KR100735641B1

KR100735641B1 - A Nickel Metal Hydride secondary battery having inner case

Info

Publication number: KR100735641B1
Application number: KR1020050095266A
Authority: KR
Inventors: 양상기; 김영록; 김세강
Original assignee: 에너그린(주)
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-07-04
Also published as: KR20070024301A

Abstract

축전지로 잘 알려진 니켈 수소 2차 전지가 개시된다. 개시된 니켈 수소 2차 전지는, 양극판과 음극판이 적층 수납된 내부케이스와, 내부케이스를 다수개 병렬로 연결시키는 연결수단과, 병렬로 연결된 내부케이스의 양극주와 음극주 각각을 극성별로 해당 외부로 노출되는 해당 극성의 최종 극주에 연결하는 극주연결판 및, 내부케이스들을 전해액과 함께 수용하며 극주는 외부로 노출시켜서 지지하는 외부케이스를 구비한다. 이와 같은 구조에 의하면, 내부케이스와 외부케이스의 2중 케이스로 극판을 보호하므로, 강한 충격에 대해서도 극판들을 안전하게 보호할 수 있고, 또한 양극판에서 발생된 산소 가스가 내부케이스 안의 음극판에서 바로 흡수될 수 있어서 전지 내 가스 발생량을 줄일 수 있다. Nickel hydrogen secondary batteries, well known as storage batteries, are disclosed. The disclosed nickel-hydrogen secondary battery includes an inner case in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are stacked, connection means for connecting a plurality of inner cases in parallel, and each of the positive and negative poles of the inner case connected in parallel to each other by polarity. The pole connecting plate is connected to the final pole of the corresponding polarity exposed, and the outer case is accommodated with the electrolyte and the pole is exposed to the outside to support the outer case. According to this structure, the pole plate is protected by the double case of the inner case and the outer case, so that the pole plates can be safely protected against a strong impact, and the oxygen gas generated in the positive plate can be directly absorbed by the negative plate in the inner case. Therefore, the amount of gas generated in the battery can be reduced.

니켈, 수소, 2차전지, 내부케이스 Nickel, hydrogen, secondary battery, inner case

Description

A secondary battery having a double case {A Nickel Metal Hydride secondary battery having inner case}

도 1은 종래의 2차전지 구조를 도시한 도면,1 is a view showing a conventional secondary battery structure,

도 2는 본 발명에 따른 2차전지 구조를 도시한 도면.2 is a view showing a secondary battery structure according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100...2차전지 110...외부케이스100 ... rechargeable battery 110 ... outer case

120...내부케이스 130...양극판120 ... inner case 130 ... positive plate

140...분리판 150...음극판140 Separation Plate 150 Cathode Plate

160...극주연결판 170...극주160 ... Police Connection Plate 170 ... Petro

180...고정판 190...고정밴드180 ... fixed plate 190 ... fixed band

본 발명은 충전과 방전을 반복할 수 있는 2차전지에 관한 것으로서, 특히 극판의 수용 구조가 개선된 2차전지에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery capable of repeating charging and discharging, and more particularly, to a secondary battery having an improved accommodating structure of a pole plate.

일반적으로, 2차전지는 한번 사용한 뒤 다시 충전하여 사용할 수 있는 재충전식 전지를 말하는 것으로, 전류의 흐름에 의해 물질이 산화 및 환원되고, 물질의 산화 및 환원에 의해 전기가 생성되는 과정이 반복적으로 이루어질 수 있게 재료를 조합시킨 것이다. In general, a secondary battery refers to a rechargeable battery that can be used after being recharged after being used once, and a process of oxidizing and reducing materials by the flow of electric current and generating electricity by oxidizing and reducing materials is repeated. It is a combination of materials to make it possible.

도 1은 알카리 전해액을 사용하는 대표적인 축전지인 니켈-수소 2차전지의 구조를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 양극판(12)과 분리판(13) 및 음극판(14)이 순차적으로 적층되어 있고, 양극판(12)과 연결된 양극주(15) 및 음극판(14)과 연결된 음극주(16)가 외부케이스(11) 밖으로 돌출되어 있으며, 내부에는 알카리 전해액이 적정량 채워진 구조를 가지고 있다. 1 illustrates a structure of a nickel-hydrogen secondary battery, which is a typical storage battery using an alkaline electrolyte. As shown, the positive electrode plate 12, the separator plate 13, and the negative electrode plate 14 are sequentially stacked, and the positive electrode column 15 connected to the positive electrode plate 12 and the negative electrode column 16 connected to the negative electrode plate 14. Is protruded out of the outer case 11, the inside has a structure filled with an appropriate amount of alkaline electrolyte.

