KR20080114328A - Negative electrode for nickel/zinc secondary battery and fabrication method thereof - Google Patents
Negative electrode for nickel/zinc secondary battery and fabrication method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR20080114328A KR20080114328A KR1020070063781A KR20070063781A KR20080114328A KR 20080114328 A KR20080114328 A KR 20080114328A KR 1020070063781 A KR1020070063781 A KR 1020070063781A KR 20070063781 A KR20070063781 A KR 20070063781A KR 20080114328 A KR20080114328 A KR 20080114328A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- negative electrode
- nickel
- metal
- active material
- zinc
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/26—Processes of manufacture
- H01M4/28—Precipitating active material on the carrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/30—Nickel accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/26—Processes of manufacture
- H01M4/30—Pressing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/364—Composites as mixtures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판의 정면도,1 is a front view of a negative plate for a nickel / zinc secondary battery according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판의 한 조립과정을 예시하는 참고도,2 is a reference diagram illustrating an assembly process of a negative plate for a nickel / zinc secondary battery according to an embodiment of the present invention;
도 3은 도 1의 B-B'선 단면도,3 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'of FIG.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판에서 스트립의 연결상태를 예시한 상세도,4 is a detailed view illustrating a connection state of a strip in a negative electrode plate for nickel / zinc secondary batteries according to an embodiment of the present invention;
도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판에서 펠렛형 음극 활물질과 덩어리형 음극 활물질이 충전된 상태의 각 스트립을 절개하여 예시한 사시도,5A and 5B are perspective views illustrating the cutting of each strip in a state where the pellet-type negative electrode active material and the lump-shaped negative electrode active material are cut in the nickel / zinc secondary battery negative electrode according to the present invention;
도 6은 도 5a의 펠렛형 음극 활물질을 발췌하여 도시한 상세도,6 is a detailed view showing an extract of the pellet-type negative electrode active material of Figure 5a,
도 7은 본 발명에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판의 한 제조 과정을 예시한 공정 흐름도,7 is a process flowchart illustrating one manufacturing process of a negative electrode plate for a nickel / zinc secondary battery according to the present invention;
도 8은 본 발명에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판의 다른 제조 과정을 예시한 공정 흐름도이다.8 is a process flowchart illustrating another manufacturing process of the negative electrode plate for nickel / zinc secondary battery according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100; 스트립 101,102: 금속판100; Strip 101,102: metal plate
101a,102a: 관통구멍 107: 연결부101a, 102a: through hole 107: connecting portion
200: 캡슐화된 음극 활물질 200a: 펠렛형 음극 활물질200: encapsulated negative electrode
200b: 덩어리형 음극 활물질 201: 아연 분말200b: agglomerated anode active material 201: zinc powder
202: 코팅층 203: 첨가제 202: coating layer 203: additive
300: 음극판 프레임 310: 전극단자300: negative electrode plate frame 310: electrode terminal
본 발명은 충전 및 방전이 가능한 2차 전지 중 니켈/아연 2차 전지에 적용되는 음극판 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 니켈-아연(Ni-Zn) 전지에서 산화아연(ZnO)을 포함한 음극 활물질의 표면에 금속층을 코팅함으로써 음극 활물질이 알칼리 전해질에 의해서 분해되는 것을 억제하여 음극 활물질의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 니켈/아연 2차 전지용 음극판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a negative electrode plate and a method of manufacturing the same, which is applied to a nickel / zinc secondary battery among rechargeable and rechargeable batteries, and more particularly, zinc oxide (ZnO) in a nickel-zinc (Ni-Zn) battery. The present invention relates to a negative electrode plate for a nickel / zinc secondary battery capable of suppressing decomposition of a negative electrode active material by an alkaline electrolyte by coating a metal layer on a surface of a negative electrode active material, and improving electrical properties of the negative electrode active material, and a method of manufacturing the same.
아울러 본 발명은 산화아연(ZnO)보다 더 전기적 양성을 가진 금속산화물을 포함한 전도성 재료들을 첨가하여 전지의 충/방전시 발생하는 아연의 수지상 결정(Zn dendrite)의 성장을 억제함으로써 부도체인 음극 활물질의 전기적 특성을 좋게 하고, 용량 및 사이클 수명을 높일 수 있는 니켈/아연 2차 전지용 음극판 및 그의 제조방법에 관한 것이다.In addition, the present invention by adding a conductive material containing a metal oxide having a more electrical positive than zinc oxide (ZnO) to suppress the growth of zinc dendrite (Zn dendrite) generated during the charging / discharging of the battery by the negative electrode active material The present invention relates to a negative electrode plate for a nickel / zinc secondary battery capable of improving electrical characteristics and increasing capacity and cycle life, and a method of manufacturing the same.
