KR101520669B1 - 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층을 갖는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지 - Google Patents

미세 다공성 층상 실리케이트 입자층을 갖는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지 Download PDF

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KR101520669B1 KR1020130144074A KR20130144074A KR101520669B1 KR 101520669 B1 KR101520669 B1 KR 101520669B1 KR 1020130144074 A KR1020130144074 A KR 1020130144074A KR 20130144074 A KR20130144074 A KR 20130144074A KR 101520669 B1 KR101520669 B1 KR 101520669B1
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김지훈
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Abstract

본 발명은 이온 전도성 고분자로 형성된 지지층; 상기 지지층의 상부에 형성되며, 이온 전도성 고분자로 형성된 코팅층; 및 상기 지지층과 상기 코팅층의 사이에 층을 이루고 있는 다수의 미세 다공성 층상 실리케이트 입자;를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 이온 전도성 고분자로 이루어진 이온교환막의 내부에 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층이 개재되어 있어, 수소 이온만을 선택적으로 투과시키고, 바나듐 이온의 투과도를 낮출 수 있기 때문에 이온의 선택도가 우수하며, 이와 같이 이온의 선택도가 우수한 이온교환막을 사용하는 바나듐 레독스 흐름 전지는 종래보다 우수한 성능을 가질 수 있다.

Description

미세 다공성 층상 실리케이트 입자층을 갖는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지{Ion exchange membrane with micro porous layered silicate particle layer for vanadium redox flow battery, method of preparing the same and vanadium redox flow battery including the same}
본 발명은 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층을 갖는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 수소 이온만을 선택적으로 투과시키고, 바나듐 이온의 투과도를 낮춤으로써 전지의 성능을 향상시킬 수 있는 미세 다공성 실리케이트 입자층을 갖는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.
최근 화석에너지의 고갈에 대한 불안감과 국제 유가의 상승, 그리고 화석에너지 사용에 따른 이산화탄소 배출로 인한 지구온난화를 비롯한 전 세계적인 환경오염 때문에 저탄소 사회 구축에 대한 목소리가 높아지고 있으며, 화석에너지의 대체 에너지원에 대한 필요성이 커지고 있다. 이 때문에 세계적으로 풍력, 태양광과 같은 신재생 에너지원을 사용한 전력 수급 방식의 필요성이 커지고 있으며, 현대의 증가된 에너지 수요를 충족하기 위한 신재생 에너지의 안정적이고 효율적인 공급이 필요하다. 대표적 신재생 에너지인 풍력, 태양광 에너지 발전의 경우, 환경변화에 따른 발전량 및 출력에 변동이 있기 때문에 이러한 문제를 해결하기 위해 대용량, 고효율 에너지 저장 장치가 필요하다.
특히, 레독스 흐름 전지(redox flow battery)는 신재생 에너지의 저장기술 중 하나로 관심이 증가되고 있는데, 이 중 바나듐 레독스 흐름 전지(vanadium redox flow battery)는 긴 수명, 빠른 반응시간, 높은 충방전 효율 등의 이점으로 많은 연구가 진행되고 있다.
한편, 이온교환막은 바나듐 레독스 흐름 전지의 핵심 소재로서, 전지의 성능에 가장 중요한 역할을 한다. 바나듐 레독스 흐름 전지의 전해질로 강산을 사용하고 있기 때문에 이온교환막은 이온 선택도는 물론 내산성과 내화학성이 우수해야 한다. 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막으로는 나피온(Nafion)이 가장 많이 사용되고 있는데, 나피온은 높은 기계적, 화학적 안정성과 높은 수소 이온 전도도를 장점으로 가지고 있다.
하지만 나피온은 이온의 선택적 투과성이 낮아 시간이 지나면서 양극과 음극 전해질에 있는 바나듐 이온이 서로 반대 극쪽으로 투과하면서 섞이는 바나듐 크로스오버 현상에 의해 전지의 에너지 효율이 떨어지고, 이에 따라 수명이 줄어들 수 있다. 그리고, 나피온은 바나듐 레독스 흐름 전지 셀의 제조단가의 41 %를 차지할 정도로 가격이 비싸다.
