KR100886589B1 - Zinc-Air Battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기아연전지를 개시한다. 공기의 흐름을 원할하게 하여 산소 공급 및 냉각을 촉진시키기 위해 튜브형의 양극 관체 관체를 채택하고, 음극으로서는 아연판이나 분말을 사용하며, 전해질로서는 가성칼리(KOH)를 사용한다. 특히, 사용자의 편리함을 추구하기 위하여 가성칼리가 들어 있는 전해액 통이 평상시에 전지 스택과 분리되어 있다가 사용시에 전해액 통을 전지 스택과 결합시킴으로써 전해액이 전지내부로 삽입되어 전기가 발생될 수 있도록 한다. 이를 위해서, 전해액이 들어 있는 전해액 통(300)의 하부에는, 전해액 통(300)으로부터 필요시에 전해액을 공급받도록 전지 스택(200)을 배치하고, 이들 전지 스택(200) 및 전해액 통(300) 모두는 전지외피(100)의 내부에 수용한다. The present invention discloses an air zinc battery. In order to facilitate the flow of air and to promote oxygen supply and cooling, a tubular anode tube is adopted, a zinc plate or powder is used as the cathode, and caustic (KOH) is used as the electrolyte. In particular, in order to facilitate the user's convenience, the electrolyte container containing caustic cal is normally separated from the battery stack, and in use, the electrolyte container is combined with the battery stack so that the electrolyte is inserted into the battery to generate electricity. . To this end, the battery stack 200 is disposed in the lower portion of the electrolyte container 300 containing the electrolyte so that the electrolyte can be supplied from the electrolyte container 300 when necessary, and the battery stack 200 and the electrolyte container 300 are provided. All are housed inside the battery envelope 100.

공기, 아연, 전지, 가성칼리, 전해액 통, 스택 Air, Zinc, Battery, Caustic, Electrolyte Bucket, Stack

Description

공기아연전지{Zinc-Air Battery}Zinc-Air Battery

본 발명은 공기아연전지에 대한 것으로, 보다 상세하게는, 전지외피의 내부에 아연분말 및 구리음극을 포함하는 전지 스택과, 이 전지 스택의 상부에 전해질을 공급하는 전해액 통을 설치하여, 필요시에 전해액 통의 전해액이 아연분말 속으로 공급되도록 함으로써, 전기가 이상적으로 발생할 수 있도록 하는 공기아연전지에 관한 것이다. The present invention relates to an air zinc battery, and more particularly, a battery stack including zinc powder and a copper cathode inside a battery envelope, and an electrolyte container for supplying an electrolyte to an upper portion of the battery stack. The present invention relates to an air-zinc battery that allows electricity to be ideally generated by supplying an electrolyte solution of an electrolyte container into a zinc powder.

통상, 공기아연전지는 그 안전성과 고비율 에너지 값으로 인해 널리 사용되고 있는 전지이다. In general, air zinc batteries are widely used due to their safety and high ratio energy values.

주로 사용되는 형태로서는, 버튼 전지와 같은 일차전지로서 널리 사용되고 있으며, 음극 물질인 아연을 교환할 수 있는 연료전지형(미국특허출원 제2002-0142203호와 미국특허 제6,057,052호)이 있다. 이것을 비롯하여 다양한 제품들이 개발되어 있다. As the form mainly used, there is a fuel cell type (US Patent Application No. 2002-0142203 and US Patent No. 6,057,052) which is widely used as a primary battery such as a button cell and capable of exchanging zinc as a negative electrode material. This and other products have been developed.

그렇지만, 그 사용이 제한되는 하나의 이유로는 짧은 보관기간을 들 수 있다. 그 이유는, 공기 중의 이산화탄소와의 결합으로 인해 가성칼리가 탄산칼리로 변하여 그 능력을 상실하는 점과, 아연 분말과 수용액 전해질과의 부식 반응으로 인해 금속 아연이 산화아연으로 변하는 점 때문이다. However, one reason for its limited use is a short shelf life. The reason for this is that the caustic calories become carbonic carbonate due to the bonding with carbon dioxide in the air and lose its ability, and the metal zinc is transformed into zinc oxide due to the corrosion reaction between the zinc powder and the aqueous electrolyte.

한편, 이와 같은 문제점들을 방지하기 위한 많은 연구가 있었지만 여전히 해결되지 않은 문제로 남아 있다. On the other hand, there have been many studies to prevent such problems, but still remain unresolved.

그 대표적인 이유는, 공기 아연전지를 일단 사용하기 시작하면, 바로 다 소모되기 때문이며, 그래서, 주로 비상용으로 사용하는 것이 일반적이다. 한편, 내부 소모에 의해 전지의 능력이 이미 감소 되어 있는 경우에는, 사용자로서는 곤란을 겪는다.The typical reason for this is that once the air zinc battery is started to be used up, it is used up. Therefore, it is generally used for emergency purposes. On the other hand, when the capacity of the battery has already been reduced by internal consumption, it is difficult for the user.

따라서, 가장 바람직한 형태는 전해액과 연료금속을 분리하여 보관하는 것이며, 그렇게 함으로써 위에서 언급한 두 가지의 원인들을 제거할 수가 있다. Thus, the most preferred form is to store electrolyte and fuel metal separately, thereby eliminating the two causes mentioned above.

외부에서 물을 주입하여 활성화하는 형태의 것도 이미 개발되어 있다. 그러나, 이러한 형태의 전지는, 전지의 내부에 가성칼리가 이미 내재 되어 있어야 하고, 포장이 되어 있다 하더라도 조금씩 침투해 들어오는 이산화탄소와 수분을 포함하고 있는 가성칼리와의 반응을 완전히 없애기는 불가능하다. The form of activating by injecting water from the outside has already been developed. However, in this type of battery, it is impossible to completely eliminate the reaction of the caustic calories containing water and carbon dioxide which penetrates little by little, even if the caustic cal has been inherent in the cell and is packaged.

또한, 가성칼리의 조해성으로 인한 수분 흡수에 의해 내부에서 부식 반응을 일으킬 가능성마저 있다. In addition, there is a possibility of causing a corrosion reaction internally by water absorption due to the deliquescent property of the caustic cal.

그 밖의 다른 방법으로는 가성칼리 용액을 준비하였다가 사용시 주입하는 것이 있다. 이것은 가성칼리 용액의 유독성으로 인해 인체에 해를 입힐 수 있을 뿐 아니라, 취급도 불편하다. 일반적으로, 대부분의 사용자들은 안전하고 신속한 주입이 가능한 형태의 전지를 원하고 있다. Another method is to prepare a caustic solution and inject it in use. This is not only harmful to the human body due to the toxicity of the caustic solution, but also inconvenient to handle. In general, most users want a type of battery that is safe and can be injected quickly.

공기 아연전지의 성능은 양극 관체의 형태에 따라서도 크게 영향을 받는다. 전지의 크기를 줄이기 위해서 공기가 통과하는 공간을 줄이면, 공기의 흐름이 원활 하지 못하여 성능이 저하된다. The performance of air zinc batteries is also greatly affected by the shape of the anode tube. In order to reduce the size of the battery, reducing the space through which air passes, the air flow is not smooth and performance is degraded.

이러한 점에서, 대부분의 종래의 기술들은 판 형상의 양극 관체를 사용하며, 일부의 기술(예컨대, 미국특허 제6,309,771B호와 미국특허 제6,190,792호)은 관 형상을 갖는 구조를 사용한다. 그러나, 그러한 기술들은 음극과 전해질이 들어있는 유연한 전지를 회전시키면서 충/방전을 하는 경우이다. In this regard, most conventional techniques use plate-shaped anode tubes, and some techniques (eg US Pat. No. 6,309,771B and US Pat. No. 6,190,792) use tubular structures. However, such techniques are cases of charging / discharging while rotating a flexible battery containing a negative electrode and an electrolyte.

