KR20030078000A - 갈바니 소자 - Google Patents

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콘라트 홀
베른트 크라이트러
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바르타 마이크로바테리 게엠베하
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Abstract

하우징에 알칼리 전해질과 아연 음 전극을 갖는 버튼 셀 형태의 갈바니 소자에서 전지 캡의 적어도 외면은 무-니켈 Cu-Sn 합금이나 무-니켈 Cu-Sn-Zn 합금으로 코팅된다. 합금은 20-90%Cu, 특히 50-60%Cu를 함유하고 나머지는 Sn이거나 50-60%Cu 및 25-35%Sn을 함유하고 나머지는 아연이다.

Description

갈바니 소자{Galvanic Element}
본 발명은 하우징에 알칼리 전해질과 아연 음 전극을 갖는 버튼 셀 형태의 갈바니 소자에 관계한다.
알칼리 전해질을 함유한 버튼 셀 형태의 갈바니 소자는 일반적으로 음 전극으로 분말 아연으로 배합된 겔을 포함한다. 소위 아연-에어 전지는 양 전극으로 기체 확산 전극을 포함하거나 기밀 버튼 셀의 경우에 활성 화합물로서 산화망간이나 산화은을 포함한다.
아연 전극을 수용하는 버튼 셀의 강철이나 스테인레스강 하우징의 내면은 보통 구리로 코팅되며 하우징 외면은 니켈 코팅을 포함한다. 이러한 형태의 삼원 금속 캡이 JP61061364A1에 발표된다. 아연 전극의 저-수은 함량에도 불구하고 수소의 방출을 억제하고 수소 과전압을 증가시키기 위해서 하우징 내면 상의 구리코팅의 구리는 가령 인듐과 합금 되거나 구리 코팅이 인듐 층으로 코팅될 수 있다. 이러한 타입의 버튼 셀의 경우 발생하는 문제는 시간이 지나면서 강한 변형(creep) 경향을 갖는 알칼리 전해질이 음 전극을 수용하는 하우징의 캡 절반과 시일 사이의 갭에 침투하는 것이다. 이 경우 전해질은 하우징의 커트 에지와 니켈로 코팅된 외면과 접촉하여 바람직하지 않는 수소를 발생시킨다. 시일 근처에 접착성 화합물을 적용하여 알칼리 전해질이 이 영역에 침투하는 것을 방지하는 노력이 있었을지라도 재현성이 있고 신뢰성 있는 결과를 가져오지 못한다.
본 발명은 알칼리 전해질을 사용하는 버튼 셀의 경우에 가스 발생을 억제하여 이러한 문제를 해결한다.
도1은 캡(20 및 컵(5)을 갖는 전형적인 알칼리 버튼 셀을 보여준다.
도2는 도1 전지의 확대된 단면도이다.
*부호설명*
1...시일2...캡
3...갭4...커트 에지
5...컵6...아연 겔
7...기체 확산 전극8...구멍
앞서 언급된 버튼 셀의 경우에 이러한 문제는 청구항1 및 2의 특징을 수단으로 해결되며 종속항은 본 발명의 실시 양태를 기술한다.
본 발명의 버튼 셀의 경우에 아연 겔 음 전극을 포함한 전지 캡의 적어도 외면이 무-니켈 Cu-Sn 합금으로 코팅된다. 동일한 코팅이 캡의 내면과 나머지 전지 하우징 접반의 내면에 적용된다면 유리하고 필요할 경우 이의 외면이 역시 동일한물질로 코팅된다.
코팅은 20-90%Cu, Sn 및 Zn을 함유한 Cu-Sn합금으로 구성된다.
20-60%Cu 및 40-50%Sn을 함유한 합금이나 75-85%Cu 및 15-25%Sn을 함유한 합금이 적합하다. 50-60%Cu와 25-35%Sn과 나머지 Zn, 가령 15%Zn으로 구성된 합금이나 75-85%Cu와 8-12%Sn과 나머지 Zn, 가령 5%Zn으로 구성된 합금이 본 발명의 범주에 속한다.
이들 합금은 니켈 코팅과 유사한 충분히 높은 경도, 내식성 및 저-접촉 저항성을 가지며 미립이며 균질한 결정성 구조를 가진다.
전지 컵 및 캡의 벽 두께는 약 120μm이고 외면 및 내면 상의 코팅 두께는 약 0.05-10, 특히 3-6μm이다.
도1은 캡(2) 및 컵(5)을 갖는 전형적인 알칼리 버튼 셀을 보여준다. 전기음성 활성 화합물을 구성하는 알칼리 전해질을 함유한 아연 겔(6)이 하우징의 캡 절반 내에 배열되고 무-수은 아연이 선호된다. 캡(2) 및 컵(5)은 서로 전기적으로 절연되고 시일(1)에 의해 주변에 대해 기밀 밀봉된 어셈블리와 절연된다. 아연-에어 셀의 경우 하우징의 컵(5) 절반에 기체 확산 전극(7)이 위치한다. 전지의 컵(5)은 공기 유입을 허용하는 구멍(8)을 포함한다. 도2는 도1 전지의 확대된 단면도이다.
알칼리 전해질은 전지 사용 동안에 시일 근처에 침투하여 갭(3)을 통해 전지 캡의 커트 에지(4)에 도달하여 전지 하우징 캡 절반(2)에 존재하는 니켈과 접촉하여 기체를 발생시킬 수 있다. 전통적인 삼원 금속 캡을 갖는 아연-에어 배터리에 비해서 구리-주석 합금으로 코팅된 캡을 갖는 아연-에어 배터리가 기체 발생률이적다. 예컨대 60℃에서 1개월 동안 두 가지 타입의 전지가 저장되고 수소 발생률이 측정 및 비교된다. 본 발명의 전지는 공기 유입 구멍(8) 근처에서 기체가 발생되지 않으며 존재하는 기체의 더 양호한 탐지를 위해 반투명 접착 포일로 구멍이 밀봉된다.
버튼 셀의 캡의 적어도 외면에 니켈을 함유하지 않은 본 발명의 사용으로 수소의 발생이 억제되고 사용자 피부에서 알레르기 반응을 유발할 수 있는 니켈 이온이 부식의 결과 하우징 하프-쉘의 표면으로부터 삼출되지 않도록 니켈을 함유하지 않은 외면을 갖는 전지를 제공한다.

