KR800002135Y1 - 알칼리 전지 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

알칼리 전지

제 1 도는 본 고안에 따른 알칼리 전지의 확대단면도.

제 2 도는 제 1 도의 전지에 사용되는 컵형 용기-콜렉터 복합체의 단면도.

제 3 도는 제 1 도의 전지에 사용되는 카버-콜렉터 복합체의 단면도.

제 4 도는 제 1 도의 전지를 조립하는 방법을 도시한 전지 부품의 분해 배열도.

제 5 도는 제 1 도의 전지에 사용되는 전극스택 조립체의 도해도.

본 고안은 알칼리 전해질을 사용하는 플랫형 전류 발생전지에 관한 것이며, 또한 활성 전지 요소들이 액체 불투과성 플라스틱 박막으로 된 밀폐된 외피내에 싸여있는 형의 플랫 알칼리 전지 구조의 개선에 관한 것이다.

이런 플랫전지 구조의 뛰어난 잇점은 알칼리 전해질에 젖지않는 접착성 밀봉제가 전해질이 밀봉제를 지나서 혹은 밀폐된 외피의 구멍을 통해서 누출되지 않게 해준다는 점이다. 이런 종류의 종래 플랫전지구조, 즉 미극특허 제3,708,340호에 발표된 바와같은 것에서는, 소프트 마이크로크리스탈왁스(Soft microcr-ystalline wax)와 같은 끈적끈적한 방수성 밀봉물질이 플라스틱 박막의 외피에 있는 구멍을 밀봉하기 위해 사용되었다. 그러나, 이 밀봉물질은 알칼리 전해질에 젖는 것이어서 밀봉제를 통한 전해질의 누출로를 따라 누출이 생긴다.

우리의 연합출원(미국특허 출원번호 제456,837호, 1974년 4월 1일)에서 발표된 바람직한 플랫 전지 구조에서는, 접착성 밀봉제층을 플라스틱 박막외피의 구멍과 일치하는 좁은 영역을 제외한 전류콜렉터 전표면에 칠하여, 콜렉터와 플라스틱 박막사이의 경계면을 단단히 밀봉시키고 또한 누출통로를 연장시킴으로써 전지내부로 부터 알칼리 전해질의 누출에 대한 저항을 크게했다. 본 고안의 중요한 목적은 상술한 바와같은 형의 플랫 알칼리 전지를 제공하되 알칼리 전해질의 누출을 제지시키기 위한 연장된 누출 통로를 더욱 길게 만들려는 것이다.

첨부된 도면을 참조로 본 고안을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 고안에 따라 만들어진 재 충전식 플랫 니켈카드뮴 전지를 예시한 것이다. 전지는 얇은 양 전극판쌍(10),(11)과 얇은 음전극판쌍(12),(13)을 포함하고 있는 전극 조립체로 구성되어 있는데, 양전극판(10)이 전극 스택의 한쪽 끝에 위치해 있고 음 전극판(12)가 양전극판쌍(10),(11) 사이에 놓여 있으며, 음전극판(13)은 전극 스택의 반대쪽 끝에 위치해 있어서 전극판들이 교대로 배열되어 있다. 알칼리 전해질로 젖은 다공성 격리판이 스택내의 반대극성 전극판쌍들 사이에, 즉 양전극판(10)과 음전극판(12)사이 및 양전극판(11)과 음전극판(12)(13) 각각의 사이에 들어가 접촉되어 있다. 바람직하게, 다공성 격리판은 격리판 물질로된 연속적인 스트립(14) 형태이며, 제 4 도의 조립도면에 가장 잘 나타나 있듯이 음전극판(12) 둘레에 완전히 감겨진 후 양전극판(11)과 음전극판(13)사이로 삽입된다. 모든 전극판(10)(11)(12)(13)은 사각형 모양이며, 거의 같은 크기에 전극판들이 전극스택조립체내에서 서로 일치한다.