최근 각국의 환경보전에 대한 의지로서 각종 환경규제가 실시되고 있다. 따라서 소형전지에서는 이미 납축전지 및 니켈/카드뮴전지가 니켈/수소, 리튬이온전지 등으로 대체되었으나, 산업용 대형전지의 분야에서는 그 대안의 전지가 없어 아직 납축전지와 니켈/카드뮴전지가 사용되고 있다. 따라서 환경친화적인 대용량 축전지에 대한 관심이 높아지고 있으며 이에 따른 기술개발이 집중적으로 진행되고 있다.In recent years, various environmental regulations have been implemented as a will to protect the environment of each country. Therefore, in small batteries, lead acid batteries and nickel / cadmium batteries have already been replaced with nickel / hydrogen and lithium ion batteries. However, in the field of industrial large batteries, no lead-acid batteries and nickel / cadmium batteries are used. Therefore, interest in environmentally friendly large capacity storage batteries is increasing, and technology development is intensively progressed accordingly.
그 중에서 납축전지를 대체할 수 있는 니켈(Ni)/아연(Zn)축전지는 체적 및 부피 에너지밀도가 유사하며 작동전압이 1.6[V/cell] 이상으로 높고, 고유 에너지 밀도(Specific power density)도 875[W/kg]으로서 납축전지의 535[W/kg]보다 우수하며, 게다가 최대 방전용량의 80%에 도달하게 되는 충방전 횟수(Cycle life)도 600회 이상으로서 납축전지의 200~700 회에 비해서 비교적 안정적인 장점이 있다.Among them, nickel / zn batteries, which can replace lead-acid batteries, have similar volume and volumetric energy densities, high operating voltages of more than 1.6 [V / cell], and specific power density. 875 [W / kg] is better than 535 [W / kg] of lead acid battery, and the cycle life that reaches 80% of the maximum discharge capacity is also 600 times or more. There is a relatively stable advantage compared to.
그럼에도 불구하고, 니켈/아연 축전지의 상업성은 아연 전극의 분해, 자가 방전, 보호 피막, 모양 변화, 수지상 결정화로 인해서 제한되는 문제점이 있었다.Nevertheless, the commerciality of the nickel / zinc battery has a problem that is limited due to the decomposition of the zinc electrode, self discharge, protective film, shape change, dendritic crystallization.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명은 니켈-아연(Ni-Zn) 전지에서 산화아연(ZnO)를 포함한 음극 활물질의 표면에 금속층을 코팅함으로써 산화아연(ZnO)를 포함한 음극 활물질이 알칼리 전해질에 의해서 분해되는 것을 억제하여 부도체인 음극 활물질의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 니켈/아연 2차 전지용 음극판 및 그의 제조방법을 제공함에 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the present invention is to provide zinc oxide (ZnO) by coating a metal layer on the surface of the anode active material including zinc oxide (ZnO) in nickel-zinc (Ni-Zn) battery. It is an object of the present invention to provide a negative electrode plate for a nickel / zinc secondary battery capable of suppressing decomposition of the negative electrode active material including an alkaline electrolyte and improving electrical properties of the negative electrode active material, which is a non-conductor.
아울러 본 발명은 산화아연(ZnO)보다 더 전기적 양성을 가진 금속산화물을 포함한 전도성 재료들을 첨가하여 전지의 충/방전시 발생하는 아연의 수지상 결정의 성장을 억제함으로써 부도체인 음극 활물질의 전기적 특성을 향상시켜 전지의 용량 및 사이클 수명을 높일 수 있는 니켈/아연 2차 전지용 음극판 및 그의 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있다.In addition, the present invention improves the electrical properties of the negative electrode active material, which is a nonconductor, by suppressing the growth of dendritic crystals of zinc generated during charging / discharging of a battery by adding conductive materials including metal oxides having more electrical positivity than zinc oxide (ZnO). Another object of the present invention is to provide a negative electrode plate for a nickel / zinc secondary battery and a method of manufacturing the same, which can increase the capacity and cycle life of the battery.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 한 특징은, 전극단자를 포함하는 음극판 프레임; 상기 음극판 프레임에 삽입되며, 다수의 구멍이 형성된 2장의 금속판 사이에 금속 코팅층에 의해 캡슐화된 음극 활물질이 충전되어 포켓형으로 형성되는 2장 이상의 스트립으로 구성된 니켈/아연 2차 전지용 음극판이다.One feature of the present invention for achieving the above object, the negative electrode plate frame including an electrode terminal; The negative electrode plate for nickel / zinc secondary batteries, which is inserted into the negative electrode plate frame and is formed of two or more strips filled with a negative electrode active material encapsulated by a metal coating layer between two metal plates having a plurality of holes formed in a pocket shape.