KR940007635B1

KR940007635B1 - 적층형 망간건전지 및 그것에 사용하는 아연-탄소결합 전극의 제조법

Info

Publication number: KR940007635B1
Application number: KR1019910005508A
Authority: KR
Inventors: 야스히꼬 쇼지; 카즈오 스기노; 타다요시 마에다; 토모오 노무라
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시기가이샤; 다니이 아끼오
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1991-04-06
Publication date: 1994-08-22
Also published as: CN1055447A; KR910019280A; EP0450611A1; JPH03291854A; JPH088106B2; EP0450611B1; DE69120328T2; DE69120328D1; CN1038457C

Abstract

내용 없음.

Description

적층형 망간건전지 및 그것에 사용하는 아연-탄소결합 전극의 제조법

제 1 도는 본 발명에서 작성한 6F 22 적층형 망간건전지의 단면도.

제 2 도는 제 1 도의 적층형 망간건전지를 구성하는 소전지의 단면도.

제 3 도는 본 발명의 일실시예에 의한 결합전극의 단면도.

제 4 도는 그 확대도.

제 5 도는 그 도전성탄소피막쪽으로부터 본 정면도.

제 6 도는 종래의 결합전극의 단면도.

제 7 도는 본 발명에 의한 결합전극의 제조방법의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 정극단자 2 : 부극단자

3 : 단자판 4 : PVC 튜우브

5 : 정극집전판 6 : 정극리이드판

7 : 소전지 8 : 부극리이드판

9 : 밑판 10 : 외장케이스

11 : 정극합제 12 : PVC 튜우브

13 : 세파레이터 14 : 결합전극

15 : 도전성탄소피막 16 : 아연판

17 : 볼록부 18 : 아연시이트

19 : 도전성탄소피막 20 : 압착로울러

21 : 엠보스로울러(요철가공용) 22 : 프레스

23 : 슈터

본 발명은, 적층형 망간건전지에 관한 것으로서, 더 상세히는 그 아연-탄소결합전극(이하, 결합전극)의 도전성탄소피막의 물리적 표면가공과, 그것을 사용하는 적층형 망간건전지에 관한 것이다. 일반적으로 6F 22형에 대표되는 적층형 망간건전지는 제 1 도에 표시한 구조를 가진다. 6개의 소전자(7)와 최상부에 정극집전판(5)을 겹쳐쌓은 외곽에 왁스를 도포하고, 이들 전체를 PVC 튜우브(4)에 의해서 피복된 내용물을, 상하부에 각각, 단자판(3)과 밑판(9)을 배설하여, 외장케이스(10)에 의해서 가설되어 있다.

소전지(7)는, 아연판과 도전성탄소피막을 일체화환 결합전극(14)과 정극합체(11)를 세파레이터(13)로 가로막고, PVC 튜우브(12)의 셀그로밋에 수납되어 있다.

종래의 적층형 망간건전지용 결합전극은, 제 6 도에 표시한 바와같은 구성이었다. 제 6 도에 있어서, (15)는 도전성탄소피막이고, (16)은 아연판이다. 도면에 표시한 바와같이, 종래의 결합전극은 부극을 이루는 아연판(16) 한편쪽면에는 도전성탄소도료를 도포하거나, 또는 도전성탄소피막(15)을 아연판(16)에 압착시키는 제조방식을 취하고 있었다. 특히 후자의 경우, 그 도전성탄소피막(15)은, 합성수지와 다량의 가아본분말을 혼련하여, 압연로울러로 박막화한 유연한 시이트형상의 것이 실용화되어 있다. 또, 그 표면은 열로울러에 의해서 시이트형상으로 압연할때의 압연로울러의 표면과 동일한 평활상태 그대로 되어 있었다.

이와같은 종래의 결합전극의 구성에서는, 도전성탄소피막과 아연시이트를 붙여맞춘후, 프레스에 의해서 소정형상으로 꿰뚫을때, 이 꿰뚫은 결합전극을 다음공정으로 보내는 작업을 효율화하기 위하여, 프레스의 다이스하부로부터 슈터를 장착하여, 꿰뚫은 결합전극의 안팎이 일정한 방향으로 되도록, 슈터의 속을 연속적으로 정렬시키고, 프레스의 압력으로 계속보내면, 결합전극끼리 유연한 도전성탄소피막을 개재해서 꽉눌러지고, 강하게 압착되어서 다음공정으로 보낼때, 1매씩 분리되지 않는 불편이 발생한다고하는 문제가 있었다.

이 때문에 종래부터, 아연면에 종이를 붙여맞추어서, 이 압착을 방지하는 방법이나, 슈터를 사용하지 않고서 1매씩 쳐서 떨어뜨림으로서 압력이 걸리지 않는 방법이 취하여져 오고 있다.