양전극판(10)(11)은 수산화니켈과 같은 전기 화학적으로 산화될 수 있는 활성물질을 포함하고 있으며, 음 전극판(12)(13)은 산화카드뮴이나 수산화카드뮴 같이 전기화학적으로 환원될 수 있는 활성물질을 포함하고 있다. 통상적인 기술의 방법에 따라 음전극판(12)(13)은 과충전 보호를 위해 추가의 활성 물질을 포함하고 있어서 전지 과충전시 좋지못한 수소기체의 발생을 막아준다. 유사하게, 양전극판(10)(11)은 과방전 보호를 위해 감극제 물질과 같은 음성 활성 물질을 포함하고 있어서 전지 과방전시에 수소기체의 발생을 지연시켜 준다. 양전 극판(10)(11)과 음전극판(12)(13)은 모두 소결된 금속판으로 만들어진 소결형 전극들인데, 예를들면 니켈 분말같은 금속분말의 층을 기계적인 지지체로 작용하는 니켈 스크린 같은 다공성 기질 양면에 소결 시킴으로써 만들어질 수 있다. 소결된 금속판은 공지의 방법에 따라 전기화학적 활성물질로 충만된다. 알칼리 전해질을 포함한 격리판스트립(14)는 직조되지 않은 유기섬유 매트(matte)와 같은 통상적인 격리판물질로 만들어진다. 바람직한 형은 "pellon"이라는 상표명의 나일론 섬유로부터 만들어진다. 전지내에 사용되는 알칼리 전해질은 무게 기준으로 30% 수산화칼륨 용액이 적합하다.

얕은 컵형용기(15)가 마련되어 있는데 그것은 진공에 의해 폴리프로필렌 박막과 같은 액체 불투과성이고 전기 비전도성인 플라스틱 박막의 얇은 판으로부터 만들어지는 것이 좋다. 컵형 용기(15)의 바닥벽(17)에는 구멍(16)이 있다. 예를들어 니켈 박편같은 평평하고 얇은 금속판 형태인 내부 및 외부 전류콜렉터(18)(19)는 각각 용기 바닥벽(17)의 내외측에 인접해 놓여서 구멍(16)위로 걸쳐있다. 이들 박편 콜렉터(18)(19)는 알칼리 전해질에 의해 젖지 않고 또 그에 대해 화학적으로 저항하는 접착성 밀봉제의 얇은층(20)(21)에 의해 각각 바닥벽(17)의 내외측에 단단히 접착되어 있다. 바람직하게, 접착성 밀봉제의 층(20)(21)은 박편 콜렉터(18)(19)의 거의 전 표면을 덮어서 컵형용기(15)의 바닥벽(17)과 박편 콜렉터(18)(19)사이 경계면을 단단히 밀봉한다. 두 박편 콜렉터(18)(19)는 점 용접(22)나 납땜점등의 방법으로 전기적으로 연결되어 있다. 그와달리, 박편 콜렉터(18)(19)는 전기 전도성 접합제를 사용하는 방법으로 서로 전기적으로 연결될 수도 있다. 플라스틱 박막의 컵형용기(15)와 두 박편 콜렉터(18)(19)는 제 2 도에 잘 도시된 복합 구성물로써 본 고안에 따라 먼저 조립되었다.

