KR960705374A - 스택 웨이퍼 셀의 양극 전기화학 밧데리(bipolar electrochemical battery of stacked wafer cells) - Google Patents

스택 웨이퍼 셀의 양극 전기화학 밧데리(bipolar electrochemical battery of stacked wafer cells)

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KR960705374A
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Abstract

본 발명은 1차의 전기적으로 재충전가능한 전기화학 웨이퍼 셀에 적용할 수 잇는 전극 구조에 관한 것이다. 본 발명에서는 전극 접촉 및 셀의 격납 장치로서 작용하는 탄소로 충전된 폴리머 전도성 외부층을 포함하는 펀평 웨이퍼 셀을 기재하였다. 다중 셀 고전압 밧데리는 각각의 셀을 스택하여 구성될 수 잇다. 본 발명에서는 웨이퍼 셀 구조에 적합한 특별히 제조된 전극과 가공 방법을 니켈-금속 하이드라이드 밧데리 시스템에 대하여 기재하였다. 또한 본 발명은 무전해 니켈 코팅방법을 이용하여 니켈로 금속 수산화물 또는 금속 산화물 분말의 비전도성 내지 저전도성 입자를 코팅하여 제조된 전기화학적으로 활성인 물질로부터 전극으르 제조하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 셀 설계와 전극 조성은 구멍을 낸 또는 저압 밀폐 셀의 개별적인 가동 및/또는 밧데리 외부 케이스 내의 스택 배열에서 상기한 셀의 가동을 위해 제공된다.

Description

스택 웨이퍼 셀의 양극 전기화학 밧데리(BIPOLAR ELECTROCHEMICAL BATTERY OF STACKED WAFER CELLS)
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제1도는 웨이퍼 셀의 개략도이다,
제2A도는 웨이퍼 셀의 다중 셀 스택의 3차원도이고,
제2B도는 웨이퍼 셀의 다중 셀 스택의 2차 측면도이다,
제3도는 밀페된 밧데리 케이스의 측면도이다.

Claims (61)

