KR101061971B1 - 복합재료 및 전지용 집전체 - Google Patents

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Abstract

탄소 발포체(11, 13) 두 장의 시트를 포함하는 복합재료(10)는 이 탄소 발포체 양 시트의 기공(14)에 스며들 수 있는 결합재료를 사용하여 함께 적층되어 있다. 이 결합재료는 절연 물질이나 전도성 재료를 포함할 수 있다. 이 복합재료는 전지(100)용 집전체(20)로 제공되어 형성될 수 있다. 전지의 양극판과 음극판을 형성하기 위하여 화학 활성 페이스트는 복합 집전체 상부에 놓일 수 있다. 탄소 발포 복합재료는 부식 저항성이 있고 넓은 표면적을 나타낸다.
탄소 발포체, 복합재료, 절연물질, 전도성 재료, 집전체

Description

복합재료 및 전지용 집전체{COMPOSITE MATERIAL AND CURRENT COLLECTOR FOR BATTERY}
본 발명은 복합재료, 더 구체적으로는 에너지 저장 장치용 복합재료 집전체 에 관한 것이다.
납축전지는 적어도 하나의 양극 집전체, 적어도 하나의 음극 집전체 및 예를 들면 황산(H2SO4)과 증류수를 포함하는 전해질 용액을 포함하는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 납축전지의 양극 및 음극 집전체는 납으로 이루어져 있다. 이러한 납 집전체의 역활은 방전 및 충전 과정 동안 전지 단자들에 전류를 전달하거나 전지 단자들로부터 전류를 전달받는 것이다. 납축전지 내 전기적 에너지의 저장 및 방출은 집전체 상에 놓인 페이스트 내에서 이루어지는 화학적 반응에 의해 이루어질 수 있다. 일단 이 페이스트로 코팅된 양극 및 음극 집전체는 각각 양극판 및 음극판으로 사용된다. 납축전지의 내구성에 현저한 제한은 양극판의 납 집전체가 부식된다는 점이다.
납축전지 집전체의 부식률은 납축전지의 수명을 결정하는 중요한 인자이다. 일단 황산 전해질을 전지에 첨가하여 전지를 충전하면, 각 양극판 집전체는 이것이 황산에 노출되고 양극판의 양극(anodic) 전위 때문에 부식이 계속적으로 일어난다. 양극판 집전체의 이러한 부식으로 인한 가장 큰 악영향 중 하나는 부피 팽창이다. 더욱이 납 집전체가 부식됨에 따라, 납 산화물은 집전체의 납 공급 금속으로부터 형성된다. 이 납 산화 부식물은 납 산화물를 생성하기 위해 소비되는 납 공급 금속보다 더 큰 부피를 가진다. 납 공급 재료의 부식과 이에 따른 납 산화부식물의 부피 증가는 부피 팽창으로 이어진다.
이 부피 팽창은 집전체가 변형되고 긴장되게 하여 집전체에 물리적 스트레스가 유발된다. 대략 4 내지 7%의 집전체의 총 부피증가로 집전체는 파괴될 수 있다. 결과적으로 전지 용량은 떨어지고, 결국 전지는 그 서비스 수명을 다할 것이다. 게다가 부식이 진행되면 집전체 내의 내부 쇼팅과 셀 케이스의 파열이 일어날 수 있다. 이러한 부식 작용들은 모두는 전지 내에서 하나 또는 그 이상의 셀들의 고장으로 이어질 수 있다.
납축전지의 서비스 수명을 연장하는 한 방법은 양극판 집전체의 부식 저항도를 증가시키는 것이다. 납축전지 내의 부식 과정을 억제하기위한 몇 가지 방법들이 제안되고 있다. 탄소는 납축전지가 일반적으로 작용하는 온도에서 산화되지 않기 때문에 이들 중 어떤 방법은 납축전지 내에 유해한 부식 과정을 늦추거나 억제하기 위하여 다양한 형태의 탄소 사용과 관련있다. 예를 들면, 미국특허 No.5,512,390(이하 ''390 특허'라 함)에 납 대신 흑연판으로 제조된 집전체를 포함하는 납축전지가 개시되어 있다. 이 흑연판은 집전체로서 작용하기에 충분한 전도성이 있고 이들은 납보다 더 큰 부식 저항도를 가진다. 따라서 납 집전체를 위하여 흑연판으로의 대체는 납축전지의 수명을 연장한다.
'390 특허의 전지가 양극판에서 부식을 감소시킨 결과 연장된 서비스 수명을 잠재적으로 제공할 수 있다고 할지라도, '390 특허의 흑연판은 문제가 있다. 예를 들면, '390 특허의 흑연판은 각각 비교적 작은 표면적을 가지는 재료로서 조밀하고 평평한 시트상이다. 극판의 유효표면을 증가시키기 위하여 격자같은 구조의 일반적으로 패턴화된 종래의 납축전지의 납 전극판과 달리 '390 특허의 흑연판은 패턴이 없는 매끄러운 시트이다. 납축전지에서 집전체의 표면적 증가는 전지의 비에너지를 증가시킬 수 있고 이에 따라 전지효율을 향상시킬 수 있다. 집전체의 더 넓은 표면적은 또한 전지의 충전과 방전을 위해 요구되는 시간을 줄일 수 있다. '390 특허의 흑연판의 비교적 좁은 표면적으로 인하여 느린 충전속도를 가져 낮은 수율의 전지가 된다.
게다가 '390 특허의 흑연판은 납 집전체의 인성을 결여하였다. '390 특허의 조밀한 흑연판은 깨지기 쉬우며 물리적 충격이나 진동이 가해졌을 때 깨지거나 파쇄될 수 있다. 이러한 물리적 충격이나 진동은, 예를 들면 운송수단의 응용에서 일반적으로 일어난다. 흑연판의 어떤 파쇄는 원래 납 집전체의 부피 팽창에 따른 문제와 동일한 문제를 일으킬 것이다. 따라서 종래의 납 집전체에 비하여 향상된 부식 저항성을 제공함에도 불구하고, '390 특허의 흑연판의 깨지기 쉬운 성질은 종래 납 집전체의 사용을 통한 전지 서비스 수명이 짧아질 가능성보다 실질적으로 수명이 더 짧아 질 수 있다.
본 발명은 종래 기술에 존재하는 하나 또는 그 이상의 문제나 결점을 극복하 기 위한 것이다.
본 발명의 제1 측면은 복합재료를 포함한다. 이 복합재료는 기공(14)이 있는 망상조직을 포함하는 제1 탄소 발포층과 기공이 있는 망상조직을 포함하는 제2 탄소 발포층을 포함한다. 중간 결합층은 상기 제1 및 제2 탄소 발포층 사이에 놓인다.
본 발명의 제2 측면은 복합재료의 제조방법을 포함한다. 이 방법은 기공이 있는 망상조직을 포함하는 제1 탄소 발포시트를 제공하는 단계와 상기 제1 탄소 발포시트에 결합 재료층을 도포하는 단계를 포함한다. 그런 후 기공이 있는 망상조직을 포함하는 제2 탄소 발포 재료 시트를 적층 구조가 형성되도록 상기 결합 재료층의 상부에 형성한다.
