KR19980015432A

KR19980015432A - A method of manufacturing a hydrogen cathode and an alkaline secondary battery employing the hydrogen cathode

Info

Publication number: KR19980015432A
Application number: KR1019960034735A
Authority: KR
Inventors: 조성훈
Original assignee: 손욱; 삼성전관 주식회사
Priority date: 1996-08-21
Filing date: 1996-08-21
Publication date: 1998-05-25

Abstract

본 발명은 수소음극의 제조방법 및 상기 수소음극을 채용한 알칼리 2차전지에 관한 것이다. 수소저장 합금을 주성분으로 하는 활물질을 집전체에 도포하여 극판을 형성하는 단계, 상기 극판을 건조시키는 단계 및 상기 건조된 극판을 소정 두께가 될 때까지 압연한 후, 소정의 크기로 절단하는 단계;를 포함하는 수소음극의 제조방법에 있어서, 상기 극판의 절단이 레이저를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 본 발명의 수소음극의 제조방법에 따라 제조된 수소음극을 채용한 알칼리 2차전지는 음극 활물질의 탈락 현상이 적어 그 성능이 우수하다.The present invention relates to a method for producing a hydrogen cathode and an alkaline secondary battery employing the hydrogen cathode. Forming an electrode plate by applying an active material containing a hydrogen-storing alloy as a main component to a current collector, drying the electrode plate, rolling the dried electrode plate to a predetermined thickness, and then cutting the electrode plate into a predetermined size; Wherein the alkali secondary battery employing the hydrogen negative electrode produced by the hydrogen negative electrode manufacturing method of the present invention is characterized in that the electrode plate is cut using a laser, The performance is excellent because the phenomenon is small.

Description

수소음극의 제조방법 및 상기 수소음극을 채용한 알칼리 2차전지A method of manufacturing a hydrogen cathode and an alkaline secondary battery employing the hydrogen cathode

본 발명은 수소음극의 제조방법 및 상기 수소음극을 채용한 알칼리 2차전지에 관한 것으로서, 특히 수소음극의 제조공정중 압연된 극판을 절단시 레이저로 절단함으로써 활물질의 탈락을 줄이는 수소음극의 제조방법 및 이를 채용한 알칼리 2차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a hydrogen cathode and an alkaline secondary battery employing the hydrogen cathode. More particularly, the present invention relates to a method of manufacturing a hydrogen cathode that cuts off a rolled electrode plate during laser cutting, And an alkaline secondary battery employing the same.

전자기기의 경량화, 소형화에 따라 니켈수소전지, 니켈아연전지 및 니켈카드뮴 전지와 같은 2차전지의 중요성이 높아지고 있다. 이중에서 특히 수소저장합금을 활물질로 이용한 음극을 채용한 2차전지는 카드뮴이나 아연을 활물질로 이용한 경우와는 달리, 수소저장합금이 형태 변화가 없고 이용률이 높으며 비중이 카드뮴이나 아연보다 높기 때문에 실제적인 체적 용량밀도를 충분히 크게 할 수 있다는 점에서 어느 전지보다도 장래성이 큰 전지이다.2. Description of the Related Art [0002] With the weight reduction and miniaturization of electronic devices, the importance of secondary batteries such as nickel-hydrogen batteries, nickel-zinc batteries and nickel-cadmium batteries is increasing. In particular, unlike the case of using cadmium or zinc as the active material, the secondary battery employing the cathode using the hydrogen storage alloy as the active material has a higher specific gravity than the cadmium or zinc because there is no change in shape, The capacity capacity density can be sufficiently increased.