  1. 각 셀의 양성면이 이웃한 셀의 음성면과 접하면서 전기적으로 연속하여 배열된 2 이상의 전기화학 셀의 스택으로 이루어지되, 상기에서 셀 각각은, (a) 금속 하이드라이드 전극, (b) 니켈 전극, (c) 전해질을 함유하는 전극들 사이의 다공성 세퍼레이터, (d) 금속 하이드라이드 전극의 외부면과 전기적으로 접촉하는 제1전기전도성 외부층; 및 (e) 니켈 전극의 외부면과 전기적으로 접촉하는 제2전기전도성 외부층(여기에서 전극, 세퍼레이터 및 전해질을 함유하는 밀폐물을 형성하도록 외부층은 전기적으로 비전도성인 폴리머 물질로 주위가 밀폐된다.)를 함유하는 양극 전기화학 밧데리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극, 상기 세퍼레이터 및 상기 외부층이 각각 실질적으로 편형한 것인 양극 전기화학 밧데리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 금속 하이드라이드 전극은 결합제의 상호 연결된 망에 함유된 금속 하이드라이드 입자를 함유하고, 여기에서 상기 결합제는 전극 총중량의 약 0.5 내지 5중량%인 것인 양극 전기화학 밧데리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 결합제가 폴리테트라폴루오로에틸렌인 것인 양극 전기화학 밧데리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 금속 하이드라이드 전극이 구리를 함유하는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 구리가 금속성 구리로서 존재하는 것인 양극 전기 화학 밧데리.
  7. 제6항에 있어서, 상기 금속성 구리가 상기 금속 하이드라이드 입자상에서 상호 연결된 금속성 박층을 생성하는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  8. 제1항에 있어서, 전기전도성 외부층이 탄소 충전된 폴리머 필름으로 이루어지는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  9. 제1항에 있어서, 상기 비전기전도성 폴리머 물질이 비닐 폴리머로 이루어지는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  10. 제9항에 있어서, 상기 외부층이 상기 비닐 폴리머에 열 봉합되는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  11. 제1항에 있어서, 상기 니켈 전극이 페이스트된 기포 니켈 전극인 것인 양극 전기화학 밧데리.
  12. 제1항에 있어서, 전도성 페이스트 또는 시멘트가 1 이상의 외부층과, 접촉되어 있는 전극 사이에 존재하는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  13. 제1항에 있어서, 전도성인 다공성 스페이서는 상기 금속 하이드라이드 전극과 상기 전도성 외부층 사이에 있는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  14. 제13항에 있어서, 상기 다공성 스페이서는 다공성 흑연종이로 이루어지는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  15. 제13항에 있어서, 상기 다공성 스페이서와 접하는 상기 금속 하이드라이드 전극의 면이 습식 방수가공되는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  16. 제13항에 있어서, 상기 다공성 스페이서와 접하는 상기 금속 하이드라이드 전극의 면에 산소 또는 수소의 재결합을 강화하는 촉매를 제공하는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  17. 제1항에 있어서, 2 이상의 전기화학 셀의 스택이 밀폐된 밧데리 케이스 내에 넣어지는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  18. 제17항에 있어서, 압력 측정장치가 상기 밀폐된 밧데리 케이스 내에 있는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  19. 제17항에 있어서, 각각의 전기화학 셀은 완전히 밀폐되며, 상기 밧데리 케이스는 셀의 스택 주위의 빈 공간을 실질적으로 채우는 비전기전도성 액체를 함유하고 압력 측정장치는 상기 밧데리 케이스 내에 있는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  20. 제17항에 있어서, 전도성 페이스는 또는 시멘트가 상기 셀 사이에 존재하는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  21. 제17항에 있어서, 셀 스택의 말단 셀 중 1 이상의 금속 박판과 접하고 있고, 여기에서 금속 박판은 밧데리 터미널에 전기적으로 연결되는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  22. 