공기의 흐름을 원활하게 하고 차지하는 공간을 줄이기 위해서는 관 형상의 양극 관체를 사용하는 것이 가장 바람직하며, 특히 소형의 일회용 전지일 경우 더욱 그렇다.In order to smooth the flow of air and reduce the space to occupy, it is most preferable to use a tubular anode tube, especially in the case of a small disposable battery.

상기 목적들을 달성하기 위해서, 아연판이나 금속 아연분말을 음극으로 하고, 공기 혹은 산소를 산화제로 하며, 가성카리 수용액을 전해질로 사용하는 공기 아연전지에 있어서, 전해액이 들어 있는 전해액 통, 상기 전해액 통으로부터 필요시에 전해액을 공급받도록 상기 전해액 통의 하부에 배치되는 전지 스택, 및 상기 전해액 통 및 전지 스택 모두를 수용하는 전지외피를 포함하고, 상기 전지 스택은 임의의 내부공간을 갖는 스택 케이스와, 상기 스택 케이스의 내부에 삽입되는 음극 관체와, 상기 음극 관체의 내부에 채워진 아연분말과, 상기 스택 케이스의 상측과 하측을 밀폐 가능하게 배치되고, 다수의 홀더구멍을 갖는 양극 홀더와, 상기 양극 홀더의 홀더구멍에 상단이 지지되고 하단은 전지외피의 하부 홀딩부에 지지되며, 중앙으로 공기가 이동될 수 있는 양극 관체로 이루어지는 공기아연전지를 제공한다. In order to achieve the above objects, an air zinc battery using a zinc plate or a metal zinc powder as a cathode, an air or oxygen as an oxidant, and a caustic aqueous solution as an electrolyte, comprising: an electrolyte container containing an electrolyte solution, A battery stack disposed below the electrolyte container so as to receive the electrolyte when necessary, and a battery envelope accommodating both the electrolyte container and the battery stack, wherein the battery stack includes a stack case having any internal space; A cathode body inserted into an interior of the stack case, a zinc powder filled in the interior of the cathode body, an anode holder having a plurality of holder holes and sealingly disposed on the upper side and the lower side of the stack case; The upper part is supported by the holder hole, and the lower part is supported by the lower holding part of the battery shell, and air It provides a zinc-air battery comprising a cathode tube, which may be.

바람직하게, 상기 전해액 통은 상기 전지외피의 내부에 끼워지도록 내측 저면에 형성되는 전해액 출구관을 구비하는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the electrolyte container is provided with an air zinc battery having an electrolyte outlet tube formed on the inner bottom surface to be inserted into the inside of the battery shell.

바람직하게, 상기 전해액 통의 전해액 출구관은 전해액을 채운 후에는 밀봉된 상태를 유지하고, 파손시에는 전해액이 배출되도록 하는 밀봉 막에 의해 밀봉되는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the electrolyte outlet tube of the electrolyte container provides an air-zinc battery sealed by a sealing membrane to maintain the sealed state after filling the electrolyte, and to discharge the electrolyte when damaged.

바람직하게, 상기 전해액 통의 전해액 출구관의 외주면에는 밀폐력을 높일 수 있도록 외향 돌기가 형성되는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the outer circumferential surface of the electrolyte outlet tube of the electrolyte container is provided with an air zinc battery is formed with an outward projection to increase the sealing force.

바람직하게, 상기 전해액 통은 상기 전지외피의 상반부에 꼭 맞게 끼워지는 크기를 갖고, 그 외주면에는 상기 전지외피의 내향 돌출단에 결합 되어 임시 위치가 고정될 수 있도록 하는 체결홈이 형성되는 공기아연전지를 제공한다. Preferably, the electrolyte container has a size that fits snugly to the upper half of the battery envelope, the outer circumferential surface is coupled to the inwardly projecting end of the battery shell air zinc battery having a fastening groove is formed so that the temporary position can be fixed To provide.

바람직하게, 상기 전해액 통은 상기 전지외피에 끼워진 상태에서 그 노출 상면을 눌렀을 때, 그 노출 상면이 상기 전지외피의 내향 돌출단 보다 아래로 삽입되어 이탈이 방지되는 공기아연전지를 제공한다. Preferably, the electrolyte container provides an air-zinc battery in which the exposed upper surface is inserted below the inwardly projecting end of the battery envelope and is prevented from being separated when the exposed upper surface is pressed while being inserted into the battery envelope.

바람직하게, 상기 전해액 통은 상기 전지외피의 내부로 공기가 흐르도록 유도하는 공기 유통홈이 외주면에 형성되는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the electrolyte container provides an air zinc battery in which an air distribution groove is formed on the outer circumferential surface to guide air to flow into the battery envelope.

바람직하게, 상기 전해액 통에 채워지는 전해액은 가성칼리 용액인 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the electrolyte filled in the electrolyte container provides an air zinc battery which is a caustic solution.

바람직하게, 얇은 구리판을 사각으로 구부려서 만들어진 상기 음극 관체는 외측면 전체와 내측면의 상, 하단부에 전기 절연코팅부가 코팅되는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the cathode tube body made by bending a thin copper plate in a square provides an air zinc battery in which an electrical insulation coating part is coated on upper and lower ends of the entire outer surface and the inner surface.

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바람직하게, 상기 음극 관체의 절연코팅부는 다중으로 연결하기 위하여 전기 절연성의 고분자 접착제로 만들어지고, 각각의 음극 관체들은 상기 절연코팅부에 의해서 서로 연속으로 연결된 상태로 상기 스택 케이스 속에 내장되는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the insulating coating portion of the cathode tube body is made of an electrically insulating polymer adhesive to connect in multiple, each cathode tube is embedded in the stack case in a continuous state connected to each other by the insulating coating portion To provide.

바람직하게, 상기 양극 관체는 내부로 공기가 흐르도록, 그 상, 하단의 결합단부를 제외한 나머지 원주면에 다수의 미세구멍들이 형성되고, 그 미세구멍들이 형성된 둘레에는 촉매 코팅층이 도포 되는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the anode tube has a plurality of micropores formed on the circumferential surface of the remaining circumferential surface except for the coupling end of the upper and lower ends thereof, and the catalyst coating layer is coated around the micropores. To provide.

바람직하게, 상기 촉매 코팅층은 테플론 함량이 60-90% 범위의 중량비로 혼합된 활성탄으로 이루어진 1차 코팅층과, 테플론 함량이 30-60% 범위의 중량비로 혼합된 활성탄으로 이루어진 2차 코팅층으로 구성되는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the catalyst coating layer is composed of a primary coating layer made of activated carbon mixed with a Teflon content in a weight ratio of 60-90%, and a secondary coating layer made of activated carbon mixed with a Teflon content in a weight ratio of 30-60%. It provides an air zinc battery.

바람직하게, 상기 전지 스택의 양극 홀더는 상기 홀더구멍의 둘레에 돌출되어 형성된 다수의 연장부를 구비하고, 각각의 홀더구멍에 양극 관체가 삽입된 후에, 홀더구멍둘레의 돌출 연장부와 양극 관체의 결합단부는 금속 슬리브에 의해 결합되는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the positive electrode holder of the battery stack has a plurality of extensions protruding around the holder hole, and after the positive electrode body is inserted into each holder hole, the protruding extension of the holder hole and the positive electrode body are combined. The end provides an air zinc battery that is joined by a metal sleeve.

