KR20050120260A - Electrolytic cell of battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 1차 및 2차 전지의 전극과 전해액을 넣는 전조구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저온에서 야기되는 전지 성능 저하를 억제하고 장기간 사용시 전지의 온도 상승 비열을 방지할 뿐만 아니라 외부충격에 대해 전해액의 유출 등을 감소시킬 수 있도록 개선된 전지의 전조구조에 관한 것으로, 전해액(1)과, 이 전해액(1) 내부에 이격 설치되어 부하(2)에 연결되는 음극 전극(3a)과 양극 전극(3b) 및, 상기 전해액(1)과 음, 양극 전극(3a,3b)이 담겨지는 전조(4)를 갖춘 전지구조에 있어서, 상기 전조(4)는 내벽(4a)과 외벽(4b)의 이중막으로 형성되고, 이 이중막 속에는 발열 반응을 일으키는 물질(5)이 내장되어 있다.The present invention relates to a precursor structure in which electrodes and electrolytes of primary and secondary batteries are placed, and more particularly, to suppress the deterioration of battery performance caused at low temperatures and to prevent the heat rise of the battery during long-term use, as well as to external shock. The present invention relates to a precursor structure of a battery improved to reduce leakage of electrolyte, and the like, and are provided with an electrolyte solution 1, a cathode electrode 3a, and an anode, which are spaced apart from the electrolyte solution 1 and connected to a load 2. In a battery structure having an electrode 3b and a roll 4 containing the electrolyte 1 and negative and positive electrodes 3a and 3b, the roll 4 has an inner wall 4a and an outer wall 4b. It is formed into a double film of which a substance 5 causing an exothermic reaction is embedded in the double film.

Description

전지의 전조구조{Electrolytic cell of Battery}Electrolytic cell of battery

본 발명은 1차 및 2차 전지의 전극과 전해액을 넣는 전조구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저온에서 야기되는 전지 성능 저하를 억제하고 장기간 사용시 전지의 온도 상승을 방지할 뿐만 아니라 외부충격에 대해 전해액의 유출 등을 감소시킬 수 있도록 개선된 전지의 전조구조에 관한 것이다.The present invention relates to a precursor structure in which electrodes and electrolytes of primary and secondary batteries are placed, and more particularly, to suppress battery performance deterioration caused by low temperature and to prevent temperature rise of the battery when used for a long time, as well as to prevent external shock. The present invention relates to a precursor structure of a battery that can be improved to reduce leakage of electrolyte.

주지된 바와 같이 전지는 전기를 발생 또는 소모하는 양극 및 음극 전극과, 양극 및 음극에서 발생한 이온의 전달을 담당하는 전해액 및, 상기 전극들과 전해액을 넣는 전해조로 이루어져 있다.As is well known, a battery is composed of positive and negative electrodes for generating or consuming electricity, an electrolyte solution for transferring ions generated from the positive and negative electrodes, and an electrolytic cell into which the electrodes and the electrolyte are put.

한편 도 2와 같이 일반적인 전지는 음극판(103a)과 양극판(103b)이 묽은 황산과 같은 전해액(101)에 침지되어 단일 막 구조의 전조(104)로 둘러 쌓여 있는바, 이러한 단일막 구조의 전조를 갖는 전지는 통상 온도가 저하되면, 특히 기온이 영하온도로 내려가면 상온에서 나타내는 성능의 50% 이하로 저하되어 진다.On the other hand, as shown in FIG. 2, the general battery is surrounded by a precursor 104 having a single membrane structure by being immersed in an electrolyte 101 such as dilute sulfuric acid in the negative electrode plate 103a and the positive electrode plate 103b. Normally, when the temperature of the battery is lowered, especially when the temperature is lowered to below freezing temperature, the battery is lowered to 50% or less of the performance at room temperature.

