KR101009440B1 - 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극 및 이를 이용한 용해 납 레독스 흐름 배터리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전극 간 전기적 접촉을 억제하기 위한 3차원 구조를 갖는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극 및 이를 이용한 용해 납 레독스 흐름 배터리에 관한 것으로서, 적어도 일 표면에 납 이온을 함유하는 전해액의 출입 통로가 형성되고, 그 내부에 상기 출입 통로와 이어지며 내부에서의 전해액의 흐름을 원활하게 해주는 내부 통로가 형성된 3차원 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극을 제공한다.
용해 납, 레독스, 흐름, 배터리, 3차원 구조, 탄소 종이, 니켈 폼, 카본 나노파이버

Description

용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극 및 이를 이용한 용해 납 레독스 흐름 배터리{ELECTRODE FOR SOLUBLE LEAD ACID REDOX FLOW BATTERY AND SOLUBLE LEAD ACID REDOX FLOW BATTERY USING THE SAME}
본 발명은 전극 간 전기적 접촉을 억제하기 위한 3차원 구조를 갖는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극 및 이를 이용한 용해 납 레독스 흐름 배터리에 관한 것이다.
통상적인 레독스 흐름 배터리 (redox flow battery)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전극으로 흐르는 전해액의 레독스 반응에 의해 전력을 충전 및 방전시킨다. 이러한 레독스 흐름 배터리는 바나듐 이온을 이용하는 바나듐 흐름 배터리 (vanadium redox flow battery)를 주로 사용한다.
그러나, 바나듐 흐름 배터리를 포함한 일반적인 레독스 흐름 배터리는, 충·방전 시 레독스 반응하는 이온을 분리하기 위해 두 전극 사이에 이온 교환 멤브레인 (ion exchange membrane)을 필요로 하여, 제조 단가가 비싸고, 내구성이 떨어지는 단점이 있다.
이러한 단점을 해결하기 위하여, 멤브레인이 필요 없는 용해 납 흐름 배터리 방식 (soluble lead acid redox flow battery)이 제안되었다. 이 방식은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전극으로 흐르는 전해액 중의 납 이온이 충·방전 전하에 의한 레독스 반응에 의해 전극에 Pb나 PbO2 층을 형성하고 용해됨으로써 전력이 충전 및 방전되는 방식이다. 각 전극에서의 충전 반응식은 다음과 같다.
(+) 전극 : Pb2+ + 2H2O - 2e- => PbO2 + 4H+
(-) 전극 : Pb2+ + 2e- => Pb
충전 시에는 전해액 중의 Pb2+ 이온이 전극에 Pb나 PbO2 층 형태로 고형화되고, 방전 시에는 전극에 형성된 고형물 박막이 전해액으로 다시 녹아 들어가게 된다. 충·방전 특성은 Pb와 PbO2 층의 형성 및 용해에 의해 결정된다. 납이 용해된 전해질 용액의 양을 증대시키면 에너지 저장 용량을 크게 할 수 있으므로, 대용량 전력 저장 장치로 활용할 수 있다. 납이 아주 잘 녹는 설폰산 (sulfonic acid)과 같은 수용액 전해질을 사용하며, 단일 전해액을 사용하여 전력을 충·방전할 수 있다.
이 방식은 전해액에 녹아 있는 Pb2+ 이온의 양에 따라 에너지 저장 용량이 결정되므로, 고농도의 많은 전해질을 흘려주어 대용량화가 가능하며, 멤브레인을 사용하지 않아 시설비가 절약되는 장점이 있다.
그러나, 용해 납 배터리 방식의 경우, 전극에 형성되는 Pb와 PbO2 층이, 도 3의 이미지와 같이, (+), (-) 전극 사이에 길쭉하게 자라나서, 전극 간 전기적 접촉이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 용해 납 흐름 배터리 (이하, '용해 납 레독스 흐름 배터리', '용해 납 배터리'와 혼용됨)에서 충전 시 형성되는 Pb나 PbO2의 고형체가 전극 면에 수직인 방향으로 성장함에 따라 양극과 음극 간에 발생하는 전기적 접촉과 이에 따른 배터리 파괴의 문제를 해소하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여,
본 발명은, 용해 납 레독스 흐름 배터리 (soluble lead acid redox flow battery)용 전극에 있어서, 상기 전극은 적어도 일 표면에 납 이온을 함유하는 전해액의 출입 통로가 형성되고, 그 내부에 상기 출입 통로와 이어지며 내부에서의 전해액의 흐름을 원활하게 해주는 내부 통로가 형성된 3차원 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극을 제공한다.
