KR19990023885U

KR19990023885U - 원통형 니켈수소전지의 하부구조

Info

Publication number: KR19990023885U
Application number: KR2019970036298U
Authority: KR
Inventors: 이원재
Original assignee: 손욱; 삼성전관 주식회사
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1999-07-05

Abstract

목적: 전해액의 수용공간을 확대할 수 있도록 함과 아울러 전해액 감소시에 전해액 분포변화로 인해 극판 사이에 개재된 세퍼레이터가 건조하게 되는 현상을 방지하여 전지수명 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 원통형 니켈수소전지의 하부구조를 제공하려는 것임.

구성: 세퍼레이터를 개재한 양,음극의 극판이 권취되어 캔에 관입되는 구조로 이루어지는 원통형 니켈수소전지에 있어서, 상기 극판의 하단부와 캔의 저면사이에는 하부절연지와 하부절연링을 순차 적층하여 개재하는 구조로 이루어지되, 상기 하부절연지는 부직포로 형성하고, 상기 하부절연링에는 사방에 전해액이 수용되는 다수의 홀을 천공하여서 된 것이 특징임.

효과: 이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 전해액 수용공간의 확대와 아울러 전해액 분포와 관계없이 전해액이 극판 사이의 세퍼레이터에 고루 젖게 하므로 원통형 니켈수소전지의 장수명화, 전압안정화 및 충방전특성 향상을 도모할 수 있음.

Description

원통형 니켈수소전지의 하부구조

본 고안은 원통형 니켈수소전지의 하부구조에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 전해액의 수용공간을 확대할 수 있도록 함과 아울러 전해액 감소시에 전해액 분포변화로 인해 극판 사이에 개재된 세퍼레이터가 건조하게 되는 현상을 방지하여 전지수명 특성을 향상시킬 수 있도록 하는 원통형 니켈수소전지의 하부구조에 관한 것이다.

통상적으로, 전지에 내재되는 전해액은 이온의 이동경로를 제공하여 전지반응이 활발하게 이루어질 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 특히 충방전이 반복되는 2차 전지에 있어서는 충방전의 반복에 따라 전해액의 고갈 및 분포변화로 수명특성이 열화되는데, 이러한 연유로 2차 전지에 있어서의 전해액은 1차전지에 비해 더욱 중요하게 취급될 수 있다.

2차 전지의 경우, 극판의 반응은 전해액이 많을수록 양호하나, 전지자체의 정해진 일정체적 내에서 반응가스에 의해 누액이 생기지 않을 정도의 최대량을 결정하여 전해액을 주입하는 것이 전지의 특성 및 장수명의 신뢰성을 양호하게 개선할 수 있는 관건이 된다.

도 4 는 종래의 원통형 니켈수소전지의 내부구조를 보인 절개사시도로서, 종래에는 세퍼레이터(121)를 개재한 양,음극의 두 극판(122,123)을 권취한 젤리롤(Jelly-Roll)을 캔(110)에 관입할 시, 극판(122,123) 부스러기가 캔(110)의 저부에 닿아 미세한 단락이 발생하게 되는 것을 방지하는 목적으로, 원형의 하부절연링(130)을 먼저 캔(110) 저부에 넣은 후, 세퍼레이터(121)를 포함하여 권취된 극판(122,123)을 삽입하고 전해액을 주입하는 것이 최근 제조되는 일반화된 전지의 공정이다.

상기 하부절연링(130)은 합성수지재로 구성되며, 도 5 에 도시된 바와같이, 중앙에 완충작용을 위한 홀(31)이 형성되어 있다.

그런데, 최근 전지의 고용량화를 위해 양,음극의 극판(122,123)이 전지 내에서 차지하는 부피가 증가함에 따라 세퍼레이터(121)의 부피가 감소, 전체적인 패킹율이 증가하게 되는 바, 충분한 량의 전해액을 주입할 수 없게 된다. 그럼에도 불구하고, 종래에는 전지의 내부용적에서 상기한 하부절연링(130)이 차지하는 체적만큼을 전해액이 주입되는 공간으로 활용할 수 없었기 때문에, 하부절연링(130)은 전지의 장수명화를 실현하는데 있어서의 방해요인으로 작용하게 된다.

또한, 전지는 충방전 사이클이 반복되는 동안, 환원되지 못한 물이 존재하게 되고 전해액이 극판(122,123)으로 스며들게 되므로, 전해액의 감소에 따른 분포변화로 세퍼레이터가 부분적으로 건조하게 되어, 수명이 오래된 전지의 용량을 감소시키는 것은 물론, 전지의 전압특성과 충방전특성을 불량하게 한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 고안은 니켈수소전지 내부에 전해액 수용공간을 더욱 확대할 수 있도록 함은 물론이며, 반복되는 충방전에 따른 전해액 감소 및 분포변화로 인한 세퍼레이터의 건조상태를 방지할 수 있도록 개선함으로써 전지수명 특성의 열화를 방지하여 더욱 우수한 니켈수소전지를 제공할 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.