이와 같은 성능 저하는 2차 전지인 축전지를 갖춘 차량에서 시동 저하를 초래하고, 리튬전지를 사용하는 휴대폰에서는 사용시간의 저하를 유발시키는 문제점 등이 제기되어 왔다.Such a decrease in performance causes a decrease in starting in a vehicle equipped with a storage battery as a secondary battery, and a problem that causes a decrease in use time in a mobile phone using a lithium battery.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 양극과 음극 및 전해액을 둘러쌓는 전조의 일부 및 전부를 이중막으로 처리하고 이 이중막 사이에는 발열 반응을 일으키는 용액을 충진시킴에 따라 전지의 저온 상태에서 성능저하를 억제하고, 충진된 용액은 외부 공기 대비 비열이 높기 때문에 장시간 사용시 또는 높은 전류를 한꺼번에 사용하는 고율방전 조건에서 발생하기 쉬운 전지의 온도 상승을 어느 정도 방지할 수 있으면서 외부 충격에 대해 전조의 전해액 유출 등의 사고도 감소시킬 수 있는 전지의 전조구조를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was invented to solve the above-mentioned conventional problems, by treating a part and all of the precursors surrounding the positive electrode, the negative electrode and the electrolyte with a double membrane and filling a solution causing an exothermic reaction between the double membranes. As a result, the performance of the battery is suppressed at a low temperature, and the filled solution has a higher specific heat than the external air. It is an object of the present invention to provide a precursor structure of a battery that can reduce an accident such as leakage of the electrolyte from an external impact.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전해액과, 이 전해액 내부에 이격 설치되어 부하에 연결되는 음극 전극과 양극 전극 및, 상기 전해액과 음, 양극 전극이 담겨지는 전조를 갖춘 전지구조에 있어서, 상기 전조는 내벽과 외벽의 이중막으로 형성되고 이 이중막 속에는 발열반응을 일으키는 물질이 내장되어 있다.In order to achieve the object described above, the present invention provides a battery structure having an electrolyte, a cathode electrode and a cathode electrode, which are spaced inside the electrolyte solution and connected to a load, and a precursor containing the electrolyte solution and a negative electrode. The precursor is formed of a double membrane of an inner wall and an outer wall, in which a substance causing an exothermic reaction is embedded.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 이중막으로 형성된 전조를 갖는 전지의 개요를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an outline of a battery having a precursor formed from a double film according to the present invention.

본 발명은 전해액(1)과, 이 전해액(1) 내부에 이격 설치되어 부하(2)에 연결되는 음극 전극(3a)과 양극 전극(3b) 및, 상기 전해액(1)과 음, 양극 전극(3a,3b)이 담겨지는 전조(4)를 갖춘 전지구조에 있어서, 상기 전조(4)는 내벽(4a)과 외벽(4b)의 이중막으로 형성되고, 이 이중막 속에는 발열 반응을 일으키는 물질(5)이 내장되어 있다.The present invention provides an electrolyte solution (1), a cathode electrode (3a) and a cathode electrode (3b) which is spaced apart in the electrolyte solution (1) and connected to a load (2), and the electrolyte solution (1) and negative, positive electrode ( In the battery structure having the precursor 4 in which 3a and 3b are contained, the precursor 4 is formed of a double film of the inner wall 4a and the outer wall 4b, and a material causing an exothermic reaction in the double film ( 5) is built-in.

즉 본 발명은 양, 음극 전극(3b,3a) 및 전해액(1)을 둘러싸고 있는 전조(4)의 일부 또는 전부를 내, 외벽(4a,4b)의 이중막 구조로 설계하되, 상기 내벽(4a)은 기존 전조의 막과 동일한 목적으로 설치되며, 상기 내벽과 외벽 사이의 이중막에 아세트산나트륨과 같이 수용액 물질(5)에서 과포화 용액을 형성하고 있다가 외부에서 발생하는 약간의 충격에도 결정이 석출하면서 발열반응을 일으키는 물질을 수용액에 과포화 상태로 녹여서 충진하는 것을 특징으로 한다. That is, in the present invention, a part or all of the precursor 4 surrounding the positive and negative electrodes 3b and 3a and the electrolyte solution 1 is designed to have a double film structure of the inner walls 4a and 4b, and the inner wall 4a ) Is installed for the same purpose as the existing precursor membrane, and a supersaturated solution is formed in the aqueous solution (5) such as sodium acetate in the double membrane between the inner wall and the outer wall, and crystals precipitate even in the slight impact generated from the outside. While the material causing the exothermic reaction in the aqueous solution is characterized in that it is dissolved in a supersaturated state.