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징은, (a) 금속판에 다수의 구멍을 천공하는 단계; (b) 상기 구멍이 천공된 2장의 금속판 사이에 캡슐화된 음극 활물질을 채워 넣는 단계; (c) 상기 금속판에 외력을 가하여 상기 2장의 금속판을 캡슐화된 음극 활물질과 함께 압착함으로써, 상기 캡슐화된 음극 활물질을 2장의 금속판 사이에 구속시키는 스트립을 형성하는 단계; (d) 필요한 용량만큼 상기 스트립을 2장 이상 연결하는 단계; 및, (e) 상기 연결된 2장 이상의 스트립들을 음극판 프레임에 삽입하는 단계를 포함하는 니켈/아연 2차 전지용 음극판의 제조방법이다.Another feature of the present invention for achieving the above object is, (a) drilling a plurality of holes in the metal plate; (b) filling the encapsulated negative active material between the two metal plates with holes formed therein; (c) compressing the two metal plates together with the encapsulated negative electrode active material by applying an external force to the metal plate to form a strip that constrains the encapsulated negative electrode active material between the two metal plates; (d) connecting two or more strips to the required capacity; And (e) inserting the connected two or more strips into the negative electrode plate frame.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징은, (a) 금속판에 다수의 구멍을 천공하는 단계; (b) 상기 구멍이 천공된 2장의 금속판 사이에 캡슐화된 음극 활물질을 채워 넣는 단계; (c) 상기 금속판에 외력을 가하여 2장의 금속판을 캡슐화된 음극 활물질과 함께 압착함으로써, 상기 캡슐화된 음극 활물질을 2장의 금속판 사이에 구속시키는 스트립을 형성하는 단계; (d1) 상기 스트립을 요구되는 용량에 해당하는 수만큼 음극판 프레임에 각각 삽입하는 단계; 및, (e1) 상기 음극판 프레임에 삽입된 2장 이상의 스트립을 서로 연결하는 단계를 포함하는 니켈/아연 2차 전지용 음극판의 제조방법이다.Another feature of the present invention for achieving the above object is, (a) drilling a plurality of holes in the metal plate; (b) filling the encapsulated negative active material between the two metal plates with holes formed therein; (c) compressing the two metal plates together with the encapsulated negative electrode active material by applying an external force to the metal plate, thereby forming a strip for constraining the encapsulated negative electrode active material between the two metal plates; (d1) respectively inserting the strips into the negative plate frame corresponding to the required capacity; And (e1) connecting the two or more strips inserted into the negative plate frame to each other.
상기 본 발명의 각 특징에 의한 음극판 제조방법은, (a1) 아연분말의 표면에 Cu, Ag, Cd, Zn, Pb, Sr, Bi, Sn, In, Ga, 그리고 Tl 중에서 선택되는 어느 하나의 금속으로 코팅하여 금속코팅층을 형성하여 상기 금속코팅층에 의해 캡슐화된 음극 활물질을 형성하는 단계, 또는 (a2) 아연분말의 표면에 PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물로 코팅하여 금속산화물 코팅층을 형성하여, 상기 금속산화물 코팅층에 의해 캡슐화된 음극 활물질을 형성하는 단계를 상기 (b) 단계 이전에 선택적으로 더 실시하는 형태로 실시예가 각각 구현될 수 있다.In the method for manufacturing a negative electrode plate according to each feature of the present invention, (a1) any one metal selected from Cu, Ag, Cd, Zn, Pb, Sr, Bi, Sn, In, Ga, and Tl on the surface of the zinc powder Forming a metal coating layer to form a negative electrode active material encapsulated by the metal coating layer, or (a2) PbO or Bi 2 O 3 , CdO, Ga 2 O 3 , Tl 2 O 3 on the surface of the zinc powder. Coating with any one of the metal oxide selected from to form a metal oxide coating layer, the step of forming a negative electrode active material encapsulated by the metal oxide coating layer selectively further before the step (b) each of the embodiments Can be implemented.
또한 상기 본 발명의 각 실시예에서, 상기 아연 분말은, PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물로 된 첨가제가 혼합된 아연분말인 것을 사용할 수도 있다,In addition, in each embodiment of the present invention, the zinc powder, PbO or Bi 2 O 3 , CdO, Ga 2 O 3 , Tl 2 O 3 It is also possible to use a zinc powder mixed with an additive of any one metal oxide selected from among
또한 상기 본 발명의 각 실시예에서, 상기 (a1) 단계에서 금속코팅층이 형성된 아연분말, 또는 상기 (a2) 단계에서 금속산화물 코팅층이 형성된 아연분말에, PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물로 된 첨가제를 혼합하여 캡슐화된 음극활물질을 구성하는 것도 가능하다.In addition, in each embodiment of the present invention, the zinc powder in which the metal coating layer is formed in step (a1), or the zinc powder in which the metal oxide coating layer is formed in step (a2), PbO or Bi 2 O 3 , CdO, Ga 2 O 3 , Tl 2 O 3 It is also possible to form an encapsulated anode active material by mixing an additive of any one metal oxide selected from among them.