그리고, 하기의 화학식 1 ~ 3과 같은 전기화학 반응을 양극과 음극에서 일으키게 된다.In addition, an electrochemical reaction such as the following Chemical Formulas 1 to 3 is generated at the anode and the cathode.

Ni(OH)₂ + OH^- → NiOOH + H₂O + e^- _{^{Ni (OH) 2 + OH -}} → NiOOH + H 2 O + e -

M + H₂O → MH + OH^- (M은 수소저장합금) _{M + H 2 O → MH +} OH - (M is a hydrogen storage alloy)

Ni(OH)₂ + M ↔ NiOOH + MHNi (OH) ₂ + M ↔ NiOOH + MH

상기 화학식1은 양극(12)인 니켈 전극에서의 반응을, 화학식2는 음극(14)인 수소 전극에서의 반응을, 화학식3은 전지 전체의 충방전 반응을 각각 나타낸다. 여기서 알 수 있듯이, 음극(14)으로 사용되는 수소저장합금은 충전 시에 전해액 속의 물이 분해되어 생긴 수소를 흡수하고, 방전 시에는 흡수한 수소를 전해액 내로 방출하면서 합금 표면에서 전기화학적으로 소비하여 전기를 발생시킨다. Formula 1 represents a reaction in a nickel electrode as the anode 12, Formula 2 represents a reaction in a hydrogen electrode as the cathode 14, and Formula 3 represents a charge and discharge reaction of the entire battery. As can be seen here, the hydrogen storage alloy used as the negative electrode 14 absorbs hydrogen generated by decomposition of water in the electrolyte during charging, and during discharge, electrochemically consumed at the surface of the alloy while releasing the absorbed hydrogen into the electrolyte. Generate electricity.

그런데, 이때 양극(12)이 과충전되면 아래 화학식4와 같이 산소가 발생하게 된다.However, when the anode 12 is overcharged, oxygen is generated as shown in Formula 4 below.

4OH^- → O₂ + H₂O ^{_{_{4OH - → O 2 + H 2}}} O

만일 이 산소를 효과적으로 제거하지 못하면 전지의 내압상승 및 내부 전해액의 증발로 인하여 전지의 수명이 단축되고 용량이 저하되는 문제가 발생한다. If the oxygen is not effectively removed, the battery life may be shortened and the capacity may be reduced due to the increase in the internal pressure of the battery and the evaporation of the internal electrolyte.

따라서, 이러한 문제를 해소하기 위해서는 산소 가스의 발생을 억제할 수 있는 새로운 구조의 전지가 요구되고 있다. Therefore, in order to solve such a problem, the battery of the new structure which can suppress generation | occurrence | production of oxygen gas is calculated | required.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 충방전 과정에서 발생될 수 있는 가스의 양을 전지에 악영향이 미치지 않는 수준으로 감소시킬 수 있도록 개선된 2차전지를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made in view of the above necessity, and an object thereof is to provide an improved secondary battery capable of reducing the amount of gas generated in a charging / discharging process to a level that does not adversely affect the battery.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the embodiments of the invention. In addition, the objects and advantages of the invention may be realized by the means and combinations indicated in the claims.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2차전지는, 양극판과 음극판이 적층 수납된 내부케이스; 상기 내부케이스를 다수개 병렬로 연결시키는 연결수단; 병렬로 연결된 내부케이스의 양극주와 음극주 각각을 극성별로 해당 외부로 노출되는 해당 극성의 최종 극주에 연결하는 극주연결판; 및, 상기 내부케이스들을 전해액과 함께 수용하며, 상기 극주는 외부로 노출시켜서 지지하는 외부케이스;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A secondary battery of the present invention for achieving the above object, the inner case in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are stacked; Connecting means for connecting the plurality of inner cases in parallel; A pole connecting plate for connecting each of the anode and cathode of the inner casing connected in parallel to the final pole of the corresponding polarity exposed to the outside for each polarity; And an outer case accommodating the inner cases together with an electrolyte and supporting the pole by exposing the outer case to the outside.