Claims (10)

  1. 알칼리 전해질과 아연 음 전극을 갖는 버튼 셀 형태의 갈바니 소자에 있어서,
    전지 캡(2)의 적어도 외면이 무-니켈 Cu-Sn 합금으로 코팅됨을 특징으로 하는 갈바니 소자
  2. 알칼리 전해질과 아연 음 전극을 갖는 버튼 셀 형태의 갈바니 소자에 있어서,
    전지 캡(2)의 적어도 외면이 무-니켈 Cu-Sn-Zn 합금으로 코팅됨을 특징으로 하는 갈바니 소자
  3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 합금이 20-90%Cu를 함유함을 특징으로 하는 갈바니 소자
  4. 제 1항에 있어서, 합금이 50-60%Cu와 나머지 Sn을 함유함을 특징으로 하는 갈바니 소자
  5. 제 1항에 있어서, 합금이 75-85%Cu와 나머지 Sn을 함유함을 특징으로 하는 갈바니 소자
  6. 제 2에 있어서, 합금이 50-60%Cu와 25-35%Sn와 나머지 Zn을 함유함을 특징으로 하는 갈바니 소자
  7. 제 2에 있어서, 합금이 75-85%Cu와 8-12%Sn와 나머지 Zn을 함유함을 특징으로 하는 갈바니 소자
  8. 제 1항 또는 2항에 있어서, 전지 캡(2)의 외면 및 내면이 합금으로 코팅됨을 특징으로 하는 갈바니 소자
  9. 제 1항 또는 2항에 있어서, 전지 캡(2)의 외면 및 내면에 추가적으로 전지 컵(5)의 내면 또는 외면이 합금으로 코팅됨을 특징으로 하는 갈바니 소자
  10. 제 1항 또는 2항에 있어서, 코팅 두께가 약 0.05-10μm임을 특징으로 하는 갈바니 소자
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