예컨대, 상기 전극은 3차원 구조의 탄소 종이 (carbon paper), 니켈 폼 (Ni foam), 서로 뒤엉킨 (entangled ) 카본 나노파이버 (carbon nanofiber; CNF) 전극일 수 있다.
또한, 본 발명은, 서로 격리됨이 없이 이격 배치되는 양극 및 음극을 포함하는 셀과; 납 이온을 함유하는 전해액을 저장하는 탱크와; 상기 납 이온을 함유하는 전해액을 상기 셀 내로 순환시키는 펌프를 포함하여 이루어지며, 상기 양극과 상기 음극 중 적어도 하나는, 적어도 일 표면에 납 이온을 함유하는 전해액의 출입 통로가 형성되고, 그 내부에 상기 출입 통로와 이어지며 내부에서의 전해액의 흐름을 원활하게 해주는 내부 통로가 형성된 3차원 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리를 제공한다.
본 발명에 따라 3차원 구조를 갖는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극 (예컨대, 탄소 종이, 니켈 폼, 서로 뒤엉킨 카본 나노파이버 전극)은 Pb 및/또는 PbO2 형성 시 발생하는 전극 간 통전의 문제점을 해결할 수 있다. 특히, 음극으로서 상기 탄소 종이 전극을 사용하고, 양극으로서 상기 카본 나노파이버 전극을 사용하면 에너지 효율을 극대화할 수 있다.
본 발명에 따른 용해 납 레독스 흐름 배터리는 두 전극을 포함하는 셀과, 납 이온을 함유하는 전해액을 저장하는 탱크와, 상기 전해액을 상기 셀 내로 순환시키는 펌프를 포함하여 이루어진다. 즉, 전해액이 셀 내에 저장되어 있지 않고, 셀 외부의 탱크에 저장되어 있다가 충·방전을 할 경우 펌프를 통하여 셀 내에 공급된다.
상기 셀 내의 두 전극 (즉, 양극과 음극) 사이에는 분리막 내지 이온 교환 멤브레인이 없다. 즉, 양극과 음극은 서로 격리됨이 없이 이격 배치되어 있다. 이에 따라, 일반적인 바나듐 레독스 흐름 배터리와는 달리, 상기 펌프 및 상기 탱크 가 하나면 족하다.
기존 용해 납 레독스 흐름 배터리의 경우, 충전 시 전극에 형성되는 Pb와 PbO2 층이 평면 형태의 두 전극 사이에 길쭉하게 자라나서 (dendritic growth) 두 전극이 서로 연결됨으로써 두 전극 간에 전기적 접촉이 생기는 문제가 있었다. 이는 기존의 전극 형상이 평면적인 2차원 구조를 가지므로, Pb나 PbO2의 고형체가 전극 면에 수직인 방향으로 성장할 확률이 높기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극은, 도 4와 같은 3차원 구조로서, 전극의 적어도 일 표면에 납 이온을 함유하는 전해액의 출입 통로가 형성되고, 그 내부에 상기 출입 통로와 이어지며 내부에서의 전해액의 흐름을 원활하게 해주는 내부 통로가 형성된 3차원 구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상대 전극과 대향하는 전극의 표면은 상기 전해액의 출입 통로가 형성되는 것이 바람직하다.
충전 시 납 이온을 함유하는 전해액과 전극이 접촉하는 곳에서 Pb 혹은 PbO2의 고형체가 형성된다. 따라서, 전극을 3차원 구조로 형성하고, 전극 (즉, 상기 3차원 구조물) 내부로 상기 전해액이 쉽게 출입할 수 있고 전극 내부에서도 상기 전해액이 잘 순환될 수 있는 구조를 만들면, Pb 혹은 PbO2의 고형체가 특정 방향으로 성장하는 것을 최소화할 수 있게 되어 (도 4 그림 참조), 전극 간 접촉 문제를 해결할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 3차원 구조의 전극을 사용하면, 에너지 저장 용량을 증대시킬 수 있다.