이와 같은 구조로 제조된 전지의 외부에는 결정의 기핵작용을 촉진할 수 있는 충격 전달용 장비를 갖춤으로써 저온에서도 전지의 온도를 일정온도 이상 유지할 수 있게 된다.The outside of the battery manufactured in such a structure is equipped with a shock transmission device that can promote the nucleation of the crystal can be maintained above a certain temperature even at low temperatures.

상기 전조(4)의 내, 외벽(4a,4b) 사이에 충진된 수용액 물질(5)은 저온에서는 외부의 충격에 의하여 기핵작용과 더불어 전지온도를 상승시키지만, 이 때 충진된 수용액 물질(5)의 온도도 같이 올라가기 때문에 발열작용과 더불어 발생하였던 결정이 다시 녹으면서 원래의 수용액으로 돌아가게 된다. The aqueous solution material 5 filled between the inner and outer walls 4a and 4b of the precursor 4 increases the temperature of the battery together with the nucleation by external shock at low temperature, but the filled aqueous material material 5 at this time. Since the temperature of the rises together, the crystals generated with the exothermic action melt back and return to the original aqueous solution.

따라서 본 발명에서 고안한 전지는 반복적으로 사용하는 것이 가능하게 된다.Therefore, the battery devised in the present invention can be used repeatedly.

한편, 본 발명에 따른 이중막의 전지는 리튬전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 연축전지를 포함한 2차 전지 모두와 알칼라인 전지, 망간전지, 산화 은 전지, 마그네슘 전지, 아연/공기 전지를 포함한 모든 1차 전지를 포함한다.On the other hand, the battery of the double membrane according to the present invention is all secondary batteries including lithium batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, lead-acid batteries and all including alkaline batteries, manganese batteries, silver oxide batteries, magnesium batteries, zinc / air batteries It includes a primary battery.

또한 상기 전조(4)의 내, 외벽(4a,4b)에 충진되는 발열반응을 일으키는 물질(5)은 물 중탕에 과포화 되어 있는 아세트산나트륨 또는 하이포티오황산나트륨과 같이 과포화 되어 있는 용액이 일정한 충격에 의하여 결정이 형성될 수 있는 기작(mechanism)을 갖고 있는 물질을 의미한다.In addition, the material (5) causing the exothermic reaction filled in the inner and outer walls (4a, 4b) of the precursor (4) is a supersaturated solution such as sodium acetate or sodium hypothiosulfate supersaturated in the water bath by a constant impact It refers to a substance that has a mechanism by which crystals can form.

이와 더불어 발열반응을 일으킬 수 있는 물질(5)은 황산과 물의 혼합과 같이 서로 다른 순물질 또는 혼합물을 혼합할 때 발열반응을 일으킬 수 있는 물질을 의미한다.In addition, the material (5) capable of causing an exothermic reaction means a material capable of causing an exothermic reaction when mixing different pure substances or mixtures such as sulfuric acid and water.

상기와 같은 본 발명에 따른 전지의 전조구조는 다음과 같은 효과를 지닌다.The precursor structure of the battery according to the present invention as described above has the following effects.

-저온에서 발생할 수 있는 전지성능 저하를 억제할 수 있게 됨으로써, 과도하게 설계된 전지 크기를 감소시킬 수 있게 된다.By suppressing battery performance degradation that may occur at low temperatures, it is possible to reduce excessively designed battery size.

-저온에서 발생할 수 있는 전지의 여러 가지 문제점을 해결할 수 있게 된다.-It is possible to solve various problems of the battery that may occur at low temperatures.

-전지를 장시간 또는 높은 전류로 사용할 때 발생할 수 있는 온도 상승을 비열이 비교적 높은 수용액으로 둘러싸고 있음으로써 어느 정도 방지할 수 있게 된다.-The temperature rise that can occur when the battery is used for a long time or at a high current can be prevented to some extent by being surrounded by a relatively high specific heat solution.