제17항에 있어서, 전도성 페이스트 또는 시멘트가 1 이상의 상기 말단 셀과 상기 금속 박판 사이에 존재하는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  23. 제17항에 있어서, 상기 셀 스택은 전기화학 셀 내의 밀폐된 구멍을 통과하는 지지봉에 의해 압축되어 있는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  24. 제17항에 있어서, 상기 셀 스택이 스펀지 고무층에 의해 압축되어 있는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  25. 제17항에 있어서, 상기 셀 스택이 스프링에 의해 압축되어 있는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  26. 제17항에 있어서, 상기 셀 스택이 가스가 충전된 가압 패드에 의해 압축되어 있는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  27. 제17항에 있어서, 상기 전기화학 셀이 통풍구를 포함하는 것인 양극 전기화학 밧데리.
  28. 전기화학적 활성물질의 배합물과 폴리테트라플루오로에틸렌 입자를 혼합 분쇄기에서 건식 혼합하여 혼합물을 생성하고; 상기 혼합물을 박층으로 건식 압연하여; 폴리테트라플루오로에틸렌 입자가 상기 전기화확적 활성물질이 함유된 상호 연결된 망을 형성하도록 상기 박층을 연속적으로 접었다가 압연하는 방법으로 박층을 건식 반죽하고; 접혀지고 압연된 박층을 캘린더링하여 실질적으로 편평한 다공성 시이트를 형성한 후; 상기 다공성 시이트로부터 실질적으로 편평한 전극을 절단하는 것으로 이루어진 전극의 제조방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 접어서 압연하는 과정은 바로 앞단계의 접어서 압연하는 과정의 90도 방향에서 실시되는 것인 전극의 제조방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 전기화학적 활성인 물질은 금속 하이드라이드 입자인 것인 전극의 제조방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 금속 하이드라이드 입자의 평균입도는 약 20 내지 50 마이크로인 것인 전극의 제조방법.
  32. 제28항에 있어서, 상기 배합물은 산화구리 입자를 포함하는 것인 전극의 제조방법.
  33. 제28항에 있어서, 상기 배합물은 산화은 입자를 포함하는 것인 전극의 제조방법.
  34. 제28항에 있어서, 상기 폴리테트라플루오로에텔렌 입자는 상기 혼합물중 약 0.5 내지 약 5중량%인 것인 전극의 제조방법.
  35. 제28항에 있어서, 상기 폴리테트라플루오로에텔렌 입자의 평균 입도는 약 20마이크론 이하인 것인 전극의 제조방법.
  36. 제28항에 있어서, 상기 전기화학적으로 활성인 물질은 수산화니켈, 흑연 및 일산화코발트의 혼합물로 이루어진 것인 전극의 제조방법.
  37. 금속 하이드라이드 입자의 산화구리 입자의 혼합물로 이루어지되, 이혼합물은 폴리테트라플루오로에텔렌 의 상호 연결된 망에 함유되어 있고, 상기 혼합물을 함유하는 상기한 상호 연결된 망이 전극을 형성하며, 상기한 폴리테트라플루오로에텔렌은 전극 중량의 약 0.5 내지 약 5.0중량%인 것인 금속하이드라이드 전극.
  38. 제37항에 있어서, 상기 전극이 실질적으로 편평한 것인 금속 하이드라이드 전극.
  39. 금속 하이드라이드 입자, 산화구리 입자 및 폴리테트라플루오로에텔렌 입자를 혼합 분쇄기에서 건식 혼합하여 혼합물을 생성하고; 상기 혼합물로부터 전극을 제조하되, 상기 금속 하이드라이드 입자와 산화구리 입자는 상기 폴리테트라플루오로에텔렌의 상호 연결된 망에 함유되어 있고, 이 폴리테트라플루오로에텔렌은 전극 중량의 약 0.5 내지 5.0중량%이며; 상기 전극과 전해질을 포함하는 전기화학 셀을 제조하고; 상기 셀을 일정 시간 동안 침지하여; 상기 셀을 충전하는 것으로 이루어진 전기화학 셀의 제조 방법.
  40. 제39항에 있어서, 침지시간은 약 10시간 이상인 것을 전기화학 셀의 제조방법.
  41. 제39항에 있어서, 상기 전해질이 수산화칼륨, 수산화나트륨, 및 수산화리튬으로 이루어진 군에서 선택된 1 이상의 수산화물인 것인 전기화학 셀의 제조방법.
  42. 제39항에 있어서, 충전은 상기 금속 하이드라이드 입자 상에 상호 연결된 금속 구리 박층을 생성하는 것인 전기화학 셀의 제조 방법.
  43. 무전해 침전방법을 이용하여 미세기공 금속층으로 전기화학적으로 활성인 물질의 입자를 코팅하는 것으로 이루어지되, 상기에서 함께 압축되었을 때 코팅 입자가 약 2Ω-㎝ 이하의 벌크 비저항과 75% 이상의 전기 화학 이용효율을 가지는 것인 전기화학적으로 활성인 전도성 물질의 제조방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 금속층은 5 내지 35중량%의 코팅된 입자를 함유하는 것인 전기화학적으로 활성인 전도성 물질의 제조방법.
