KR870001471B1

KR870001471B1 - Solid battery

Info

Publication number: KR870001471B1
Application number: KR1019840007844A
Authority: KR
Inventors: 박수용
Original assignee: 박수용
Priority date: 1984-07-14
Filing date: 1984-07-14
Publication date: 1987-08-12
Also published as: KR860005456A

Abstract

This invention relates to the manufacturing method of a solid battey which can be recharged and the battery liquid of which doesn't leak. The solid medium, made by adding Na and Zn to CaSO4, is inserted between two plates. One is anode, made of PbO2 plate, and the other is cathode, made of pb plate. The pole plate can be replaced with a silver, nickel, mercury, cadmium or manganese dioxide plate.

Description

Solid storage battery

제1도는 본 발명에 의한 단위 축전지의 개략적 사시도.1 is a schematic perspective view of a unit battery according to the present invention.

제2도는 본 발명의 축전지를 직렬로 접속하여 고전위의 축전지를 구성한 실시예를 나타내는 개략도.2 is a schematic view showing an embodiment in which a storage battery of high potential is configured by connecting the storage batteries of the present invention in series.

제3도는 본 발명에 의한 축전지의 방전 특성을 나타내는 도면.3 is a view showing discharge characteristics of a storage battery according to the present invention.

제4도는 본 발명의 축전지를 원통형으로 구성한 예를 나타내는 도면이다.4 is a view showing an example in which the storage battery of the present invention is configured in a cylindrical shape.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 고체 매질 2: 양극1: solid medium 2: anode

3 : 음극 4 : 패킹재3: cathode 4: packing material

본 발명은 축전지에 관한 것으로, 특히 시간 경과에 따라 누액이 없으며, 종지 전압에 상관없이 재충전이 가능한 고체 축전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to storage batteries, and more particularly, to a solid storage battery that is free of leakage with time and is rechargeable regardless of the final voltage.

종래의 전지는 통상적으로 재충전에 의한 환원 가능성의 여부에 따라 2가지 종류로, 즉 방전을 하여 기전력이 쇠퇴하였을 때 외부에서 반대로 전류를 통하여 주어도 다시 환원시킬 수 없는 건전지와 같은 1차전지(불가역전지)와, 외부에서 전류를 통하면기전력이 회복되어 재사용할 수 있게 되는 2차전기(축전지)로 구분된다.Conventional batteries are usually of two types, depending on the possibility of reduction by recharging, that is, primary batteries such as batteries that cannot be reduced again when given through an electric current from the outside when the electromotive force declines by discharging. ) And secondary electricity (storage battery) that can be reused when the current flows from the outside and can be reused.

그런데 기존의 건전지는 축전 용량이 작아 카셋트 테이프의 경우 통상 4시간 사용으로 폐기해야 하는 단점을 가지고 있어 소비자에게 경비 부담과 불편함을 주었다. 또한 종래의 자동차용 밧데리는 액이 주입되므로 누액의 위험 부담이 있으며, 액보축 및 비중 점검을 때때로 해야 하는 번거로움을 가지고 있는 한편, 방전에 의한 종지 전압이 특정값 이하로 내려가지 않도록 하고 아울러 재충전시 과충전이 생기지 않도록 작업자나 사용자가 신경을 써야 하는 문제점을 안고 있다. 더우기 사용 도중에 수소가스의 발생으로 화재 또는 폭발 위험성을 항상 내포하고 있고 장시간 저장 또는 사용시 납이 흘러내려 수명이 단축되었다.However, conventional batteries have a small storage capacity, and cassette tapes have a disadvantage of having to be disposed of in 4 hours. In addition, the conventional automotive battery has a risk of leakage due to the liquid is injected, has the trouble of occasional liquid storage and specific gravity check, while the end voltage caused by discharge does not fall below a certain value and recharge It has a problem that the operator or the user should pay attention not to overcharge. Moreover, the generation of hydrogen gas always implies the risk of fire or explosion during use, and its life is shortened due to the flow of lead when stored or used for a long time.

충전된 겔 밧데리의 경우, 지정된 충전기를 사용하여야 하며, 충전시긴이 길기 때문에 급히 재사용하는 것이 사실상 불가능하고, 기준 기전력이 6V인 경우 실제 기전력이 방전 종지전압인 5.2V 이하로 하강된 상태에서 계속 사용하게 되면 재충전 불능 상태로 되는 결점을 가지고 있었다.In case of charged gel battery, the designated charger should be used, and it is practically impossible to reuse it quickly because of the long charging time, and if the reference electromotive force is 6V, it will continue to be used with the actual electromotive force lowered below the discharge end voltage of 5.2V. It had the drawback of being unable to recharge.

니켈-크드뮴 밧데리도 수용액이 들어가므로 과방전, 과충전시 수명이 단축된다.Nickel-Cadmium battery also contains an aqueous solution, which shortens the life during overdischarge and overcharge.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 충방전시 가스난 액의 유출현상이 일어나지 않으며 방전종지 전압에 구애됨이 없이 재충전이 가능한 고체 축전지를 제공하는 것을 주목적으로 하고 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and a main object of the present invention is to provide a solid storage battery that can be recharged without charge gas discharge and is free from discharge end voltage.