바람직하게, 상기 양극 홀더는 홀더구멍들 사이에 배치되고, 전해액이 투입되는 다수의 전해액 주입구를 추가로 구비하는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the positive electrode holder is provided between the holder holes, and provides an air zinc battery further comprising a plurality of electrolyte injection holes into which the electrolyte is injected.

바람직하게, 상기 양극 홀더의 전해액 주입구는 돌출관부와, 그 돌출관부의 중앙에 배치되는 경사형 삽입관부로 이루어진 이중 구조를 가짐으로써, 경사형 삽입관부가 상기 밀봉 막을 찔러 파손시킬 수 있는 공기아연전지를 제공한다.Preferably, the electrolyte injection hole of the positive electrode holder has a dual structure consisting of a protruding tube portion and an inclined insert tube portion disposed in the center of the protruding tube portion, so that the inclined insert tube portion can be damaged by puncturing the sealing membrane. To provide.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 제안한 것으로, 여러 가지의 기본적인 실증 실험에 의해 종래기술의 불만족스런 문제들을 해결할 수 있는 새로운 형태의 일회용 공기아연전지를 개발하는 것이 본 발명의 핵심과제이다. The present invention has been proposed to solve such a conventional problem, and the core task of the present invention is to develop a new type of disposable air zinc battery that can solve the unsatisfactory problems of the prior art by various basic empirical experiments.

따라서, 본 발명의 가장 큰 목적은 전해액을 분리하여 보관함으로써, 보존기한이 오래 지속될 수 있는 공기아연전지를 제공하는데 있다. Accordingly, the object of the present invention is to provide an air zinc battery which can be stored for a long time by separating and storing the electrolyte solution.

즉, 전해질의 주성분이 가성칼리의 농도를 높게 유지함으로써, 보관시에 약 -30°C 까지 얼지 않는 상태로 용액을 유지하고, 또한 이산화탄소의 침입이나 기계적인 충격에서도 견딜 수 있도록, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 용기에 넣은 다음 동종 혹은 염화 비닐 수지로 만들어진 필름으로 입구를 밀봉하여 보관함으로써, 장기간 보관할 수 있는 공기아연전지를 제공하는데 있다. That is, the main component of the electrolyte maintains a high concentration of caustic so that the solution can be maintained at a temperature not frozen to about -30 ° C during storage, and can withstand the intrusion of carbon dioxide or mechanical impact, and polyethylene or polypropylene. The present invention provides an air-zinc battery that can be stored for a long time by sealing the inlet with a film made of homogeneous or vinyl chloride resin.

본 발명의 또 다른 목적은 내부 공기 통로를 갖는 관형상의 양극 관체를 구비함으로써, 비교적 소형이면서 높은 성능을 발휘할 수 있는 공기아연전지를 제공하는데 있다. Still another object of the present invention is to provide an air zinc battery having a relatively small size and high performance by providing a tubular anode tube having an internal air passage.

즉, 양극 관체를 통해 공기가 아래에서 위로 신속하게 이동할 수 있게 함으로써, 그만큼 냉각효과가 높고 산소의 공급이 원활하도록 하여 성능을 향상시킬 수 있으며, 아울러 관 내부의 압력이 바깥 주위보다 높아서 양극 관체 안으로의 산소 침투가 보다 용이하도록 하기 때문에, 내부를 흐르는 공기흐름은 관 바깥에 접하고 있는 전해질과 전극과의 반응성에 도움을 줄 수 있다. In other words, by allowing the air to move quickly from the bottom up through the anode tube, the cooling effect is high and the oxygen supply is smooth, so that the performance can be improved. Because of the easier oxygen infiltration of the air, the flowing air stream can help the reactivity of the electrode with the electrolyte in contact with the outside of the tube.

본 발명의 또 다른 목적은 관통된 관형상으로 내부의 양극 관체를 구성함으로써, 다중 셀을 구성할 때 보다 간단한 구조가 되어, 조립이 용이하고 생산성을 높일 있는 공기아연전지를 제공하는데 있다. Still another object of the present invention is to provide an air zinc battery having a simpler structure when constituting a multi-cell structure by constructing an internal anode tube in a penetrated tubular shape, which facilitates assembly and increases productivity.

본 발명의 또 다른 목적은 약한 양극 관체를 내부에 배치하고, 강한 음극을 외부 벽에 밀착하는 형태로 구성함으로써, 기계적인 강도를 높여 더욱 안전한 제품을 만들 수 있는 공기아연전지를 제공하는데 있다. Still another object of the present invention is to provide an air-zinc battery which can make a safer product by increasing the mechanical strength by arranging a weak anode tube inside and forming a strong cathode in close contact with the outer wall.

즉, 대부분의 공기 아연 전지는 양극 관체의 외부를 향하고 있는 형태로서 특별히 기계적인 보호가 필요하며, 이에 따른 무게나 부피의 추가적인 상승이 발생하지만, 상기의 구조에 의해 이같은 단점을 개선할 수 있다. That is, most of the air zinc batteries are in the form of facing the outside of the positive electrode body, and require special mechanical protection, and thus an additional increase in weight or volume occurs. However, the above structure can alleviate such disadvantages.

본 발명의 또 다른 목적은 전해액이 들어 있는 전해액 통을 전지 위쪽에 배위치하고, 입구를 차단하고 있는 막을 전지의 용액 주입구와 일정 간격으로 떨어진 상태를 유지하고 있다가 외부의 힘에 의해 전지와 밀착될 때는, 그 막이 찢어지면서 전해액이 주입되도록 하여, 조작성을 크게 향상시킬 수 있는 공기아연전지를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to place an electrolyte container containing the electrolyte solution above the battery, and to keep the membrane blocking the inlet from the battery inlet at a predetermined interval and close contact with the battery by external force. An object of the present invention is to provide an air zinc battery capable of greatly improving operability by allowing electrolyte to be injected while the membrane is torn.

본 발명의 또 다른 목적은 전해액이 주입되고 난 다음에도 전지의 주입구와 전해액 통의 입구가 밀폐되도록 결합됨으로써, 이동 중에도 안전성을 향상시킬 수 있는 공기아연전지를 제공하는데 있다. Still another object of the present invention is to provide an air-zinc battery which can improve safety even when moving by being coupled to seal the inlet of the battery and the inlet of the electrolyte container even after the electrolyte is injected.

본 발명의 또 다른 목적은 전자기기에 손쉽게 연결할 수 있는 공기아연전지를 제공하는데 있다. Still another object of the present invention is to provide an air zinc battery which can be easily connected to an electronic device.

본 발명의 여러 특징, 양상 및 바람직한 실시예의 장점들은 첨부된 도면과 더불어 상세한 설명에서 더 충분히 기재될 것이다. 첨부도면에서:The advantages of the various features, aspects and preferred embodiments of the invention will be more fully described in the detailed description in conjunction with the accompanying drawings. In the accompanying drawings:

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공기아연전지의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of an air zinc battery according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 전지 스택을 보인 부분사시도이다. 2 is a partial perspective view showing a battery stack of the present invention.

도 3은 본 발명의 전해액 통을 보인 정면도와 저면도이다.3 is a front view and a bottom view showing the electrolyte container of the present invention.

도 4는 본 발명의 작용상태를 보인 부분 절개 단면도이다. 4 is a partial cutaway cross-sectional view showing an operating state of the present invention.

도 5는 본 발명의 양극 홀더의 평면도 및 종단면도를 나타낸다. 5 is a plan view and a longitudinal sectional view of the positive electrode holder of the present invention.

도 6은 본 발명의 양극 관체의 제조 공정도이다. 6 is a manufacturing process chart of the positive electrode body of the present invention.

도 7은 본 발명의 양극 관체의 수직 단면도 및 확대도를 나타낸다. 7 shows a vertical sectional view and an enlarged view of the anode tube of the present invention.