여기서 상기 연결수단은, 병렬로 연결된 내부케이스들의 양단에 설치되는 고정판과, 상기 고정판 및 내부케이스들을 일체로 묶는 고정밴드를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. Here, the connection means, it is preferable that the fixing plate is installed on both ends of the inner casing connected in parallel, and comprises a fixing band for tying the fixing plate and the inner case integrally.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, various modifications that can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 2는 본 발명에 따른 2차전지(100)의 구조를 도시한 것이다. 2 illustrates the structure of a secondary battery 100 according to the present invention.

도시된 바와 같이 본 발명의 2차전지(100)에서는, 양극판(130)과 분리판(140) 및 음극판(150)이 적층된 적층체가 외부케이스(110) 안에 수용된 내부케이스(120) 안에 수납된다. 즉, 기존과 달리 전해액이 채워지는 외부케이스(110) 안에 별도의 내부케이스(120)를 설치하여, 그 안에 극판들을 삽입해놓은 것이다. As shown in the secondary battery 100 of the present invention, a laminate in which the positive electrode plate 130, the separator plate 140, and the negative electrode plate 150 are stacked is stored in the inner case 120 accommodated in the outer case 110. . That is, unlike the conventional installation of a separate inner case 120 in the outer case 110 is filled with the electrolyte, the pole plates are inserted therein.

그리고, 이러한 내부케이스(120)들 다수개가 병렬로 연결되어 있다. 즉, 상기와 같이 극판들이 삽입된 내부케이스(120) 여러개를 병렬로 붙이고, 양단에 합성수지판이나 스테인레스판과 같은 지지체 역할을 할 수 있는 고정판(180)을 댄 후 고정밴드(190)로 묶어서 고정시킨 것이다. 이렇게 되면, 다수개의 내부케이스(120)들이 하나의 군을 형성하게 된다. In addition, a plurality of such inner cases 120 are connected in parallel. That is, attaching the inner case 120 in which the pole plates are inserted as described above in parallel, and fixed by fixing a band 180 to the both ends of the fixing plate 180 that can serve as a support such as a synthetic resin plate or stainless plate It is. In this case, the plurality of inner cases 120 form a group.

참조부호 160은 각 내부케이스(120)들에 들어있는 양극판(130)과 음극판(150)을 각 극성끼리 해당 극주(170)에 연결시켜주는 극주연결판을 나타낸다. Reference numeral 160 denotes a pole connecting plate that connects the positive electrode plate 130 and the negative electrode plate 150 included in each of the inner cases 120 to the corresponding poles 170.

이 구조를 종합적으로 살펴보면, 전해액이 채워지는 외부케이스(110) 안에 종래처럼 극판들이 직접 설치되는 것이 아니라, 내부케이스(120)를 별도로 준비하여 그 안에 극판들을 삽입하고 극주(170)와 각 극판들의 극성을 연결해놓은 것이다. Looking at the structure as a whole, rather than the pole plates are installed directly in the outer case 110 is filled with the electrolyte as in the prior art, the inner case 120 is prepared separately to insert the pole plates therein and the pole pole 170 and each of the pole plates The polarity is connected.

이와 같은 2차전지를 조립할 때에는, 먼저, 내부케이스(120)에 양극판(130)와 분리판(140) 및 음극판(150)을 삽입하여 준비하고, 이들을 병렬로 붙인 후 고정판(180)을 대고 고정밴드(190)로 묶는다. 그리고, 극주연결판(160)으로 각 극판들 의 극성을 연결하여 전체 극판군을 만든다. 이후, 이렇게 만들어진 극판군을 극주(170)와 연결되도록 외부케이스(110)에 안착시킨 다음, 전해액을 주입하고 밀봉시켜서 전기를 활성화하면 전지의 조립이 완료된다. When assembling such a secondary battery, first, the positive electrode plate 130, the separator plate 140 and the negative electrode plate 150 are prepared by inserting the inner case 120, and after attaching them in parallel, the fixing plate 180 is applied to the fixing band. (190). Then, the pole connecting plate 160 to connect the polarity of each pole plate to make the entire pole plate group. Then, the electrode plate group thus made is seated on the outer case 110 so as to be connected to the pole 170, and then the electrolyte is injected and sealed to activate the electricity to complete the assembly of the battery.