본 발명의 제3 측면은 전지용 집전체를 포함한다. 이 집전체는 기공이 있는 망상조직을 포함하는 제1 탄소 발포층과 상기 제1 탄소 발포층의 상부에 제공되는 제1 전기 연결요소를 포함한다. 중간 결합층은 상기 제1 전기 연결요소와 제1 탄소 발포층의 상부에 제공되고, 기공이 있는 망상조직을 포함하는 제2 탄소 발포층은 중간 결합층의 상부에 제공된다.
이하 발명의 상세한 설명에서 참조는 본 발명을 실시할 수 있는 특정 실시예를 도시하는 방식으로 나타나고, 그 한 부분을 형성하는 첨부된 도면에 기재되어 있다. 이러한 예들은 본 발명을 당해 기술분야에서 실시할 수 있도록 충분히 상세히 기재되어있고, 다른 예들로 활용될 수 있으며, 본 발명의 영역에서 벗어나지 않는 범위 내에서 변경할 수 있은 것으로 이해된다. 따라서 이하 발명의 상세한 설명은 제한되어 이해되지 않는다. 가능하다면 어디서나 동일한 참조번호가 도면들에서 동일하거나 유사한 부분의 인용에 사용된다.
도 1을 참조하면, 복합재료(10)는 2개의 기공성 탄소 발포층(11, 13)을 포함한다. 결합재료의 중간층(12)은 탄소발포층(11)과 (12) 사이에 놓인다. 결합재료(12)는 탄소 발포층(11)과 (13) 함께 붙어 복합재료(10)를 위한 구조 지지체를 제공한다.
복합재료(10)의 탄소 발포층(11)과 (13)을 형성하기 위하여 사용되는 탄소 발포체는 전기 전도성이 있다. 어떤 형태로 탄소 발포체는 약 1 옴/㎝보다 적은 시트 저항값을 제공할 수 있다. 다른 형태로 탄소 발포체는 약 0.75 옴/㎝보다 적은 시트 저항값을 제공할 수 있다. 탄소 발포층(11)과 (13)의 전기 전도성은 예를 들면 전지 내 집전체와 같은 다양하게 응용되는 복합재료로 얻을 수 있다.
복합재료(10)의 탄소 발포층(11)과 (13)을 형성하기 위해 사용되는 탄소 발포체는 또한 부식 저항성이 있다. 일반적으로 탄소는 단지 매우 높은 온도에서 산화되고 부식 환경에서조차 부식에 저항할 수 있다. 복합재료(10) 내에 사용되는 탄소 발포체는 이 부식 저항성을 유지하고, 따라서 복합재료(10)는 예를 들면 납축전지의 부식환경에서도 사용될 수 있다.
더욱이 탄소 발포층(11)과 (13)은 기공(14)이 있는 망상조직때문에 경량이다. 본 발명의 탄소 발포체는 적어도 60%의 총 기공치를 포함할 수 있다. 즉, 탄소 발포층(11)과 (13)의 부피의 적어도 60%는 기공(14)에 포함된다. 게다가 탄소 발포체는 적어도 90%의 개방 기공치를 가질 수 있다. 즉 기공(14)의 적어도 90%는 인접 기공에 개방되어 있어 기공(14)이 있는 망상조직은 필수적으로 개방 망상조직을 형성한다. 이 기공(14)이 있는 개방 망상조직은 각 탄소 발포층(11)과 (13)의 약 0.6 gm/㎤보다 낮은 밀도를 가질 수 있다. 더욱이 탄소 발포체의 평균 기공크기는 약 0.25mm 내지 약 2.0mm사이 일 수 있다.
탄소 발포체에 더하여, 흑연 발포체가 복합재료(10)를 형성하는데 또한 사용될 수 있다. 이러한 흑연 발포체의 하나로 상표명 PocoFoamTM 으로 포코 그라피트 주식회사로부터 입수할 수 있다. 흑연 발포체의 밀도와 기공구조는 탄소 발포체와 유사할 수 있다. 흑연 발포체와 탄소 발포체간의 일차적인 차이는 이 발포체의 조직적 요소를 구성하는 탄소원자들의 배향도이다. 예를 들면 탄소 발포체에서 탄소는 일차적으로 비결정질일 수 있다. 그러나 흑연 발포체에서 많은 탄소가 흑연 내에서 규칙적으로 배열되어 적층된 구조를 형성한다. 흑연 조직의 이러한 규칙적인 성질 때문에 흑연 발포체는 탄소 발포체보다 높은 전도성을 가진다. PocoFoamTM 탄소 발포체는 약 100 마이크로옴/㎝ 내지 약 400 마이크로옴/㎝ 사이의 전기 저항값를 나타낸다.
복합재료(10)에서 결합재료(12)는 탄소 발포층(11)과 (13) 사이에 놓인다. 결합 재료(12)는 탄소 발포층(11)의 적어도 일부 기공(14)과 탄소 발포층(13)의 적어도 일부 기공(14)에 스며들어 탄소 발포층(11)과 (13)을 함께 붙인다. 실시예에 따르면, 결합재료(12)는 층(11)의 평균 기공크기와 같거나 더 깊은 깊이로 탄소 발포층(11)의 기공에 스며든다. 유사하게 바람직한 실시예에서 결합재료(12)는 층(13)의 평균 기공크기와 같거나 더 깊은 깊이로 탄소 발포층(13)의 기공에 스며든다. 탄소 발포층(11)과 (13) 내의 결합재료(12)의 침투 깊이는 층(11)과 (13)의 적어도 평균 기공 크기의 깊이로 제한되지 않는다. 오히려 적절한 결합은 발포층(11)과 (13) 내의 적어도 하나의 탄소 구조(예를 들면 기공의 경계를 이루는 요소)를 포함하기에 충분한 침투 깊이를 형성할 수 있다. 탄소 발포층(11)과 (13) 내의 결합재료(12)의 침투는 각각 침투구역(15)과 (16)으로 도 1에 도시되어 있다.
다양한 재료가 결합재료(12)로서 사용될 수 있다. 결합재료(12)는 고분자를 포함하는 전기 절연재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에서 결합재료(12)는 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 결합재료(12)는 임의의 광범위한 에폭시를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서 전기 전도성 재료가 결합재(12)로서 사용될 수 있다. 이러한 전기 전도성 재료는 예를 들면 다양한 금속이나 전기 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
본 발명의 복합재료를 제조하기 위하여, 결합재료층에 탄소 발포재료 시트가 응용될 수 있다. 다음으로, 제2 탄소 발포재료 시트가 적층구조를 형성하기 위하여 결합 재료층 상부에 놓일 수 있다. 만약 결합 재료가 대부분 고분자와 금속인 경우와 같이, 고체로 도포 될 수 있고, 그때 열이 결합 재료를 연화 및/또는 용융하기위해 적층구조에 가해질 수 있다. 결합재료의 연화 및/또는 용융은 탄소 발포체의 기공 속에 결합재료의 침투를 돕는다. 열에 더하여, 압력도 적층구조에 가해질 수 있다. 외부 압력의 적용은 결합재료가 탄소 발포체의 기공에 스며들도록 돕는다. 본 발명의 실시예에 있어서 열과 압력은 동시에 가해진다. 그러나 어떤 상황에서 압력을 배제하고 열만 가할 수 있다. 다른 상황에서 열은 압력과 분리되어 가할 수 있다.