또한 상기 본 발명의 각 특징에 의한 음극판 제조방법은, 상기 음극판 프레임과 상기 스트립의 삽입부분을 압착하거나 용접하는 단계를 상기 (e) 단계 또는 (e1) 단계 이후에, 더 실시하는 형태로 구현될 수 있다.In addition, the method for manufacturing a negative electrode plate according to each feature of the present invention, after the step (e) or (e1) of the step of pressing or welding the insertion portion of the negative plate frame and the strip, to be implemented in a form further implemented Can be.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 니켈/아연 2차 전지용 음극판 및 그의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a negative electrode plate for a nickel / zinc secondary battery and a method of manufacturing the same according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판의 한 조립과정을 예시하는 참고도로서, 본 발명에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 전지의 충/방전을 위한 전극단자(310)를 포함하는 음극판 프레임(300)과, 코팅층(202)에 의해 캡슐화된 음극 활물질(200)이 내부에 채워져 있고 상기 음극판 프레임에 삽입되어 결합되는 2장 이상의 스트립(100)으로 구성되며, 상기 음극판 프레임(300)과 스트립(100)의 결합부(W: 점선으로 도시됨)는 도 1 및 도 2의 A-A'로 표시한 부분의 확대도에 나타난 바와 같이, 음극판 프레임(300)에 스트립(100)이 삽입된 후 가압에 의해 압착되거나 용접되어 접속된다.1 is a front view of a negative electrode plate for nickel / zinc secondary battery according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a reference diagram illustrating an assembly process of the negative electrode plate for nickel / zinc secondary battery according to an embodiment of the present invention. The negative electrode plate for the nickel / zinc secondary battery according to the present invention includes a negative
상기 스트립(100)은 다수의 관통구멍(101a,102a)이 각각 형성되고 서로 대향하여 포켓형으로 결합되는 2장의 금속판(101,102)과, 상기 두 개의 금속판 사이에 형성되는 포켓에 충전되는 캡슐화된 음극 활물질(200)로 구성된다. 이와 같은 구성 되는 스트립(100)은 캡슐화된 음극 활물질(200)을 제외한 천공된 두 개의 금속판(101,102)이 집전체로서 작용할 수 있게 되며, 이로써 전류가 전극단자(310)에 공급될 경우, 상기 전류를 전극물질인 캡슐화된 음극 활물질(200)로 흘려줄 수 있게 된다.The
도 3은 도 1의 B-B'선 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판에서 스트립의 연결상태를 발췌하여 예시한 상세도로서, 상기 각각의 금속판(101,102)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 그 상단부와 하단부에 각각 연결부(107)를 돌출시켜 그 연결부(107)를 통해 서로 연결될 수 있도록 하며, 상기 스트립(100)은 이들 연결부(107)를 결합함으로써 2장 이상의 스트립이 서로 연결될 수 있게 된다. 그리고 상기 각각의 금속판(101,102)은 그 중앙이 캡슐화된 음극 활물질을 채워 넣을 수 있도록 내부로 오목하게 형성되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.3 is a cross-sectional view taken along line B-B 'of FIG. 1, and FIG. 4 is a detailed view illustrating the connection state of strips in a negative electrode plate for nickel / zinc secondary batteries according to an embodiment of the present invention. 3 and 4 protrude the connecting
또한, 상기 각 금속판(101,102)에 천공되는 관통구멍(101a,102a)은 전지 내의 전해액이 전극 내에 충분히 존재할 수 있게 해주는 전해액의 통로로서, 그 직경이 수십㎚ ∼ 수백㎚의 크기를 갖는 것이 바람직하다.In addition, the through
상기 금속판(101,102)은 철판(steel plate, 두께 수백㎛~수mm)에 다수의 관통구멍(101a,102a)을 뚫은 뒤 니켈을 도금하여 완성하거나 니켈판에 직접 천공하여 사용할 수도 있다. The
