KR19980022267A - 니켈-수소2차 전지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극군을 전지 케이스에 삽입하는 단계, 고온의 전해액을 주입하는 단계; 에이징을 실시하는 단계; 상기 고온의 전해액을 제거하는 단계; 전해액을 다시 주입하는 단계; 및 상기 전지 케이스를 봉입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈-수소 2차 전지의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 니켈-수소 2차 전지 제조방법에 의하면 수소저장합금의 표면을 에칭 처리하지 않아도 산화막 및 불순물 발생에 따른 전지의 자기 방전 현상과 쇼트 발생을 억제할 수 있다. 또한, 전극군의 내부에서 발생하는 기포를 제거할 수 있으므로 내압 상승으로 인한 전지의 수명 저하를 막을 수 있다.
Description
본 발명은 니켈-수소 2차 전지의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음극 활물질의 표면에 형성되는 산화막, 전지 내부에서 발생되는 불순물, 기포 등을 제거하여 자기 방전 현상과 쇼트 발생 등을 억제함으로써 전지 수명 및 성능이 개선된 니켈-수소 2차 전지를 제조하는 방법에 관한 것이다.
전자 기기의 무선화가 가속화되면서 소형, 경량 및 고용량화 전지 기술이 발전되고 있다. 또한, 휴대용 전화기, 휴대용 비디오 카메라 등의 포터블 기기의 보급이 늘어나면서 대전류를 얻을 수 있고 충전이 가능한 축전지에 대한 요구가 커지고 있다. 따라서, 충방전 속도가 빠르고 수명이 길며 신뢰성이 높은 고성능의 축전지 개발이 필요하게 되었다.
축전지는 다른 전원으로부터 충전에 의해 전기를 축적하고, 사용할 때 방전하는 방식을 취함에 따라 2차 전지라고도 하며, 크게는 납 축전지와 알카리 축전지로 대별될 수 있다.
이러한 알칼리 2차 전지의 일예로서 니켈-수소 2차 전지를 들 수 있는데, 이전지는 양극 활물질로서 수산화니켈을, 음극 활물질로서 수소저장합금을 이용하며, 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극군을 전지 케이스에 삽입하고 알칼리 전해액을 주입한 다음, 케이스를 봉입함으로써 제조된다.
니켈-수소 2차 전지에서 음극 활물질로서 사용되는 수소저장합금이란 수소를 가역적으로 흡수, 방출할 수 있는 특성을 가지고 있는 물질로서 충전시에 음극에서 생성되는 수소를 흡장하였다가 방전시에 그 수소를 방출하면서 합금 표면에서 전기화학적으로 소비할 수 있는 합금을 말한다. 이 수소저장합금은 형태 변화가 없고 이용률이 높을 뿐 아니라 아연이나 카드뮴보다도 비중이 커서 실제적인 체적 용량 밀도를 충분히 크게 할 수 있기 때문에 니켈-아연 2차 전지, 니켈-카드뮴 2차 전지 등에 비하여 장래성이 큰 전지이다.
그런데, 수소저장합금은 반복되는 충방전에 의해 쉽게 열화되기 때문에 이를 방지하기 위하여 합금의 일부를 코발트로 치환하여 전지의 싸이클 수명을 향상시킬 수 있다. 그러나, 코발트를 첨가하면 합금의 표면에 산화물 보호막 형성을 촉진하여 내식성을 향상시키는 문제점이 있다. 또한, 활물질 성분중, 특히 코발트, 망간, 바나듐 등과 같은 금속 성분들은 알칼리 용액 중에 용출되어 자기 방전의 원인이 되고 있으며, 전지 성능이 떨어지게 된다. 따라서 음극 활물질을 전극의 재료로서 바람직하게 사용하려면 음극 활물질을 전처리하여 표면상에 형성되는 산화막 또는 자기 방전의 원인이 되는 불순물을 미리 제거하여야 한다.
이러한 음극 활물질의 전처리는 시간이 많이 걸리고 공정 단가가 고가일 뿐아니라 전처리 용액으로서 환경 오염을 유발시킬 가능성이 큰 알칼리 용액을 사용한다는 단점이 있다.
한편, 니켈-수소 2차 전지에서는 전지의 초기 활성화 및 형성 (formation)을 위하여 전지 조립 완료후 봉입한 다음, 활성화 공정을 실시하는 것이 일반적인데, 이 공정은 일정 범위의 정전류 또는 정전압으로 충방전을 반복함으로써 이루어진다.
그러나, 이러한 활성화 공정에 의하며 다량의 가스가 발생하여 전지 내압이 증가함으로써 전지 수명의 열화가 초래될 수 있으며 극판에서 코발트 산화물 등의 불순물이 녹아나와 쇼트를 유발시키는 등의 문제점을 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 활물질의 표면상에 형성되는 산화막, 자기 방전의 원인이 되는 불순물, 내압 상승을 일으키는 기포 등을 제거하여 전지의 수명 향상 및 전지의 성능 개선을 실현한 니켈-수소 2차 전지의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는, 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극군을 전지 케이스에 삽입하는 단계; 고온의 전해액을 주입하는 단계; 에이징을 실시하는 단계; 상기 고온의 전해액을 제거하는 단계; 전해액을 다시 주입하는 단계; 및 상기 전지 케이스를 봉입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈-수소 2차 전지의 제조방법에 의하여 이루어진다.
본 발명에 따른 니켈-수소 2차 전지의 제조방법에 있어서, 상기 고온의 전해액의 온도는 40 내지 100℃인 것이 바람직하며, 상기 에이징 공정은 60 내지 100℃의 온도에서 30분 내지 3시간 동안 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명의 니켈-수소 2차 전지의 제조방법에 따라서, 고온의 전해액을 주입한 다음 에이징 공정을 실시하면 음극 활물질의 표면에 형성되어 있는 산화막, 전지의 초기 활성화시에 극판으로부터 발생할 수 있는 코발트 산화물 등과 같은 각종 불순물, 전극군의 내부에 포함되어 있는 기포 등이 전해액 중으로 용출된다. 따라서, 에이징 공정후 전해액을 제거한 다음 다시 새로운 전해액을 주입하고 전지를 봉입하여 전지를 조립하면 전술한 문제점들을 극복할 수 있는 니켈-수소 2차 전지를 얻을 수 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명할 것이다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.
[실시예]
평균 입자 크기가 75㎛인 AB2계 수소저장합금인 ZrNi2 1㎏을 전도성 향상제인 CoO 및 결합제인 PTFE와 혼합하여 페이스트를 형성한 다음, 이 페이스트를 1.6㎜의 그리드 (grid)에 도포하였다. 이 그리드를 10분간 건조시켜서 수소 음극판을 제조하였다.
평균 입자 크기가 약 10㎛인 수산화니켈 (Ni(OH)2) 70중량%를 전도성 향상제인 CoO 및 결합제인 PTFE와 함께 혼합한 다음 혼련하여 양극 페이스트를 제조하였다. 집전체로서 직경이 1.4㎜인 발포 니켈에 상기 양극 페이스트를 도포하고 10분간 건조시켜서 니켈 양극판을 제조하였다.
폴리프로필렌 세퍼레이터를 사이에 두고 상기 양극판과 음극판을 배치하고 권취하여 전극군을 제조한 다음, 이 전극군을 하절연판이 삽입된 전지 케이스에 삽입하고 절연링으로 고정하였다. 주사기를 전지 내부에 삽입한 다음, 90℃의 전해액을 주입하고 원심분리하였다. 이 전지를 60℃의 항온조에 넣고 30분 동안 에이징한 다음, 다시 전지에 주사기를 이용하여 전해액을 제거하였다. 이어서, 주사기를 이용하여 새로운 전해액을 다시 주입하고 개스킷을 설치한 다음, 전지를 봉입하였다.
전술한 방법과 같이 제조된 전지 100개를 45℃에서 7일 동안 방치한 다음, 자기 방전율 및 쇼트 발생율을 측정하여 그 결과를 하기 표에 나타내었다.
[비교예]
음극 극판에 대하여 에칭 처리를 실시하는 것을 제외하고는 실시예에서와 동일한 방법으로 전극군을 제조하여 전지 케이스에 삽입하고 주사기를 이용하여 상온의 전해액을 주입한 다음 에이징 처리하였다.
실시예에서와 같이 이렇게 제조된 전지 100개에 대하여 자기 방전율 및 쇼트 발생율을 측정하여 그 결과를 하기 표에 나타내었다.
| 실시예 | 비교예 | |
| 자기 방전율 | 30% | 50 |
| 쇼트 발생율 | 0% | 5% |
상기 표의 결과로부터 알 수 있듯이 본 발명에 따른 니켈-수소 2차 전지 제조방법에 의하면 수소저장합금의 표면을 에칭 처리하지 않아도 산화막 및 불순물 발생에 따른 전지의 자기 방전 및 쇼트 발생을 억제할 수 있다. 또한, 전극군의 내부에서 발생하는 기포를 제거할 수 있으므로 내압 상승으로 인한 전지의 수명 저하를 막을 수 있다.
Claims (3)
- 양극, 음극 및 세퍼레이터로 이루어진 전극군을 전지 케이스에 삽입하는 단계, 고온의 전해액을 주입하는 단계, 에이징을 실시하는 단계, 상기 고온의 전해액을 제거하는 단계, 전해액을 다시 주입하는 단계 및 상기 전지 케이스를 봉입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 니켈-수소 2차 전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 고온의 전해액의 온도가 40 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 니켈-수소 2차 전지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 에이징 단계가 60 내지 100℃에서 30분 내지 3시간 동안 실시되는 것을 특징으로 니켈-수소 2차 전지의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960041369A KR19980022267A (ko) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 니켈-수소2차 전지의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960041369A KR19980022267A (ko) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 니켈-수소2차 전지의 제조방법 |
Publications (1)
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|---|---|
| KR19980022267A true KR19980022267A (ko) | 1998-07-06 |
Family
ID=66520719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1019960041369A KR19980022267A (ko) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | 니켈-수소2차 전지의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19980022267A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100381612B1 (ko) * | 2001-07-14 | 2003-04-26 | 주식회사 뉴턴에너지 | 리튬-황 이차 전지의 제조방법 |
-
1996
- 1996-09-20 KR KR1019960041369A patent/KR19980022267A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100381612B1 (ko) * | 2001-07-14 | 2003-04-26 | 주식회사 뉴턴에너지 | 리튬-황 이차 전지의 제조방법 |
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