카버(23)은 마찬가지로 액체 불투과성 전기 비전도성 플라스틱 박막으로 만들어지는 것이 좋은데, 컵형용기(15)를 위해 준비되었고, 역시 그 중앙에 구멍(24)가 있다. 역시 평평하고 얇은 금속판 또는 박편의 형태인 내외부 전류 콜렉터(25)(26)이 카버(23)의 내외측에 인접해 놓여있고 구멍(24)위로 걸쳐있다. 이들 박편 콜렉터(25)(26)은 마찬가지의 접착성 밀봉제의 얇은 층(27)(28) 각각에 의해 카버(23)의 내외측에 단단히 접착되어 있다. 바람직하게, 접착성 봉함제의 층(27)(28)은 박편 콜렉터(25)(26)의 거의 전면을 덮어서 콜렉터들과 카버(23)사이의 경계면을 단단히 밀봉한다. 두 박편콜렉터(25)(26)은 역시 점용접(29)에 의해 서로 전기적으로 연결되어 있다. 플라스틱 박막 카버(23)과 박편 콜렉터(25)(26)도 제 3 도에 잘 도시된 복합구성물로서 본 고안에 따라 먼저 조립되었다.

음 전극판쌍(12)(13)은 얇은 금속콜렉터 탭(30)에 의해 전기적으로 연결되어 있는데, 탭은 용접에 의해 한 끝이 두 음전극판(12)(13)의 상응하는 주변 가장자리에 고착되어 있다. 탭(30)의 다른끝은 전극스택 조립체의 한쪽 끝에있는 내부전류 콜렉터(18)과 음 전극판(13) 사이에 삽입되어 접촉해 있다. 유사하게, 양 전극판쌍(10),(11)은 얇은 금속 탭(31)에 의해 전기적으로 연결되어 있는데, 탭은 그 한 끝이 두 양전극판(10)(11)의 상응한 주변 가장자리에 고착되어 있다. 탭(31)의 다른 끝은 전극 조립체에 다른쪽 끝에 있는 내부 전류콜렉터(28)과 양전극판(10)사이에 삽입되어 있다. 탭(30)(31)은 이하에 상세히 설명될 것이지만 전지 조립도중 용접과 같은 방법에 의해 해당되는 콜렉터(18)(28)에 고착된다.

같은 액체 불투과성 전기 비전도성 플라스틱 박막으로 만들어지는 것이 좋은 컵형용기(15)와 카버(26)에는 각각 여분의 테두리(32)(33)이 있어서, 가열 밀봉과 같은 방법으로 그것들이 함께 고착되어 단단한 누출방지 접합선(34)를 형성한다.

플랫전지 구조의 조립 방법은 제 4, 5 도에 가장 잘 나타나 있다. 이미 지적되었다시피, 컵형 용기(15)가 먼저 복합구성물로서 형성되는데, 거기서 내외부 전류 콜렉터 박편(18)(19)는 접착성 밀봉제의층(20)(21)에 의해 용기 바닥벽(17)의 내외측에 단단히 접착되어 있다. 유사하게, 카버(23)은 내외부 전류콜렉터 박편(25)(26)이 접착성 밀봉제의 층(27)(28)에 의해 카버의 내외측에 단단히 접착된채 복합구성물로서 먼저 형성된다. 탭(30)은 용접과 같은 방법으로 음전극판쌍(12)(13)의 상응한 주변 가장자리에 고착되고, 탭(31)은 마찬가지 방법으로 양전극판쌍(10)(11)의 상응한 주변 가장자리에 고착된다. 격리된 물질로 된 연속적인 스트립(14)는 전극판의 약 3배 길이로서 음전극판(12) 주위에 완전히 감기되, 한 끝은 음전극판(12)의 주변 가장자리와 겹치는 스트립(14)의 부분에 제 5 도의 (35)에 보인것처럼 가열 밀봉으로 고착된다. 슬로트(Slot)(36)(제 1 도)에 의해 스트립(14)를 통한 탭(30)의 통로가 마련된다. 밀봉부(35) 넘어로 연장된 스트립(14)의 자유부분(14a)는 음전극판쌍(12)(13) 사이에 삽입된다. 그 다음, 탭(30)이 용접에 의해 컵형용기(15)의 바닥에 있는 내부 콜렉터 박편(18)에 고착되며, 동시에 유사한 방법으로 탭(31)은 용접에 의해 카버(23)상의 내부 콜렉터 박편(25)에 고착된다. 양전극판쌍(10)(11)이 이제 음전극판쌍(12)(13)과 서로 끼워지되, 격리판(14)로 에워싸인 음 전극판(12)가 양전극판쌍(10)(11) 사이로 삽입되어 전극 스택조립체를 완성시킨다. 위에서 설명된 바와같이 모든 전지 부품을 놓은 뒤, 카버(23)이 컵형용기(15)의 열린 말단위로 놓이고 그것들의 여분의 테두리(32)(33)이 가열 밀봉되는 방법으로 함께 고착되어 전지의 조립을 완성한다.