본 발명에 따라 상기 출입 통로 및 상기 내부 통로가 형성된 3차원 구조물을 포함하는 전극은 구체적으로 다음과 같은 방식으로 구현될 수 있다.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 전극은 집전체 및 이 집전체 위에 형성된 3차원 구조물을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 집전체는 니켈, 코발트 등과 같은 금속 원소를 함유 또는 포함하고, 상기 3차원 구조물은 상기 금속 원소를 촉매로 하여 성장된 카본 나노파이버가 서로 뒤엉켜 (entangled) 이루어진다. 상기 집전체는 판상일 수도 있고, 또는 폼 (foam) 형상일 수도 있다. 이 제1 실시예에 따른 전극을 '카본 나노파이버 전극'으로 명명하기로 한다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 전극은 3차원 구조의 탄소 종이 (carbon paper)이다. 이 제2 실시예에 따른 전극을 '탄소 종이 전극'으로 명명하기로 한다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 전극은 3차원 구조의 금속 폼 (foam)이다. 내 부식성 측면에서, 상기 금속 폼으로서 니켈 폼이 바람직하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이 제3 실시예에 따른 전극을 '금속 폼 전극' 또는 '니켈 폼 전극'으로 명명하기로 한다.
다만, 본 발명이 상기 세 가지 실시예에 국한되는 것은 아니며, 상기 출입 통로 및 상기 내부 통로가 형성된 3차원 구조물을 포함하는 전극이면 어떠한 전극이라도 사용 가능하다.
본 발명에 따른 용해 납 레독스 흐름 배터리에 사용되는 양극과 음극은 같은 종류의 3차원 전극이 사용될 수도 있고, 다른 종류의 3차원 전극이 사용될 수도 있 다. 예컨대, 양극과 음극이 둘 다 상기 카본 나노파이버 전극일 수도 있고, 상기 탄소 종이 전극일 수도 있으며, 상기 금속 폼 전극일 수도 있다. 실험에 의하면, 양극으로 상기 카본 나노파이버 전극을 사용하고, 음극으로 상기 탄소 종이 전극을 사용할 경우에 에너지 효율이 가장 높았다.
한편, 본 발명에 따른 용해 납 레독스 흐름 배터리에 사용되는 전해액은 (0.3-2M PbCO3 + 2M CH4O3S)인 것이 바람직하며, 충·방전 시 전류밀도는 50-200 ㎃/㎠인 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 이러한 실시예는 본 발명을 좀 더 명확하게 이해하기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하는 목적으로 제시하는 것은 아니며, 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상의 범위 내에서 정해질 것이다.
[비교예]
A.Hazza, et.al., Phys.Chem.Chem.Phys. 2004, 6, p1773.에 의하면, 전해액으로서 납 메탄설포니트 (Lead methanesulfonate)를, 전극으로서 탄소 디스크 전극을 사용하여 싸이클 볼타메트리를 측정하였고, 그 결과는 도 5와 같다. (-) 전극에서의 Pb 층 형성 볼타메트리는 도 5의 (a) 그림에, (+) 전극에서의 PbO2 형성 볼타메트리는 도 5의 (b) 그림에 나타내었다. 600초 충전 시간에 따른 충·방전 특성은 도 6과 같다. (-) 전극에서 -0.42 V로 충전되고, -0.32 V로 방전된다. (+) 전극에서는 1.65 V로 충전되고, 1.15 V에서 방전된다. 레독스 흐름 베터리 작동 중 전극에 형성된 Pb 및 PbO2 층의 미세 구조는 도 7과 같다.
[실시예 1]
니켈 폼 집전체 위에 에틸렌 가스를 흘려주면서, 기판을 500 ℃로 가열하여, 도 8과 같은 서로 뒤엉킨 카본 나노파이버를 형성하였다. 카본 나노파이버는 니켈 집전체에 고정되어 있으므로, 충전 및 방전 시에 전류의 흐름을 원활하게 하고, 3차원 구조로 되어 있으므로, Pb 혹은 PbO2 고형체 박막 형성 시 3차원으로 자라게 하여 전극 간 통전 불량을 줄일 수 있었다.