결합재료가 예를 들면 에폭시와 같은 액체로 도포되는 경우, 이 결합재료는 열이나 압력을 적용할 필요없이 두 탄소 발포체 시트 각각의 기공에 침투될 수 있다. 그럼에도 불구하고 결합 재료로 액체가 도포되는 경우에서조차 열과 압력의 적용이 결합재료의 점도를 감소시켜 탄소 발포체의 기공 내로 결합재료의 침투를 용이하게 한다.
도 2A와 도 2B는 본 발명의 복합재료를 포함하는 집전체(20)를 도시한다. 도 2A 및 2B를 참조하면, 집전체(20)는 전도성 결합재료(22)에 의해 함께 결합된 탄소 발포층(11)과 (13)을 포함한다. 결합재료(22)는 탄소 발포층(11)과 (13)의 기공의 적어도 일부에 스며든다. 더욱이 결합재료(22)는 각각 층(11)과 (13)의 평균 기공 크기와 같거나 더 깊은 깊이로 탄소 발포층(11)과 (13)의 기공에 침투할 수 있다.
전기 연결요소(21)는 결합재료(22) 내에 놓이고 집전체(20)용 외부 전기 연결을 제공한다. 전기 연결요소(21)는 탄소 발포층(11)과 (13) 중 어느 하나 또는 모두의 끝을 넘어서 연장된 탭(tab)(31)을 포함한다. 또한 전기 연결 요소(21)는 집전체(20) 내로 연장되어 적어도 하나의 전기 전도부(33)(도 3)를 포함한다.
도 2A와 2B에 도시된 실시예에서, 집전체(20)의 결합재료(22)는 전기 전도성 재료이다. 예를 들면 결합재료(22)는 금속이나 전기 전도성 고분자를 포함할 수 있다. 결합재료(22)가 전기 전도성이 있기 때문에, 집전체(20)에 외부 전기 연결은 단지 하나의 전기 연결요소(21)를 사용할 수 있다. 특히 탭(31)은 결합재료(22)를 통해 탄소 발포층(11)과 (13) 모두에 전기적 연결을 형성시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 전기 연결요소(21)를 도시한다. 이 전기 연결요소(21)는 탭(31)과 이 탭(31)에서 연장된 적어도 하나의 전기 전도부(33)를 포함한다. 탭(31)과 적어도 하나의 전기 전도부(33)는 금속으로 이루어질 수 있지만, 도 3에 도시된 실시예에서 탭(31)과 적어도 하나의 전기 전도부(33)는 복수의 탄소 섬유로 이루어질 수 있다. 특히 탭(31)이 서로 인접하여 함께 결합된 복수의 탄소 섬유로 이루어질 수 있다. 탭(31)에서 연장되어, 복수의 탄소섬유는 전기 전도부(33)를 형성하기 위해 떨어져 펼쳐질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 펼쳐진 섬유는 예를 들면 집전체(20)를 통해 탄소 섬유의 비교적 균일한 분포를 제공한다. 이러한 분포는 탭(31)과 탄소 발포층(11) 및/또는 (13) 사이의 우수한 전기적 접촉을 유지하는데 도움을 준다.
탭(31)은 이 탭(31)에 전기 연결의 어떤 형태를 형성하기 위하여 사용될 수 있는 코팅(32)을 포함할 수 있다. 예를 들면 탄소 섬유가 탭(31)을 제조하기 위하여 사용되는 경우 코팅(32)은 금속을 포함할 수 있다. 이러한 금속 코팅은 탭(31)의 내구성을 향상시킬 수 있고, 탭(31)과 외부 회로 사이의 우수한 전기 연결을 촉진시킬 수 있다.
도 4A와 4B는 본 발명의 복합 재료를 포함하는 다른 집전체(40)를 도시한다. 도 4A와 4B를 참조하면, 집전체(40)는 결합재료(42)에 의해 함께 결합된 탄소 발포층(11)과 (13)을 포함한다. 복합재료(10)의 결합재료와 유사하게, 결합재료(42)는 탄소 발포층(11)과 (13)의 기공의 적어도 일부에 스며든다. 더욱이 결합재료(42)는 각각 층(11)과 (13)의 평균 기공 크기와 같거나 더 깊은 깊이로 탄소 발포층(11)과 (13)의 기공에 스며들 수 있다.
도 4A과 4B에 도시된 실시예에서 결합재료(42)는 전기 절연재료이다. 결합재료(42)는 전기적으로 절연되어 있기 때문에, 집전체(40)에 외부 전기연결은 두 개의 전기 연결요소(21)들을 사용하여 만들 수 있다. 특히 집전체(40)를 제조할 때, 제1 전기 연결요소(21)는 예를 들면 탄소 발포층(11) 상부에 위치할 수 있다. 그때 결합재료(42)는 제1 전기 연결요소(21)와 탄소 발포층(11) 모두에 도포될 수 있다. 전기 절연 결합재료(42)가 제1 전기 연결요소(21)를 코팅하고 있기 때문에 부가된 전기 연결요소가 적층구조를 형성하기 위하여 결합재료(42)로 도포되어 있는 탄소 발포층(13)과의 연결이 요구될 수 있다. 그러므로 결합재료(42) 상부에 탄소 발포층(13)을 배치하기 전에, 제2 전기 연결요소(21)가 결합재료(42)의 상부에 배치될 수 있다. 제2 전기 연결요소(21)는 탄소 발포층(13)을 가지는 외부 전기 연결부를 제공한다.
따라서 두 개의 전기 연결요소(21)는 도 4B에 도시하고 있다. 이들 각각은 결합재료(42)와 탄소 발포층(11)과 (13) 사이의 원래 경개면(예를 들면 탄소 발포층(11)과 (13)의 중 어느 한쪽으로 결합재료(42)가 침투 전)에 있다. 예를 들면 도 3에 도시된 것과 같이 형성될 수 있는 전기 연결요소(21)는 각 탄소 발포층들의 기공 내 결합재료(42)의 침투를 방해하지 않는다.
도 4B에 도시된 본 발명의 실시예는 두 개의 전기 연결요소(21)를 포함하고 있지만, 탄소 발포층(11)과 (13)에 전기적 연결은 대체 형성을 통해 달성될 수 있다. 예를 들면 단일 전기 연결요소(21)가 형성되어 전기 전도부(33)가 탄소 발포층(11)과 (13) 모두와 전기 결합된다. 예를 들면 전도부(33)가 형성되어 이 전도부의 일부가 발포층(11)과 연결되고 다른 전도부가 발포층(13)과 연결된다. 다른 방법으로 전기 연결요소(21)는 결합재료(42)의 두께에 비례하여 충분한 두께를 가지는 크기일 수 있어 단일 연결요소(21)는 발포층(11)과 (13) 모두에 연결될 수 있다. 이러한 실시예들에서 하나의 전기 연결요소(21)가 충분하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전지(100)를 도시하고 있다. 전지(100)는 하우징(110)과 이 하우징(110)의 외부에 있는 단자(120)를 포함한다. 적어도 하나의 셀(130)은 하우징(110) 내에 놓여있다. 단지 하나의 셀(130)이 필요하더라도, 다중셀이 전지(100)의 소망하는 총 전위를 제공하기 위해 연속하여 연결될 수 있다.