도 1 은 본 고안에 의한 원통형 니켈수소전지의 하부 전단면도

도 2 및 도 3 은 도 1 의 하부절연지 및 하부절연링을 따로 보인 사시도

도 4 는 종래의 원통형 니켈수소전지의 내부구조를 보인 절개사시도

도 5 는 도 4 의 하부절연링을 보인 사시도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10:캔 21:세퍼레이터

22,23:극판 30:하부절연링

31,32:홀 40:하부절연지

41:홀

전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따르면,

세퍼레이터를 개재한 양,음극의 극판이 권취되어 캔에 관입되는 구조로 이루어지는 원통형 니켈수소전지에 있어서,

상기 극판의 하단부와 캔의 저면사이에는 하부절연지와 하부절연링을 순차 적층하여 개재하는 구조로 이루어지되, 상기 하부절연지는 부직포로 형성하고, 상기 하부절연링에는 사방에 전해액이 수용되는 다수의 홀을 천공하여서 됨을 특징으로 하는 원통형 니켈수소전지의 하부구조가 제공된다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 1 은 본 고안에 의한 원통형 니켈수소전지의 하부구조를 보인 측단면도로서, 세퍼레이터(21)를 개재한 양,음극의 두 극판(22,23)이 권취되어 캔(10)에 관입된 구조를 보여주고 있다.

본 고안의 특징은 세퍼레이터(21)를 사이에 두고 권취된 두 극판(22,23)의 하단부와 캔(10)의 저면 사이에 하부절연지(40)와 하부절연링(30)을 순차 적층하여 개재하는 구조로 이루어지되, 상기 하부절연지(40)는 부직포로 형성하고, 상기 하부절연링(30)에는 사방에 전해액이 수용되는 다수의 홀(32)을 천공하여서 된 것이다.

이와같이 된 본 고안의 조립은 캔(10) 내부에 하부절연링(30)과 하부절연지(40)를 적층하여 삽입한 후, 세퍼레이터(21)를 포함하여 권취한 극판(22,23)을 관입하는 과정으로 이루어지며, 이와같이 조립된 상태에서의 하부절연지(40)는 극판(22,23)과 함께 관입된 세퍼레이터(21)의 하단부에 밀착되는 구조를 이루게 된다.

또, 상기 하부절연링(30)은 합성수지재로 이루어지고 중앙에 완충을 위한 홀(31)이 천공되어 있음은 종래와 동일하다.

또한, 상기 하부절연지(40)의 중앙에는 상기 하부절연링(30)의 홀(31)에 대응하는 홀(41)이 형성되며, 이는 종래의 하부절연링(130)에 형성된 홀(131)과 동일한 것이다.

이와같이 구성된 본 고안에 따르면, 캔(10)의 저부에 관입되는 하부절연링(30)은 중앙에 형성된 홀(31) 뿐 아니라 사방에 형성된 다수의 홀(32)이 전해액을 수용할 수 있는 공간으로 활용되므로 종래의 원통형 니켈수소전지에 비해 다량의 전해액을 주입할 수 있어 전지용량을 증대시킬 수 있게 된다. 이때에도, 전지 과충전시 발생하는 가스압에 의한 누액이 발생하지 않을 정도의 전해액 최대량을 정하여 주입하여야 함은 물론이다.

그리고, 캔(10)에 관입된 극판(22,23) 하단부에 접촉하게 되는 하부절연지(40)는 세퍼레이터(21)를 개재하여 권취된 극판(22,23)이 캔(10)에 관입되는 경우, 극판(22,23) 하단부에 위치한 하부절연지(40)에 의해서 극판(22,23) 부스러기가 캔(10)저부에 닿아 발생하는 미세단락을 방지하게 된다.

또, 반복되는 충방전에 의해 전해액의 감소에 의한 분포변화로 세퍼레이터(21)가 부분적으로 건조되는 경우, 상기 하부절연지(40)는 부직포로 이루어짐에 따라 상기 하부절연링(30)의 홀(31,32)에 수용되 있던 전해액을 세퍼레이터(21)로 이송하는 매개체의 역할을 담당하게 된다. 이에 따라, 전해액에 충분히 젖게 된 세퍼레이터(21)는 전지반응시의 전하이동을 활발하게 하여, 전지수명이 끝날때까지 음극활물질에 기인하는 전지의 유효에너지를 충분히 발생토록 한다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안은 전해액 수용공간의 확대와 아울러 전해액 분포와 관계없이 전해액이 극판 사이의 세퍼레이터에 고루 젖게 하므로 원통형 니켈수소전지의 장수명화, 전압안정화 및 충방전특성 향상을 도모할 수 있는 효과가 있다.

Claims

세퍼레이터(21)를 개재한 양,음극의 극판(22,23)이 권취되어 캔(10)에 관입되는 구조로 이루어지는 원통형 니켈수소전지에 있어서,

상기 극판(22,23)의 하단부와 캔(10)의 저부 사이에는 하부절연지(40)와 하부절연링(30)을 순차 적층하여 개재하는 구조로 이루어지되, 상기 하부절연지(40)는 부직포로 형성하고, 상기 하부절연링(30)에는 전해액이 수용되는 다수의 홀(32)을 천공하여서 됨을 특징으로 하는 원통형 니켈수소전지의 하부구조.