도 1에는 수소음극을 채용한 니켈수소전지의 구조가 도시되어 있다. 구체적으로, 원통형의 캔으로 된 케이스(1)에 양극판(9)과 음극판(7)이 교번하여 배치되어 있다(여기에서 양극판(9)과 음극판(7)은 소정의 폭과 길이를 갖는 직사각형 형태의 박편으로 되어 있고 그것을 코어를 중심으로 나선형으로 조립함으로써 양극판(9)과 음극판(7)이 교번하여 위치하게 되는 것이다). 그리고, 양극판(9)과 음극판(7)사이에는 두 극판을 절연시키는 세퍼레이타(8)가 개재되어 있다. 또한 상기 양극판(9)과 음극판(7)의 상부에는 캡(3), 안전변(4) 및 봉구판(5)이 설치되어 있다. 그리고 캡(3)의 접합 부위에는 개스켓(2)이 설치되어 있다.Fig. 1 shows a structure of a nickel-metal hydride battery employing a hydrogen cathode. Specifically, a positive electrode plate 9 and a negative electrode plate 7 are alternately arranged in a case 1 made of a cylindrical can (here, the positive electrode plate 9 and the negative electrode plate 7 have a rectangular shape with a predetermined width and length And the positive electrode plate 9 and the negative electrode plate 7 are alternately positioned by assembling them in a spiral shape around the core. A separator 8 is interposed between the positive electrode plate 9 and the negative electrode plate 7 to insulate the two electrode plates. A cap 3, a safety valve 4 and a stopper plate 5 are provided on the top of the positive electrode plate 9 and the negative electrode plate 7. A gasket (2) is provided at a joint portion of the cap (3).

또한 케이스(1)의 양극판(9), 음극판(7) 및 세퍼레이타(8)를 포함하는 전기요소와 케이스(1)의 바닥면간의 절연을 위하여 케이스(1)의 양극판(9)과 케이스(1) 바닥면 사이에는 절연판(10)이 설치되어 있다.In order to insulate the electric element including the positive electrode plate 9, negative electrode plate 7 and separator 8 of the case 1 from the bottom surface of the case 1, the positive electrode plate 9 of the case 1, (1) An insulating plate (10) is provided between the bottom surfaces.

이러한 니켈수소 2차전지에서 수소음극은 다음과 같은 방법에 의해 제조된다. 우선, 수소저장 합금, 결합제 및 전도성 향상제를 혼합하여 활물질 페이스트를 만든 다음, 이를 구멍이 뚫린 강철기판에 도포하여 극판을 형성한 후 소정의 온도에서 소정의 시간동안 건조시킨다. 상기 건조된 극판을 일정한 두께가 될때까지 롤(roll)을 이용하여 압연한 후 소정의 크기로 절단하여 음극을 형성한다.In such a nickel-hydrogen secondary battery, the hydrogen cathode is manufactured by the following method. First, an active material paste is prepared by mixing a hydrogen storage alloy, a binder and a conductivity enhancer, and then applied to a perforated steel substrate to form an electrode plate, followed by drying at a predetermined temperature for a predetermined time. The dried electrode plate is rolled by a roll until a predetermined thickness is obtained, and then cut to a predetermined size to form a cathode.

이렇게 형성된 수소음극과 니켈양극 사이에 세퍼레이타를 개재시켜 배열한 다음, 이를 권취하여 케이스에 투입하고 전해액을 주입한 후 봉입하는 과정을 거쳐 전지를 제조하였다.A separator was arranged between the hydrogen cathode and the nickel anode thus formed, and the battery was wound by winding the electrolyte into the case, injecting the electrolyte, and sealing the battery.