도 8은 본 발명의 음극 관체의 요부 구성도이다. 8 is a schematic view of the main parts of the cathode tube body according to the present invention.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 전지의 구조는 도 1 에 도시한 바와 같이, 전해액을 내장하는 전해액 통(300)과, 전해액 통으로부터 필요시에 전해액을 공급받도록 전해액 통(300)의 하부에 배치되는 전지 스택(200)과, 이들 전지 스택(200) 및 전해액 통(300)을 모두 포함하는 전지외피(100)로 구성하여 이루어진다. The structure of the battery according to the present invention is, as shown in Figure 1, the electrolyte container 300 containing the electrolyte solution, and the battery stack disposed in the lower portion of the electrolyte container 300 to receive the electrolyte solution when necessary from the electrolyte container ( 200 and a battery envelope 100 including all of the battery stack 200 and the electrolyte container 300.

전지외피(100)는 전지 스택(200)과 전해액 통(300)을 결합하여 그 내부에 보관하고 산화제로서 사용되는 공기가 원활하게 출입하도록 하는 구조를 갖고 있다. The battery envelope 100 has a structure in which the battery stack 200 and the electrolyte container 300 are combined and stored therein to allow the air used as the oxidant to flow in and out smoothly.

전지외피(100)는 PE, PP, PVC, ABS 등 흔히 사용되는 저가의 플라스틱 재료로써 사출 성형하여 만들어진다. Battery envelope 100 is made by injection molding of a commonly used low-cost plastic material such as PE, PP, PVC, ABS.

도 1에 나타난 바와 같이, 전지외피(100)의 하부 홀딩부에는 양극 관체(230) 의 하단이 삽입되어 홀더 역할을 하는 부분이 형성되어 있고, 전지외피(100)의 상부는 완전 개방되어 있다. 또한, 상단은 약간 구부러진 내향 돌출단(110)으로 형성되어 있다. 이 돌출단(110)은 전해액 통(300)을 홀딩하기 위해 만들어진 것으로서, 전해액 통(300)의 외주면에 형성된 체결홈(320)과 결합된다. 이때, 전지 스택(200)과 전해액 통(300)의 임의의 간격(h)만큼 덜 삽입된 상태에서 보관한다. 사용시에는 보다 더 부드러운 재질로 만들어진 전해액 통(300)의 상부를 외부에서 누르면, 돌출단(110)이 조금 벌어지면서 전지외피(100) 속으로 밀려 들어감과 동시에, 전지외피의 돌출단(110)이 전해액 통(300)에 형성된 체결홈(320)에 삽입되어 전해액 통(300)을 전지외피(100)에 결합하게 된다. As shown in FIG. 1, a lower end portion of the battery envelope 100 is inserted into a lower end portion of the cathode shell 230 to serve as a holder, and the upper portion of the battery envelope 100 is completely open. In addition, the upper end is formed of a slightly inwardly projecting end (110). The protruding end 110 is made to hold the electrolyte container 300, and is coupled to the fastening groove 320 formed on the outer circumferential surface of the electrolyte container 300. At this time, the battery stack 200 and the electrolyte container 300 is stored in a less inserted state by a predetermined interval ( h) . In use, when the upper portion of the electrolyte container 300 made of a softer material is pressed from the outside, the protrusion 110 is pushed into the battery envelope 100 while opening slightly, and the protrusion 110 of the battery envelope is made. It is inserted into the fastening groove 320 formed in the electrolyte container 300 to couple the electrolyte container 300 to the battery shell 100.

이들 돌출단(110)과 체결홈(320)의 결합으로 인해서, 전지외피(100)에 전해액 통(300)이 일단 삽입된 후에는, 인위적으로 빼내지 않는 한 빠져나올 수 없도록 만들었으며, 그로 인해 사용자는 안심하고 계속 사용할 수 있다. Due to the combination of the protruding end 110 and the fastening groove 320, once the electrolyte container 300 is inserted into the battery envelope 100, it can not be pulled out unless artificially pulled out, thereby The user can continue to use it with confidence.

전지외피(100)의 내부에 결합 되어 있는 전지 스택(200)은, 그 내부에 양극 관체(230)와, 아연분말(241)이 들어 있는 음극 관체(240)가 내장되어 있어 실제로 전기를 생산하는 역할을 담당한다.The battery stack 200 coupled to the inside of the battery envelope 100 has a positive electrode tube 230 and a negative electrode tube 240 containing zinc powder 241 therein to actually produce electricity. Play a role.

음극 관체(240)는 아연 분말(241)과 구리를 소재로 하는 음극판(242)으로 구성되어 있으며, 전해액 통(300)은 내부에 전해액(340)을 포함하고 있다. 또한, 공기가 통과하는 공기 유통홈(330)과 전지외피(100)의 돌출단(110)이 결합되는 체결홈(320), 및 전지 스택(200)의 전해액 주입구(221)에 끼워져 전해액을 흘려보낼 수 있는 전해액 출구관(310)을 구비한다. 전해액 출구관(310)에는 외향 돌기(311)가 형성되어 있어, 사용자는 손으로 외향 돌기(311)를 전해액 주입구(221)에 꼭 맞게 끼울 수 있으며, 그로 인해 전해액의 누출을 막을 수 있다. The cathode tube body 240 is composed of a zinc powder 241 and a cathode plate 242 made of copper, and the electrolyte container 300 includes an electrolyte solution 340 therein. In addition, the air flow groove 330 through which the air passes through the fastening groove 320 is coupled to the projecting end 110 of the battery shell 100, and the electrolyte injection hole 221 of the battery stack 200 flows the electrolyte solution The electrolyte outlet pipe 310 which can be sent is provided. The outward protrusion 311 is formed in the electrolyte outlet tube 310, so that the user can fit the outward protrusion 311 into the electrolyte injection hole 221 by hand, thereby preventing the leakage of the electrolyte.

양극 관체(230)는 원통형이며, 그 내부에는 공기가 유입되는 형태이다.The anode tube 230 is cylindrical in shape and air is introduced therein.

즉, 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같이, 그 상단 및 하단의 결합단부(231)를 제외한 나머지 원주면에 다수의 미세구멍(233a)들이 형성되고, 그 미세구멍들이 형성된 둘레에는 촉매 코팅층(232)이 도포되어 있다. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of micropores 233a are formed in the circumferential surface of the remaining circumferential surface except for the coupling end 231 at the upper and lower ends thereof, and the catalyst coating layer 232 is formed around the micropores. ) Is applied.

이때, 촉매 코팅층(232)은 테플론 함량이 60-90% 범위의 중량비로(% by weight) 혼합된 활성탄으로 이루어진 1차 코팅층(232a)과, 테플론 함량이 30-60% 범위의 중량비로 혼합된 활성탄으로 이루어진 2차 코팅층(232b)으로 구성된다. In this case, the catalyst coating layer 232 is a primary coating layer 232a made of activated carbon mixed with a Teflon content in the weight ratio (% by weight) of 60-90% range, and the Teflon content is mixed in a weight ratio of 30-60% range It consists of a secondary coating layer 232b made of activated carbon.

물론, 양극관체(230)는 사각형 관이어도 대동소이한 기능을 발휘하며, 공기의 흐름은 자연 대류에 의해 이루어진다. 이때, 전기를 생산하면 전지의 온도가 상승하므로 가운데에 배치되는 양극 관체의 내부 공기가 위로 올라가는 굴뚝현상을 유발한다. 이러한 굴뚝 효과에 의해서 공기의 흐름이 원활하게 되며, 결과적으로 지속적인 출력을 보이게 된다. Of course, the anode tube body 230, even if the rectangular tube exhibits a similar function, the flow of air is made by natural convection. At this time, when the electricity is produced, the temperature of the battery rises, causing the chimney phenomenon that the air inside the anode tube disposed in the center rises upward. This chimney effect results in a smooth flow of air, resulting in a continuous output.

