufactured as described above, the compression characteristics of the electrode and the separator are increased due to the osmotic pressure obtained from the porous bag, and as a result, the high-rate charging and discharging characteristics and lifetime performance are improved.

이를 확인하기 위하여, 다공성 봉투가 배치되지 않은 통상의 납축전지와 상술한 바와 같은 다공성 봉투가 배치된 도 2에 도시된 바와 같은 납축전지에 대해 수명성능을 비교하여 그래프로 도3에 나타내었다. 이는 구체적으로, 제조한 전지의 설계 용량에 맞추어 5시간에 걸쳐 방전할 수 있게끔 선정한 전류로 단위셀의 전압이 1.75V되는 순간까지 방전한 용량(암페어와 시간의 곱)을 방전횟수에 따라 도시한 것으로서, 도 3의 결과로부터 본 발명에서와 같이 다공성 봉투를 도입한 것이 기존의 전지와 비교하여 방전횟수에 따른 용량저하가 적음을 알 수 있다. 이는 본 발명을 적용한 전지가 기존의 전지와 비교하여 수명성능이 향상됨을 나타내는 것으로서, 전지의 사용기간이 증대됨을 나타낸다.In order to confirm this, it is shown in FIG. 3 as a graph comparing the life performance of the lead-acid battery as shown in FIG. Specifically, this is a current selected to be discharged over 5 hours according to the designed capacity of the manufactured battery, and the capacity (multiplied by amperes and time) discharged until the moment when the voltage of the unit cell is 1.75V is shown according to the number of discharges. As a result, it can be seen from the result of FIG. 3 that the introduction of the porous bag as in the present invention has a smaller capacity decrease according to the number of discharges as compared with the conventional battery. This indicates that the battery to which the present invention is applied has an improved lifespan performance as compared to the conventional battery, and the service life of the battery is increased.

또한, 이와 같이 다공성 봉투가 배치된 전지는 납축전지의 사용기간이 길어지면서 발생하는 전해액 고갈문제를 해결할 수 있는 바, 구체적으로는 납축전지의 경우 양극기판이 시간이 경과함에 따라 부식되어 양극 기판인 Pb가 PbO₂로 변화되며, 그에 따라서 양극기판이 팽창되는데, 양극기판이 팽창되면 단위셀의 최외각에 배치된 다공성 봉투를 눌러주게 되어 역삼투압이 생기고, 그 역삼투압이 증가하면 다공성 봉투 내부에 삼투 현상으로 포함되었던 전해액이 배출되므로, 장기간 사용시에도 전지의 전해액이 고갈되는 문제를 해결할 수 있게 된다. 그리고, 양극기판의 부식으로 인한 전조의 배부름 현상도 다공성 봉투가 흡수함으로써 억제할 수 있다.In addition, the battery in which the porous bag is disposed can solve the problem of electrolyte depletion caused by the long life of the lead acid battery. Specifically, in the case of a lead acid battery, the positive electrode substrate is corroded with time, and thus, Pb is changed to PbO ₂ , and the positive electrode substrate is expanded accordingly. When the positive electrode substrate is expanded, the reverse osmosis is generated by pressing the porous envelope disposed at the outermost part of the unit cell. Since the electrolyte contained in the osmosis is discharged, it is possible to solve the problem that the electrolyte of the battery is depleted even after long-term use. In addition, the rolling phenomenon of the roll due to corrosion of the positive electrode substrate can be suppressed by absorbing the porous bag.

한편, 전해액으로서 유기액, 구체적으로는 에틸렌 카보네이트와 프로필렌 카보네이트를 전해액으로 사용하는 대표적인 전지인 리튬 전지의 경우에 대한 본 발명의 적용을 구체적으로 설명한다.On the other hand, the application of the present invention to the case of a lithium battery which is a typical battery using an organic liquid, specifically ethylene carbonate and propylene carbonate, as an electrolyte is described.

전지의 구조는 각별히 한정되는 것은 아니며, 양극/격리판/음극/격리판/양극/격리판/음극의 순서로 적층한 단위셀의 최외각의 일면 또는 전면에, 분자량 5,000이상의 고분자가 이동할 수 없도록 가교밀도를 설정한 폴리비닐리덴플로라이드(poly(vinylidene fluoride)) 봉투 한 장씩을 배치한다. 폴리비닐리덴플로라이드는 전해액으로 사용된 에틸렌 카보네이트와 프로필렌 카보네이트와는 상용성을 갖는 열경화성 고분자이다. 이같은 폴리비닐리덴플로라이드제의 봉투 내부에는, 분자량 100,000 이상인 비닐리덴플로라이드와 헥사플로로프로필렌 공중합체 (Poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) 용액을 주입하였는 바, 이 또한 상기한 납축전지에서의 다공성 봉투 제조와 각별히 다르지 않다. 비닐리덴플로라이드와 헥사플로로프로필렌 공중합체는 리튬 전지의 전해액으로 사용되는 에틸렌 카보네이트와 프로필렌 카보네이트에 용해되는 것으로서, 용액으로 제조시 용매로는 상기의 전해액을 사용하였다.The structure of the battery is not particularly limited, so that a polymer having a molecular weight of 5,000 or more cannot move on one surface or the front surface of the unit cell stacked in the order of anode / separator / cathode / isolate / anode / separator / cathode. One bag of polyvinylidene fluoride (poly (vinylidene fluoride)) having a crosslinking density is disposed. Polyvinylidene fluoride is a thermosetting polymer having compatibility with ethylene carbonate and propylene carbonate used as an electrolyte. The polyvinylidene fluoride (Poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) solution) of a polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride) solution was injected into the bag of the polyvinylidene fluoride. The vinylidene fluoride and hexafluoropropylene copolymers are dissolved in ethylene carbonate and propylene carbonate used as electrolytes for lithium batteries, and the above electrolyte solution was used as a solvent when preparing a solution. .