그런데, 상술한 바와 같이 수소음극을 제조하는 과정 중 건조, 압연된 극판을 소정의 크기로 절단하는 과정에서 절단된 극판의 단면은 활물질과 기판의 결착력이 다른 부위에 비해 연약하여 조립 및 기타 이후의 공정에서 활물질의 탈락이 쉽게 일어난다. 즉, 음극의 집전체로 통상적으로 NPPS(Nickel plated perporatedsteel, Punched metal)를 사용는데, 음극은 NPPS에 음극 활물질을 도포한 후 건조, 압연하고 최종적으로 절단함으로써 제조된다. 이때 칼날을 사용하는 등의 물리적인 힘을 가해서 극판을 절단할 경우에는, 절단하는 물리적인 힘에 의해 절단면에서 보면 NPPS가 한쪽으로 쏠리는 현상을 나타낸다. 상기 현상에 의해 절단면의 활물질은 NPPS에 더 강하게 압착되는 부위와 NPPS와 분리되는 부위로 나뉜다. 여기서 NPPS와 분리되는 부위의 활물질이 탈락되기 쉬운 것이다.However, as described above, in the process of manufacturing the hydrogen cathode, the cross section of the electrode plate cut in the process of cutting the dried and rolled electrode plate into a predetermined size is weaker than the region where the binding force between the active material and the substrate is different, The removal of the active material easily occurs in the process. That is, NPPS (nickel plated perforated steel, punched metal) is generally used as a current collector of a negative electrode. The negative electrode is manufactured by applying an anode active material to NPPS, followed by drying, rolling and finally cutting. In this case, when cutting the electrode plate by applying a physical force such as using a blade, the NPPS is squeezed to one side from the cut surface due to the physical force to cut. As a result of the above phenomenon, the active material on the cut surface is divided into a region where NPPS is more strongly pressed and a region where NPPS is separated. Here, the active material at the site separating from the NPPS is easily removed.

탈락한 활물질은 이후, 극판과 세퍼레이타 사이에 끼어서 전지의 단락을 일으킨다는 문제점이 있었다.The dropped active material is then caught between the electrode plate and the separator, causing a short circuit of the battery.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 음극 극판의 절단시 활물질의 탈락을 감소시키는 수소음극의 제조방법을 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a method of manufacturing a hydrogen cathode that reduces dropout of an active material during cutting of the negative electrode plate.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 수소음극의 활물질 탈락이 적어 용량이 큰 알칼리 2차전지를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an alkaline rechargeable battery having a large capacity because the hydrogen cathode is less likely to be detached from the active material.

도 1은 일반적인 니켈수소전지의 구조도이다.1 is a structural view of a general nickel-metal hydride battery.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

1. 케이스2. 개스켓1. Case 2. Gasket

3. 캡4. 안전변3. Cap 4. Safety side

5. 봉구판6. 스프링5. Boundary plate 6. spring

7. 음극판8. 세퍼레이타7. Anode plate 8. Cephalater

9. 양극판10. 절연판9. Bipolar plate 10. Insulating plate

상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는, 수소저장 합금을 주성분으로 하는 활물질을 집전체에 도포하여 극판을 형성하는 단계, 상기 극판을 건조시키는 단계 및 상기 건조된 극판을 소정 두께가 될 때까지 압연한 후, 소정의 크기로 절단하는 단계를 포함하는 수소음극의 제조방법에 있어서, 상기 극판의 절단이 레이저를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수소음극의 제조방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a hydrogen storage alloy, comprising the steps of: applying an active material containing a hydrogen storage alloy as a main component to a current collector to form an electrode plate; drying the electrode plate; And cutting the electrode plate into a predetermined size, wherein the cutting of the electrode plate is performed using a laser.

본 발명의 다른 과제는 상기 수소음극을 채용하는 것을 특징으로 하는 알칼리 2차전지에 달성된다.Another object of the present invention is achieved by an alkaline secondary battery characterized by employing the hydrogen cathode.

본 발명에서는 음극을 제조하는 과정에서 레이저를 이용하여 극판을 절단하므로 활물질의 탈락을 경감시켰다.In the present invention, since the electrode plate is cut by using the laser in the process of manufacturing the negative electrode, the dropout of the active material is reduced.

이하, 본 발명을 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

알칼리 2차전지에서 통상적으로 사용되는 니켈 양극은 수산화니켈 분말을 활물질의 주성분으로 하고, 집전체로는 다공성의 발포니켈을 사용한다. 상기 발포니켈은 3차원의 그물구조로 되어 있어 그 그물구조의 내부에 활물질이 들어가기 때문에 활물질의 탈락이 용이하지 않다.The nickel anode commonly used in an alkaline secondary battery is composed of nickel hydroxide powder as a main component of the active material and porous nickel nickel as a current collector. Since the foamed nickel has a three-dimensional net structure, the active material enters into the net structure, so that the active material is not easily removed.