[실시예 2]
3차원 구조의 탄소 종이, 니켈 폼, 카본 나노파이버 전극에 대한 음극 볼타모그램 (voltamograms)은 도 9와 같았다. 음극에서는 다음 반응식에 의해 납이 형성된다.
Pb2+ + 2e- = Pb
탄소 종이 전극 (도 9의 (a) 그림)와 니켈 폼 전극 (도 9의 (b) 그림)은 유사한 특성을 보이지만, 카본 나노파이버 전극 (도 9의 (c) 그림)의 경우, 다른 전극에 비해 비표면적이 크고, 전해액과의 접촉 면적이 커서 충전되는 전류의 값이 두 배 정도로 컸다.
양극에서의 볼타모그램은 도 10과 같다. 양극에서는 다음 반응식에 의해 산화납이 형성된다.
Pb2+ + 2H2O - 2e- = PbO2 + 4H+
탄소 종이 전극 (도 10의 (a) 그림)와 니켈 폼 전극 (도 10의 (b) 그림)은 유사한 특성을 보이나, 카본 나노파이버 전극 (도 10의 (c) 그림)의 경우, 충 방전 전위와 전류 값이 더 컸다. 기존 기술인 탄소 디스크 전극에서의 충·방전 특성에 비해, 본 발명에 따른 3차원 구조 전극의 충·방전 전위와 전류 값이 더 큼을 알 수 있었다.
[실시예 3]
탄소 종이 전극을 음극으로 사용하였다. 이 경우, 음극에서의 600초 충·방전 특성은 도 11과 같았다. 충전 전압은 -0.37 V이고, 방전 전압은 -0.32 V였다. 충·방전 전위 차는 0.05 V이며, 방전 시간은 516초였다. 충·방전 과정에서 탄소 종이 전극에 형성되는 Pb 층의 미세 구조는 도 12와 같았다. 충전에 의해 탄소 섬유 상에 Pb 층이 형성되고, 방전에 의해 Pb 층이 용해되었다.
[실시예 4]
탄소 종이 전극을 양극으로 사용하였다. 이 경우, 양극에서의 600초 충·방 전 특성은 도 13과 같았다. 충전 전압은 1.54 V이고, 방전 전압은 1.25 V였다. 충·방전 전위 차는 0.29 V이며, 방전 시간은 500초였다. 충·방전 과정에서 탄소 종이 전극에 형성되는 PbO2 층의 미세 구조는 도 14와 같았다. 충전에 의해 탄소 섬유 상에 PbO2 층이 형성되고, 방전에 의해 PbO2 층이 용해되었다. 방전 후에 완전히 용해되지 않고 약간의 PbO2 층이 남았다.
[실시예 5]
니켈 폼 전극을 음극으로 사용하였다. 이 경우, 음극에서의 600초 충·방전 특성은 도 15와 같았다. 충전 전압은 -0.37 V이고, 방전 전압은 -0.35 V였다. 충·방전 전위 차는 0.02 V이며, 방전 시간은 510초였다. 충·방전 과정에서 니켈 폼 전극에 형성되는 Pb 층의 미세 구조는 도 16과 같았다. 충전에 의해 니켈 폼 상에 침상의 Pb 층이 형성되고, 방전에 의해 Pb 층이 용해되었다.
[실시예 6]
니켈 폼 전극을 양극으로 사용하였다. 이 경우, 양극에서의 600초 충·방전 특성은 도 17과 같았다. 충전 전압은 1.61 V이고, 방전 전압은 1.31 V였다. 충·방전 전위 차는 0.3 V이며, 방전 시간은 375초였다. 충·방전 과정에서 니켈 폼 전극에 형성되는 PbO2 층의 미세 구조는 도 18과 같았다. 충전에 의해 니켈 폼 상에 PbO2 층이 형성되고, 방전에 의해 PbO2 층이 용해되었다. 방전 후에 완전히 용해되지 않고 약간의 PbO2 층이 남았다.