도 5a와 도 5b는 본 발명에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판에서 펠렛형 음극 활물질과 덩어리형 음극 활물질이 충전된 상태의 각 스트립을 절단하여 예시 한 사시도이다. 도 5a는 펠렛형으로 압착된 음극 활물질(200a)을 충전하는 경우이며, 도 5b는 덩어리형태의 음극 활물질(200b)을 충전하는 경우이다. 5A and 5B are perspective views illustrating the cutting of each strip in a state where the pellet-type negative electrode active material and the lump-shaped negative electrode active material are charged in the nickel / zinc secondary battery negative electrode according to the present invention. FIG. 5A illustrates a case of filling a negative electrode
도 6의 (a)는 도 5a의 펠렛형 음극 물질을 발췌하여 도시한 상세도로서, 상기 캡슐화된 음극 활물질(200)은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 펠렛(pellet)형(200a) 또는 덩어리(agglomerate)형(200b)으로 충전될 수 있다. 한편, 상기 음극 활물질의 분말은 그대로 스트립(100)에 충전하거나, 또는 음극 활물질(200)에 압력을 가하여 도 6에 도시된 바와 같이 직사각형의 펠렛 형태로 만들어 충전할 수도 있다. 이때 펠렛(pellet) 형태로 만들어진 직사각형 음극 활물질의 두께(T)는 스트립(100)의 오목부 부분의 깊이보다 높다. 또 폭(L)은 금속판(101,102)의 폭보다 작다. 또 길이(W)는 5[mm] 이상이다.FIG. 6 (a) is a detailed view showing the pellet-type negative electrode material of FIG. 5a. The encapsulated negative electrode
상기 캡슐화된 음극 활물질(200)은 바람직하게는 아연분말(201)의 표면을 금속 또는 금속산화물로 코팅하여 코팅층(202)이 형성되는 것이 바람직하며, 상기 코팅층(202)이 형성된 아연분말(201)에 금속산화물로 된 첨가제(203)가 혼합되어 이루어질 수 있다. 여기서 상기 코팅층(202)은 Cu, Ag, Cd, Zn, Pb, Sr, Bi, Sn, In, Ga, 그리고 Tl 중에서 선택되는 어느 하나의 금속, 또는 PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물일 수 있다. 그리고 상기 첨가제(203)는 PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 산화물일 수 있다.The encapsulated anode
즉, 상기 캡슐화된 음극 활물질(200)은 또한 도 6의 (a)에 도시된 바와 같 이, 아연 분말(201)의 표면을 Cu, Ag, Cd, Zn, Pb, Sr, Bi, Sn, In, Ga, 그리고 Tl 중에서 선택되는 어느 하나의 금속으로(또는 그들의 금속 합금으로) 코팅하여 코팅층(202)을 형성함으로써, 상기 아연분말(201)이 금속 코팅층에 의해 캡슐화될 수 있게 된다.That is, the encapsulated negative electrode
또한 상기 캡슐화된 음극 활물질(200)은 다른 실시예로서, 아연 분말(201)의 표면을 PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물로 코팅하여 코팅층(202)을 형성함으로써, 상기 아연 분말(201)이 금속산화물 코팅층에 의해 캡슐화될 수도 있게 된다.In addition, the encapsulated anode
한편으로, 상기 캡슐화된 음극 활물질(200)은 또한 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 아연 분말은 PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물로 된 첨가제(203)와 혼합된 아연 분말(201)을 사용하는 것도 가능하다. 이로써 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 첨가제(203)와 아연 분말(201)이 금속 또는 금속산화물에 의해 형성되는 코팅층(202)의 의해 캡슐화될 수 있게 된다.On the other hand, the encapsulated anode
또한 상기 첨가제가 혼합되지 않은 상태에서 금속 또는 금속산화물에 의한 코팅층이 형성된 아연 분말에는 PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 산화물로 된 첨가제(203)를 혼합하여 캡슐화된 음극활물질을 구성할 수도 있게 된다.In addition, the zinc powder in which the coating layer is formed of a metal or a metal oxide in the state in which the additive is not mixed may include PbO or Bi 2 O 3 , CdO, Ga 2 O 3 , Tl 2 O 3 It is also possible to form an encapsulated anode active material by mixing an additive 203 made of any one metal oxide selected from among them.