한편, 적층형 망간건전지는 그 구조에 있어서 동일한 소전지를 복수개 겹쳐쌓아서 고전압을 얻고 있으나, 그 소전지간의 접촉저항을 낮게 억제하여, 전지가 사용되지 않는 그대로 보존되어 있는 동안, 및 방전중에도 낮은 접촉저항을 계속 유지하는 것이 요망되고 있다. 또 특히 중부하 방전하에서는, 한정된 접촉면적속에서, 보다 큰 도전성과 집전성을 가진 도전성탄소피막을 구비할 필요가 있다.

본 발명은, 첫째로 프레스에 의해서 소정형상으로 꿰뚫을때의 결합전극끼리의 압착현상을 해소하는 것을 목적으로 한다.

제 2 의 목적은 적층형 망간건전지에 있어서의 결합전극의 도전성탄소피막과 정극합제와의 접촉저항을 저감하고, 그 낮은 접촉저항을 유지하는데 있다.

제 3 의 목적은, 특히 중부하 방전하에 있어서의 집전효과의 향상을 도모하는데 있다.

이와같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 도전성탄소피막과 아연판을 일체화하고, 결합전극의 정극합체와 접촉하는 도전성탄소피막 표면에 요철(凹凸)가공을 실시하거나 혹은 미리, 요철을 시공한 도전성탄소피막과 아연판을 일체화하는 것이다.

이들 요철은 예를들면, 엠보싱가공을 실시한 로울러면을 가진 프레스로울러에 의해서, 유연한 도전성탄소피막 표면을 가압성형함으로서 얻게 되며, 그 요철의 고저차가 0.05~0.15mm로 되는 표면가공을 실시하는 것이다.

이 요철에 의해, 프레스의 다이(die)에 슈터를 연결해서 결합전극을 소정형상으로 펀칭할때 종래보다도 결합전극 상호의 압착면적이 감소하고, 또한 슈터내에서 인접하는 결합전극끼리의 사이에 유통하는 공기를 확보할 수 있다. 이 때문에, 결합전극끼리의 압착이 일어나기 어렵게 된다.

또 요철이 시공된 도전성탄소피막 표면은, 볼록부가 인접하는 정극합제에 꽂히기 때문에 접촉저항을 낮게 억제하여, 건전지의 내부저항을 저하시킬 수 있다. 또한 볼록부가 정극합제에 꽂힘으로서, 정극합제가 방전중에 야기되는 체적변화에 대해서도 당초의 접촉저항을 유지하기 쉽게 된다.

또 요철을 시공한 도전성탄소피막 표면은, 인접하는 소전지의 정극합제와의 접촉면적이 증대하기때문에, 집전효과도 향상된다.

이하, 표 1에 표시한 배합예에 의해 혼련, 성형된 두께 0.20mm의 도전성탄소피막을 사용한, 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.

[실시예 1]

제 3 도에서부터 제 5 도에 표시한 바와같이, 도전성탄소피막(15)과 부국을 이루는 아연판(16)이 일체화되어 있으며, 도전성탄소피막(15) 표면에 요철의 고저차가 0.16mm가 되는 직경 0.5mm의 반구(半球) 형상의 돌기부가 0.5mm의 간격으로 배열되도록, 표면가공을 실시한 결합전극을 구비한 6F 22형 건전지.

[실시예 2]

실시예 1에 대해서, 도전성탄소피막(15)의 표면에 요철의 고저차가 0.14mm가 되는 표면가공을 실시한 결합전극을 구비한 6F 22형 건전지.

[실시예 3]

실시예 1에 대해서, 도전성탄소피막(15)의 표면에 요철의 고저차가 0.12mm가 되는 표면가공을 실시한 결합전극을 구비한 6F 22형 건전지.

[실시예 4]

실시예 1에 대해서, 도전성탄소피막(15)의 표면에 요철의 고저차가 0.10mm가 되는 표면가공을 실시한 결합전극을 구비한 6F 22형 건전지.

[실시예 5]

실시예 1에 대해서, 도전성탄소피막(15)의 표면에 요철의 고저차가 0.08mm가 되는 표면가공을 실시한 결합전극을 구비한 6F 22형 건전지.

[실시예 6]

실시예 1에 대해서, 도전성탄소피막(15)의 표면에 요철의 고저차가 0.06mm가 되는 표면가공을 실시한 결합전극을 구비한 6F 22형 건전지.

[실시예 7]

실시예 1에 대해서, 도전성탄소피막(15)의 표면에 요철의 고저차가 0.04mm가 되는 표면가공을 실시한 결합전극을 구비한 6F 22형 건전지.

