KR19990008642A

KR19990008642A - Active Material Paste Filling Device for Alkaline Secondary Battery

Info

Publication number: KR19990008642A
Application number: KR1019970030688A
Authority: KR
Inventors: 백영진
Original assignee: 손욱; 삼성전관 주식회사
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-02-05

Abstract

목적 : 알칼리 2차전지에 사용될 전극판을 제조하기 위해, 집전체에 활물질 페이스트가 도포되게 하는 알칼리 2차전지의 활물질 페이스트 충전장치에 관한 것으로서, 충전로울러에 의해 활물질 페이스트의 액 내부로 공기가 유입되는 것을 방지하여, 충전 효율이 향상되도록 한다.PURPOSE: The present invention relates to an active material paste filling device for an alkaline secondary battery in which an active material paste is applied to a current collector for manufacturing an electrode plate to be used for an alkaline secondary battery, and air is introduced into a liquid of the active material paste by a filling roller. It is prevented from becoming, and charging efficiency is improved.

구성 : 집전체(6)와 마찰 접촉되어 함께 회전되면서 활물질 페이스트(2)를 가압하고 충전되게 하는 충전로울러(100)가 공기 중에 노출되지 않고 호퍼(4)에 충만된 활물질 페이스트의 액 내부에 잠기도록 한다. 여기서, 충전로울러는 활물질 페이스트의 충전 효율을 높이기 위해, 서포트로울러(102)의 둘레에 복수개의 톱니상 프레스로울러(104)가 설치되며, 프레스로울러는 집전체를 따라서 동시에 공전 및 자전된다.Composition: The filling roller 100 which presses and charges the active material paste 2 while being frictionally contacted with the current collector 6 is immersed in the liquid of the active material paste filled in the hopper 4 without being exposed to air. To do that. Here, in order to increase the filling efficiency of the active material paste, the filling roller is provided with a plurality of toothed press rollers 104 around the support roller 102, and the press roller is simultaneously rotated and rotated along the current collector.

효과 : 충전로울러에 의한 공기의 유입이 방지되고, 프레스로울러에 의한 가압으로 활물질 페이스트의 충전율이 향상되어서, 고점도의 충전이 가능하게 되고 전지의 용량이 증대된다.Effect: The inflow of air by the filling roller is prevented, and the filling rate of the active material paste is improved by pressurization by the press roller, so that high viscosity filling is possible and the capacity of the battery is increased.

Description

Active Material Paste Filling Device for Alkaline Secondary Battery

본 발명은 알칼리 2차전지에 사용되는 전극판의 활물질 페이스트(paste) 충전장치에 관한 것으로서, 특히 집전체(Ni foam)로 충전되는 활물질 페이스트의 충전 효율이 향상되게 하여, 전지의 용량이 확대되도록 하는데 적합한 활물질 페이스트의 충전장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active material paste filling apparatus of an electrode plate used in an alkaline secondary battery, and in particular, to improve the charging efficiency of an active material paste filled with a current collector (Ni foam), so that the capacity of the battery is expanded. The present invention relates to a device for filling an active material paste.

알칼리 2차전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로서, 대표적으로 니켈수소(Ni-MH)전지가 사용되고 있다.Alkaline secondary batteries are rechargeable and can be miniaturized and large in capacity, and nickel-hydrogen (Ni-MH) batteries are typically used.

Ni-MH전지는 양극으로 금속산화물이 사용되고 음극으로 수소흡장합금이 사용되어, 충전시 음극에서 발생된 수소가 수소흡장합금으로 흡수되고, 방전시 필요한 수소가 전해액 내로 방출되어서 충방전이 반복된다.In the Ni-MH battery, a metal oxide is used as a positive electrode and a hydrogen storage alloy is used as a negative electrode. Hydrogen generated at the negative electrode during charge is absorbed into the hydrogen storage alloy, and hydrogen necessary for discharge is discharged into the electrolyte, thereby repeatedly charging and discharging.

이러한 알칼리 2차전지는 양전극판과 음전극판의 사이에 세퍼레이터가 개재되어 권취되며, 다시 일정크기의 캔 내부로 조립되고, 그 내부에 전해액이 충진된 구조로 밀봉된다.The alkaline secondary battery is wound with a separator interposed between the positive electrode plate and the negative electrode plate, assembled into a can of a predetermined size, and sealed with an electrolyte filled therein.