본 발명의 다른 목적은 설정된 충전 전압과 전류내에서 장시간 충전하여도 과충전에 의한 수명이 단축 되지 않는 축전지를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a battery that does not shorten the life due to overcharging even after charging for a long time within the set charging voltage and current.

본 발명에 있어서 상기한 목적은, 양극판 사이에 액상 또는 페이스트상의 전해질을 사용하지 않고, 고체 매질을 채워 넣는 구조의 축전지를 제공함으로써 달성된다.The above object in the present invention is achieved by providing a storage battery having a structure in which a solid medium is filled without using a liquid or paste electrolyte between the positive electrode plates.

이와 같은 구성에 의하여 누액 방지를 위한 정밀한 밀봉 수단이 요하지 않게 되어 제조공정이 간단하여지며, 아울러 생산단가가 저렴해지는 이점을 가지고 있다.Such a configuration does not require a precise sealing means for preventing leakage, thereby simplifying the manufacturing process, and also has the advantage of low production cost.

다음은 본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한 것이다.The following describes the embodiments of the present invention in detail with reference to the accompanying drawings.

제1도에서, 고체 매질(1)은 Ca H₂SO₄, Na, Zn 등으로 구성되며 Ca 과 H₂SO₄를 주성분으로 한다. Ca 과 H₂SO₄의 배합시 화학적 중성이 되도록 하고, 이 때 수소는 배출되며 CaSO₄가 조직체로 형성된다. 조직체 사이에 Na, Zn은 CaSO₄의 활성도를 증진시키는 역활을 한다. CaSO₄에 Na, Zn을 투입치 않을 경우 CaSO₄가 약 70% 정도 건조하면 전하의 흐름이 멎으며 CaSO₄에 Zn을 투입하는 약 90% 정도 건조할 때 전지의 내부저항이 커져서 용량이 감퇴한다. CaSO₄및 Zn에 Na을 혼합하면 90% 정도 건조되어도 자체 저항이 감소되어 장시간 고체 전위로서 성능을 발휘하게 된다. 양극판(2)로서 PbO2를, 음극판(3)으로서 Pb를 사용하고 2극판의 칫수를 모두 40mm×60mm(두께는 무관)로 형성하여 전체적으로(-)Pb/CaSO₄,Zn, Na/PbO₂(+)의 교체 축전지를 구성하였을 때 2극판 사이의 개방전압, 즉 기전력은 2.4V이었다. 한편, 동일 매질에 대하여 약극판(2) 을 PbO₂로, 음극판(3)을 Zn으로 구성하고 상기와 동일 칫수로 하였을 때 (-)Zn/CaSO₄,Zn, Na/ PbO₂(+)의 고체축전지의 기전력은 2V이었다. 만약 CaSO₄의 배합시 H₂SO₄의 양이 많이 사용된 경우에 있어서는 음극의 Zn이 녹아 없어지게 되므로 반드시 중화 상태로 CaSO₄를 형성하여야 한다.In FIG. 1, the solid medium 1 consists of Ca H ₂ SO ₄ , Na, Zn, and the like, and is mainly composed of Ca and H ₂ SO ₄ . When Ca and H ₂ SO ₄ are combined, they are chemically neutral. At this time, hydrogen is released and CaSO ₄ is formed into a tissue. Between the tissues, Na, Zn plays a role in enhancing the activity of CaSO ₄ . When CaSO ₄ is not added with Na or Zn, CaSO ₄ is dried by about 70%, and the flow of charge stops, and when about 90% is dried by adding Zn to CaSO ₄ , the internal resistance of the battery increases, and the capacity is reduced. . When Na is mixed with CaSO ₄ and Zn, the self-resistance decreases even when dried about 90%, thereby exerting performance as a solid potential for a long time. PbO2 is used as the positive electrode plate 2 and Pb is used as the negative electrode plate 3, and the dimensions of the bipolar plate are all 40 mm x 60 mm (regardless of thickness), so that the overall (-) Pb / CaSO ₄ , Zn, Na / PbO ₂ ( When the replacement battery of +) was constructed, the open voltage between the bipolar plates, that is, the electromotive force, was 2.4V. On the other hand, when the negative electrode plate 2 is made of PbO ₂ and the negative electrode plate 3 is made of Zn in the same medium and the same dimensions as described above, (-) Zn / CaSO ₄ , Zn, Na / PbO ₂ (+) The electromotive force of the solid state battery was 2V. If the amount of H ₂ SO ₄ is used in the mixing of CaSO ₄ , the Zn of the cathode will be dissolved away, so CaSO ₄ must be formed in a neutralized state.