이상으로부터, 본 고안은 활성 전지 요소들이 액체불투과성 플라스틱 박막으로 된 외피내에 싸여있는 형의 플랫 알칼리 전지구조를 개선시킨 것이라는 점이 분명해졌을 것이다. 본 고안의 중요한 특징은 내부 및 외부 전류콜렉터가 모두 각각 알칼리 전해질에 젖지 않는 접착성 밀봉제의 얇은층에 의해 외피의 한쪽벽에 단단히 밀봉되어 그 벽의 구멍위로 걸쳐 있다는 점이다. 특히, 접착성 밀봉제의 얇은층이 내외부 콜렉터의 거의 전 표면에 칠해져서 플라스틱 박막과 콜렉터 사이의 경계면 전체를 단단히 밀봉시키고 누출통로를 상당히 연장시켜 그 길이가 거의 콜렉터의 길이나 폭 정도로 되었음을 알 수 있을 것이다. 알칼리 전해질은 전지내부로부터 단지 이 연장된 누출통로를 거쳐 접착성 밀봉제를 관통함으로써만 누출될 수 있기 때문에 전지 내부로부터 누출이 발생할 가능성은 거의 없다.

본 고안은 플랫 전지의 뛰어난 잇점중의 하나는, 물론 전지의 팩키지(package)나 코넥터(connector)등에 최소한의 공간이 소모되는 고에너지 밀도의 배터리를 제작하는데 이상적으로 적합하다는 점이다. 플라스틱 박막 외피는 상당한 압력에 견딜 수 있으면서 또한 외부 압력이 과도할때에는 폭발하지 않고 파열된다. 오늘날의 전자 제품들 내의 여러가지 배터리 케이스 모양에 맞도록 고에너지 밀도 배터리를 설계함에 있어서 최대한의 융통성을 가지게 하기위해 전지는 여러개의 모양과 크기로 만들어질 수 있다.

Claims (1)

1. 반대극성의 전극쌍들(10)(11) 및 (12)(13)과 이 전극쌍들 사이에 삽입되어 접촉해 있는 알칼리 전해질을 포함하고 있는 다공성 격리판(14)로 이루어진 전극조립체가 있고, 이 전극조립체는 한쪽벽(17)(23)에 구멍(16)(24)가 있는 밀봉된 액체 불투과성 플라스틱 박막 외피(15)(23)내에 싸여있으며, 평평한 내부전류 콜렉터(18)(25)가 벽(17)(23)의 내측에 배치되어 구멍(16)(24)위에 걸쳐있고, 평평한 외부 콜렉터(19)(26)은 벽(17)(23)의 외측에 배치되어 구멍(16)(24) 위에 있으며, 이들 내외부 전류 콜렉터(18)(25)(19)(26)이 알칼리 전해질에 젖지않는 접착성 밀봉제의 얇은층(20)(21)(27)(28)에 의해 벽(17)(23)의 내외측에 단단히 접착되어 있고, 평평한 내부 전류 콜렉터(18)(25)는 전극들 중의 하나와 전기적으로 연결되어 있으며, 내부 전류 콜렉터(18)(25)와 외부 전류 콜렉터(19)(26)은 벽(17)(23)의 구멍(16)(24)를 통해 전기적으로 접속되어서 구성됨을 특징으로 하는 알칼리 전지.