이로 인해 다음과 같은 여러가지 장점들을 갖는다. This has several advantages, such as:

첫째로, 공기의 흐름이 빨라져서 산소의 공급이 수월해지며, 곡면 효과로 인해 산소의 압력이 관의 내부가 더 높으므로 밖으로의 침투가 더 용이하여 출력이 증대된다. First, the flow of air is faster to facilitate the supply of oxygen, and because of the curved surface effect, the pressure of oxygen is higher inside the tube, making it easier to penetrate outwards, thereby increasing output.

둘째로, 전지의 구조가 보다 단순하고 견고해진다. Second, the structure of the battery becomes simpler and more robust.

셋째로, 불필요한 공간이 줄어들어 보다 콤팩트해지고, 에너지 밀도가 높아 진다. Third, unnecessary space is reduced, making it more compact and increasing energy density.

다음에, 도 2와 도 6에 도시한 바와 같이, 양극 관체(230)의 둘레에는 촉매 코팅층(232)이 형성되어 있다. 또한, 양극 관체(230)의 둘레에는 아연 분말(241)이 채워지는 공간이 제공되어 있다. 이 공간에 채워진 아연 분말(241)은 양극 관체(230)를 둘러쌈과 동시에, 외측은 사각형상의 음극판(242) (도 8)에 의해 감싸져 있다. 이들 양극 관체(230)와 음극판(242)에 의해서 형성되는 셀의 음극단자와 양극 단자들은, 인접한 셀의 반대극 단자, 즉 양극단자와 음극단자에 각각 연결된다. Next, as shown in FIGS. 2 and 6, a catalyst coating layer 232 is formed around the anode tube 230. In addition, a space in which the zinc powder 241 is filled is provided around the anode tube 230. The zinc powder 241 filled in this space surrounds the anode tube body 230, and the outside thereof is surrounded by a rectangular cathode plate 242 (FIG. 8). The negative electrode terminal and the positive electrode terminal of the cell formed by the positive electrode tube 230 and the negative electrode plate 242 are connected to the opposite electrode terminals of the adjacent cells, that is, the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, respectively.

음극판(242)은 얇은 사각기둥 형상을 가지며, 인접한 음극판(242)들과의 절연을 위해서 가령, 플라스틱 칸막이를 사용하거나 에폭시 같은 절연코팅부(243)로 외부를 코팅한다. 이때, 절연코팅부(243)는 다중 연결이 가능하도록 전기 절연성의 고분자 접착제로 만든다. 조립시에는 각각의 음극 관체(240)들을 상기 절연코팅부(243)에 의해서 서로 연속으로 연결한 상태에서 상기 스택 케이스(210) 속에 내장한 다음, 스택 케이스(210)를 다시 전지외피(100)의 내부에 삽입한다. The negative electrode plate 242 has a thin rectangular pillar shape and is coated with an insulating coating 243 such as epoxy or a plastic partition to insulate the adjacent negative electrode plates 242. At this time, the insulation coating 243 is made of an electrically insulating polymer adhesive to enable multiple connections. In assembling, each cathode tube 240 is embedded in the stack case 210 in a state in which each of the cathode tubes 240 is continuously connected to each other by the insulating coating unit 243, and then the stack case 210 is again assembled into the battery envelope 100. Insert inside of.

본 발명에서는 기존의 알칼라인 전지나 아연 공기 전지에서 사용하는 아연 분말을 사용하였다. 평균 0.1-0.2 mm 직경의 아연 분말을 얇은 구리판으로 둘러싸인 각 셀에 채워 넣었다. 얇은 구리판은 아연 분말의 산화에 의해 얻어진 전자들을 모아서 보내주는 전극 역할을 한다. In the present invention, zinc powder used in existing alkaline batteries or zinc air batteries was used. An average 0.1-0.2 mm diameter zinc powder was filled in each cell surrounded by a thin copper plate. The thin copper plate serves as an electrode for collecting and sending electrons obtained by oxidation of the zinc powder.

본 발명에 따른 전지 스택(200)의 구성을 보면, 임의의 내부공간(211)을 갖는 스택 케이스(210)와, 스택 케이스(210)의 내부에 삽입되는 음극 관체(240)와, 음극 관체(240)의 내부에 채워진 아연분말(241)과, 스택 케이스(210)의 상측과 하 측을 밀폐 가능하게 배치되고, 다수의 홀더구멍(222)을 갖는 양극 홀더(220)와, 양극 홀더(220)의 홀더구멍(222)에 상, 하단이 지지되고 중앙으로 공기가 이동될 수 있는 양극 관체(230)로 이루어진다. According to the configuration of the battery stack 200 according to the present invention, a stack case 210 having an arbitrary inner space 211, a cathode tube 240 inserted into the stack case 210, and a cathode tube ( A zinc powder 241 filled in the inside of the 240, a cathode holder 220 having a plurality of holder holes 222, and a cathode holder 220 disposed to seal the upper and lower sides of the stack case 210. The upper and lower ends are supported by the holder hole 222 of the) and the anode tube 230 may move air to the center.

여기에서, 전지 스택(200)의 양극 홀더(220)는 홀더구멍(222)의 둘레에 돌출되어 형성된 다수의 연장부(222a)를 구비하고, 각각의 홀더구멍(222)에 양극 관체(230)의 상단이 삽입된 후에, 홀더구멍(222) 둘레의 돌출 연장부(222a)와 양극 관체(230)의 결합단부(231)는 금속 슬리브(223)에 의해 결합하게 된다. 양극관체(230)의 하단은 금속 슬리브(223)를 개재하여 전지외피(100)의 하부 홀딩부에 결합된다. Here, the positive electrode holder 220 of the battery stack 200 has a plurality of extension portions 222a protruding around the holder hole 222, and the positive electrode tube 230 in each holder hole 222. After the top is inserted, the protruding extension 222a around the holder hole 222 and the coupling end 231 of the anode tube 230 are joined by the metal sleeve 223. The lower end of the positive electrode tube 230 is coupled to the lower holding part of the battery envelope 100 via the metal sleeve 223.

전해액 통(300)은 도 3에 상세하게 도시되어 있다. The electrolyte reservoir 300 is shown in detail in FIG. 3.

이 전해액 통(300)은 가성 칼리 용액을 보관하는 곳으로, 재질은 연질 폴리에틸렌이 바람직하다.This electrolyte container 300 is a place for storing the caustic solution, the material is preferably soft polyethylene.

도 3에 도시한 바와 같이, 전해액 통(300)의 하부에는 몇 개의 전해액 출구관(310)이 형성되어 있으며, 전해액(340)을 채운 다음에는 폴리에틸렌 필름으로 만들어진 밀봉 막(312)으로 출구관(310)을 밀봉한다. As shown in FIG. 3, several electrolyte outlet tubes 310 are formed at the lower portion of the electrolyte container 300, and after filling the electrolyte 340, the outlet tubes may be formed of a sealing film 312 made of polyethylene film. 310).

출구관(310)의 외주면에는 외향 돌기(311)가 형성되어 있어, 상술한 바와 같이 사용자는 전해액 주입구(221)에 꼭 맞게 끼울 수 있으며, 그로 인해 전해액의 누출을 막을 수 있다. 전해액 통(300)은 전지외피(100)의 돌출단(110)이 결합되는 체결홈(320)과, 배출 공기가 빠져나갈 수 있는 공기 유통홈(330)들이 있다. 이 홈(320 및 330)은 전해액 통(300)의 기계적인 강도를 증가시키는 역할도 한다. An outward protrusion 311 is formed on the outer circumferential surface of the outlet tube 310, so that the user can fit the electrolyte inlet 221 to be fitted as described above, thereby preventing the leakage of the electrolyte. The electrolyte container 300 has a fastening groove 320 to which the protruding end 110 of the battery envelope 100 is coupled, and air distribution grooves 330 through which exhaust air can escape. The grooves 320 and 330 also increase the mechanical strength of the electrolyte container 300.