제3도에는 본 발명에 의한(-)Pb/CaSO₄,Zn, Na/Pb₂(+)의 축전지의 방전특성이 도시되어 있는데, 이는 1A의 부하전류에 대하여 약 6시간 동안 2.4-2.0V의 전압을 유지하여 양호한 축전지 성능을 나타내었다. 장시간이 경과된 후 방전 종지전압이 1.8V보다 훨씬 이하인 0.2V까지 하강된 상태에서도, 종래의 축전지와는 달리 재충전이 가능하였다.3 shows the discharge characteristics of the (-) Pb / CaSO ₄ , Zn, Na / Pb ₂ (+) battery according to the present invention, which is 2.4-2.0V for about 6 hours for a load current of 1A. The battery voltage was maintained to show good battery performance. After a long time elapsed, even when the discharge end voltage fell to 0.2V, which is much less than 1.8V, it was possible to recharge unlike a conventional battery.

제2도는 본 발명에 의한 축전지를 다수개 직렬로 접속하여 고전위의 기전력을 발생시키는 구성이 도시되어 있다. 동 도면에서, 제1도와 같은 부품은 같은 숫자로 표시되어 있다. 제2도의 실시예는 예컨대 2.4V의 단위축전지 3개를 직렬로 접속하여 7.2V의 고전위의 축전지를 구성한 예이다. 참조번호 4는 전체전지에 대한 패킹재로서, 반드시 종래와 같은 누액 방지 밀봉으로 할 필요가 없다. 한편 본 발명에 의한 고체 매질을 지름 10mm, 두께 0.5mm정도의 탄소극판 사이에 개재하여 전체 두께를 약 2mm 정도로 형성하였을 때 2V의 기전결이 얻어진 동시에, 이 부품은 양 극판 사이에 100μF 정도의 용량성이 나타나 대용량의 콘덴서로서도 사용할 수 있다.2 is a configuration in which a plurality of storage batteries according to the present invention are connected in series to generate an electromotive force of high potential. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same numerals. The embodiment of FIG. 2 is an example in which a high-potential storage battery of 7.2V is configured by connecting three 2.4V unit storage batteries in series. Reference numeral 4 is a packing material for the entire battery, and does not necessarily have to be a leakproof seal as in the prior art. On the other hand, when the total thickness of the solid medium according to the present invention was formed between a carbon electrode plate having a diameter of 10 mm and a thickness of about 0.5 mm, the total thickness was about 2 mm. It can be used as a large capacity capacitor.

제1도 및 제2도는 각각 판상 또는 적층구조의 축전지가 개시되어 있지만, 2극판과 고체 매질의 조합체를 제4도의 스트립 상으로 구성하여 나선형으로 권회하여 사용할 수 있다.Although FIGS. 1 and 2 show a storage battery having a plate-like or laminated structure, respectively, a combination of a bipolar plate and a solid medium may be formed in a strip of FIG. 4 and spirally wound.

본 발명에 의한 축전지는 그 기전력의 크기가 극판의 단위면적당 축전량과 관계되며, 종래의 동일 용량의 납밧데리에 비해 부피 및 무게를 1/3 이상 줄일 수 있는 효과를 가지고 있다. 또한 전술한 바와 같이, 전해질을 고체로 형성하는 것에 의해 종래의 납축전지에 있어서 기계적 요동을 방지하기 위한 격리판이나 건전지 등에 소요되는 글라스매트 등이 필요 없게 되어 제품의 부품수가 줄어들어 생산원가가 저렴하여지는 동시에, 충전시에는 종래와 같이 지정된 별개의 충전기가 요구되지 않고 공지의 전파 또는 반파 종류 회로를 이용한 간단한 구성의 충전지로도 충전이 가능하다. 또한 수천회에 걸친 충방전의 실행에도 그 전기적 특성은 양호하여, 본 발명의 축전지를 전자제품의 일부품으로 장착하여 에너지 절약에 기여할 수 있게 되었다.The storage battery according to the present invention is related to the amount of electromotive force per unit area of the electrode plate, and has the effect of reducing the volume and weight by 1/3 or more as compared to the conventional battery of the same capacity. In addition, as described above, by forming the electrolyte in a solid state, a conventional lead acid battery eliminates the need for a glass mat or the like used for a separator or a battery to prevent mechanical fluctuations. At the same time, it is possible to charge the battery with a simple configuration using a known radio wave or half-wave type circuit without requiring a separate charger specified as in the prior art. In addition, the electrical characteristics are good even after thousands of charge / discharge cycles, and the battery of the present invention can be installed as part of an electronic product to contribute to energy saving.

본 발명에 의한 축전지의 극판으로서 은, 니켈, 수은, 카드뮴, 이산화망간 등의 금속을 사용하여도 충방전이 가능하며, 또한 본 발명의 축전지는 소용량의 시계용 밧데리로부터 대용량의 열차용 밧데리에 이르기까지 적용될 수 있는 것이다.The battery plate according to the present invention can be charged and discharged even by using metals such as silver, nickel, mercury, cadmium, and manganese dioxide, and the battery of the present invention can be used from a small watch battery to a large train battery. It can be applied.

Claims

A solid storage battery comprising a solid medium containing Na and Zn added to chemically neutral CaSO ₄ interposed between plate-shaped bipolar plates.