[실시예 7]
카본 나노파이버 전극을 음극으로 사용하였다. 이 경우, 음극에서의 600초 충·방전 특성은 도 19와 같았다. 충전 전압은 -0.41 V이고, 방전 전압은 -0.36 V였다. 충·방전 전위 차는 0.043 V이며, 방전 시간은 430초였다. 충·방전 과정에서 카본 나노파이버 전극에 형성되는 Pb 층의 미세 구조는 도 20과 같았다. 충전에 의해 카본 나노파이버 상에 Pb 층이 형성되었다. 방전에 의해 Pb 층이 용해되었다.
[실시예 8]
카본 나노파이버 전극을 양극으로 사용하였다. 이 경우, 양극에서의 600초 충·방전 특성은 도 21과 같았다. 충전 전압은 1.66 V이고, 방전 전압은 1.16 V였다. 충·방전 전위 차는 0.4 V이며, 방전 시간은 224초였다. 충·방전 과정에서 카본 나노파이버 전극에 형성되는 PbO2 층의 미세구조는 도 22와 같았다. 충전에 의해 카본 나노파이버 상에 PbO2 층이 형성되고, 방전에 의해 PbO2 층이 용해되었다. 방전 후에 완전히 용해되지 않고 약간의 PbO2 층이 남았다. 카본 나노파이버 위에 형성되는 PbO2 층이 뚜렷이 구분되지 않지만, EDAX 분석 결과 얇은 두께로 형성되어 있음을 알 수 있었다.
[실험 결과]
음극에서의 납 층 형성 충·방전 특성을 전극 종류별로 종합하면, 도 23 및 도 24와 같다. 충전 특성이 우수한 카본 나노파이버의 경우, 방전 시간이 짧은 것이 단점이다.
세 종류 전극에 대한 양극에서의 충·방전 특성을 도 25 및 도 26에 종합하였다. 카본 나노파이버 전극의 경우, 충전 전류 및 전압은 우수하나. 방전 시간이 짧아 에너지 효율이 26%로 낮은 것이 단점이다.
음극과 양극에서의 레독스 흐름 베터리 특성을 파워, 에너지 측면에서 종합한 라곤 플롯과 표를 도 27 내지 도 30에 나타내었다. 음극의 경우 탄소 종이 전극이 우수하고, 양극의 경우 카본 나노파이버 전극의 특성이 우수하다. 그러므로, 음극은 탄소 종이 전극을, 양극은 카본 나노파이버 전극을 사용하여 복합 전극으로 구성하면, 에너지 효율 특성이 우수하다. 충·방전 과정에 형성되는 Pb, PbO2 층은 도 31처럼 결정상으로 형성된다.
이상, 본 발명을 도시된 예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.
도 1은 에너지 저장용 레독스 흐름 배터리 개념도.
도 2는 용해 납 흐름 배터리의 전극에서의 전기 충·방전 모식도.
도 3은 집전체에 형성된 납 층의 첨가제 영향에 따른 미세 구조. 1 gdm-1 sodium linguinsulfonate를 첨가한 경우 (b,d) 및 첨가하지 않은 경우 (a,c).
도 4는 본 발명에 따른 3차원 구조의 전극 모습.
도 5는 기존 탄소 디스크 전극을 사용한 경우의 싸이클 볼타모그램 (cyclic voltamogram). (a)는 Pb/C이고, (b)는 PbO2/C.
도 6은 기존 탄소 디스크 전극을 사용한 경우의 충·방전 특성. (a)는 Pb/C이고, (b)는 PbO2/C.
도 7은 기존 탄소 디스크 전극을 사용한 경우의 표면 미세 구조. (a)는 Pb/C이고, (b)는 PbO2/C.
도 8은 본 발명에 따라 니켈 위에 3차원으로 자란 카본 나노파이버의 미세 구조.
도 9는 본 발명에 따른 다양한 음극 소재에서의 볼타모그램.
도 10은 본 발명에 따른 다양한 양극 소재에서의 볼타모그램.
도 11은 본 발명에 따는 탄소 종이 음극에서의 Pb 층의 충·방전 거동.
도 12는 본 발명에 따라 충·방전 시 탄소 종이 음극에 형성된 Pb 층의 미세 구조.
도 13은 본 발명에 따른 탄소 종이 양극에서의 PbO2 층의 충·방전 거동.