각 셀(130)은 예를 들면 황산과 증류수를 포함하는 전해질 용액 내에 잠겨있는 양극판과 음극판이 교차되어 구성될 수 있다. 양극판과 음극판 모두는 예를 들면 납 산화물을 포함하는 페이스트 재료로 적층된 집전체를 포함한다. 상술한 바와 같이 도 2A, 2B, 4A 및 4B는 전지(100)의 양극판 및/또는 음극판을 형성하기 위하여 사용될 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 집전체(20) 및 (40)을 도시하고 있다. 전지의 집전체 상부에 놓인 페이스트 내의 화학적 반응은 에너지를 저장하고 방출할 수 있다. 집전체를 위해 선택된 재료가 아닌 이 페이스트 혼합물은 양극판 또는 음극 판 중 어느 쪽으로 주어진 집전체 기능에 따라 결정된다.
전지(100)의 음극판 및 양극판을 형성하기 위하여 화학활성 페이스트가 집전체(20)와 (40)에 도포되어 화학활성 페이스트가 집전체의 탄소 발포체 내의 기공이 있는 망상조직에 스며든다. 처음에 양극판과 음극판 모두의 집전체(20) 및 (40)에 도포되는 화학활성 페이스트는 화학적 혼합물 측면에서 실질적으로 같을 수 있다. 예를 들면 이 페이스트는 납 산화물(PbO)을 포함할 수 있다. 다른 납 산화물도 적합하다. 이 페이스트는 전지 수명을 넘어선 부피 변화를 수용하기 위하여, 예를 들면 변화하는 백분비의 무연, 조직적인 파이버, 전도성 재료, 탄소 및 증량제(extender)를 포함하는 다양한 첨가제를 또 포함할 수 있다. 실제로 화학활성 페이스트의 조성물은 집전체(20)과 (40)의 기공(14) 내에 놓일 수 있는 페이스트를 형성하기 위하여 적은 양의 황산 및 물과 혼합될 수 있다.
이 페이스트가 집전체 (20), (40) 상부에 놓이면 양극판 및 음극판이 형성된다. 양극판을 형성하기 위하여 예를 들면 납 산화물 페이스트를 포함하는 집전체(20)와 (40)는 경화공정을 요한다. 이 경화공정은 페이스트 내의 황산납 결정을 자라게 하기 위해 높은 온도와 습도에서 페이스트화된 집전체(20)와 (40)를 노출시키는 단계를 포함한다. 음극판을 형성하기 위하여 납 산화물 페이스트를 포함하는 집전체(20)와 (40)는 선택적인 건조단계를 제외한 "채로" 남을 수 있다.
음극판과 양극판이 전지(100)의 셀을 형성하기 위해 함께 집합될 때(도 5 참조), 전지(100)는 충전(예를 들면 형성) 과정을 요한다. 이런 충전 과정 동안, 양극판의 경화된 페이스트는 납 산화물(PbO2)에서 전기적으로 유도되고 음극판의 페이스트는 스펀지 납으로 변환될 수 있다. 역으로 전지(100)의 그 후 방전 동안 양극판과 음극판 양쪽의 페이스트는 황산납으로 변화된다.
본 명세서의 한 부분을 이루고 이를 구체화하는 첨부된 도면은 본 발명의 실시예들을 도시하고, 작성된 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는데 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재료의 단면도;
도 2A는 본 발명의 일 실시예에 따른 집전체의 평면도;
도 2B는 선 2A에 따라 선택된 도 2A의 집전체의 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 연결요소를 도시한 도면;
도 4A는 본 발명의 일 실시예에 따른 다른 집전체의 평면도;
도 4B는 선 4B에 따라 선택된 도 4A의 집전체의 단면도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전지의 개략적 절개 개념도; 이다.
본 발명의 복합재료는 부식 저항성, 넓은 표면적, 전기 전도성 또는 경량을 가지는 재료가 바람직한 넓은 범위에서의 어떤 다양한 적용도 유용하다. 가능한 일 실시예로 본 발명의 복합재료는 예를 들면 납축전지와 같은 전지 내의 집전체로 제 공될 수 있다. 집전체는 전지의 화학활성 성분을 지속시킬 수 있고, 전지의 단자들 간의 전류 흐름을 촉진시킬 수 있다.
집전체(20)과 (40)은 탄소 발포체를 포함하기 때문에, 이러한 집전체는 납축전지 내에서 양극판의 양극(anodic) 전위와 황산에 노출되었을 때조차 부식에 견딜 수 있다. 결과적으로 이 전지는 탄소 발포 집전체가 없는 전지와 비교하여 현저히 길어진 서비스 수명을 제공할 수 있다.
각 집전체(20), (40)를 위해 넓은 표면적을 제공하는 탄소 발포체는 기공이 있는 망상조직을 포함한다. 탄소 발포체로 이루어진 집전체는 종래의 납 집전체에 의해 제공되던 표면적의 2000배 이상을 나타낼 수 있다. 집전체(20), (40)와 관련된 넓은 표면적은 높은 비에너지값을 가지는 전지로 바뀐다. 예를 들면 개방 셀, 기공성 망상구조 및 탄소 발포 재료의 비교적 작은 기공 크기 때문에 음극판과 양극판의 화학 활성 페이스트는 집전체(20), (40)의 전도성 탄소 재료를 직접적으로 완성한다. 따라서 특정 반응위치에서 화학활성 페이스트 내에서 형성된 전자는 집전체(20), (40)의 전도성 탄소 발포체를 만나기 전에 페이스트를 통해 단지 짧은 거리를 이동해야 한다. 그 다음에 이 전류는 예를 들면 전지 연결요소(21)의 전기 전도부(33)에 의해 전해질 수 있다.
결국, 탄소 발포 집전체(20), (40)를 가지는 전지는 향상된 비에너지와 일률(power value)을 제공할 수 있다. 즉 이러한 전지는 하중 하에 놓였을 때 납 집전체 또는 흑연판 집전체 중 어느 쪽을 포함하는 전지보다 긴 시간 동안 예정 역치 이상의 전압을 유지할 수 있다. 또 이러한 전지는 납 집전체 또는 흑연판 집전체 중 어느 쪽을 포함하는 전지보다 더 빨리 방전될 수 있다.
본 발명의 전지에 의해 제공되는 증가한 비일률(specific power value)은 감소된 충전시간으로 또 바뀐다. 따라서 전지는 충전에너지가 단지 제한된 시간 동안 유효한 적용을 위해 적합할 수 있다. 예로서 운송수단 내에서 다량의 에너지가 정규 제동 동안에 손실된다. 이 제동 에너지를 되찾을 수 있고, 예를 들면 하이브리드 차량의 전지 충전에 사용할 수 있다. 그러나 이 제동 에너지는 짧은 시간동안(예를 들면 제동이 일어나는 동안)만 유용하다. 이들 충전시간의 감속과 관련해서 본 발명의 전지는 제동 에너지와 같은 저장을 위한 유효수단을 제공할 수 있다.