도 7은 본 발명에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판의 한 제조 과정을 예시 한 공정 흐름도로서, (a) 니켈판 또는 니켈이 도금된 금속판(101,102)에 다수의 관통구멍(101a,102a)을 각각 천공하는 단계(S110)와, (a1) 아연분말의 표면에 금속을 코팅하거나 (a2) 아연분말의 표면에 금속산화물을 코팅하여, 코팅층에 의해 캡슐화된 음극 활물질을 형성하는 단계(S120)와, (b) 상기 관통구멍(101a,102a)이 천공된 2장의 금속판(101,102) 사이에 캡슐화된 음극 활물질(200)을 채워 넣는 단계(S130)와, (c) 상기 금속판(101,102)에 외력을 가하여 상기 2장의 금속판을 캡슐화된 음극 활물질과 함께 압착함으로써, 상기 캡슐화된 음극 활물질을 2장의 금속판 사이에 구속시키는 스트립(100)을 형성하는 단계(S140)와, (d) 필요한 용량만큼 상기 스트립을 2장 이상 연결하는 단계(S150) 및, (e) 상기 연결된 2장 이상의 스트립들을 음극판 프레임(300)에 삽입하는 단계(S160)로 본 발명에 의한 음극판 제조공정이 이루어지며, 상기 (e) 단계 이후에는 선택적으로 상기 음극판 프레임(300)과 상기 스트립의 삽입부분을 압착하거나 용접하는 단계가 더 실시될 수 있다.7 is a process flow diagram illustrating a manufacturing process of a negative electrode plate for a nickel / zinc secondary battery according to the present invention, wherein (a) a plurality of through
도 8은 본 발명에 의한 니켈/아연 2차 전지용 음극판의 다른 제조 과정을 예시한 공정 흐름도로서, (a) 니켈판 또는 니켈이 도금된 금속판(101,102)에 다수의 관통구멍(101a,102a)을 천공하는 단계(S210)와, (a1) 아연분말의 표면에 금속을 코팅하거나 (a2) 아연분말의 표면에 금속산화물을 코팅하여, 코팅층에 의해 캡슐화된 음극 활물질을 형성하는 단계(S220)와, (b) 상기 관통구멍(101a,102a)이 천공된 2장의 금속판 사이에 캡슐화된 음극 활물질(200)을 채워 넣는 단계(S230)와, (c) 상기 금속판(101,102)에 외력을 가하여 상기 2장의 금속판을 캡슐화된 음극 활물질과 함께 압착함으로써, 상기 캡슐화된 음극 활물질을 2장의 금속판 사이에 구속시키는 스트립(100)을 형성하는 단계(S240)와, (d1) 상기 스트립을 요구되는 용량에 해당하는 수만큼 음극판 프레임(300)에 삽입하는 단계(S250)와, 및 (e1) 상기 음극판 프레임(300)에 삽입된 2장 이상의 스트립을 서로 연결하는 단계(S260)로 본 발명에 의한 음극판 제조공정이 이루어지며, 상기 (e1) 단계 이후에 상기 음극판 프레임과 상기 스트립의 삽입부분을 압착하거나 용접하는 단계가 더 실시될 수 있다.FIG. 8 is a process flow diagram illustrating another manufacturing process of the negative electrode plate for nickel / zinc secondary batteries according to the present invention. (A) A plurality of through
이상의 본 발명은, 먼저, 니켈판 또는 니켈이 도금되어 이루어진 금속판(101,102)에 다수의 관통구멍(101a,102a)을 천공하여 음극판에 사용될 집전체를 준비한다. 이와 아울러, 니켈/아연 2차 전지에서 산화아연을 포함한 음극 활물질은 알칼리 전해질에 의해서 분해되기 때문에 이를 개선하기 위해서, PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물로 된 첨가제(203)가 혼합된 분말 상의 산화아연(ZnO), 또는 필요에 따라 첨가제(203)가 포함되지 않은 아연 분말을 포함하는 음극 활물질을 준비한다.In the present invention, first, a plurality of through
다음으로 상기 분말 상의 음극 활물질의 표면에 전기 전도성이 좋은 Ag, Cu, Cd, Zn, Pb, Sr, Bi, Sn, In, Ga, 그리고 Tl 중에서 선택되는 어느 하나의 금속 또는 금속 합금, 또는 PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물을 코팅하여 음극 활물질의 표면에 금속 또는 금속 산화물에 의해 코팅층(202)이 형성된, 캡슐화된 음극 활물질(200)을 형성한다.Next, any one metal or metal alloy selected from Ag, Cu, Cd, Zn, Pb, Sr, Bi, Sn, In, Ga, and Tl having good electrical conductivity on the surface of the negative electrode active material on the powder, or PbO or Encapsulated anode active material, wherein the
즉, PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3의 혼합물 중 선택되는 어느 하나의 금속 산화물로 된 첨가제(203)가 혼합된 아연 분말(201)이나 첨가제가 혼합되지 않은 아연 분말(201)의 표면에 Cu, Ag, Cd, Zn, Pb, Sr, Bi, Sn, In, Ga, 그리고 Tl 중에서 선택되는 어느 하나의 금속, 또는 PbO 또는 Bi2O3, CdO, Ga2O3, Tl2O3 중에서 선택되는 어느 하나의 금속산화물로 코팅하여 코팅층(202)을 형성함으로써, 상기 금속 또는 금속 산화물 코팅층(202)에 의해 도 6과 같이 캡슐화된 음극 활물질(200)을 형성한다.That is, the
다음으로 상기 관통구멍(101a,102a)이 천공된 2장의 금속판 사이에 상기와 같이 캡슐화된 음극 활물질(200)을 채워 넣은 후 상기 금속판(101,102)에 외력을 가하여 상기 2장의 금속판을 캡슐화된 음극 활물질과 함께 압착함으로써, 상기 캡슐화된 음극 활물질을 2장의 금속판 사이에 구속시키는 스트립(100)을 형성한다.Next, after filling the negative electrode
이어서 도 7과 같이 필요한 용량만큼 상기 스트립을 2장 이상 연결하여 그 스트립들을 음극판 프레임(300)에 삽입하거나, 또는 도 8과 같이 상기 스트립을 요구되는 용량에 해당하는 수만큼 음극판 프레임(300)에 삽입한 후 2장 이상의 스트립을 서로 연결하고, 상기 음극판 프레임(300)과 상기 스트립(100)의 삽입부분을 압착하거나 용접함으로써 음극판 제조공정이 완료된다.Subsequently, as shown in FIG. 7, two or more strips are connected to each other by the required capacity to insert the strips into the