  45. 제43항에 있어서, 상기 벌크 비저항이 약 0.4내지 약 1.0Ω-㎝인 것인 전기화학적으로 활성인 전도성 물질의 제조 방법.
  46. 제43항에 있어서, 상기 전기화학적 이용효율은 약 90% 이상인 전기화학적으로 활성인 전도성 물질의 제조방법.
  47. 제43항에 있어서, 상기 금속은 니켈, 코발트 또는 이들의 혼합물인 것인 전기화학적으로 활성인 전도성 물질의 제조방법.
  48. 제43항에 있어서, 상기 전기화학적으로 활성인 물질이 MnO2, CoO2, VO3및 Ni(OH)2로 이루어지는 군에서 선택되는 것인 전기화학적으로 활성인 전도성 물질의 제조방법.
  49. 증감제로 전기화학적으로 활성인 물질의 입자를 코팅하여 표면이 증감된 입자를 제조하고; 상기한 증감된 표면과 핵생성제를 반응시켜 표면이 무전해 침전을 위해 활성화된 입자를 제조하고; 표면이 활성화된 상기 입자를 무전해 침전조에 담그고; 상기 활성 표면에 미세기공 금속층을 침전하여 상기한 전기화학적으로 활성인 물질의 금속 코팅된 입자를 제조하고; 무전해 침전조로부터 금속 코팅된 입자를 분리하여; 금속 코팅된 상기 입자로부터 전극을 제조하는 것으로 이루어진 밧데리 전극의 제조 방법.
  50. 제49항에 있어서, 상기 전기화학적으로 활성인 물질이 MnO2, CoO2, VO3및 Ni(OH)2로 이루어지는 군에서 선택되는 것인 밧데리 전극의 제조 방법.
  51. 제49항에 있어서, 상기 금속은 니켈, 코발트 또는 이들의 혼합물인 것인 밧데리 전극의 제조 방법.
  52. 제49항에 있어서, 상기 증감제가 염화주석인 것인 밧데리 전극의 제조 방법.
  53. 제49항에 있어서 상기 핵생성제가 염활팔라듐인 것인 밧데리 전극의 제조 방법.
  54. 제49항에 있어서, 상기 침전조가 니켈 설페이트, 소듐 하이포포스파이프 및 소듐 파이로포스페이트를 함유하는 것인 밧데리 전극의 제조 방법.
  55. 증감제로 전기화학적으로 활성인 물질의 입자를 코팅하여 표면이 증감된 입자를 제조하고, 상기한 증감된 표면과 핵생성제를 반응시켜 표면이 무전해 침전을 위해 활성화된 입자를 제조하고; 표면이 활성화된 상기 입자를 니켈 침전을 위한 무전해 침전조에 담그고; 상기 활성 표면에 미세기공 니켈층을 침전하여 상기한 전기 화학적으로 활성인 물질의 니켈 코팅된 입자를 제조하고; 무전해 침전조로부터 니켈 코팅된 입자를 분리하여; 니켈 코팅된 상기 입자와 폴레테트라플루오로에틸렌 입자를 혼합 분쇄기에서 건식혼합하여 혼합물을 제조하고; 상기 혼합물을 박층으로 건식 압연하고, 폴레테트라플루오로에틸렌 입자가 상기 전기화학적 활성물질이 함유된 상호 연결된 망을 형성하도록 상기 박층을 연속적으로 접었다가 압연하는 방법으로 박층을 건식 반죽하고; 접혀지고 압연된 박층을 캘린더링하여 실질적으로 편평한 다공성 사이트를 형성한 후; 상기 다공성 시이트로부터 실질적으로 편평한 다공성 니켈 전극을 절단하는 것으로 이루어진 밧데리 전극의 제조방법.
  56. 증감제로 전기화학적으로 활성인 물지의 입자를 코팅하여 표면이 증감된 입자를 제조하고, 상기한 증감된 표면과 핵생성제를 반응시켜 표면이 무전해 침전을 위해 활성화된 입자를 제조하고; 표면이 활성화된 상기 입자를 무전해 침전조에 담그고; 상기 활성 표면에 미세기공 니켈층을 침전하여 상기한 전기 화학적으로 활성인 물질의 니켈 코팅된 입자를 제조하고; 무전해 침전조로부터 니켈 코팅된 입자를 분리하고; a) 니켈 코팅된 상기 입자와 b)카르복시메틸셀룰로스 결합제의 페이스트를 제조하여; 상기 페이스트를 다고성 니켈 기포 또는 다공성 니켈 폴라크로 페이스트 하여 다공성 니켈 전극을 형성하는 것인 니켈 전극의 제조 방법.
  57. 제55항에 있어서, 단극 전극 구조가 한쌍의 다공성 니켈 전극 사이에 탭을 가지는 금속 집전장치를 적층하여 제조되는 것을 밧데리 전극의 제조 방법.
  58. 제56항에 있어서, 상기 활성물질이 일산화코발트, 수산화코발트, 탄소 분말, 니켈 분말 또는 흑연 분말로 이루어진 군에서 선택된 첨가제를 포함하는 것인 니켈 전극의 제조 방법.
  59. 제49항, 제55항, 제56항 제57항 또는 제58항 중 어느 하나의 항에 따라 제조된 전극을 함유하는 전기화학 셀.
  60. 금속층으로 코팅된 전기화학적으로 활성인 물질의 입자로 이루어지되, 함께 압축되었을 때, 코팅된 입자가 약 2Ω-㎝이하의 벌크 비저항과 75% 이상의 전기화학적 이용효율을 가지는 것인 밧데리 전극 물질.
  61. 금속층으로 코팅된 전기화학적으로 활성인 물질의 입자를 함유하는 전극으로 이루어지되, 함께 압축되었을 때, 코팅된 입자가 약 2Ω-㎝이하의 벌크 비저항과 75% 이상의 전기화학적 이용효율을 가지며, 상기 전기 화학적으로 활성인 물질의 중량이 금속 코팅의 중량을 제외하고 전극 전체 중량의 55% 이상인 것인 밧데리 전극.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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