탄소 발포 집전체의 기공성은 에너지 저장장치의 화학활성 페이스트를 유지하기 위한 개선된 기판을 또한 만들 수 있다. 탄소 발포 집전체의 기공 내에 페이스트를 스며들게 하여, 이 페이스트가 집전체에서 분리될 가능성이 작다. 이 특성은 진동이 일반적으로 일어나는 응용예와 운송수단에 있어 중요하다.
더욱이 약 0.6 g/㎤ 보다 적은 밀도를 가지는 탄소 발포 집전체를 포함하여, 전지는 납 집전체 또는 흑연판 집전체 중 어느 한쪽을 포함하는 전지보다 실제로 적은 무게가 나갈 수 있다. 본 발명의 다른 측면이나 특징들은 도면, 공개, 첨부된 특허청구범위의 연구에서 얻어질 수 있다.

Claims (28)

  1. 기공이 있는 망상조직을 포함하는 제1 탄소 발포층;
    제1 탄소 발포층과 연결된 제1 전기 연결요소;
    제1 전기 연결요소와 연결된 중간 결합층; 및
    중간 결합층과 연결된, 기공이 있는 망상조직을 포함하는 제2 탄소 발포층;을 포함하는 전지용 집전체.
    여기서, 상기 제1 탄소 발포층의 기공이 있는 망상조직 또는 제2 탄소 발포층의 기공이 있는 망상조직에 납 산화물을 포함하는 페이스트가 스며든 전지용 집전체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중간 결합층은 전기 전도성 재료를 포함하는 전지용 집전체.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 전기 연결 요소는 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층 중 적어도 하나의 끝을 넘어서 연장된 탭을 포함하고, 상기 탭은 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층과 전기적으로 연결되는 전지용 집전체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중간 결합층은 전기 절연재료를 포함하는 전지용 집전체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중간 결합층 및 상기 제2 탄소 발포층 사이에 제2 전기 연결요소를 더 포함하는 전지용 집전체.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 전기 연결요소 및 제2 연결요소는 각각 전도성의 탭 및 상기 탭으로부터 신장된 적어도 하나의 전기 전도부를 포함하는 전지용 집전체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전기 전도부는 금속을 포함하는 전지용 집전체.
  8. 제1항에 있어서, 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층 중 적어도 하나는 흑연 발포체(graphite foam)를 포함하는 전지용 집전체.
  9. 제1항에 있어서, 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층 중 적어도 하나는 적어도 60%의 총 기공치를 갖는 전지용 집전체.
  10. 제1항에 있어서, 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층 중 적어도 하나는 적어도 90%의 개방 기공치를 갖는 전지용 집전체.
  11. 제1항에 있어서, 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층은 각각 적어도 60%의 총 기공치 및 적어도 90%의 개방 기공치를 가지며, 0.6 gm/㎤보다 낮은 밀도를 갖는 전지용 집전체.
  12. 제1항에 있어서, 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층은 각각 0.25mm 내지 2.0mm의 평균 기공크기를 갖는 전지용 집전체.
  13. 제1항에 있어서, 상기 중간 결합층은 상기 제1 탄소 발포층의 기공 중 적어도 일부에 스며들고, 상기 제2 탄소 발포층의 기공 중 적어도 일부에 스며든 전지용 집전체.
  14. 제1항에 있어서, 상기 중간 결합층은 상기 제1 탄소 발포층의 평균 기공 크기와 같거나 더 깊은 깊이로 상기 제1 탄소 발포층의 기공에 스며든 전지용 집전체.
  15. 제1항에 있어서, 상기 중간 결합층은 상기 제2 탄소 발포층의 평균 기공 크기와 같거나 더 깊은 깊이로 상기 제2 탄소 발포층의 기공에 스며든 전지용 집전체.
  16. 제1항에 있어서, 상기 중간 결합층은 고분자를 포함하는 전지용 집전체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 중간 결합층은 폴리프로필렌을 포함하는 전지용 집전체.
  18. 제1항에 있어서, 상기 중간 결합층은 금속을 포함하는 전지용 집전체.
  19. 하우징; 양극 단자 및 음극 단자; 상기 양극 단자 및 음극단자에 각각 연결된 적어도 하나의 양극판 및 적어도 하나의 음극판을 포함하고, 하우징 내부에 위치하는 적어도 하나의 셀; 및 상기 양극판 및 음극판 사이의 부피를 채우는 전해질 용액; 여기서 적어도 하나의 양극판은 기공이 있는 망상조직을 포함하는 제1 탄소 발포층을 더 포함하고; 상기 제1 탄소 발포층과 연결된 제1 전기 연결요소; 상기 제1 전기 연결요소 및 상기 제1 탄소 발포층과 연결된 중간 결합층; 및 기공이 있는 망상조직을 포함하고, 상기 중간 연결층과 연결된 제2 탄소 발포층;
    을 포함하는 전지.
    여기서 상기 양극판 및 음극판은 상기 제1 탄소 발포층의 기공이 있는 망상조직 또는 제2 탄소 발포층의 기공이 있는 망상조직에 스며든, 납 산화물을 포함하는 페이스트로 적층된 집전체를 포함한다.
  20. 제19항에 있어서, 상기 중간 결합층은 상기 제1 탄소 발포층의 기공 중 적어도 일부에 스며들고, 상기 제2 탄소 발포층의 기공 중 적어도 일부에 스며드는 전지.
  21. 제19항에 있어서, 상기 중간 결합층은 상기 제1 탄소 발포층의 평균 기공 크기와 같거나 더 깊은 깊이로 상기 제1 탄소 발포층의 기공에 스며드는 전지용 집전체.
  22. 제19항에 있어서, 상기 중간 결합층은 상기 제2 탄소 발포층의 평균 기공 크기와 같거나 더 깊은 깊이로 상기 제2 탄소 발포층의 기공에 스며드는 전지용 집전체.
  23. 제19항에 있어서, 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층 중 적어도 하나는 흑연 발포체를 포함하는 전지.
  24. 제19항에 있어서, 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층 중 적어도 하나는 적어도 60%의 총 기공치를 갖는 전지.
  25. 제1항에 있어서, 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층 중 적어도 하나는 적어도 90%의 개방 기공치를 갖는 전지.
  26. 제19항에 있어서, 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층은 각각 0.25mm 내지 2.0mm의 평균 기공크기를 갖는 전지.
  27. 제1항에 있어서, 제1 탄소 발포층 및 제2 탄소 발포층은 각각 적어도 60%의 총 기공치 및 적어도 90%의 개방 기공치를 가지며, 0.6 gm/㎤보다 낮은 밀도를 갖는 전지.
  28. 하우징; 상기 하우징 외부의 양극 단자 및 음극 단자; 상기 양극 단자 및 음극 단자 사이에 일련으로 연결된 다중의 셀; 상기 각각의 셀 내에 교차로 배치된 다중의 양극판 및 다중의 음극판; 인접한 양극판 및 음극판의 짝 사이의 부피를 채우며 상기 하우징 내부에 위치하는 전해질 용액; 여기서 다중의 양극판 및 다중의 음극판은 기공의 망상조직을 포함하는 제1 탄소 발포층을 포함하는 다층구조를 더 포함하고; 상기 제1 탄소 발포층에 연결된 제1 전기 연결요소; 제1 전기 연결요소 및 상기 제1 탄소 발포층과 연결된 중간 결합층; 및 기공이 있는 망상조직을 포함하고, 상기 중간 연결층과 연결된 제2 탄소 발포층;
    을 포함하는 납축전지.