-외부충격에 의하여 전조가 파괴될 때 발생할 수 있는 전해액의 유출 등을 감소시킬 수 있게 된다.-It is possible to reduce the leakage of electrolyte that can occur when the precursor is destroyed by external shock.

도 1은 본 발명에 따른 전지의 전지구조를 나타낸 것으로, 이중막 전해조를 갖는 전지의 전조구조,1 shows a battery structure of a battery according to the present invention, the precursor structure of a battery having a double membrane electrolytic cell,

도 2는 종래 전지의 전조구조를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a precursor structure of a conventional battery.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on the main parts of the drawing

1 : 전해액, 2 : 부하,1: electrolyte, 2: load,

3a : 음극 전극, 3b : 양극 전극,3a: cathode electrode, 3b: anode electrode,

4 : 전조, 4a : 내벽,4: precursor, 4a: inner wall,

4b : 외벽, 5 : 물질.4b: outer wall, 5: substance.

Claims (4)

전해액(1)과, 이 전해액(1) 내부에 이격 설치되어 부하(2)에 연결되는 음극 전극(3a)과 양극 전극(3b) 및, 상기 전해액(1)과 음, 양극 전극(3a,3b)이 담겨지는 전조(4)를 갖춘 전지구조에 있어서, Electrolyte (1), and the negative electrode (3a) and the positive electrode (3b), which is spaced apart in the electrolyte (1) and connected to the load (2), and the electrolyte (1) and negative, positive electrode (3a, 3b) In the battery structure with a rolling roll 4 which is) 상기 전조(4)는 내벽(4a)과 외벽(4b)의 이중막으로 형성되고, 이 이중막 속에는 발열 반응을 일으키는 물질(5)이 내장되어 이루어진 것을 특징으로 하는 전지의 전조구조.The precursor (4) is formed of a double film of the inner wall (4a) and the outer wall (4b), the precursor structure of the battery, characterized in that the material (5) is built in the exothermic reaction. 제 1항에 있어서, 상기 이중막을 갖는 전조(4)는 리튬전지, 니켈 카드뮴 전지, 니켈 수소 전지, 연축전지를 포함한 2차 전지 모두와 알칼라인 전지, 망간전지, 산화 은 전지, 마그네슘 전지, 아연/공기 전지를 포함한 모든 1차 전지에 적용되는 것을 특징으로 하는 전지의 전조구조.2. The precursor 4 having the double membrane is made of all secondary batteries including lithium batteries, nickel cadmium batteries, nickel hydrogen batteries, lead acid batteries, alkaline batteries, manganese batteries, silver oxide batteries, magnesium batteries, zinc / The precursor structure of a battery, characterized in that it is applied to all primary batteries including air batteries. 제 1항에 있어서, 상기 전조(4)의 내, 외벽(4a,4b)에 충진되는 발열반응을 일으키는 물질(5)은 물 중탕에 과포화 되어 있는 아세트산나트륨 또는 하이포티오황산나트륨과 같이 과포화 되어 있는 용액이 일정한 충격에 의하여 결정이 형성될 수 있는 기작(mechanism)을 갖고 있는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지의 전조구조.The solution (5) according to claim 1, wherein the substance (5) causing the exothermic reaction filled in the inner and outer walls (4a, 4b) of the precursor (4) is supersaturated, such as sodium acetate or sodium hypothiosulfate supersaturated in a water bath. A precursor structure of a battery, characterized in that it is made of a material having a mechanism (mechanism) in which crystals can be formed by this constant impact. 제 1항에 있어서, 상기 발열반응을 일으킬 수 있는 물질(5)은 황산과 물의 혼합 또는 산화칼슘과 물의 발열반응을 일으킬 수 있는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전지의 전조구조.The precursor structure of a battery according to claim 1, wherein the substance capable of causing an exothermic reaction (5) is made of a substance capable of causing an exothermic reaction of calcium oxide and water or a mixture of sulfuric acid and water.
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