상기와 같이 구성된 본 발명에서의 전지 활성화는 전해액을 주입함으로써 이루어진다. Battery activation in the present invention configured as described above is achieved by injecting an electrolyte solution.

전해액(340)이 채워져 있는 전해액 통(300)은 전지 외피(100)의 상단보다 더 돌출되어 있는 상태로 보관한다. 이때, 전해액 밀봉 막(312)은 용액이 전해액 통(300)의 전해액 출구관(310)에 부착되어 있다. The electrolyte container 300 filled with the electrolyte solution 340 is stored in a state where it protrudes more than the upper end of the battery envelope 100. At this time, the electrolyte sealing membrane 312 is a solution is attached to the electrolyte outlet tube 310 of the electrolyte container (300).

도 4에 나타나 있는 것과 같이, 외부에서 힘을 가하여 전해액 통(300)을 누르면 전지외피(100)의 내부로 간격(h)만큼 더 삽입된다. 이때, 전해액 통(300)의 체결홈(320)에 삽입되어 있던 전지 외피(100)의 돌출단(110)이 체결홈(320)으로부터 빠져나오면서 전해액 통(300)의 끝단부위(도면에서 상단부)를 붙잡게 됨으로써 전해액 통(300)이 외부로 이탈되지 않도록 한다. As shown in FIG. 4, when the electrolyte tank 300 is pressed by applying a force from the outside, the battery is further inserted into the battery envelope 100 by the interval h . At this time, the protruding end 110 of the battery envelope 100, which is inserted into the fastening groove 320 of the electrolyte container 300, exits from the fastening groove 320 and ends of the electrolyte container 300 (the upper part in the drawing). By holding the so that the electrolyte container 300 is not separated to the outside.

이와 동시에, 밀봉 막(312)은 전지 스택(200)의 상부에 형성되어 있는 전해액 주입구(221)의 내에 날카롭게 돌출된 경사형 삽입관부(221b)에 의해 찢어짐으로써, 전해액은 전해액 통(300)으로부터 전지 스택(200)의 내부로 흘러들어간다. At the same time, the sealing film 312 is torn by the inclined insert tube portion 221b protruding sharply into the electrolyte injection hole 221 formed on the upper part of the battery stack 200, whereby the electrolyte solution from the electrolyte container 300 Flow into the battery stack 200.

흘러들어간 전해액은 전지의 아연 분말(241)이 채워져 있는 곳을 적시게 되며 이로 인해 전기가 발생하게 된다. The flowed electrolyte soaks the place where the zinc powder 241 of the battery is filled, thereby generating electricity.

이때, 전해액 출구관(310)의 외주면에는 외향 돌기(311)가 외부 힘에 의해 강제적으로 변형되면서 전해액 주입구(221)의 내벽에 밀착되므로, 전해액이 밖으로 새나가지 않도록 한다. At this time, since the outward protrusion 311 is forcibly deformed by an external force on the outer circumferential surface of the electrolyte outlet pipe 310, the electrolyte solution does not leak out.

다음은 도6에 따라 양극 관체(230)를 제조하는 방법을 설명한다. Next, a method of manufacturing the anode tube 230 according to FIG. 6 will be described.

양극 관체(230)의 제조법에 대해서 널리 알려져 있지만 대부분 판형상으로 제조하는 것들이며, 일부 관형상은 이 판형상 전극을 감아서 만든 것이다. Although a method of manufacturing the anode tube 230 is widely known, most of them are manufactured in a plate shape, and some tubular shapes are made by winding the plate electrode.

그리고 내부에 전해액이 채워져 있고 외부에 공기가 접촉하는 형태이다. 그러나 본 발명에서는 내부에 공기가 흐르는 형태이면서 밖에는 전해액에 채워지게 되는 형태이다. The electrolyte is filled inside and air is in contact with the outside. However, in the present invention, the air flows inside and the outside is filled with the electrolyte.

관형상의 양극 관체(230)을 위해 관형상의 구리관을 준비하였다. 구리관은 직경 7-9mm, 길이 80 mm, 두께 0.3 mm를 갖는 관형상이었으며, 양단의 결합단부(231)는 전지 몸체의 양극 홀더(220)에 맞도록 직경을 늘였다. A tubular copper tube was prepared for the tubular anode tube 230. The copper pipe was a tubular shape having a diameter of 7-9 mm, a length of 80 mm, and a thickness of 0.3 mm, and the coupling end portions 231 at both ends thereof were increased in diameter to fit the positive electrode holder 220 of the battery body.

이 구리관의 양단(231)을 제외한 부분을 에칭을 하여 공기가 들어오는 미세구멍(233a)을 형성하였으며 외부에 난 구멍은 0.5 mm, 내부에 난 구멍은 약 0.2mm이다. 이 다공성 구리관(233)에 수 미크론(μm)두께의 니켈을 도금한 후, 제조한 탄소 페이스트를 코팅하였다. The portions except for both ends 231 of the copper pipe were etched to form micropores 233a through which air enters. The holes in the outside are 0.5 mm and the holes in the inside are about 0.2 mm. The porous copper pipe 233 was plated with nickel having a thickness of several microns (μm), and then the carbon paste thus prepared was coated.

여기에 사용되는 탄소 페이스트는 활성탄과 이산화망간 분말이 테플론 입자들과 함께 들어 있는 것이었다. 이 중 탄소는 활성탄의 일종으로서 약 1,000 m2/g의 높은 비표면적을 갖고 있는 활성탄을 사용하였다. The carbon paste used here contained activated carbon and manganese dioxide powder with the Teflon particles. Among them, carbon is a kind of activated carbon, which uses activated carbon having a high specific surface area of about 1,000 m 2 / g.

탄소 페이스트는 테플론 함량이 60-90중량% 범위의 것과 30-60중량%의 것을 준비하여 전자는 다공성 구리관(233)에 먼저 코팅하고 후자는 그 다음 그 위에 코팅하였다. The carbon paste was prepared having a Teflon content in the range of 60-90% by weight and 30-60% by weight, and the former was first coated on the porous copper tube 233, and the latter was then coated thereon.

이 양극 관의 내부는 공기가 흐르고 액체가 흘러나오지 않도록 하여야 하므로 내부에 소수성 특성이 더 높은 층을 형성하기 위한 것이었다. The interior of the anode tube was intended to form a layer of higher hydrophobic character in the interior, since air flow and liquid should not flow out.

또, 필요에 따라서는 양극관 내부에 다공성의 테플론 관을 넣고 접착을 하여 더 완벽한 밀폐성을 갖도록 할 수 있다. In addition, if necessary, a porous Teflon tube may be placed inside the anode tube and bonded to provide a more complete sealing property.

그 다음, 건조로에서 80-200°C 범위에서 건조를 한 후 금형 안에 넣고 프레스에서 압력을 가하여 외경은 11 mm, 길이는 80 mm, 두께는 약 0.6-0.9 mm 인 관형상으로 만들었다. After drying in a drying furnace in the range of 80-200 ° C., it was put in a mold and pressurized in a press to form a tubular shape having an outer diameter of 11 mm, a length of 80 mm, and a thickness of about 0.6-0.9 mm.