그럼에도 불구하고 나피온이 가장 많이 사용되고 있는 것은 나피온과 동등한 수소 이온 전도도 및 안정성을 보이는 이온교환막이 드물기 때문이며, 이온교환막의 이와 같은 특성이 전지의 성능을 결정하는 중요한 역할을 담당하기 때문에 이온의 선택 투과성이 낮고, 고가임에도 불구하고 계속 사용되고 있다. 따라서 현재 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 연구는 나피온의 높은 단가와 낮은 이온의 선택 투과성을 개선하는 방향으로 이루어지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수소 이온을 선택적으로 투과시키고, 바나듐 이온의 크로스오버를 억제시켜 이온 선택도를 향상시키는 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층을 갖는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 이온 전도성 고분자로 형성된 지지층; 상기 지지층의 상부에 형성되며, 이온 전도성 고분자로 형성된 코팅층; 및 상기 지지층과 상기 코팅층의 사이에 층을 이루고 있는 다수의 미세 다공성 층상 실리케이트 입자;를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막이 제공된다.
이때, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 기공의 크기는 1 내지 20 Å일 수 있다.
그리고, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는 AMH-3 입자를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는 내부에 존재하는 양이온이 제거되고, 층분리가 된 것일 수 있다.
이때, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 양이온 제거 및 층분리는 산-열수 처리에 의해 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 두께는 50 nm 내지 15 ㎛일 수 있다.
그리고, 상기 이온 전도성 고분자는 퍼플루오르술폰산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르술폰, 폴리에테르에테르케톤 및 폴리술폰으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로서 내산성과 이온 전도성이 있는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, (S1) 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 제조하는 단계; (S2) 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자 내부에 존재하는 양이온을 제거하고, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 층분리하는 단계; 및 (S3) 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 이용하여, 이온 전도성 고분자로 형성된 지지층과 이온 전도성 고분자로 형성된 코팅층의 사이에 층을 형성하는 단계;를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법이 제공된다.
여기서, 상기 (S1) 단계는, 160 ℃ 내지 220 ℃의 온도에서, 1 내지 3일 동안 수행되는 것일 수 있다.
그리고, 상기 (S2) 단계는, 산-열수 처리에 의해 수행될 수 있다.
이때, 상기 산-열수 처리는, 0.1 내지 10 M의 산으로, 80 내지 200 ℃의 온도에서 1 내지 3일 동안 열수반응 처리하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 (S3) 단계는, 상기 지지층의 상부면에, 이온 전도성 고분자 및 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 포함하는 용액을 캐스팅하여, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 침전시키고, 상기 코팅층을 형성하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극의 사이에 개재되는 이온교환막을 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지에 있어서, 상기 이온교환막은, 본 발명의 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막인 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지가 제공된다.
본 발명에 따르면, 이온 전도성 고분자로 이루어진 이온교환막의 내부에 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층이 개재되어 있어, 수소 이온만을 선택적으로 투과시키고, 바나듐 이온의 투과도를 낮출 수 있기 때문에 이온의 선택도가 우수하며, 이와 같이 이온의 선택도가 우수한 이온교환막을 사용하는 바나듐 레독스 흐름 전지는 종래보다 우수한 성능을 가질 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층을 갖는 이온교환막의 단면을 나타낸 SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 이온교환막과 비교예에 따른 나피온 117에 대해서, 바나듐을 포함한 용액을 투과시킨 후의 용액의 농도를 시간에 따라 측정한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 이온교환막과 비교예에 따른 나피온 117을 각각 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지에 대한 충, 방전 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 이온교환막을 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지의 충, 방전 횟수에 따른 효율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조된 이온교환막과 비교예에 따른 나피온 117을 각각 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지의 충, 방전 횟수에 따른 용량 보존율을 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 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.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예에 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 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층을 갖는 이온교환막의 단면을 나타낸 SEM 사진이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막은, 이온 전도성 고분자로 형성된 지지층; 상기 지지층의 상부에 형성되며, 이온 전도성 고분자로 형성된 코팅층; 및 상기 지지층과 상기 코팅층의 사이에 층을 이루고 있는 다수의 미세 다공성 층상 실리케이트 입자;를 포함한다.