상기의 과정을 통해 제조한 단위셀을 적층한 후 전해액을 주입하면, 폴리비닐리덴플로라이드 봉투의 높은 삼투압을 감소시키기 위하여 전해액이 폴리비닐리덴플로라이드 봉투로 이동하게 되고 그 결과 전지 내부의 전극과 격리판은 매우 높은 압력으로 압착되게 된다. 이와 같이 제조한 리튬전지는 기존의 전지와 비교하여 고율 충·방전 특성과 수명성능이 향상된다.When the electrolyte is injected after stacking the unit cells prepared by the above process, the electrolyte is moved to the polyvinylidene fluoride envelope to reduce the high osmotic pressure of the polyvinylidene fluoride envelope, and as a result, The separator is pressed at a very high pressure. The lithium battery manufactured as described above has improved high rate charge / discharge characteristics and lifespan performance as compared to conventional batteries.

상기와 같은 폴리비닐리덴플로라이드 다공성 봉투, 그리고 비닐리덴플로라이드와 헥사플로로프로필렌 공중합체 등은 리튬전지와 같은 유기액을 전해액을 사용하는 다른 전지에도 등등하게 적용할 수 있으며, 그로인한 효과 또한 다르지 않다.The polyvinylidene fluoride porous bag as described above, and vinylidene fluoride and hexafluoropropylene copolymer can be applied to other batteries using an organic solution, such as a lithium battery, and the like, and the effect thereof not different.

구체적인 예를 납축전지와 리튬전지로 기재하였으나, 실질적으로 본 발명의 기술적 사상의 적용은 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지를 포함한 2차 전지, 알칼라인 전지, 망간 전지, 산화 은 전지, 마그네슘 전지, 아연공기 전지를 포함한 1차 전지 등에 모두 적용될 수 있으며, 또한 그로인한 효과 또한 동등 범주일 것임은 물론이다.Although specific examples have been described as lead acid batteries and lithium batteries, practical application of the inventive concept of the present invention includes nickel cadmium batteries, secondary batteries including nickel hydride batteries, alkaline batteries, manganese batteries, silver oxide batteries, magnesium batteries, and zinc air. It can be applied to both primary batteries and the like, and the effect thereof will also be of course equivalent.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 전해액에 용해되면서 고분자 다공성 봉투의 밖으로는 투과되지 않는 분자량을 갖는 고분자를 용매에 용해시켜 얻어진 고분자 용액을 주입한 다공성 봉투를 단위셀의 최외각의 일면 또는 전면에 배치시킨 전지의 경우, 전해액이 주입된 후 다공성 봉투의 삼투압이 증가하여 다공성 봉투 내부로 전해액이 흡수되고 그 결과 다공성 봉투가 팽창되어 전극과 격리판의 압착특성을 증가시켜 궁극적으로는 전지의 고율 충·방전 특성과 수명특성을 향상시킬 수 있으며, 더불어서 납축전지 사용기간이 길어짐에 따른 전해액 고갈현상이나 양극기판의 부식으로 인한 전조의 배부름 현상 등을 억제할 수 있다.As described above in detail, according to the present invention, a porous envelope in which a polymer solution obtained by dissolving a polymer having a molecular weight that is dissolved in an electrolyte and does not permeate out of the polymer porous bag is dissolved in a solvent. In the case of the battery placed in front, the osmotic pressure of the porous bag increases after the electrolyte is injected, so that the electrolyte is absorbed into the porous bag, and as a result, the porous bag expands, thereby increasing the crimping characteristics of the electrode and the separator. It can improve the high-rate charge and discharge characteristics and lifespan characteristics, and also suppress the exhaustion of electrolyte due to the long life of lead acid battery or the rolling of roll due to corrosion of the positive electrode substrate.

Claims

In the battery comprising at least one unit cell and an electrolyte comprising an anode, a separator and a cathode,

A porous bag in which a polymer solution in which a polymer solution in which a polymer having a number average molecular weight of 100,000 or more, which is soluble in an electrolyte solution and is not permeable from a porous bag as a thermosetting polymer, is dissolved in a solvent is infused, Cell is a porous bag is disposed, characterized in that the osmotic expandable bag.

The battery according to claim 1, wherein the electrolyte solution is an aqueous solution or an organic solution.

The battery according to claim 1, wherein the solvent is capable of dissolving a polymer having a number average molecular weight of 100,000 or more which can be dissolved in the electrolyte and is not permeated from the porous bag, which is a thermosetting polymer, or is the same as the electrolyte.

The battery according to claim 1, wherein the porous bag is made of a polymer film having compatibility with the electrolyte.

The battery according to any one of claims 1 to 4, wherein the battery is a secondary battery including a lithium battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, and a lead acid battery; And a porous bag, wherein the porous bag is selected from all primary cells including alkaline cells, manganese cells, silver oxide cells, magnesium cells and zinc / air cells.