반면에 수소음극의 경우 활물질의 주성분은 수소저장 합금이고 집전체로서는 다공성의 금속기판을 사용한다. 상기 금속 기판은 2차원의 평면 구조로 되어 있고 활물질이 페이스트상으로 기판 위에 도포되어 있기 때문에 활물질의 탈락이 용이하다. 따라서, 활물질에 결착제(binder)를 사용하여 활물질 상호간의 결착과 활물질과 집전체 사이의 결착을 도모한다. 여기에 더하여 극판의 밀도를 증가시키기 위하여 압연을 한다. 이러한 압연과정을 통하여 극판의 결착력이 더욱 증가하게 된다.On the other hand, in the case of a hydrogen cathode, a main component of the active material is a hydrogen storage alloy, and a porous metal substrate is used as a current collector. Since the metal substrate has a two-dimensional planar structure and the active material is coated on the substrate in paste form, the active material can be easily removed. Therefore, binding between the active materials and binding between the active material and the current collector are achieved by using a binder in the active material. In addition, rolling is performed to increase the density of the electrode plate. Through this rolling process, the binding force of the electrode plate is further increased.

이때 압연에 의한 결착력은 주로 압연되는 방향으로 증대된다. 따라서 극판의 두께방향으로의 결착력은 증대되지만 폭방향 또는 길이 방향으로의 결착력은 상대적으로 덜 증가한다. 더우기 극판의 절단면은 결착력이 상대적으로 부족한데다가 외부와의 접촉이 잦기 때문에 활물질의 탈락이 더욱 쉽게 일어난다.At this time, the binding force by rolling is mainly increased in the rolling direction. Accordingly, the binding force in the thickness direction of the electrode plate is increased, but the binding force in the width direction or the length direction is relatively less increased. In addition, the cutting surface of the electrode plate has a relatively low binding force, and contact with the outside is frequent, so that the active material is easily removed.

이에 본 발명에서는 레이저에 의한 음극 집전체의 절단방법을 제안하였다.Accordingly, the present invention proposes a method of cutting an anode current collector by a laser.

레이저를 사용한다면, 칼날을 사용할 때처럼 물리적인 힘이 작용하지 않을 것이므로, 절단면에서 NPPS가 쏠리는 현상을 보이지 않을 것이다. 또한, 레이저의 높은 열에 의하여, 절단면의 물질들이 레이저의 열에 의하여 녹기 때문에 절단면이 매끄럽고 또 활물질이 탈락되는 현상도 현저히 감소될 수 있다.If you use a laser, there will be no physical force acting like a blade, so you will not see NPPS tilting at the cut. Further, due to the high heat of the laser, the material of the cut surface melts by the heat of the laser, so that the cutting surface is smooth and the phenomenon that the active material falls off can be remarkably reduced.

이상에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 음극을 채용하는 알칼리 2차전지는 활물질의 탈락이 억제되어 용량의 저하가 발생되지 않고 전지의 단락 현상도 일어나지 않는, 성능이 우수한 전지이다.As can be seen from the above description, the alkaline secondary battery employing the negative electrode manufactured according to the present invention is excellent in performance, in which detachment of the active material is suppressed, the capacity is not lowered, and the battery is not short-circuited.

Claims

수소저장 합금을 주성분으로 하는 활물질을 집전체에 도포하여 극판을 형성하는 단계;Forming an electrode plate by applying an active material containing a hydrogen storage alloy as a main component to a current collector;

상기 극판을 건조시키는 단계;및Drying the electrode plate; and

상기 건조된 극판을 소정 두께가 될 때까지 압연한 후, 소정의 크기로 절단하는 단계;를 포함하는 수소음극의 제조방법에 있어서,Rolling the dried plate to a predetermined thickness, and cutting the plate to a predetermined size, the method comprising the steps of:

상기 극판의 절단이 레이저를 이용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수소음극의 제조방법.Wherein the electrode plate is cut using a laser.

제1항에 의해 제조된 수소음극을 채용하는 것을 특징으로 하는 알칼리 2차전지.An alkaline secondary battery employing the hydrogen negative electrode produced by the method of claim 1.