그 결과 상기와 같이 캡슐화된 음극 활물질(200)을 구속하고 있는 스트립(100)에 의해 제조된 본 발명의 니켈/아연 2차전지용 음극판은, 상기 캡슐화된 음극 활물질(200)의 코팅층(202)에 의해 알칼리 전해질에 대한 산화아연(ZnO)의 분해가 억제되는 효과를 갖게 된다.As a result, the negative electrode plate for the nickel / zinc secondary battery of the present invention manufactured by the
또한 상기 코팅층(202)에 의해 부도체인 음극 활물질에 전도성이 부여되기 때문에 코팅층(202) 간의 전기적인 접촉 및 그에 의한 이웃하는 금속층간의 결합에 의해 집전체인 금속판(101,102)과 음극 활물질(200) 사이에 존재하는 저항을 크게 감소시킬 수 있게 되므로, 별도의 결합제를 사용하지 않고도 음극 활물질을 물리적으로 결합시킬 수 있게 되며, 따라서 포켓형 전지의 용량 및 사이클 수명을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, since conductivity is imparted to the negative electrode active material, which is a non-conductor, by the
또한 상기 금속 도전재로 된 코팅층(202)의 형성과 함께 산화아연(ZnO) 보다 더 전기적 양성을 가진 금속산화물을 포함한 전도성 재료들을 첨가제(203)로 첨가하여 2차 전지의 충/방전시 발생하는 아연의 수지상 결정의 성장을 억제할 수 있게 되므로, 음극 활물질의 전기적 특성을 좋게 하여 용량 및 사이클 수명을 높일 수 있게 된다.In addition, when the
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
이상의 본 발명에 의하면, 음극판에 사용되는 아연의 용량이 결합제(바인더) 및 도전재를 사용하는 종래 기술의 음극판에 비해 월등하게 증가될 수 있게 된다. 반면에 본 발명은 판형의 두꺼운 니켈판 또는 니켈이 도금된 철판을 전극물질 양쪽에 배치하여 강하게 압착하여 줌으로 전지의 충/방전에 따른 전극의 팽창, 축소 등 으로 인한 전극물질의 탈리를 방지할 수 있게 된다. 따라서 아연의 탈리 현상은 발생하지 않으므로, 본 발명의 음극판을 적용한 2차 전지의 사이클 수명이 현저하게 향상될 수 있게 된다.According to the present invention, the capacity of zinc used in the negative electrode plate can be significantly increased compared to the negative electrode plate of the prior art using a binder (binder) and a conductive material. On the other hand, in the present invention, the plate-shaped thick nickel plate or nickel plated iron plate is placed on both sides of the electrode material to compress strongly to prevent desorption of the electrode material due to the expansion and contraction of the electrode due to the charge / discharge of the battery. It becomes possible. Therefore, since the detachment phenomenon of zinc does not occur, the cycle life of the secondary battery to which the negative electrode plate of the present invention is applied can be remarkably improved.
또한 본 발명은 금속판과 아연 사이의 접촉저항이 크게 감소되므로, 2차 전지의 고율방전특성이 현저하게 향상될 수 있으며, 음극 활물질 양쪽에 있는 니켈판은 전류 집전체로 사용되므로 갑작스러운 대전류의 충전 및 방전 시, 저항에 의한 열발생을 막아 줄 수 있어 전지의 안전성을 크게 향상시킬 수 있게 된다.In addition, in the present invention, since the contact resistance between the metal plate and zinc is greatly reduced, the high rate discharge characteristics of the secondary battery can be remarkably improved, and the nickel plate on both sides of the negative electrode active material is used as a current collector, thus suddenly charging a large current. And during discharge, it is possible to prevent the heat generated by the resistance can be greatly improved the safety of the battery.
또한 본 발명은 일정 크기로 관통구멍이 천공된 양쪽의 니켈판 사이에 음극 활물질(전극물질)을 넣어 포켓형 스트립을 제조하고, 다시 이 스트립을 서로 연결하여 정해진 용량에 다다르면 전극단자와 연결해 줌(전극단자와 양옆의 프레임을 먼저 연결하고 스트립을 적층한 후 용접을 하는 것임)으로써 균일한 전극을 크게 만들 수가 있게 되며, 따라서 보다 큰 용량의 전지를 쉽게 제조할 수 있는 장점이 있게 된다.In addition, according to the present invention, a negative electrode active material (electrode material) is put between two nickel plates, each having a perforated through-hole, and a pocket strip is produced, and the strips are connected to each other to reach an electrode terminal when a predetermined capacity is reached. By connecting the terminals and the frames on both sides first, and then laminating the strip, and welding the same, a uniform electrode can be made large, and thus, there is an advantage of easily manufacturing a larger capacity battery.