도 14는 본 발명에 따라 충·방전 시 탄소 종이 양극에 형성된 PbO2 층의 미세 구조.
도 15는 본 발명에 따른 니켈 폼 음극에서의 Pb 층의 충·방전 거동.
도 16은 본 발명에 따라 충·방전 시 니켈 폼 음극에 형성된 Pb 층의 미세 구조.
도 17은 본 발명에 따른 니켈 폼 양극에서의 PbO2 층의 충·방전 거동.
도 18은 본 발명에 따라 충·방전 시 니켈 폼 양극에 형성된 PbO2 층의 미세 구조.
도 19는 본 발명에 따른 카본 나노파이버 음극에서의 Pb 층의 충·방전 거동.
도 20은 본 발명에 따라 충·방전 시 카본 나노파이버 음극에 형성된 Pb 층의 미세 구조.
도 21은 본 발명에 따른 카본 나노파이버 양극에서의 PbO2 층의 충·방전 거동.
도 22는 본 발명에 따라 충·방전 시 카본 나노파이버 양극에 형성된 PbO2 층의 미세 구조.
도 23은 본 발명에 따른 다양한 전극에서의 Pb 층의 충·방전 특성.
도 24는 본 발명에 따른 다양한 전극에 따른 Pb 층의 충·방전 및 효율 특성 비교표.
도 25는 본 발명에 따른 다양한 전극에서의 PbO2 층의 충·방전 특성.
도 26은 본 발명에 따른 다양한 전극에 따른 PbO2 층의 충·방전 및 효율 특성 비교표.
도 27은 본 발명에 따른 다양한 전극에서의 Pb 층의 에너지 및 파워 특성을 나타낸 라곤 플롯 (Ragon plot).
도 28은 본 발명에 따른 다양한 전극에서의 Pb 층의 에너지 및 파워 특성 비교표.
도 29는 본 발명에 따른 다양한 전극에서의 PbO2 층의 에너지 및 파워 특성을 나타낸 라곤 플롯 (Ragon plot).
도 30은 본 발명에 따른 다양한 전극에서의 PbO2 층의 에너지 및 파워 특성 비교표.
도 31은 탄소 종이 전극에 형성된 Pb와 PbO2 층의 결정 구조.

Claims (11)

  1. 용해 납 레독스 흐름 배터리 용 전극에 있어서,
    상기 전극은, 적어도 일 표면에 납 이온을 함유하는 전해액의 출입 통로가 형성되고, 그 내부에 상기 출입 통로와 이어지며 내부에서의 전해액의 흐름을 원활하게 해주는 내부 통로가 형성된 3차원 구조물, 및 금속 원소를 함유하는 집전체를 포함하고, 상기 3차원 구조물은 상기 금속 원소를 촉매로 하여 성장된 카본 나노파이버가 서로 뒤엉켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 집전체는 판상 또는 폼 (foam) 형상인 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극.
  4. 제1항에 있어서, 상기 금속 원소는 니켈인 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극.
  5. 제1항에 있어서, 상기 3차원 구조물은 탄소 종이인 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극.
  6. 제1항에 있어서, 상기 3차원 구조물은 금속 폼 (foam)인 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극.
  7. 제6항에 있어서, 상기 금속 폼은 니켈 폼인 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리용 전극.
  8. 서로 격리됨이 없이 이격 배치되는 양극 및 음극을 포함하는 셀과;
    납 이온을 함유하는 전해액을 저장하는 탱크와;
    상기 납 이온을 함유하는 전해액을 상기 셀 내로 순환시키는 펌프를 포함하여 이루어지며,
    상기 양극과 상기 음극 중 적어도 하나는 제1항에 따른 전극인 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리.
  9. 제8항에 있어서, 양극과 음극 중 제1항에 따른 전극이 아닌 전극은 제5항에 따른 전극인 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리.
  10. 제8항에 있어서, 상기 전해액은 (0.3-2M PbCO3 + 2M CH4O3S)인 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리.
  11. 제8항에 있어서, 충·방전 시 전류밀도는 50-200 ㎃/㎠인 것을 특징으로 하는 용해 납 레독스 흐름 배터리.
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