이렇게 만들어진 2차전지에서는, 일단 내부케이스(120)라는 별도의 지지부재를 내장시켜서 극판들을 지지하고 있기 때문에, 기계적으로 매우 안정적인 구조가 된다. 즉, 외부케이스(110)와 함께 2중 케이스의 구조가 되므로, 강한 충격이 가해져도 극판들을 안전하게 보호할 수 있게 된다.In the secondary battery made in this way, since a separate supporting member called the inner case 120 is built in to support the electrode plates, it becomes a mechanically very stable structure. That is, since the structure of the double case together with the outer case 110, it is possible to safely protect the pole plates even if a strong impact is applied.

그리고, 내부케이스(120)에 의해 작은 규모의 단위 전지들로 나뉘어져 있는 형태이므로, 인접 단위 전지들끼리 영향을 잘 받지 않아서 충방전 효율을 오래동안 높게 유지할 수 있다. In addition, since the inner case 120 is divided into small-scale unit cells, adjacent unit cells are not affected by each other, and thus charge and discharge efficiency may be maintained for a long time.

그리고, 무엇보다 산소의 발생량을 줄일 수 있다. 즉, 내부케이스(120)에 의해 단위 전지들로 분할되어 있고, 개방홀(111)을 통해서만 전해액이 교류되기 때문에, 양극판(130)에서 발생된 산소 가스를 음극판(150)에서 바로 흡수할 수 있다. And, above all, the amount of oxygen generated can be reduced. That is, since the cell is divided into unit cells by the inner case 120 and the electrolyte is exchanged only through the opening hole 111, the oxygen gas generated in the positive electrode plate 130 may be directly absorbed from the negative electrode plate 150. .

실제로 실험비교를 해본 결과, 기존의 구조에 비해 내부케이스(120)를 사용하는 경우에 가스발생량이 약 20% 수준으로 감소하는 것으로 나타났다. 그리고, 그에 따라 충전효율도 약 5% 정도 상승하는 것으로 나타났다. In fact, the experimental comparison, the gas generated when using the inner case 120 compared to the existing structure was found to decrease to about 20% level. And, accordingly, the charging efficiency also increased by about 5%.

따라서, 내부케이스(120)로 극판들을 단위 전지들로 나눠서 2차전지를 만들면, 상기한 바와 같이 극판을 안정화시켜 충전과 방전의 효율이 극대화되는 것을 확인할 수 있었다. Therefore, when the secondary battery was made by dividing the electrode plates into unit cells with the inner case 120, the electrode plates were stabilized as described above to maximize the efficiency of charging and discharging.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 2차전지는 다음과 같은 효과를 제공한다.As described above, the secondary battery according to the present invention provides the following effects.

첫째, 내부케이스와 외부케이스의 2중 케이스의 구조이므로, 강한 충격에 대해서도 극판들을 안전하게 보호할 수 있다.First, since the structure of the double case of the inner case and the outer case, it is possible to safely protect the pole plates against strong impact.

둘째, 내부케이스에 의해 인접 단위 전지들끼리 영향을 잘 받지 않아서 충방전 효율을 오래동안 높게 유지할 수 있다. Second, adjacent unit cells are not affected by the inner case so that the charge and discharge efficiency can be maintained for a long time.

셋째, 양극판에서 발생된 산소 가스를 내부케이스 안의 음극판에서 바로 흡수할 수 있어서, 전지 내 가스 발생량을 줄일 수 있다. Third, the oxygen gas generated in the positive electrode plate can be directly absorbed from the negative electrode plate in the inner case, thereby reducing the amount of gas generated in the battery.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

Claims

An inner case in which a cathode plate and an anode plate are stacked and stored;

Connecting means for connecting the plurality of inner cases in parallel;

A pole connecting plate for connecting each of the anode and cathode of the inner casing connected in parallel to the final pole of the corresponding polarity exposed to the outside for each polarity;

And an outer case accommodating the inner cases together with an electrolyte, and supporting the poles by exposing the outer case to the outside.

The connecting means,

Fixed plates installed at both ends of the inner casing connected in parallel,

Secondary battery comprising a fixing band for tying the fixing plate and the inner case integrally.

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