내부 표면의 소수성 특성을 더 강화하기 위해 10-60중량% 고형분을 갖는 테플론 분산액을 가지고 이 관의 내부에 붓으로써 칠한 다음 200-350 °C 범위에서 열처리 하여 코팅층(232)을 완성하였다. 이 온도에서 열처리할 때 내부의 테플론 입자들은 서로 연결되어 탄소입자들을 움직이지 않도록 고정하는 구조를 만들어 준다. In order to further enhance the hydrophobic properties of the inner surface with a Teflon dispersion having a solid content of 10-60% by weight and poured into the inside of this tube and then heat-treated in the range of 200-350 ° C to complete the coating layer 232. When heat-treated at this temperature, the internal Teflon particles are connected to each other to form a structure to fix the carbon particles to move.

이 양극 관의 외부는 테플론 함량이 적고 내부 표면은 많기 때문에 외부는 비교적 친수성을 갖고 있으나 내부는 소수성 특성을 가져 전해액이 관 내부로 들어가는 것을 방지한다.Since the outside of the anode tube is low in Teflon content and the inside surface is large, the outside is relatively hydrophilic, but the inside is hydrophobic to prevent electrolyte from entering the inside of the tube.

다음은 관형상 양극 관체(230)의 플라스틱 구조물과의 결합 방법을 설명한다. Next, a coupling method of the tubular anode tube body 230 with the plastic structure will be described.

관형상 양극 관체는 도 7 에 나타난 바와 같이 그 양 단에 결합단부(231)가 노출되어 있으며, 이 노출부분을 사용하여 전지의 플라스틱 구조물의 양극 관체 홀더(220)와 접착한다. 접착은 에폭시 수지 접착제를 사용하여 구리관(233)의 양단과 전지 몸체와 접착하였다.As shown in FIG. 7, the tubular cathode tubular body is exposed at its both ends, and the exposed end 231 is exposed to the tubular cathode tubular body. The tubular anode tubular body is bonded to the cathode tubular holder 220 of the plastic structure of the battery. The adhesive was bonded to both ends of the copper pipe 233 and the battery body using an epoxy resin adhesive.

접착부위가 손상이 되어 누액이 일어날 것을 대비하여 강판재의 슬리브(223) 을 사용하여 접착 부위를 눌러주도록 하였다. The adhesive site was damaged to press the adhesive site using the sleeve 223 of the steel sheet in preparation for leakage.

양극 관체(230)의 내부에 금속 봉을 넣고 밖에서 힘을 가하여 강판재의 슬리브(223)을 구부리는 작업을 통해 기계적으로 더 단단히 밀착되도록 하였다. A metal rod was inserted into the anode tube 230 and a force was applied to the outside so as to be mechanically tighter by bending the sleeve 223 of the steel sheet.

다음은 다중의 사각 구리관 음극의 제작 방법을 설명한다. The following describes a method of fabricating multiple square copper tube cathodes.

본 발명에서는 플라스틱 전지 스택의 내부 칸막이가 있는 경우와 없는 경우를 모두 테스트하였다. In the present invention, both with and without the inner partition of the plastic cell stack were tested.

내부 칸막이가 있는 경우는 그 칸막이가 플라스틱 사출 성형에 의해 만들어질 때 최소한 두께가 1-2 mm 가 되어야 하는 까닭에 무게 증가와 전기량 감소가 있다. 따라서 내부 칸막이가 없는 경우가 전기적으로 더 유리한데 음극판(242)들만을 가지고서도 같은 효과를 갖게 할 수 있다. In the case of internal partitions, there is an increase in weight and a reduction of electricity since the partitions must be at least 1-2 mm thick when they are made by plastic injection molding. Therefore, it is more advantageous if there is no internal partition, but can have the same effect with only the negative electrode plates 242.

이때, 얇은 음극판을 사용하여 다중 셀을 만들어 사용하는 것이 바람직하며, 이는 도 8에 나타난 바와 같이, 금속 구리판을 한쪽 면 전체와 다른 한 쪽 면 위아래 가장자리를 에폭시와 같은 전기 절연 물질로써 코팅한 다음 접어서 단위 셀을 만든다. At this time, it is preferable to use a multi-cell using a thin negative electrode plate, which is, as shown in Figure 8, the metal copper plate is coated on the whole side and the upper and lower edges of one side with an electrically insulating material such as epoxy and then folded Create a unit cell.

에폭시로써 전체를 코팅한 코팅부(243)가 밖을 향하도록 하고 가장자리만 코팅하여 금속 표면이 노출되어 있는 코팅부(243)를 안쪽으로 가도록 하여 접는다. 그렇게 하여 만들어진 단위 셀들을 직렬연결에 적합하도록 서로 붙이면 되는데 이 때도 에폭시 코팅제를 사용하여 각 셀을 붙인다. The coating part 243 coated with the epoxy is facing outward and the edge is coated so that the coating part 243 having the metal surface is exposed to the inside is folded. The unit cells thus formed can be attached to each other to be suitable for series connection. In this case, each cell is attached using an epoxy coating agent.

이와 같이 하면, 도8의 마지막 그림처럼 에폭시 수지로 접착이 된 코팅부(243)로써 서로 전기적으로 절연이 되는 다중 전지 스택이 형성되며, 내부 공간 을 절약할 수 있어서 더 많은 양의 아연 분말과 전해액을 넣을 수 있다.In this way, a multi-cell stack is electrically insulated from each other by the coating portion 243 bonded with an epoxy resin, as shown in the last figure of FIG. 8, and the internal space can be saved, thereby increasing the amount of zinc powder and electrolyte. You can put

본 발명의 공기아연전지는 전해액 통을 눌러서 아연분말로 전해액을 공급해 주지 않는 한 영구적으로 보관할 수 있어 비상용 전지로 사용이 가능하며, 이미 전해액이 공급되기 시작한 전해액 통은 임의로 빠지지 않을 뿐만 아니라 전해액 공급이 원할한 구조이기 때문에, 그 전해액이 다 소모될 때까지 충분한 전기가 공급된다. 따라서 1회용 건전지를 필요로 하는 각종 전기제품 및 전기장치에 유용하게 사용될 수 있다. The air zinc battery of the present invention can be used as an emergency battery because it can be stored permanently as long as it does not supply electrolyte to zinc powder by pressing the electrolyte container. Because of the smooth structure, sufficient electricity is supplied until the electrolyte is used up. Therefore, it can be usefully used in various electrical appliances and electrical devices that require a disposable battery.

Claims (16)