여기서, 양전극판과 음전극판은 각각 금속산화물 및 수소흡장합금으로 제조된 활물질 페이스트가 3차원 망상구조의 집접체에 도포 및 충전되게 하고, 이것이 다시 압연된 후 소정의 사이즈로 절단되는 공정으로 제조된다.Here, the positive electrode plate and the negative electrode plate are manufactured by a process in which an active material paste made of a metal oxide and a hydrogen storage alloy is coated and filled on a three-dimensional network structure assembly, which is then rolled again and cut into a predetermined size. .

도 4는 알칼리 2차전지용 전극판을 제조하기 위한 것으로서, 종래 공지된 활물질 페이스트의 충전장치를 나타내고 있다. 금속산화물 또는 수소흡장합금과 증점제, 결착제, 도전제가 혼합된 활물질 페이스트(2)는 호퍼(hopper; 4)에 일정 수위가 유지되도록 충만되어 있다.FIG. 4 is for manufacturing an electrode plate for an alkaline secondary battery, and shows a filling apparatus of a conventionally known active material paste. The active material paste 2 in which the metal oxide or the hydrogen storage alloy, the thickener, the binder, and the conductive agent are mixed is filled so that a constant water level is maintained in the hopper 4.

시트(sheet)상으로 제조된 집전체(6)는 구동로울러(8)에 의해 테이크업(take up)되고, 다수개의 로울러(10a, 10b)에 의해 안내되어 활물질 페이스트(2)의 내부로 통과되면서 충전된다. 활물질 페이스트(2)는 액면상에 설치된 충전로울러(12)에 의해 가압되어 집전체(6)의 기공부까지 충전된다. 집전체(6)로 충전된 활물질 페이스트(2)는 닥터블레이드(doctor blade; 14)에 의해 규정치의 두께로 긁혀지고, 이후 고온분위기의 건조로를 거쳐 건조된다.The current collector 6 manufactured in the form of a sheet is taken up by the driving roller 8, guided by a plurality of rollers 10a, 10b and passed into the active material paste 2. Is charged. The active material paste 2 is pressurized by the filling roller 12 provided on the liquid level to fill the pores of the current collector 6. The active material paste 2 filled with the current collector 6 is scratched to a prescribed thickness by a doctor blade 14 and then dried through a drying furnace in a high temperature atmosphere.

종래 기술에서 설명된 알칼리 2차전지의 전극판 제조장치에 있어서, 활물질 페이스트의 충전 방식은 액면에 설치된 충전 로울러에 의해 페이스트의 내부 액속으로 공기가 유입되는 문제점이 있다.In the electrode plate manufacturing apparatus of the alkaline secondary battery described in the prior art, the filling method of the active material paste has a problem that the air flows into the liquid inside the paste by a filling roller provided on the liquid surface.

이 경우, 상기 공기는 집전체로 충전되는 활물질 페이스트의 충전율이 저하되게 만들고, 기포를 발생시켜 균일한 충전이 방해되도록 한다.In this case, the air causes the filling rate of the active material paste filled with the current collector to be lowered, and bubbles are generated to prevent uniform filling.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 충전로울러에 의해 활물질 페이스트의 액 내부로 공기가 유입되는 것을 방지토록 하여, 그 활물질 페이스트의 충전 효율이 향상되도록 하고, 궁극적으로 전지의 용량이 증대되도록 한다.In order to solve the problems of the prior art, the present invention prevents air from flowing into the liquid of the active material paste by the filling roller, thereby improving the charging efficiency of the active material paste, and ultimately the battery Allow the dose of to be increased.

이를 위하여, 본 발명은 집전체와 마찰 접촉되어 함께 회전되면서 활물질 페이스트를 가압하고 충전되게 하는 충전로울러가 공기중에 노출되지 않고 활물질 페이스트의 액 내부에 잠기도록 설치된 기술적 구성으로 이루어진다.To this end, the present invention consists of a technical configuration installed so that the filling roller to pressurize and fill the active material paste while being in frictional contact with the current collector to be submerged in the liquid of the active material paste without being exposed to air.

상기 충전로울러는 활물질 페이스트의 충전 효율을 높이기 위해, 서포트로울러의 둘레에 복수개의 톱니상 프레스로울러가 설치된 구조로 이루어지며, 프레스로울러는 집전체의 이동에 따라 동시에 공전 및 자전된다.In order to increase the filling efficiency of the active material paste, the filling roller has a structure in which a plurality of toothed press rollers are installed around the support roller, and the press roller is simultaneously rotated and rotated as the current collector moves.

따라서, 본 발명에 의하면 충전로울러에 의한 공기의 유입이 방지되며, 활물질 페이스트가 집전체의 기공부로 고도 충진되도록 한다.Therefore, according to the present invention, the inflow of air by the filling roller is prevented, and the active material paste is highly filled into the pores of the current collector.