본 발명에 따른 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 제조방법은 당분야에서 알려진 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는 내부 기공으로 수소 이온이 결합한 형태인 물분자가 투과한다고 알려져 있기 때문에 수소 이온은 투과시킬 수 있지만, 바나듐 이온은 투과시키지 않으므로 바나듐 이온이 우회하는 효과(굴곡도 효과)를 나타낼 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층을 갖는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막은 바나듐 이온의 투과도를 감소시킴으로써 이온의 선택도가 개선된다.
특히, 본 발명에 따르면, 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층이 지지층과 코팅층의 사이에 개재되도록 하여, 이온교환막의 계면 저항을 최소화하고자 하였다. 나아가, 바나듐 레독스 흐름 전지의 양극전해액으로 사용하고 있는 5가의 바나듐의 산화력이 매우 커서, 장기간 사용시 양극전해액과 맞닿아 있는 이온교환막의 일면(일 예로 본 발명의 지지층)이 손상되더라도, 이온교환막의 타면(일 예로 본 발명의 코팅층)의 존재로 인해 이온교환막으로서 작동할 수 있다. 즉, 본 발명의 구조는 이온교환막의 계면저항을 낮추어 줌과 동시에, 전지의 장기안정성을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 기공의 크기는 물 분자보다는 큰 크기로, 1 내지 20 Å, 바람직하게는 2 내지 10 Å, 더욱 바람직하게는 3 내지 5 Å일 수 있다.
그리고, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는 AMH-3 입자를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
그리고, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는 미세 다공성을 확보하기 위해 기공과 층간 사이에 존재하는 양이온이 제거될 수 있으며, 층분리(delamination)될 수 있고, 이는 산-열수 처리에 의해 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 두께는 50 nm 내지 15 ㎛, 바람직하게는 100 nm 내지 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 150 nm 내지 5 ㎛일 수 있다.
그리고, 본 발명에서 사용되는 이온 전도성 고분자는 당분야에서 이온교환막으로 사용 가능한 내산성을 지닌 이온 전도성 고분자를 사용할 수 있다. 예를 들면, 퍼플루오르술폰산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르술폰, 폴리에테르에테르케톤 및 폴리술폰으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 제조한다(S1).
이때, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는, 당분야에 알려져 있는 통상적인 방법에 따라 얻을 수 있다. 예를 들면, NaOH 수용액에 염화스트론튬 6 수화물(SrCl2ㆍ6H2O)과 소듐실리케이트 용액 및 타타늄트리클로라이드를 첨가하여 혼합한 후, 160 ℃ 내지 220 ℃의 온도에서, 1 내지 3일 동안 열수반응을 수행함으로써 제조될 수 있다.
이어서, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자 내부에 존재하는 양이온을 제거하고, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 층분리한다(S2).
여기서, 상기 (S2) 단계는 전술한 바와 같이, 산-열수 처리에 의해 이루어질 수 있으며, 0.1 내지 10 M, 바람직하게는 0.5 내지 2 M의 산으로, 80 내지 200 ℃의 온도에서 1 내지 3일 동안 열수반응 처리하는 것일 수 있다. 이때 상기 산으로는 염산을 사용할 수 있다.
이어서, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 이용하여, 이온 전도성 고분자로 형성된 지지층과 이온 전도성 고분자로 형성된 코팅층의 사이에 층을 형성한다(S3). 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는 당업자의 필요에 따라 적절한 양이 사용될 수 있다.