아연판이나 금속 아연분말을 음극으로 하고, 공기 혹은 산소를 산화제로 하며, 가성칼리 수용액을 전해질로 사용하는 공기아연전지에 있어서, In an air zinc battery using a zinc plate or a metal zinc powder as a cathode, air or oxygen as an oxidizing agent, and using a caustic aqueous solution as an electrolyte, 전해액이 들어 있는 전해액 통(300), Electrolyte container 300 containing the electrolyte, 상기 전해액 통(300)으로부터 필요시에 전해액을 공급받도록 상기 전해액 통(300)의 하부에 배치되는 전지 스택(200), 및A battery stack 200 disposed below the electrolyte container 300 to receive an electrolyte solution when necessary from the electrolyte container 300, and 상기 전해액 통(300) 및 전지 스택(200) 모두를 수용하는 전지외피(100)를 포함하고,It includes a battery envelope 100 for receiving both the electrolyte container 300 and the battery stack 200, 상기 전지 스택(200)은 임의의 내부공간(211)을 갖는 스택 케이스(210)와, The battery stack 200 includes a stack case 210 having an arbitrary internal space 211, 상기 스택 케이스(210)의 내부에 삽입되는 음극 관체(240)와, The cathode tube 240 is inserted into the stack case 210, and 상기 음극 관체(240)의 내부에 채워진 아연분말(241)과,Zinc powder 241 filled in the cathode tube body 240, 상기 스택 케이스(210)의 상측과 하측을 밀폐 가능하게 배치되고, 다수의 홀더구멍(222)을 갖는 양극 홀더(220)와, An anode holder 220 having a plurality of holder holes 222 and disposed on the upper side and the lower side of the stack case 210 to be sealed; 상기 양극 홀더(220)의 홀더구멍(222)에 상단이 지지되고 하단은 전지외피(100)의 하부 홀딩부에 지지되며, 중앙으로 공기가 이동될 수 있는 양극 관체(230)로 이루어지는 공기아연전지.The upper end is supported by the holder hole 222 of the positive electrode holder 220, the lower end is supported by the lower holding portion of the battery shell 100, the air zinc battery made of a positive electrode tube 230 to move the air to the center . 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전해액 통(300)은 상기 전지외피(100)의 내부에 끼워지도록 내측 저면에 형성되는 전해액 출구관(310)을 구비하는 공기아연전지. The electrolyte cylinder 300 is an air zinc battery having an electrolyte outlet tube 310 is formed on the inner bottom surface to be inserted into the inside of the battery shell (100). 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 전해액 통(300)의 전해액 출구관(310)은 전해액을 채운 후에는 밀봉된 상태를 유지하고, 파손시에는 전해액이 배출되도록 하는 밀봉 막(312)에 의해 밀봉되는 공기아연전지.The electrolyte outlet tube 310 of the electrolyte container 300 is sealed by the sealing membrane 312 to maintain the sealed state after filling the electrolyte, the electrolyte is discharged in case of breakage. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 전해액 통(300)의 전해액 출구관(310)의 외주면에는 밀폐력을 높일 수 있도록 외향 돌기(311)가 형성되는 공기아연전지.An air zinc battery in which an outward protrusion 311 is formed on an outer circumferential surface of the electrolyte outlet tube 310 of the electrolyte container 300 to increase sealing force. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전해액 통(300)은 상기 전지외피(100)의 상반부에 꼭 맞게 끼워지는 크기를 갖고, 그 외주면에는 상기 전지외피(100)의 내향 돌출단(110)에 결합되어 임시 위치가 고정될 수 있도록 하는 체결홈(320)이 형성되는 공기아연전지. The electrolyte container 300 is sized to fit snugly to the upper half of the battery envelope 100, the outer peripheral surface is coupled to the inward protrusion end 110 of the battery envelope 100 so that the temporary position can be fixed An air zinc battery in which the fastening groove 320 is formed. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전해액 통(300)은 상기 전지외피(100)에 끼워진 상태에서 그 노출 상면을 눌렀을 때, 그 노출 상면이 상기 전지외피(100)의 내향 돌출단(110)보다 아래로 삽입되어 이탈이 방지되는 공기아연전지. When the exposed upper surface of the electrolyte container 300 is pressed in the state of being inserted into the battery envelope 100, the exposed upper surface is inserted below the inwardly projecting end 110 of the battery envelope 100 to prevent separation. Air zinc battery. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전해액 통(300)은 상기 전지외피(100)의 내부로 공기가 흐르도록 유도하는 공기 유통홈(330)이 외주면에 형성되는 공기아연전지.The electrolyte cylinder 300 is an air zinc battery in which an air distribution groove 330 is formed on the outer circumferential surface to induce air to flow into the battery envelope 100. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전해액 통(300)에 채워지는 전해액은 가성칼리 용액인 공기아연전지.The electrolyte filled in the electrolyte container 300 is an air zinc battery that is a caustic solution. 삭제delete 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 얇은 구리판을 사각으로 구부려서 만들어진 상기 음극 관체(240)는 외측면 전체와 내측면의 상, 하단부에 전기 절연코팅부(243)가 코팅되는 공기아연전지.The cathode tube body 240 made by bending a thin copper plate in a square is an air-zinc battery coated with an electrical insulation coating part 243 on the upper and lower ends of the entire outer surface and the inner surface. 제 10 항에 있어서, The method of claim 10, 상기 음극 관체(240)의 절연코팅부(243)는 다중으로 연결하기 위하여 전기 절연성의 고분자 접착제로 만들어지고, 각각의 음극 관체(240)들은 상기 절연코팅부(243)에 의해서 서로 연속으로 연결된 상태로 상기 스택 케이스(210) 속에 내장되는 공기아연전지.The insulating coating portion 243 of the cathode tube body 240 is made of an electrically insulating polymer adhesive to be connected in multiple, and each of the cathode tube bodies 240 are continuously connected to each other by the insulating coating portion 243. An air zinc battery embedded in the stack case 210. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 양극 관체(230)는 내부로 공기가 흐르도록, 그 상, 하단의 결합단부(231)를 제외한 나머지 원주면에 다수의 미세구멍(233a)들이 형성되고, 그 미세구멍들이 형성된 둘레에는 촉매 코팅층(232)이 도포되는 공기아연전지.The anode tube 230 has a plurality of micropores 233a formed on the circumferential surface except for the coupling end 231 at the upper and lower ends thereof so that air flows therein, and a catalyst coating layer is formed around the micropores. An air zinc battery to which 232 is applied. 제 12 항에 있어서,The method of claim 12, 상기 촉매 코팅층(232)은 테플론 함량이 60-90% 범위의 중량비로 혼합된 활성탄으로 이루어진 1차 코팅층(232a)과, 테플론 함량이 30-60% 범위의 중량비로 혼합된 활성탄으로 이루어진 2차 코팅층(232b)으로 구성되는 공기아연전지.The catalyst coating layer 232 is a primary coating layer 232a made of activated carbon mixed with a Teflon content in a weight ratio of 60-90%, and a secondary coating layer made of activated carbon mixed with a Teflon content in a weight ratio of 30-60%. An air zinc battery composed of 232b. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 전지 스택(200)의 양극 홀더(220)는 상기 홀더구멍(222)의 둘레에 돌출되어 형성된 다수의 연장부(222a)를 구비하고, 각각의 홀더구멍(222)에 양극 관체(230)가 삽입된 후에, 홀더구멍(222)둘레의 돌출 연장부(222a)와 양극 관체(230)의 결합단부(231)는 금속 슬리브(223)에 의해 결합되는 공기아연전지.The positive electrode holder 220 of the battery stack 200 includes a plurality of extension portions 222a protruding around the holder hole 222, and the positive electrode tube 230 is formed in each holder hole 222. After being inserted, the protruding extension 222a around the holder hole 222 and the coupling end 231 of the positive electrode tube 230 are joined by a metal sleeve 223. 제 14 항에 있어서, The method of claim 14, 상기 양극 홀더(220)는 홀더구멍(222)들 사이에 배치되고, 전해액이 투입되는 다수의 전해액 주입구(221)를 추가로 구비하는 공기아연전지.The anode holder 220 is disposed between the holder holes 222, the air zinc battery further comprises a plurality of electrolyte injection holes 221 to which the electrolyte is injected. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15, 상기 양극 홀더(220)의 전해액 주입구(221)는 돌출관부(221a)와, 그 돌출관부의 중앙에 배치되는 경사형 삽입관부(221b)로 이루어진 이중 구조를 가짐으로써, 경사형 삽입관부(221b)가 상기 밀봉 막(312)을 찔러 파손시킬 수 있는 공기아연전지.The electrolyte injection hole 221 of the anode holder 220 has a double structure consisting of a protruding tube part 221a and an inclined insert tube part 221b disposed in the center of the protruding tube part, thereby providing an inclined insert tube part 221b. The air zinc battery which can be damaged by stabbing the sealing film (312).
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