KR20010031423A - 밀폐형 축전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 축전지의 방전, 충전효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다. 이것을 위해 본 발명에서는 양극판(12a), 음극판(12c) 및 세퍼레이터(12b)로 구성되는 전극체(12)를 밀봉해서 이루어진 밀폐형 축전지에 있어서, 음극판(12c)의 최외주층 전면에 작은 관통구멍(7)을 형성시키는 것을 특징으로 한다.

Description

밀폐형 축전지{ENCLOSED CELL}

최근에는 소형화, 고성능화된 전자기기의 요구에 따라 고에너지밀도를 가지는 카드뮴 또는 알카리금속을 이용하는 완전밀폐구조의 전지의 사용이 일반적으로 되어지고 있다.

그러나, 더욱 고에너지밀도가 요구되고, 새로운 2차전지로서 양극에 니켈수산화물을, 음극에 활물질인 수소를 전기화학적으로 흡장(吸藏), 방출할 수 있는 수소 흡장 합금을 사용하는 전지가 실용화되어 왔다.

원통 밀폐형 니켈-수소 축전지는 니켈 양극판과 작은 관통구멍을 가지는 집전판(수소 흡장 합금 음극판)을 세퍼레이터를 사이에 끼워 나선형으로 감아 금속제 케이스에 삽입한 구조를 가지고 있다.

양극 집전은 양극판에서 집전탭을 빼서 양극단자인 밀봉판에 저항용접시키고, 음극 집전은 전극군의 최외주부의 음극면을 케이스 내측면과 접촉시키거나, 또는 양극 집전과 동일한 탭방식에 의해 행하고 있다.

그러나, 전극군의 최외주부의 음극면은 케이스 내측면과 접촉시켜 집전시키는 것만으로는 면적이 넓을 뿐이지 기능적이지 않다.

또, 밀폐형인 것만으로 충방전시에 수소의 주고받음을 효율적으로 행하기 위해 수소 흡장 합금 음극판을 유효하게 활용할 필요가 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 결점을 해결하기 위해, 특히 충전시에 있어서 안정적으로 수소 흡장 합금 음극판의 최외주부에 수소를 흡장시키는 것이 가능하고, 또한 그 제조가 용이한 수소 흡장 합금 음극판을 구비한 밀폐형 축전지를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 발명은 전지의 내부화학반응의 기능향상을 가능하게 하는 밀폐형 축전지에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 밀폐형 축전지의 내부구조를 나타내는 일부 종단면 사시도이다.

도 2는 밀폐형 축전지의 전극군의 종단면도이다.

도 3은 밀폐형 축전지의 전극 음극판의 평면도이다.

도 4는 밀폐형 축전지의 전극 음극판 최외주부A-A'단면도이다.

(부호의 설명)

1…캡 2…밀봉판

3…안전밸브 4…절연재

5…절연가스킷 6…양극 집전체

7…작은 관통구멍 10…케이스

12a…양극판 12b…세퍼레이터

12c…음극판 12cs…음극판 최외주부

이들 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 양극, 음극 및 세퍼레이터로 구성된 전극체가 전해액과 함께 전지 외장캔 내부에 수납되고, 상기 외장캔 개구부의 내주에 삽입되어 지지된 밀봉체에 의해, 상기 외장캔 개구부가 폐쇄되어 이루어진 밀폐형 축전지에 있어서, 상기 수소 흡장 합금 음극판이 최외주부의 일층에 작은 관통구멍을 가지도록 구성되고, 전지의 충방전시에 수소 흡장 합금 음극판의 최외주부 표면도 유효하게 활용하도록 했다.

본 발명의 구성에 의하면, 충방전 등에 의해 발생한 수소는, 수소 흡장 합금 음극판의 최외주부의 일층에 전면에 걸쳐 보유하는 작은 관통구멍을 통과해서, 수소 흡장 합금 음극판의 최외주부표면에서 흡착, 방출되고, 밀폐형 축전지의 수소 흡장 합금 음극판의 최외주부 표면을 유효하게 활용하는 것이 가능하게 된다.

이하, 본 발명의 실시형태 및 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명의 완전밀폐형 축전지에 있어서의 내부구조 사시도이고, 도 2는 그 종단면 부분 동작설명도이고, 도 3은 수소 흡장 합금 음극판의 전개평면도이고, 도 4는 그 A-A'단면도이다.