[실시예 8]

실시예 1에 대해서, 도전성탄소피막(15)의 표면에 요철의 고저차가 0.02mm가 되는 표면가공을 실시한 결합전극을 구비한 6F 22형 건전지.

[비교예]

도전성탄소피막(15)의 표면에 요철을 형성하지 않은 종래의 결합전극을 구비한 6F 22형 건전지.

다음에, 이 본 발명의 실시예 1~3, 및 비교예에서 예거한 건전지의, 내부저항과 50mA의 정전류에 의한 연속방전시간(종시전압 5.4V) 및 45℃에서 3개월 보전한후, 620Ω의 부가를 걸고, 1일에 2시간 방전시킨 건전지를, 각각 20개씩중 소전지사이의 접촉불량이 원인으로 이상방전을 일으킨 건전지의 수를 각각 비교한 결과를 표 1에 표시한다.

표 2로부터도 명확한 바와같이, 본 발명에 의하면 정극합체와 도전성탄소피막과의 접촉저항이 저하하여 중부하방전시의 방전성능이 현저하게 향상된다고하는 효과를 얻을 수 있다. 또 도전성탄소피막 표면에 시공한 볼록부가 인접하는 소전지의 정극합제에 꽂히기 때문에 방전중에도 양호한 접촉저항을 유지할 수 있는 효과도 얻을 수 있으며, 이것은 특히 보존후의 방전에 있어서 효과가 현저하다.

이들 효과는, 실시예 1~6에서는 현저하나, 실시예 7, 8과 같이 도전성탄소피막의 표면에 시공하는 요철의 고저차가 작은 경우에는 효과를 볼 수 없었다. 또, 요철의 고저차를 0.16mm 보다도 크게 되도록 시공하였을 경우에는, 도전성탄소피막 자체의 파괴가 일어나며, 전지를 구성하는데 있어서 불편이 발생한다.

또 실시예 1~5에 사용한 결합전극을 작성하였을때, 슈터를 연결한 프레스로 펀칭하였을때, 결합전극끼리의 압착은 전혀 일어나지 않고 1매씩 결합전극이 분리되고 다음 공정으로의 이송도 조작도 원활하게 행할 수 있었다.

[표 1]

[표 2]

Claims

2산화망간과 도전재와 전해액으로 이루어지고, 펠릿형상으로 성형된 정극합제와 이 정극합제를 에워싸고, 그 자체에서 전해액을 흡수, 유지하는 컵형상의 세파레이터와 이 세파레이터를 사이에 두고 상기 정극합제와 대향하는 판형상의 아연부극과 도전성탄소피막을 일체화한 아연-탄소결합전극을 구비하고, 상기 아연-탄소결합전극은, 판형상 아연부극의 바깥쪽면에 형성한 도전성탄소피막의 표면에 요철을 구비한 것이며, 이들 정극합제, 세파레이터, 아연-탄소결합전극으로 이루어진 소전지를 복수개 포개쌓아서 셀스택을 구성한 것을 특징으로 하는 적층형 망간건전지.
제 1 항에 있어서, 도전성탄소피막 표면위에 형성한 요철의 고저차가 0.05~0.15mm인 것을 특징으로 하는 적층형 망간건전지.
2산화망간과 도전재와 전해액으로 이루어지고, 펠릿형상으로 성형된 정극합제와 이 정극합제를 에워싸고, 그 자체에서 전해액을 흡수, 유지하는 컵형상의 세파레이터와 이 세파레이터를 사이에 두고 상기 정극합제와 대향하는 판형상의 아연부극과 도전성탄소피막을 일체화한 아연-탄소결합전극을 구비하고, 상기 아연-탄소결합전극은, 판형성 아연부극의 바깥쪽면에 일체화한 합성수지와 카아본분말로 이루어진 두꼐 0.10~0.30mm의 도전성탄소피막의 표면에, 고저차가 두께의 30~70%의 요철을 시공한 것이며, 이들 정극합제, 세파레이터, 아연-탄소결합전극으로 이루어진 소전지를 복수개 포개쌓아서 셀스택을 구성한 것을 특징으로 하는 적층형 망간건전지.
아연시이트의 한쪽면에 합성수지와 카아본분말로 이루어진 도전성탄소피막을 일체화하고, 다음에 그 피막표면위에 요철을 시공하고, 이어서 프레스에 의해서 소정형상으로 펀칭하는 것을 특징으로 적층형 망간건전지용 아연-탄소결합전극의 제조방법.
미리, 합성수지와 카아본분말로 이루어진 도전성탄소피막의 표면에 요철을 시공하고, 이어서 이것을 아연시이트의 한쪽면에 일체화하고, 그후 프레스에 의해서 소정형상으로 펀칭하는 것을 특징으로 하는 적층형 망간건전지용 아연-탄소결합전극의 제조방법.