    여기서 상기 양극판 및 음극판은 상기 제1 탄소 발포체 또는 제2 탄소 발포층의 기공이 있는 망상조직에 스며든, 납 산화물을 포함하는 페이스트로 적층된 집전체를 포함한다.
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6395481B1 (en) * 1999-02-16 2002-05-28 Arch Development Corp. Methods for detection of promoter polymorphism in a UGT gene promoter
US6979513B2 (en) * 2002-06-28 2005-12-27 Firefly Energy Inc. Battery including carbon foam current collectors
US7033703B2 (en) * 2002-12-20 2006-04-25 Firefly Energy, Inc. Composite material and current collector for battery
WO2006020167A2 (en) * 2004-07-15 2006-02-23 Board Of Control Of Michigan Technological University Nickel hydroxide impregnated carbon foam electrodes for rechargeable nickel batteries
ATE517445T1 (de) * 2005-03-31 2011-08-15 Firefly Energy Inc Stromträger für eine energiespeichervorrichtung
WO2006105187A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Firefly Energy Inc. Bipolar battery having carbon foam current collectors
US20090053601A1 (en) * 2005-03-31 2009-02-26 Kelley Kurtis C Modular Bipolar Battery
WO2008020852A1 (en) * 2006-08-18 2008-02-21 Firefly Energy Inc. Composite carbon foam
US7838146B2 (en) * 2006-11-16 2010-11-23 Graftech International Holdings, Inc. Low conductivity carbon foam for a battery
WO2008088767A1 (en) * 2007-01-12 2008-07-24 Firefly Energy Inc. Battery electrode plate having even thermal distribution
US7892636B2 (en) * 2007-05-01 2011-02-22 Graftech International Holdings Inc. Carbon foam with supplemental material
US8399134B2 (en) * 2007-11-20 2013-03-19 Firefly Energy, Inc. Lead acid battery including a two-layer carbon foam current collector
JP2011514639A (ja) * 2008-03-07 2011-05-06 ライデン エナジー インコーポレイテッド タブを備える電気化学セル
CN101978532B (zh) * 2008-03-24 2013-11-13 日本瑞翁株式会社 铅蓄电池用电极及其利用
US8017273B2 (en) 2008-04-28 2011-09-13 Ut-Battelle Llc Lightweight, durable lead-acid batteries
US8048572B2 (en) * 2008-07-11 2011-11-01 Eliot Samuel Gerber Long life lead acid battery having titanium core grids and method of their production
US7732098B2 (en) * 2008-07-11 2010-06-08 Eliot Gerber Lead acid battery having ultra-thin titanium grids
US20100009262A1 (en) * 2008-07-11 2010-01-14 Eliot Gerber Non-lead grid cores for lead acid battery and method of their production
EP2343757B1 (en) * 2008-09-22 2014-04-09 Zeon Corporation Electrode for lead storage battery and lead storage battery
US8232005B2 (en) 2008-11-17 2012-07-31 Eliot Gerber Lead acid battery with titanium core grids and carbon based grids
US8617747B2 (en) * 2009-02-24 2013-12-31 Firefly Energy, Inc. Electrode plate for a battery
JP5711483B2 (ja) * 2009-08-27 2015-04-30 古河電池株式会社 鉛蓄電池用複合キャパシタ負極板の製造法及び鉛蓄電池
EP2494637A4 (en) * 2009-10-29 2014-06-25 Univ Leland Stanford Junior DEVICES, SYSTEMS AND METHOD FOR ADVANCED RECHARGEABLE BATTERIES
WO2012061715A1 (en) 2010-11-05 2012-05-10 Cabot Corporation Lead-acid batteries and pastes therefor
DE112011106043T5 (de) 2011-12-27 2014-09-18 Intel Corporation Herstellung von elektrochemischen Kondensatoren mit porösem Silicium
US20160036060A1 (en) * 2014-07-30 2016-02-04 Concurrent Technologies Corporation Composite electrode for flow battery
WO2016178703A1 (en) 2015-05-01 2016-11-10 Integral Technologies, Inc. Bipolar plate and method of making and using same
US9735445B2 (en) 2015-09-14 2017-08-15 Nanotek Instruments, Inc. Alkali metal or alkali-ion batteries having high volumetric and gravimetric energy densities
JP7075338B2 (ja) * 2015-09-14 2022-05-25 ナノテク インスツルメンツ インク 高体積および重量エネルギー密度を有するアルカリ金属またはアルカリイオン電池
US10163540B2 (en) 2015-12-03 2018-12-25 Nanotek Instruments, Inc. Production process for highly conducting and oriented graphene film
EP3413390A4 (en) 2016-01-27 2019-08-07 Hitachi Automotive Systems, Ltd. SECONDARY BATTERY AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR
CN108878947B (zh) * 2017-05-16 2023-11-07 新强能电池公司 降低电池组中发生短路和/或锂析出的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5626977A (en) 1995-02-21 1997-05-06 Regents Of The University Of California Composite carbon foam electrode
US5932185A (en) 1993-08-23 1999-08-03 The Regents Of The University Of California Method for making thin carbon foam electrodes

Family Cites Families (115)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1285660A (en) 1918-04-04 1918-11-26 Bruce Ford Secondary or storage battery.