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070063781A KR100878343B1 (en) | 2007-06-27 | 2007-06-27 | Negative electrode for nickel/zinc secondary battery and fabrication method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070063781A KR100878343B1 (en) | 2007-06-27 | 2007-06-27 | Negative electrode for nickel/zinc secondary battery and fabrication method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080114328A true KR20080114328A (en) | 2008-12-31 |
KR100878343B1 KR100878343B1 (en) | 2009-01-14 |
Family
ID=40371442
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020070063781A KR100878343B1 (en) | 2007-06-27 | 2007-06-27 | Negative electrode for nickel/zinc secondary battery and fabrication method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100878343B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101589471B1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-01-28 | 에스티비 주식회사 | Plate using emulsion-treated anode material and ni-mh battery having the same |
KR20160017243A (en) * | 2014-08-01 | 2016-02-16 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | MANUFACTURE METHOD OF POCKET TYPE Ni-Zn BATTERY |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160040046A (en) | 2014-10-02 | 2016-04-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | Composite anode active material, anode including the composite anode active material, and lithium secondary battery including the anode |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR970004137A (en) * | 1995-06-29 | 1997-01-29 | 김광호 | Nickel Zinc Secondary Battery and Manufacturing Method Thereof |
KR19980023035A (en) * | 1996-09-25 | 1998-07-06 | 손욱 | Battery negative electrode manufacturing method |
JPH11144729A (en) * | 1997-11-05 | 1999-05-28 | Sanyo Electric Co Ltd | Sealed alkaline zinc storage battery |
KR100663178B1 (en) * | 2006-06-05 | 2007-01-05 | 주식회사 소디프신소재 | Anode active material for lithium secondary battery having high energy density |
-
2007
- 2007-06-27 KR KR1020070063781A patent/KR100878343B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160017243A (en) * | 2014-08-01 | 2016-02-16 | 서울과학기술대학교 산학협력단 | MANUFACTURE METHOD OF POCKET TYPE Ni-Zn BATTERY |
KR101589471B1 (en) * | 2015-06-02 | 2016-01-28 | 에스티비 주식회사 | Plate using emulsion-treated anode material and ni-mh battery having the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR100878343B1 (en) | 2009-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8940430B2 (en) | Metallic zinc-based current collector | |
US8043748B2 (en) | Pasted nickel hydroxide electrode for rechargeable nickel-zinc batteries | |
US10868341B2 (en) | Electrolyte for a nickel-iron battery | |
US20100291439A1 (en) | Pasted zinc electrode for rechargeable nickel-zinc batteries | |
US10804573B2 (en) | Electrolyte for battery containing an iron electrode | |
EP2472641A1 (en) | Nickel-zinc battery and manufacturing method thereof | |
US10587011B2 (en) | Nickel-iron battery with high power | |
US20230121023A1 (en) | Continuous manufacture ofa nickel-iron battery | |
KR20120099031A (en) | Cylindrical nickel-zinc cell with positive can | |
US20140220434A1 (en) | Nickel iron battery employing a coated iron electrode | |
EP2132810B1 (en) | Multi-layer positive electrode structures having a silver-containing layer for miniature cells | |
JP6385368B2 (en) | Coated iron electrode and method for producing the iron electrode | |
KR100878343B1 (en) | Negative electrode for nickel/zinc secondary battery and fabrication method thereof | |
JP2000123840A (en) | Lithium polymer battery | |
US20200313243A1 (en) | Method of manufacturing nickel-zinc battery | |
JP2002343366A (en) | Electrode plate for alkaline storage battery and alkaline battery using same | |
KR100816817B1 (en) | Negative plate for nickel/metal hydride secondary battery and fabrication method thereof | |
KR100943751B1 (en) | Nickel-metal hydride secondary battery | |
US6803148B2 (en) | Nickel positive electrode plate and akaline storage battery | |
KR101641483B1 (en) | MANUFACTURE METHOD OF POCKET TYPE Ni-Zn BATTERY | |
US20230126166A1 (en) | Nickel iron battery employing a coated iron electrode | |
KR100922878B1 (en) | Negative electrode for nickel/zinc secondary battery to improve reaction area and fabrication method thereof | |
JP7431072B2 (en) | Square batteries and electrode groups for square batteries | |
KR19980015432A (en) | A method of manufacturing a hydrogen cathode and an alkaline secondary battery employing the hydrogen cathode | |
KR20210154293A (en) | Lithium ion secondary battery and manufacturing method of the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |