KR20100051403A - Secondary battery including auto supplement solution supplying system - Google Patents

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KR20100051403A
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KR1020080110556A
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정해승
강태혁
곽윤정
박상희
박동필
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에너그린(주)
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Abstract

PURPOSE: A secondary battery including an auto supplement solution supplying system is provided to prevent the increase of the specific gravity or the reduction of the electrolyte, and to extend the lifetime of the battery. CONSTITUTION: A secondary battery(100) including an auto supplement solution supplying system comprises the following: a main cell(120) filled with an electrolyte while including a positive electrode and a negative electrode; a subcell(140) connected to the main cell; a case(110) including the main cell and the subcell; a vent(132) connecting the main cell with air; a gas transfer unit(152) controlling the pressure of the main cell and the subcell to be the same; and a supplement solution transfer unit(154).

Description

보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지{SECONDARY BATTERY INCLUDING AUTO SUPPLEMENT SOLUTION SUPPLYING SYSTEM}Secondary battery capable of automatically supplying replenishment liquids {SECONDARY BATTERY INCLUDING AUTO SUPPLEMENT SOLUTION SUPPLYING SYSTEM}

본 발명은 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지에 관한 것으로, 구체적으로는 보충액의 자동 공급을 통해 충전 시 발생되는 가스로 인한 전해액의 감소 및 비중 증가를 방지하여 전지의 수명을 연장할 수 있는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid. Specifically, a secondary battery capable of prolonging the life of a battery by preventing a decrease in electrolyte content and an increase in specific gravity due to a gas generated during charging through an automatic supply of replenishment liquid. It is about.

이차전지(secondary cell)는 전기에너지를 화학에너지의 형태로 변환하여 저장해 두었다가 필요할 때 전기에너지로 다시 변환할 수 있는 장치로, 니켈-카드뮴전지(Ni-Cd battery), 니켈-수소전지(Ni-MH battery) 등의 니켈계 이차전지가 널리 사용되고 있다. 최근에는 에너지밀도가 크고 공해가 없으며 고성능 이차전지인 니켈-수소전지(Ni-MH battery)가 각광 받고 있고, 니켈-아연전지(Ni-Zn battery)가 새롭게 시장에 진입하고 있는 추세이다.A secondary cell is a device that converts electrical energy into chemical energy and stores it, and then converts it back into electrical energy when needed. Ni-Cd battery, nickel-hydrogen battery (Ni- Nickel-based secondary batteries such as MH batteries) are widely used. Recently, Ni-MH batteries, which have high energy density, no pollution, and high-performance secondary batteries have been in the spotlight, and Ni-Zn batteries have recently entered the market.

일반적으로 니켈계 이차전지는 충전 시 부반응으로 양극에서는 산소가스가, 음극에서는 수소가스가 발생하여 전지의 내압이 증가한다. 이로 인하여 전해액이 누출되고 충전 및 방전 용량이 감소되어 전지의 수명이 단축되는 문제가 발생한다. In general, nickel-based secondary batteries have side reactions during charging, resulting in oxygen gas at the positive electrode and hydrogen gas at the negative electrode, thereby increasing the internal pressure of the battery. As a result, the electrolyte leaks and the charge and discharge capacity is reduced, resulting in a problem of shortening the life of the battery.

발생된 가스는 양극에 대한 음극의 용량 비를 크게 하여 가스 재결합 반응을 통해 전해액으로 환원시키거나, 재결합 되지 않은 잉여의 가스를 벤트를 설치하여 외부로 배출함으로써 제거할 수 있고, 이를 통해 이차전지의 내부 압력이 일정 압력 이하로 유지되도록 하였다. 그러나 특히 저압 벤트가 설치된 이차전지의 경우, 낮은 내부 압력에서도 벤트가 동작하여 가스가 외부로 배출되는 현상이 잦고, 이로 인해 전해액 내 물의 양이 감소하여 전해액의 비중이 크게 증가한다. 이는 충전 및 방전 용량의 감소, 전지의 열화 및 수명 단축 등의 문제를 야기하기 때문에, 이를 해결하기 위하여 적절한 시기에 보충액을 공급해주어야 하는 추가적인 문제가 발생 하였다.The generated gas can be reduced to the electrolyte through a gas recombination reaction by increasing the capacity ratio of the cathode to the cathode, or the excess gas that is not recombined can be removed by venting to the outside by installing a vent. The internal pressure was kept below a certain pressure. However, especially in the case of a secondary battery equipped with a low pressure vent, the vent is often operated even at low internal pressure, and the gas is often discharged to the outside, which causes a decrease in the amount of water in the electrolyte and greatly increases the specific gravity of the electrolyte. Since this causes problems such as a decrease in charge and discharge capacity, deterioration of the battery, and a shortened life, there is an additional problem of supplying a replenishment liquid at an appropriate time to solve the problem.

한편, 상술한 문제점을 해결하기 위한 구체적인 방안으로는, 음극에 수소 과전압(hydrogen over potential)을 높이기 위한 전극 첨가제, 즉 In, Cd, Pb 등의 금속 및 그 산화물을 첨가하는 방법, 수소 과전압이 높은 금속을 도금한 집전체를 사용하는 방법, 촉매재료로 보조전극을 제작하여 발생된 수소가스를 전기 화학적으로 산화시켜 제거하는 방법 등이 있다.On the other hand, as a specific solution for solving the above problems, a method of adding an electrode additive for increasing the hydrogen over potential (eg, In, Cd, Pb, and the like) and its oxide, the high hydrogen overvoltage There is a method of using a metal-plated current collector, a method of making an auxiliary electrode from a catalyst material and electrochemically oxidizing and removing hydrogen gas generated.

그러나 상술한 방법 중 첫 번째 방법과 두 번째 방법은 수소 발생을 억제하는 효과가 미미하고, 세 번째 방법은 전극 내부에 보조전극을 설치해야 하므로 공정이 복잡하고, 고가의 촉매전극으로 인해 제조원가가 상승되는 문제가 있다.However, the first method and the second method of the above-described methods have a slight effect of suppressing hydrogen generation, and the third method is complicated because the auxiliary electrode must be installed inside the electrode, and the manufacturing cost increases due to the expensive catalyst electrode. There is a problem.

본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서 보충액의 자동 공급을 통해 충전 시 발생되는 가스로 인한 전해액의 감소 및 비중 증가를 방지하여 전지의 수명을 연장할 수 있는 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a secondary battery that can extend the life of the battery by preventing a decrease in the electrolyte and increase in specific gravity due to the gas generated during charging through the automatic supply of replenishment solution have.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지는, 양극 및 음극을 포함하며 전해액이 수용되는 메인 셀; 상기 메인 셀과 연결된 보조 셀; 상기 메인 셀 및 보조 셀을 내장하는 케이스; 상기 메인 셀과 대기를 연통시키는 벤트; 상기 메인 셀과 보조 셀의 압력을 같게 해주는 가스 이동부; 및 특정 압력값에서 상기 보조 셀의 보충액이 메인 셀로 통해가도록 하는 전해액 이동부를 포함하여 이루어진다. A secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid of the present invention for achieving the above object includes a main cell including a positive electrode and a negative electrode and containing an electrolyte; An auxiliary cell connected to the main cell; A case housing the main cell and the auxiliary cell; A vent for communicating the main cell with air; A gas moving unit for equalizing the pressure of the main cell and the auxiliary cell; And an electrolyte moving unit for allowing the supplemental liquid of the auxiliary cell to flow through the main cell at a specific pressure value.

이때, 케이스 내부의 메인 셀과 보조 셀은 격벽에 의해 구획될 수 있다. 이 경우 가스 이동부는 격벽의 상부에 형성되는 것이 바람직하다. 가스 이동부는 가스가 통과함으로써, 메인 셀과 보조 셀 내의 압력이 동일하게 하는 기능을 수행한다. 가스 이동부의 단순한 형태는 구멍이다. 그러나 가스는 통과시키고 액체는 통과시키지 않는 재질의 물질로 가스 이동부가 구성될 경우에는, 전지가 뒤집힐 경우에도 양 셀 내의 액체가 섞이는 것을 방지할 수 있다. In this case, the main cell and the auxiliary cell inside the case may be partitioned by partition walls. In this case, the gas moving part is preferably formed on the upper part of the partition wall. The gas moving part performs a function of making the pressure in the main cell and the auxiliary cell equal by passing gas. The simplest form of gas moving part is a hole. However, when the gas moving part is made of a material having a gas that passes but not a liquid, it is possible to prevent the liquid in both cells from mixing even when the battery is turned upside down.

또 보충액 이동부는 특정 압력 값 이상에서 보조 셀의 보충액이 메인 셀로 이동할 수 있게 하는 막으로서 구성되는 것이 바람직하다. 가스 이동부 또는 보충액 이동부의 바람직한 물질로는 멤브레인 또는 세라믹 등으로 제조한 미세 다공성 막이다.In addition, the replenishment liquid moving unit is preferably configured as a membrane that allows the replenishment liquid of the auxiliary cell to move to the main cell above a certain pressure value. Preferred materials for the gas shift or supplement liquid shift are microporous membranes made of membranes or ceramics and the like.

본 발명에 따른 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지는 케이스의 내부에 보충액을 보유한 보조 셀이 마련되어, 충전 시 전해액 분해반응으로 발생되는 가스에 의해 전해액 양이 감소하여 비중이 증가하여도 자동적으로 보충액이 공급되어 이를 회복할 수 있고, 이로써 충전 및 방전 용량의 감소가 지연되어 전지의 수명을 대폭 연장할 수 있다.In the secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid according to the present invention, an auxiliary cell having a replenishment liquid is provided in the case, and the replenishment solution is automatically increased even when the specific gravity increases by reducing the amount of the electrolyte solution by the gas generated by the electrolyte decomposition reaction during charging. It can be supplied and recovered, thereby delaying the reduction of the charge and discharge capacity, which can significantly prolong the life of the battery.

도 1은 본 발명에 따른 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지를 도시하는 단면도이다. 도 1을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.1 is a cross-sectional view showing a secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid according to the present invention. The present invention will be described with reference to FIG. 1.

본 발명에 의한 보충액의 자동 보충이 가능한 이차전지(100)는 소정의 두께를 갖는 격벽(150)에 의해 메인 셀(120)과 보조 셀(140)로 구획되는 케이스(110)를 포함하여 구성된다.The secondary battery 100 capable of automatically replenishing a replenishment liquid according to the present invention includes a case 110 partitioned into a main cell 120 and an auxiliary cell 140 by a partition wall 150 having a predetermined thickness. .

전지의 양극 활물질은 Ni(OH)2, 음극 활물질은 ZnO, 칼슘징케이트(calcium zincate) 등을 사용하고, 바인더로 PTFE를 중심으로 최소 한 가지 이상의 바인더를 사용하였다. 또한, 증점제로 CMC, HEC 등을 사용하여 슬러리를 제작한 뒤, 이를 집전체인 Ni, Cu, Cu 합금 등의 플레이트(plate), 시트(sheet), 폼(foam) 등에 코팅, 건조, 압착하여 전극을 제조하였다. 분리막으로는 대표적인 음극 분리막인 Celgard 3407을, 양극 분리막인 부직포 분리막(non-woven separator)을 사용하여 봉지 형태로 전극에 씌운 뒤, 양극과 음극이 교차되게 정해진 용량까지 적층하여 전지를 구성하였다. The positive electrode active material of the battery was Ni (OH) 2 , the negative electrode active material was ZnO, calcium zincate (calcium zincate), and the like, and at least one binder was used around the PTFE as a binder. In addition, after the slurry is prepared using CMC, HEC, etc. as a thickener, it is coated, dried, and pressed to a plate, sheet, foam, or the like, which is a current collector, such as Ni, Cu, or Cu alloy. An electrode was prepared. As a separator, Celgard 3407, which is a representative cathode separator, was covered with an electrode in a bag form using a non-woven separator, which is a cathode separator, and then laminated to a predetermined capacity so that the cathode and the anode intersect.

상기 격벽(150)에 의해 구획되는 셀(120,140) 중 메인 셀(120)은 필요에 따 라 전기에너지를 화학에너지로 변환하거나 화학에너지를 전기에너지로 변환할 수 있는 부분으로, 다수의 양극판(122), 음극판(124) 및 분리막(126)이 내장되고 소정의 높이까지 여분의 전해액(128)이 채워진다. 또한, 상기 메인 셀(120)의 상부에는 충전 시 발생되는 가스를 외부로 배출하기 위한 벤트(132), 다수의 양극판(122)과 연결되는 양극단자(134), 다수의 음극판(124)과 연결되는 음극단자(136)가 설치된다.Of the cells 120 and 140 partitioned by the partition wall 150, the main cell 120 is a portion capable of converting electrical energy into chemical energy or converting chemical energy into electrical energy as necessary. ), The negative electrode plate 124 and the separator 126 are embedded, and the extra electrolyte 128 is filled up to a predetermined height. In addition, the upper part of the main cell 120 is connected to the vent 132 for discharging the gas generated during charging to the outside, the positive electrode terminal 134 connected to the plurality of positive electrode plates 122, the plurality of negative electrode plates 124. The negative electrode terminal 136 is installed.

벤트(132)는 충전 시 발생되는 가스에 의해 메인 셀(120)의 내부 압력이 일정 압력 이상으로 상승할 경우 개방되어 가스를 배출하는 밸브의 일종이다. 본 실시예에서는 코일 스프링(132s) 및 피스톤(132p)에 의해 개폐되는 구조로 이루어진 벤트(132)를 일례로 하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것을 아니며 다양한 구조의 벤트를 적용할 수 있다. The vent 132 is a type of valve that opens when the internal pressure of the main cell 120 rises above a predetermined pressure due to the gas generated during charging, and discharges the gas. In this embodiment, the vent 132 having a structure that is opened and closed by the coil spring 132s and the piston 132p is one example, but is not necessarily limited thereto, and vents having various structures may be applied.

보조 셀(140)은 메인 셀(120)에 채워진 전해액(128) 양이 감소할 경우 이를 회복하기 위한 여분의 보충액(142)을 구비하기 위한 보조 탱크이다. 보조 셀(140)의 상부에는 외부로부터 보충액을 공급받기 위한 전해액 주입구(144)가 형성된다. 이러한 보조 셀(140)은 이차전지의 여유도, 제작단가 등을 고려하여 메인 셀(120) 용량의 약 1/5인 것이 바람직하나, 사용자의 필요 또는 제작자의 의도에 따라 그 용량을 가감할 수 있다.The auxiliary cell 140 is an auxiliary tank for providing an extra replenishment 142 to recover when the amount of the electrolyte 128 filled in the main cell 120 decreases. An electrolyte injection hole 144 is formed on the auxiliary cell 140 to receive a supplement solution from the outside. The auxiliary cell 140 is preferably about 1/5 of the capacity of the main cell 120 in consideration of the margin of the secondary battery, manufacturing cost, etc., but the capacity of the auxiliary cell 140 may be increased or decreased according to the needs of the user or the intention of the manufacturer. have.

한편, 메인 셀(120)과 보조 셀(140)로 구획되는 격벽(150)은 케이스(110)의 외벽과 동일한 재질 및 두께로 제작된 판재로서, 전해액(128)과 보충액(142)의 혼합, 누출 및 이동을 방지하기 위하여 케이스(110)와 일체로 형성되는 것이 바람직 하다. 격벽(150) 상부에는 메인 셀(120)에서 발생된 가스의 이동부(152)가 형성되고, 하부에는 보조 셀(140)에 채워진 보충액 이동부(154)가 형성된다.On the other hand, the partition wall 150 partitioned into the main cell 120 and the auxiliary cell 140 is made of the same material and thickness as the outer wall of the case 110, a mixture of the electrolyte solution 128 and the replenishment liquid 142, In order to prevent leakage and movement of the case 110 is preferably formed integrally. The moving part 152 of the gas generated from the main cell 120 is formed on the partition wall 150, and the replenishing liquid moving part 154 filled in the auxiliary cell 140 is formed on the lower part of the partition wall 150.

이때, 가스 이동부(152)에는 이차전지의 기울어짐 등으로 인한 전해액 및 보충액의 역류를 방지하기 위한 제1다공성막(156)이 결합되고, 보충액 이동부(154)에는 특정 범위의 압력에서만 보충액(142)의 이동이 가능한 제2다공성막(158)이 형성된다. 이들 이러한 제1 및 제2 다공성막(156,158)은 본 실시예에서는 맴브레인(membrane) 또는 세라믹(ceramic) 재질로 제작된 미세 다공성 막이다. 하지만, 그 재질은 특히 한정되지 않으며, 선택적 투과를 할 수 있는 형태의 재료면 된다. At this time, the gas moving part 152 is coupled to the first porous membrane 156 to prevent the reverse flow of the electrolyte and the replenishment liquid due to the inclination of the secondary battery, the replenishment liquid moving part 154 only the supplement liquid at a specific range of pressure A second porous film 158 capable of moving 142 is formed. These first and second porous membranes 156 and 158 are microporous membranes made of membrane or ceramic material in this embodiment. However, the material is not particularly limited, and may be any material that can selectively transmit.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지의 보충액 자동 공급 과정을 도시하는 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하여 보충액 자동 공급 과정을 살펴보도록 한다.2 and 3 are cross-sectional views showing a process for automatically supplying a replenishment liquid of a secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid according to the present invention. With reference to Figures 2 and 3 to look at the automatic replenishment supply process.

본 실시예에 따라 보충액을 자동 공급할 수 있는 이차전지(100)는 일반적인 이차전지와 동일하게 충전 시 부반응으로 양극에서는 산소가스가, 음극에서는 수소가스가 발생된다. 이렇게 발생된 가스(산소 및 수소가스) 중 일부는 가스 재결합 반응에 의해 전해액으로 환원되고, 환원되지 않은 나머지는 메인 셀(120)에 남아 내부 압력(Pm)을 높인다. 하지만 상기 메인 셀(120)의 내부 압력(Pm)이 일정 압력 이상으로 높아지면 제거되지 않은 가스 중 일부가 가스 이동부(152)의 제1다공성막(156)을 통해 보조 셀(140)로 이동하게 되므로, 메인 셀(120)의 내부 압력(Pm)은 일정 압력 이하로 유지된다.According to the present embodiment, the secondary battery 100 capable of automatically supplying the replenishing liquid generates oxygen gas at the positive electrode and hydrogen gas at the negative electrode as a side reaction during charging in the same manner as a general secondary battery. Some of the generated gases (oxygen and hydrogen gas) are reduced to the electrolyte by the gas recombination reaction, and the remaining unreduced remain in the main cell 120 to increase the internal pressure Pm. However, when the internal pressure Pm of the main cell 120 rises above a certain pressure, some of the unremoved gas moves to the auxiliary cell 140 through the first porous membrane 156 of the gas moving part 152. Therefore, the internal pressure Pm of the main cell 120 is maintained below a predetermined pressure.

가스 발생량이 증가하여 메인 셀(120)의 내부 압력(Pm)이 다시 높아지면 보 조 셀(140)의 내부 압력(Ps)도 함께 높아지고, 결국 메인 셀(120)의 내부 압력(Pm)과 보조 셀(140)의 내부 압력(Ps)는 같아진다. 이때 메인 셀(120)의 전해액(128)은 가스 발생으로 인해 그 양이 감소하게 된다. When the gas generation amount is increased and the internal pressure Pm of the main cell 120 is increased again, the internal pressure Ps of the auxiliary cell 140 is also increased, and as a result, the internal pressure Pm of the main cell 120 and the auxiliary pressure are increased. The internal pressure Ps of the cell 140 is equal. At this time, the amount of the electrolyte 128 of the main cell 120 decreases due to gas generation.

지속적인 가스 발생으로 전지의 내부 압력(Pm=Ps)이 벤트(132) 최소 개방 압력(Pv)의 약 70~99%까지 도달하면, 보충액 이동통로(154)에 형성된 제2다공성막(158)을 통해 보충액(142)이 메인 셀(120)로 이동한다. 따라서 메인 셀(120)의 전해액(128)은 가스 발생으로 인해 감소한 양을 회복한다(도 2 참조).When the internal pressure (Pm = Ps) of the battery reaches about 70 to 99% of the minimum opening pressure Pv of the vent 132 due to continuous gas generation, the second porous membrane 158 formed in the replenishment liquid flow passage 154 is opened. The replenishment liquid 142 moves to the main cell 120. Therefore, the electrolyte 128 of the main cell 120 recovers the amount reduced due to gas generation (see FIG. 2).

그 후, 상기 메인 셀(120)의 내부 압력(Pm)이 계속 높아져 벤트(132)의 최소 개방 압력(Pv)을 초과하면 상기 벤트(132)가 개방되어 가스가 외부로 배출됨과 동시에 메인 셀(120)의 내부 압력(Pm)은 벤트(132)의 최소 개방 압력(Pv) 이하로 낮아지고, 보충액 이동통로(154)에 형성된 제2다공성막(158)을 통한 보충액의 이동도 중단된다. 이와 같은 과정을 통해 메인 셀(120)의 전해액(128) 수위는 가스 발생 이전 상태를 유지하게 된다(도 3 참조).Thereafter, when the internal pressure Pm of the main cell 120 continues to increase and exceeds the minimum opening pressure Pv of the vent 132, the vent 132 is opened to discharge gas to the outside and at the same time, the main cell ( The internal pressure Pm of 120 is lowered below the minimum opening pressure Pv of the vent 132, and the movement of the replenishing liquid through the second porous membrane 158 formed in the replenishing liquid moving passage 154 is also stopped. Through this process, the level of the electrolyte solution 128 of the main cell 120 is maintained before the gas is generated (see FIG. 3).

한편, 상술한 바와 같은 보충액의 자동 공급을 통해 보충액(142)의 양이 적정선 이하로 줄어들면 보조 셀(140)에 형성되는 보충액 주입구(144)를 통해 보충액을 추가할 수 있다. 예를 들어, 상기 가스 이동통로(152)를 최고 높이로 하고 보충액 이동통로(154)를 최소 높이로 지정한 후 최고 높이까지 추가하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 보조 셀(140)에 추가되는 보충액(142)의 최고 높이는 이차전지의 용도에 따라 달라지는데, 정치형인 경우 최고 높이까지 추가하고 이동형인 경우 최고 높이의 약 5mm 이하로 추가하는 것이 좋다.On the other hand, when the amount of the replenishment liquid 142 is reduced to below the proper line through the automatic supply of the replenishment liquid as described above, the replenishment liquid may be added through the replenishment liquid inlet 144 formed in the auxiliary cell 140. For example, it is preferable to set the gas flow passage 152 to the highest height and to designate the replenishment liquid flow passage 154 as the minimum height and then add the gas flow passage 152 to the maximum height. In this case, the maximum height of the replenishment liquid 142 added to the auxiliary cell 140 varies depending on the use of the secondary battery. In the case of the stationary type, the maximum height may be added up to the maximum height, and in the case of the mobile type, the maximum height may be about 5 mm or less.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지(100)는 충전 시 발생되는 가스에 의해 전해액(128)이 저감되더라도 보조 셀(140)에 채워진 보충액(142)이 자동으로 공급되어 메인 셀(120)의 전해액(128)이 줄어드는 것과 비중이 높아지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 보충액이 자동으로 공급됨에 따라 충전 및 방전 용량의 감소를 지연시키므로 이차전지의 수명을 대폭 연장할 수 있다.As described above, the secondary battery 100 capable of automatically supplying the replenishment liquid according to the present invention is automatically supplied with the replenishment liquid 142 filled in the auxiliary cell 140 even though the electrolyte solution 128 is reduced by the gas generated during charging. As a result, the electrolyte 128 of the main cell 120 may be reduced and the specific gravity may be increased. In addition, since the replenishment liquid is automatically supplied, the reduction of the charge and discharge capacity is delayed, thereby greatly extending the life of the secondary battery.

본 실시예는 Ni-Zn 이차전지에 관한 것으로 본 실시예에서 전해액으로는 KOH/NaOH/LiOH의 3성분계 전해액을 농도 6~12M까지 사용하고, 이를 전지에 주입한 후 진공상태에서 0.5~1h, 20~60℃에서 1~6h 에이징(aging)한 후 활성화하였을 때, 전해액의 양은 음극 용량 당 1~5g(바람직하게는 1.5g), 전극 쪽 전해액의 여분의 양은 약 10~50ml였다. 전지 반응으로 발생한 가스의 배출을 위한 벤트의 최소 작동압력은 1.1~10atm(바람직하게는 1.5atm), 가스의 배출로 인한 전해액의 감소량은 약 0.67ml/day였다. 이러한 조건에서, 전극 쪽 전해액의 여분의 양이 약 30ml인 경우, 지속적인 충전 및 방전 시 약 50일 뒤 전해액이 고갈되나, 보충액을 100ml 더 구비할 경우 전해액이 고갈되는 기간을 약 4배 이상 늘릴 수 있었다. The present embodiment relates to a Ni-Zn secondary battery. In this embodiment, a three-component electrolyte solution of KOH / NaOH / LiOH is used at a concentration of 6-12 M as an electrolyte solution, and then injected into the battery, 0.5-1 h under vacuum. When activated after aging at 20-60 ° C. for 1-6 h, the amount of electrolyte was 1-5 g (preferably 1.5 g) per cathode capacity, and the excess amount of electrolyte at the electrode was about 10-50 ml. The minimum operating pressure of the vent for evacuation of the gas produced by the cell reaction was 1.1 to 10 atm (preferably 1.5 atm), and the amount of electrolyte loss due to the discharge of the gas was about 0.67 ml / day. Under these conditions, when the excess amount of the electrolyte on the electrode side is about 30 ml, the electrolyte is depleted after about 50 days of continuous charging and discharging, but with 100 ml of supplementary liquid, the period of depletion of the electrolyte can be increased by about four times or more. there was.

본 실시예는 Ni-MH 이차전지에 관한 것으로 본 실시예에서 전해액으로는 KOH/NaOH/LiOH의 3성분계 전해액을 농도 6~12M 까지 사용하고, 이를 전지에 주입한 후 진공상태에서 0.5~1h, 20~60℃에서 1~6h 에이징(aging)한 후 활성화하였을 때, 전해액의 양은 양극 용량 당 1~5g(바람직하게는 2.5 g)이고, 전극 쪽 전해액의 여 분의 양은 약 10~50ml였다. 전지 반응으로 발생한 가스의 방출을 위한 벤트의 최소 작동압력은 1.1~10atm(바람직하게는 2atm), 가스의 방출로 인한 전해액의 감소량은 약 1.5ml/day였다. 이러한 조건에서, 전극 쪽 전해액의 여분의 양이 약 30ml인 경우, 지속적인 충전 및 방전 시 약 20일 뒤 전해액이 고갈되나, 보조 전해액을 100ml 더 구비할 경우 전해액이 고갈되는 기간을 약 4배 이상 늘릴 수 있었다.The present embodiment relates to a Ni-MH secondary battery. In the present embodiment, a three-component electrolyte solution of KOH / NaOH / LiOH is used at a concentration of 6-12 M as an electrolyte solution, and then injected into the battery at 0.5 to 1 h in a vacuum state. When activated after aging at 20 to 60 ° C. for 1 to 6 h, the amount of electrolyte was 1-5 g (preferably 2.5 g) per anode capacity, and the amount of excess electrolyte on the electrode side was about 10-50 ml. The minimum operating pressure of the vent for the release of gas from the cell reaction was 1.1-10 atm (preferably 2 atm), and the amount of electrolyte loss due to the release of the gas was about 1.5 ml / day. Under these conditions, when the excess amount of the electrolyte on the electrode side is about 30 ml, the electrolyte is depleted after about 20 days of continuous charging and discharging.However, with 100 ml of the auxiliary electrolyte, the period of depletion of the electrolyte is increased by about four times or more. Could.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지의 구성 및 보충액의 자동 공급 과정을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. Although the configuration of a secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid and a process of automatically replenishing a replenishment liquid according to the above-described description and the drawings are illustrated according to the above description and drawings, this is merely an example and the technical spirit of the present invention. Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing.

도 1은 본 발명에 따른 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지를 도시하는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid according to the present invention.