도 1은 본 발명에 관련된 활물질 페이스트의 충전장치를 보인 단면 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a cross sectional view of a device for filling an active material paste according to the present invention.

도 2는 본 발명에 관련된 충전로울러의 구성을 보인 사시도.Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the charging roller according to the present invention.

도 3은 본 발명에 의한 활물질 페이스트의 충전 작용을 설명하는 도면.3 is a view for explaining the filling action of the active material paste according to the present invention.

도 4는 종래에 공지된 활물질 페이스트의 충전장치를 보인 단면 구성도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a conventionally known active material paste filling device.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

2-활물질 페이스트 4-호퍼2-active paste 4-hopper

6-집전체 100-충전로울러6-Current 100-Charger Roller

102-서포트로울러 104-프레스로울러102-support rollers 104-press rollers

본 발명을 실현하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Exemplary embodiments for realizing the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

참고로 본 발명을 설명함에 있어, 종래 기술의 도면에서 인용된 구성과 동일한 본 발명의 구성에 대하여는 동일 부호를 사용하고, 설명을 중복을 피하기 위해 부연 설명을 생략하기로 한다.For reference, in describing the present invention, the same reference numerals are used for the same configuration as the configuration cited in the drawings of the prior art, and the description will be omitted for the sake of brevity.

도 1에서 본 발명에 관련된 활물질 페이스트의 충전장치는 호퍼(4)의 내부에 금속산화물 또는 수소흡장합금과 증점제, 결착제, 도전제가 혼합되고 교반된 활물질 페이스트(2)가 충만된 것을 포함한다. 호퍼(4)에는 활물질 페이스트(2)의 수위가 항상 일정하게 유지되도록 하기 위해 드레인(drain; 4a)이 형성된다.In FIG. 1, a device for filling an active material paste according to the present invention includes a metal oxide or hydrogen absorbing alloy, a thickener, a binder, and a conductive agent mixed in a hopper 4 and filled with a stirred active material paste 2. The hopper 4 is formed with a drain 4a so that the level of the active material paste 2 is always kept constant.

도시되지 않은 서플라이로울러에 권선된 시트상의 집전체(6)는 구동로울러(8)에 의해 테이크업되고, 가이드로울러(10)와 충전로울러(100)에 의해 안내되어 활물질 페이스트(2)의 액 내부로 통과되게 설치된다.The sheet-shaped current collector 6 wound around the supply roller (not shown) is taken up by the driving roller 8 and guided by the guide roller 10 and the filling roller 100 to be inside the liquid of the active material paste 2. It is installed to pass through.

집전체(6)는 충전로울러(100)와 마찰 접촉되어 구동로울러(8)의 힘에 의해 그 충전로울러(100)가 회전되도록 한다. 따라서, 활물질 페이스트(2)는 액 내부에 완전히 잠기도록 설치된 본 발명의 충전로울러(100)에 의해 가압되어 집전체(6)의 기공부(6a)까지 충전된다.The current collector 6 is in frictional contact with the charging roller 100 such that the charging roller 100 is rotated by the force of the driving roller 8. Therefore, the active material paste 2 is pressurized by the filling roller 100 of the present invention so as to be completely immersed in the liquid to be filled up to the pores 6a of the current collector 6.

도 2에 바람직하게 도시된 바와 같이, 본 발명의 충전로울러(100)는 활물질 페이스트(2)의 충전 효율을 높이기 위해, 서포트로울러(102)의 외주에 공전 및 자전되는 복수개의 프레스로울러(104)가 설치된 구조로 된다. 서포트로울러(102)는 호퍼(4) 내벽의 소정 위치에 힌지 결합되어 회전 가능하게 설치되고, 프레스로울러(104)는 그 서포트로울러(102)의 테두리에 구멍을 형성하여 회전 가능하게 끼움 결합된다.As shown in FIG. 2, in order to increase the filling efficiency of the active material paste 2, the filling roller 100 of the present invention includes a plurality of press rollers 104 revolved and rotated on the outer circumference of the support roller 102. The structure is installed. The support roller 102 is hinged to a predetermined position of the inner wall of the hopper 4 to be rotatably installed, and the press roller 104 is rotatably fitted to form a hole in the edge of the support roller 102.

여기서, 본 발명에 관련된 충전로울러(100)는 특히 프레스로울러(104)의 외주면에 돌기(106)가 형성되어서, 그 프레스로울러(104)의 회전시 돌기(106)에 의해 주변의 활물질 페이스트(2)가 집전체(6)쪽으로 가압되도록 한다. 도면을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 돌기(106)는 톱니모양으로 형성될 수 있다.Here, the filling roller 100 according to the present invention has a protrusion 106 formed on the outer circumferential surface of the press roller 104, and the surrounding active material paste 2 is formed by the protrusion 106 when the press roller 104 is rotated. ) Is pressed toward the current collector (6). As can be seen through the drawings, the protrusion 106 of the present invention may be formed in a sawtooth shape.