US2658099A (en) 1948-10-20 1953-11-03 Basset Lucien Paul Microporous carbon and graphite articles, including impregnated battery electrodes and methods of making the same
US2620369A (en) 1950-08-02 1952-12-02 Arthur F Daniel Plastic-cased dry cells
US2843649A (en) 1956-11-30 1958-07-15 Myron A Coler Moldable miniature battery
US3188242A (en) 1959-01-22 1965-06-08 Union Carbide Corp Fuel cell battery containing flat carbon electrodes
US3021379A (en) 1960-04-21 1962-02-13 Roland D Jackel Ceramic separators for primary batteries
DE1252292B (de) 1964-10-02 1967-10-19 VARTA AKTIENGESELLSCHAFT, Frankfurt/M Vorrichtung zum Belegen von Elektroden fur Akkumulatoren mit Scheidermarenal
US3510359A (en) 1967-03-22 1970-05-05 Standard Oil Co Fused salt electrochemical battery with inorganic separator
US3565694A (en) 1969-03-17 1971-02-23 Yardney International Corp Bipolar electrode and method of making same
US3597829A (en) 1969-03-18 1971-08-10 Us Army Method of making a nickel hydroxide electrode
US3857913A (en) 1969-10-21 1974-12-31 Atomic Energy Commission Method for the manufacture of carbon foam
US3635676A (en) 1969-11-05 1972-01-18 Atomic Energy Commission Method for increasing the strength of carbon foam
JPS4914939A (ko) 1972-03-28 1974-02-08
US3832426A (en) 1972-12-19 1974-08-27 Atomic Energy Commission Syntactic carbon foam
CA1051512A (en) 1973-05-23 1979-03-27 Royce E. Biddick Bipolar electrode using electrically conductive plastic substrate containing vitreous carbon
US3960770A (en) 1973-08-03 1976-06-01 The Dow Chemical Company Process for preparing macroporous open-cell carbon foam from normally crystalline vinylidene chloride polymer
US4152825A (en) 1974-06-10 1979-05-08 Polaroid Corporation Method of making a flat battery
US4011374A (en) 1975-12-02 1977-03-08 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Porous carbonaceous electrode structure and method for secondary electrochemical cell
US4048715A (en) 1976-01-27 1977-09-20 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Method of preparing porous, active material for use in electrodes of secondary electrochemical cells
US4134192A (en) 1976-10-12 1979-01-16 Gould Inc. Composite battery plate grid
US4125676A (en) 1977-08-15 1978-11-14 United Technologies Corp. Carbon foam fuel cell components
US4224392A (en) 1977-12-16 1980-09-23 Oswin Harry G Nickel-oxide electrode structure and method of making same
US4188464A (en) 1978-07-31 1980-02-12 Hooker Chemicals & Plastics Corp. Bipolar electrode with intermediate graphite layer and polymeric layers
US4275130A (en) 1979-09-27 1981-06-23 California Institute Of Technology Bipolar battery construction
US4339322A (en) 1980-04-21 1982-07-13 General Electric Company Carbon fiber reinforced fluorocarbon-graphite bipolar current collector-separator
US4374186A (en) 1981-04-29 1983-02-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Polymer packaged cell in a sack
US4363857A (en) 1981-10-16 1982-12-14 General Motors Corporation Laminated metal-plastic battery grid
JPS5987770A (ja) * 1982-11-11 1984-05-21 Toshiba Corp 非水溶媒電池
FR2543968B1 (fr) 1983-04-07 1985-06-21 Siderurgie Fse Inst Rech Conditionnement d'une matiere riche en carbone et procede de realisation
JPS6089071A (ja) 1983-10-19 1985-05-18 Japan Storage Battery Co Ltd ペ−スト式鉛蓄電池
US4865931A (en) 1983-12-05 1989-09-12 The Dow Chemical Company Secondary electrical energy storage device and electrode therefor
JPS6155868A (ja) * 1984-08-27 1986-03-20 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電池
US4717633A (en) 1985-11-25 1988-01-05 Eric Hauser Electrode structure for lightweight storage battery
DE3603373A1 (de) 1986-02-05 1987-08-06 Basf Ag Verfahren zur elektrochemischen beschichtung von kohlenstoff-fasern
US4758473A (en) 1986-11-20 1988-07-19 Electric Power Research Institute, Inc. Stable carbon-plastic electrodes and method of preparation thereof
JP3032533B2 (ja) * 1987-07-27 2000-04-17 シャープ株式会社 炭素体電極
US4900643A (en) 1988-04-08 1990-02-13 Globe-Union Inc. Lead acid bipolar battery plate and method of making the same
US4832870A (en) 1988-06-20 1989-05-23 The United States Department Of Energy Electrically conductive composite material
US5017446A (en) 1989-10-24 1991-05-21 Globe-Union Inc. Electrodes containing conductive metal oxides
FR2662545B1 (fr) 1990-05-25 1992-08-28 Sorapec Support collecteur pour electrodes d'accumulateur plomb/oxyde de plomb.
US5106709A (en) 1990-07-20 1992-04-21 Globe-Union Inc. Composite substrate for bipolar electrode
US5455206A (en) 1990-09-14 1995-10-03 Kaun; Thomas D. Corrosion resistant ceramic materials
US5162172A (en) 1990-12-14 1992-11-10 Arch Development Corporation Bipolar battery
US5200281A (en) 1991-11-18 1993-04-06 Westinghouse Electric Corp. Sintered bipolar battery plates
FR2684092B1 (fr) 1991-11-21 1994-03-04 Pechiney Recherche Procede de preparation de carbures metalliques a grande surface specifique a partir de mousses de carbone activees.
US5223352A (en) 1992-01-07 1993-06-29 Rudolph V. Pitts Lead-acid battery with dimensionally isotropic graphite additive in active material
US5260855A (en) 1992-01-17 1993-11-09 Kaschmitter James L Supercapacitors based on carbon foams
US5208003A (en) 1992-10-13 1993-05-04 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Microcellular carbon foam and method
US5268395A (en) 1992-10-13 1993-12-07 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Microcellular carbon foam and method
US5569563A (en) 1992-11-12 1996-10-29 Ovshinsky; Stanford R. Nickel metal hybride battery containing a modified disordered multiphase nickel hydroxide positive electrode
CA2110097C (en) * 1992-11-30 2002-07-09 Soichiro Kawakami Secondary battery
US5593797A (en) 1993-02-24 1997-01-14 Trojan Battery Company Electrode plate construction
US5426006A (en) 1993-04-16 1995-06-20 Sandia Corporation Structural micro-porous carbon anode for rechargeable lithium-ion batteries
US5374490A (en) 1993-05-19 1994-12-20 Portable Energy Products, Inc. Rechargeable battery
US5348817A (en) 1993-06-02 1994-09-20 Gnb Battery Technologies Inc. Bipolar lead-acid battery
US5336274A (en) 1993-07-08 1994-08-09 Regents Of The University Of California Method for forming a cell separator for use in bipolar-stack energy storage devices
JP3277413B2 (ja) 1993-08-17 2002-04-22 ソニー株式会社 角形バッテリー
US5411818A (en) 1993-10-18 1995-05-02 Westinghouse Electric Corporation Perimeter seal on bipolar walls for use in high temperature molten electrolyte batteries
US5395709A (en) 1993-10-18 1995-03-07 Westinghouse Electric Corporation Carbon bipolar walls for batteries and method for producing same
US5712054A (en) 1994-01-06 1998-01-27 Electrion, Inc. Rechargeable hydrogen battery
US5429893A (en) 1994-02-04 1995-07-04 Motorola, Inc. Electrochemical capacitors having dissimilar electrodes
US5508131A (en) 1994-04-07 1996-04-16 Globe-Union Inc. Injection molded battery containment for bipolar batteries
US5543247A (en) 1994-04-28 1996-08-06 Northrop Grumman Corporation High temperature cell electrical insulation
JP3282443B2 (ja) 1994-06-09 2002-05-13 住友電気工業株式会社 金属不織布とその製造方法
US5512390A (en) 1994-07-21 1996-04-30 Photran Corporation Light-weight electrical-storage battery
US5474621A (en) 1994-09-19 1995-12-12 Energy Conversion Devices, Inc. Current collection system for photovoltaic cells
US6001761A (en) 1994-09-27 1999-12-14 Nippon Shokubai Co., Ltd. Ceramics sheet and production method for same
US5498489A (en) 1995-04-14 1996-03-12 Dasgupta; Sankar Rechargeable non-aqueous lithium battery having stacked electrochemical cells
US5705259A (en) 1994-11-17 1998-01-06 Globe-Union Inc. Method of using a bipolar electrochemical storage device
US5441824A (en) 1994-12-23 1995-08-15 Aerovironment, Inc. Quasi-bipolar battery requiring no casing
US5563007A (en) 1995-01-11 1996-10-08 Entek Manufacturing Inc. Method of enveloping and assembling battery plates and product produced thereby
WO1996031306A1 (en) 1995-04-03 1996-10-10 Mitsubishi Materials Corporation Porous metallic body with large specific surface area, process for producing the same, porous metallic platy material, and electrode of alkaline secondary battery
JP3262704B2 (ja) 1995-04-24 2002-03-04 シャープ株式会社 非水系二次電池用炭素電極、その製造方法及びそれを用いた非水系二次電池
US5636437A (en) 1995-05-12 1997-06-10 Regents Of The University Of California Fabricating solid carbon porous electrodes from powders
US5888469A (en) * 1995-05-31 1999-03-30 West Virginia University Method of making a carbon foam material and resultant product
US5667909A (en) 1995-06-23 1997-09-16 Power Conversion, Inc. Electrodes configured for high energy density galvanic cells
US5738907A (en) 1995-08-04 1998-04-14 Eltech Systems Corporation Conductive metal porous sheet production
GB2305772B (en) 1995-09-28 1998-09-16 Kenichi Fujita Electrolyte solution and lead-acid batteries using the same
US5595840A (en) 1995-11-27 1997-01-21 Gnb Technologies, Inc. Method of manufacturing modular molded components for a bipolar battery and the resulting bipolar battery
AU1147597A (en) 1995-12-07 1997-06-27 Sandia Corporation Methods of preparation of carbon materials for use as electrodes in rechargeable batteries
JPH09306506A (ja) * 1996-05-17 1997-11-28 Nisshinbo Ind Inc 溶融塩電池用集電体、そのための集電材料の製造方法及びその集電体を使用した溶融塩電池
US6103149A (en) 1996-07-12 2000-08-15 Ultramet Method for producing controlled aspect ratio reticulated carbon foam and the resultant foam
DE19629154C2 (de) 1996-07-19 2000-07-06 Dornier Gmbh Bipolare Elektroden-Elektrolyt-Einheit
US5766797A (en) 1996-11-27 1998-06-16 Medtronic, Inc. Electrolyte for LI/SVO batteries
US5800946A (en) 1996-12-06 1998-09-01 Grosvenor; Victor L. Bipolar lead-acid battery plates
US6077464A (en) 1996-12-19 2000-06-20 Alliedsignal Inc. Process of making carbon-carbon composite material made from densified carbon foam
US6146780A (en) 1997-01-24 2000-11-14 Lynntech, Inc. Bipolar separator plates for electrochemical cell stacks
US5935724A (en) * 1997-04-04 1999-08-10 Wilson Greatbatch Ltd. Electrochemical cell having multiplate electrodes with differing discharge rate regions
US6120930A (en) * 1997-07-25 2000-09-19 3M Innovative Properties Corporation Rechargeable thin-film electrochemical generator
US6033506A (en) 1997-09-02 2000-03-07 Lockheed Martin Engery Research Corporation Process for making carbon foam
US6037032A (en) 1997-09-02 2000-03-14 Lockheed Martin Energy Research Corp. Pitch-based carbon foam heat sink with phase change material
US5993996A (en) 1997-09-16 1999-11-30 Inorganic Specialists, Inc. Carbon supercapacitor electrode materials
US6045943A (en) 1997-11-04 2000-04-04 Wilson Greatbatch Ltd. Electrode assembly for high energy density batteries
US6060198A (en) 1998-05-29 2000-05-09 Snaper; Alvin A. Electrochemical battery structure and method
US6383687B1 (en) * 1998-06-29 2002-05-07 Stork Screens, B.V. Production of a porous foam product for battery electrodes
US6558785B1 (en) * 1998-08-07 2003-05-06 Lockheed Martin Corporation Insulated reentry heat shield
US6631073B1 (en) * 1998-08-25 2003-10-07 Kanebo, Limited Electrode material and method for producing the same
WO2000016418A1 (en) * 1998-09-11 2000-03-23 Daimlerchrysler Intellectual Capital Corporation Lithium ion battery utilizing carbon foam electrodes
EP1116290A4 (en) * 1998-09-24 2005-04-20 Thomas & Betts Int IMPROVED PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ELECTROCHEMICAL CELLS
US6248467B1 (en) 1998-10-23 2001-06-19 The Regents Of The University Of California Composite bipolar plate for electrochemical cells
US6193871B1 (en) 1998-12-09 2001-02-27 Eagle-Picher Industries, Inc. Process of forming a nickel electrode
US6183854B1 (en) 1999-01-22 2001-02-06 West Virginia University Method of making a reinforced carbon foam material and related product
US6127061A (en) 1999-01-26 2000-10-03 High-Density Energy, Inc. Catalytic air cathode for air-metal batteries
US6379845B1 (en) * 1999-04-06 2002-04-30 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Conductive porous body and metallic porous body and battery plate both produced by using the same
US6245461B1 (en) 1999-05-24 2001-06-12 Daimlerchrysler Battery package having cubical form
DE69908386T2 (de) * 1999-07-01 2003-11-27 Squirrel Holdings Ltd Bipolarelektrode für elektrochemische redox-reaktionen
US6605390B1 (en) * 1999-09-10 2003-08-12 Daimlerchrysler Corporation Lithium ion battery utilizing carbon foam electrodes
US6528204B1 (en) * 1999-09-22 2003-03-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lithium secondary battery comprising individual cells with one another, as well as watches, computers and communication equipment provided with a battery
US6749652B1 (en) * 1999-12-02 2004-06-15 Touchstone Research Laboratory, Ltd. Cellular coal products and processes
US6576365B1 (en) * 1999-12-06 2003-06-10 E.C.R. - Electro Chemical Research Ltd. Ultra-thin electrochemical energy storage devices
US6316148B1 (en) * 2000-08-31 2001-11-13 Condord Battery Corporation Foil-encapsulated, lightweight, high energy electrodes for lead-acid batteries
US6566004B1 (en) * 2000-08-31 2003-05-20 General Motors Corporation Fuel cell with variable porosity gas distribution layers
US6438964B1 (en) * 2001-09-10 2002-08-27 Percy Giblin Thermoelectric heat pump appliance with carbon foam heat sink
US20040002006A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-01 Caterpillar Inc. Battery including carbon foam current collectors
US7033703B2 (en) * 2002-12-20 2006-04-25 Firefly Energy, Inc. Composite material and current collector for battery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5932185A (en) 1993-08-23 1999-08-03 The Regents Of The University Of California Method for making thin carbon foam electrodes
US5626977A (en) 1995-02-21 1997-05-06 Regents Of The University Of California Composite carbon foam electrode

Also Published As

Publication number Publication date
CA2509961A1 (en) 2004-07-22
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WO2004062005A2 (en) 2004-07-22
CA2509961C (en) 2014-03-25
EP1573836B1 (en) 2007-02-28
RU2005121126A (ru) 2006-01-27
EP1573836A2 (en) 2005-09-14
DE60312217D1 (de) 2007-04-12
JP5005886B2 (ja) 2012-08-22

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