도 1에 있어서, 음극단자를 겸한 바닥을 보유한 원통형 외장캔(10)안에는, 전해액속에서 외부와 차단된 전극체(12)가 수납되어 있다. 상기 전극체(12)는 니켈로 이루어진 양극판(12a)과, 이 양극판(12a)에 세퍼레이터(12b)를 사이에 두고 대향해서 설치된 음극판(12c)의 적층물을 나선형으로 감은 구성으로 되어 있다.

외장캔(10)의 상부 개구부에 있어서는, 재복귀가 가능한 안전밸브(3)를 구비한 밀봉판(2) 및 캡(1)이 절연 가스킷(5)을 사이에 끼워 케이스(10)에 코킹처리되어 밀폐되어 있다.

양극의 집전은 양극판(12a)에서 집전탭(6)을 빼내고, 양극단자인 캡 및 밀봉판(2)에 저항 용접해서 행해지고 있다. 음극의 집전은 음극판(12c)의 최외주부(12cs)의 외주면을 케이스(10)의 내면과 접촉시켜 행해지고 있다.

니켈-수소 축전지의 기전반응은 일반적으로 다음 식으로 나타낸다.

방전→

NiOOH+MHab←→Ni(OH)₂+M

←충전

여기에서, M은 수소 흡장 합금, Hab는 합금중에 흡장된 수소를 의미한다. 니켈-수소 축전지에서는, 충전시에는 물의 H⁺이온이 환원되어 음극의 수소 흡장 합금에 수소가 흡장된다. 방전시에는 그 반대로 이동하는 것만으로 전해액량이나 그 농도의 증감을 동반하지 않는다. 전해액속의 OH^-는 양극과 음극의 반응에 관여하지만, 전지반응으로서는 OH^-의 증감은 없다.

통상의 구성에 의하면, 완전밀폐형 축전지에 있어서는, 충전시에는 H⁺이온이 환원되어 음극(12c)에 흡착된다. 전지사용시 즉 방전시에는 수소가 음극(12c)에서 방출되어 OH^-이온과 반응해서 물로 된다.

도 1에 나타내듯이, 전극체(12)는 양극판(12a)과, 이 양극판(12a)에 세퍼레이터(12b)를 사이에 끼워 대향해서 설치된 음극판(12c)의 적층물을 나선형으로 감은 구성으로 되어 있으므로, 음극판(12c)의 최외주부(12cs)의 면적이 각 층의 면적에 비해 가장 넓고, 케이스(10)의 내면에 접촉할 뿐으로 전혀 활용되지 않았다.

그래서, 본 발명에서 있어서는, 음극체 최외주층(12cs)의 전면에 걸쳐 작은 관통구멍(7)이 설치되어 있다(도 2∼도 4). 이 관통구멍의 형성에 의해, 충전시에는 양극(12a)에서 방출된 수소가 세퍼레이터(12b)를 통과하여 작은 관통구멍(7)을 경유해서 음극체 최외주층(12cs)의 표면에 도달해서 흡착될 수 있다. 또, 방전시에는 음극체 최외주층(12cs)의 표면에서 방출된 수소가 작은 관통구멍(7)을 경유해서 세퍼레이터(12b)를 통과해서 양극(12a)에 도달하여 흡착될 수 있다.

따라서, 방전, 충전 등에 의해 전지내부에서 발생한 수소를, 작은 관통구멍을 통과시켜 음극체 최외주층면을 유효하게 활용해서 흡장·방출시키는 것이 가능하게 된다.

이상과 같이, 본 발명의 음극체 최외주층 전면에 작은 관통구멍을 설치함으로써, 방전, 충전 등에 의해 전지내부에서 발생한 수소를, 작은 관통구멍을 통과시켜 음극체 최외주층 표면을 유효하게 활용해서 흡장·방출시키는 것이 가능하게 된다.

Claims (2)

1. 양극, 음극 및 세퍼레이터로 구성된 전극체가 전해액과 함께 전지 외장캔 내에 수납되고, 상기 외장캔 개구부가 밀봉체에 의해 폐쇄되어 이루어진 밀폐형 축전지에 있어서, 상기 음극체의 최외주층 이외의 부분이 작은 관통구멍을 보유하지 않는 것을 특징으로 하는 밀폐형 축전지.
2. 제1항에 있어서, 상기 음극이 금속수소화물 또는 수소 흡장 합금인 것을 특징으로 하는 밀폐형 축전지.