도 2와 도 3은 본 발명에 따른 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지의 보충액 자동 공급 과정을 도시하는 단면도.2 and 3 is a cross-sectional view showing a process for automatically supplying a replenishment liquid of the secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid according to the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100: 이차전지 110: 케이스100: secondary battery 110: case

120: 메인 셀 140: 보조 셀120: main cell 140: auxiliary cell

150: 격벽 152: 가스 이동통로150: partition 152: gas flow passage

154: 보충액 이동통로 156: 제1반투막154: replenishment liquid passage 156: first semipermeable membrane

158: 제2반투막158: second semipermeable membrane

Claims (10)

양극 및 음극을 포함하며 전해액이 수용되는 메인 셀;A main cell including an anode and a cathode, in which an electrolyte is accommodated; 상기 메인 셀과 연결된 보조 셀; An auxiliary cell connected to the main cell; 상기 메인 셀 및 보조 셀을 내장하는 케이스; A case housing the main cell and the auxiliary cell; 상기 메인 셀과 대기를 연통시키는 벤트; A vent for communicating the main cell with air; 상기 메인 셀과 보조 셀의 압력을 같게 해주는 가스 이동부; 및 A gas moving unit for equalizing the pressure of the main cell and the auxiliary cell; And 특정 압력값 이상에서 상기 보조 셀의 보충액이 메인 셀로 통해가도록 하는 보충액 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지.A secondary battery capable of automatically supplying a replenishing liquid, characterized in that it comprises a replenishing liquid moving unit for allowing the replenishing liquid of the auxiliary cell to pass through the main cell at a specific pressure value or more. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 보충액 이동부가, 특정 압력값 이상에서 보조 셀의 보충액을 메인 셀로 이동시킬 수 있는 미세 다공성 막을 포함하는 것을 특징으로 하는 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지.Wherein the replenishment liquid moving unit, the secondary battery capable of automatic supply of replenishing liquid, characterized in that it comprises a microporous membrane which can move the replenishing liquid of the auxiliary cell to the main cell at a specific pressure value or more. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스 이동부가, 액체는 통과할 수 없고 가스만 이동할 수 있는 미세 다공성 막을 포함하는 것을 특징으로 하는, 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지.The gas moving unit, the secondary battery capable of automatic supply of replenishment liquid, characterized in that it comprises a microporous membrane that can not pass through the liquid can move only gas. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 미세 다공성 막이 맴브레인 또는 세라믹 재질 막인 것을 특징으로 하는, 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지.The microporous membrane is a membrane or a ceramic membrane, characterized in that the secondary battery capable of automatic supply of replenishment. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 미세 다공성 막의 개방 압력이 상기 벤트의 최소 개방 압력보다 낮게 설정된 것을 특징으로 하는, 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지.The opening pressure of the microporous membrane is set to be lower than the minimum opening pressure of the vent, secondary battery capable of automatic supply of replenishment liquid. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 미세 다공성 막의 개방 압력이 상기 벤트의 최소 개방 압력의 약 70~99%인 것을 특징으로 하는, 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지.And the opening pressure of the microporous membrane is about 70 to 99% of the minimum opening pressure of the vent. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 보조 셀에 보충액 주입구가 형성되는 것을 특징으로 하는, 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지.A secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid, characterized in that a replenishment liquid injection hole is formed in the auxiliary cell. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 메인 셀과 보조 셀이 격벽에 의해 구획되어 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지.A secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid, wherein the main cell and the auxiliary cell are partitioned and connected by a partition wall. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 보충액이 증류수 이거나 메인 셀의 전해액의 구성성분을 적어도 1개 이상 포함하고 있는 전해액인 것을 특징으로 하는, 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지.A secondary battery capable of automatically supplying a replenishment liquid, characterized in that the replenishment liquid is distilled water or an electrolyte solution containing at least one component of the electrolyte solution of the main cell. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 보충액이 메인 셀 전해액의 비중 유지를 위해 메인 셀 전해액의 구성성분을 적어도 1개 이상 포함하나 그 비중이 메인 셀의 비중보다 낮은 전해액인 것을 특징으로 하는, 보충액의 자동 공급이 가능한 이차전지.A secondary battery capable of automatically supplying a replenishing solution, characterized in that the replenishing solution contains at least one or more components of the main cell electrolyte solution to maintain the specific gravity of the main cell electrolyte, but the specific gravity thereof is lower than that of the main cell.
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