이상에서 설명된 구성에 의거하여 본 발명의 활물질 페이스트 충전장치의 작용을 설명한다.The operation of the active material paste filling apparatus of the present invention will be described based on the configuration described above.

도 3에서 Ni-form으로 된 3차원상의 집전체(6)는 구동로울러(8)에 의해 연속적으로 테이크업되면서, 충전로울러(100)의 서포트로울러(102)가 회전되게 한다. 집전체(6)는 충전로울러(100)의 프레스로울러(104)가 서포트로울러(102)와 함께 공전되고 또한 자전되게 한다.In FIG. 3, the three-dimensional current collector 6 in Ni-form is continuously taken up by the driving roller 8, causing the support roller 102 of the charging roller 100 to rotate. The current collector 6 causes the press roller 104 of the charging roller 100 to revolve and rotate with the support roller 102.

이때, 충전로울러(100)의 프레스로울러(104)는 톱니 모양의 돌기(106)가 주위의 활물질 페이스트(2)를 집전체(6)로 밀어내므로서, 기공부(6a)의 충전율이 95% 이상까지 도달되도록 한다.At this time, the press roller 104 of the filling roller 100 has a serrated protrusion 106 pushing the surrounding active material paste 2 into the current collector 6, so that the filling ratio of the pore portion 6a is 95%. Make sure that the above is reached.

집전체(6)의 기공부(6a)에 충전되고 표면에 도포된 활물질 페이스트(2)는 닥터블레이드(14)에 의해 규정치의 두께로 제거되고, 이후 불활성분위기의 건조로를 거쳐 소결된다.The active material paste 2 filled in the pores 6a of the current collector 6 and coated on the surface is removed by the doctor blade 14 to a prescribed thickness, and then sintered through a drying furnace in an inert atmosphere.

이상에서 설명된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명에 의한 알칼리 2차전지의 활물질 페이스트 충전장치는 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소하게 됨을 알 수 있다.As can be seen through the configuration and operation described above, it can be seen that the active material paste charging device of the alkaline secondary battery according to the present invention substantially solves the problems of the prior art.

즉, 본 발명은 활물질 페이스트의 액 내부에서 충전이 실행되게 하므로서, 그 활물질 페이스트와 함께 집전체로 유입되는 공기를 차단할 수 있다. 따라서, 활물질 페이스트의 충전 효율이 향상되게 한다.That is, according to the present invention, the filling is performed inside the liquid of the active material paste, so that air flowing into the current collector together with the active material paste can be blocked. Therefore, the filling efficiency of the active material paste is improved.

본 발명은 활물질 페이스트가 프레스로울러에 의해 집전체로 가압되도록 하므로서, 활물질 페이스트 충전율이 95%까지 향상되게 한다.The present invention allows the active material paste to be pressurized by the press roller to the current collector, thereby improving the active material paste filling rate to 95%.

따라서, 본 발명에 의하면 고점도의 활물질 페이스트 충전이 가능하게 되어서, 궁극적으로 전지의 용량이 증대되도록 하는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, according to the present invention, high viscosity active material paste can be filled, and ultimately, the capacity of the battery can be increased.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 발명에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific preferred invention, any person having ordinary skill in the art to which the invention belongs without departing from the gist of the invention claimed in the claims. It will be possible.

Claims

In an active material paste filling apparatus of an alkaline secondary battery in which an active material paste is applied to a current collector for manufacturing an electrode plate to be used for an alkaline secondary battery, the current collector 6 is taken up by a driving roller 8. It is guided to the filling roller 100 installed to be immersed in the liquid of the active material paste (2) filled in the hopper (4), friction contact with the filling roller and rotated together, the pores by pressing the filling roller An active material paste charging device for an alkaline secondary battery, characterized by a configuration in which the active material paste is filled up to.

The alkaline secondary battery according to claim 1, wherein the filling roller comprises a support roller 102 rotatably coupled to the hopper, and a press roller 104 rotatably installed on an outer circumference of the guide roller. An active material paste filling device for a battery.

3. The active material paste charging device according to claim 2, wherein an unspecified plurality of protrusions (106) are formed on an outer circumferential surface of the press roller.

The active material paste charging apparatus of claim 2, wherein the press roller has an outer circumferential surface formed in a sawtooth shape.