이때, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층은, 예를 들어, 용액 캐스팅법으로 형성될 수 있다. 즉, 이온 전도성 고분자로 형성된 지지층의 상부면에, 이온 전도성 고분자 및 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 포함하는 용액을 캐스팅하여, 상기 코팅층이 형성되기 전에 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 상기 지지층의 상부면에 침전시킴으로써 층을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극의 사이에 개재되는 이온교환막을 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지에 있어서, 상기 이온교환막은, 전술한 본 발명의 이온교환막인 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지가 제공된다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
(1) 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 제조
NaOH 수용액에 염화스트론튬 6수화물(SrCl2ㆍ6H2O)과 소듐실리케이트 용액(14 중량% 농도의 NaOH, 27 중량% 농도의 SiO2) 및 티타늄트리클로라이드(20 중량% 농도의 TiCl3)를 첨가하여, TiO2 : SiO2 : NaOH : SrCl2 : H2O = 1 : 10 : 14 : 2 : 675의 몰비가 되도록 혼합한 후, 200 ℃에서 1 내지 3일 동안 열수반응을 수행하여 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 제조하였다(AMH-3). 열수반응이 끝난 뒤 얻은 생성물에는 제조된 미세 다공성 층상 실리케이트 입자 외에 티타늄 부산물이 포함되어있기 때문에, 이를 제거하는 과정이 필요하다. 약 1시간 동안 소니케이션(sonication) 방법으로 생성물을 분산시켜, 부유물인 티타늄 부산물을 따라내고, 침전된 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 얻을 수 있는데, 이러한 과정을 5번 정도 반복함으로써 부산물을 완전히 제거할 수 있다. 침전으로 얻은 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 80 ℃에서 24시간 건조시킴으로써 백색의 가루 상태로 형성된다.
(2) 미세 다공성 층상 실리케이트 입자 내부의 양이온 제거 및 층분리
미세 다공성 층상 실리케이트 입자 내부에 존재하는 양이온을 제거하기 위해서, 우선 1 M의 염산에 상기 입자를 넣은 후, 200 ℃ 에서 1일간 열수반응을 수행하여 양이온을 제거시켰다. 양이온이 제거된 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는 층분리가 된다.
(3) 미세 다공성 층상 실리케이트 입자층을 갖는 이온교환막 제조
양이온이 제거되고, 층분리된 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 나피온 용액에 분산시킨 후, 상기 용액을 에탄올에 팽윤시킨 나피온(지지층)의 상부면에 캐스팅하여, 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 침전이 코팅층의 형성보다 먼저 이루어질 수 있도록 건조 온도와 시간을 조절하여 이온교환막을 제조하였다.
특성 분석
(1) 바나듐 투과도 평가
실시예에서 제조된 이온교환막과 비교예로서 나피온 117에 대해서, 바나듐을 포함한 용액을 투과시킨 후의 용액의 농도를 시간에 따라 측정한 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2를 참조하면, 비교예의 경우 시간이 지날수록 바나듐의 농도가 더욱 진해지는 것을 알 수 있는데, 이는 본 발명의 이온교환막보다 비교예의 나피온 117이 바나듐을 더욱 잘 투과시킨다는 것을 알 수 있다.
(2) 전지의 충·방전 특성 평가
실시예에서 제조된 이온교환막과 비교예로서 나피온 117을 각각 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지에 대해서, 40 mA/cm2의 조건에서 충·방전을 실시한 결과를 도 3에 나타내었다. 도 3을 참조하면, 실시예에서 제조된 이온교환막을 포함하는 전지가 더 많은 충·방전 용량을 가지고 있음을 확인할 수 있다.
(3) 전지의 충·방전 횟수에 따른 효율 평가
실시예에서 제조된 이온교환막을 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지에 대해서, 40 mA/cm2의 조건에서 100회의 충·방전을 실시하는 과정에서 효율을 측정하여, 도 4에 나타내었다. 도 4를 참조하면, 실시예에서 제조된 이온교환막을 포함하는 전지는 효율의 감소 없이 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있다.
(4) 전지의 충·방전 횟수에 따른 용량 보존율 평가
실시예에서 제조된 이온교환막과 비교예로서 나피온 117을 각각 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지에 대해서, 40 mA/cm2의 조건에서 100회의 충·방전을 실시하는 과정에서 용량 보존율을 측정하여 도 5에 나타내었다. 도 5를 참조하면, 실시예에서 제조된 이온교환막을 포함하는 전지가 비교예의 경우보다 월등한 용량 보존율을 갖는다는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (17)

  1. 이온 전도성 고분자로 형성된 지지층;
    상기 지지층의 상부에 형성되며, 이온 전도성 고분자로 형성된 코팅층; 및
    상기 지지층과 상기 코팅층의 사이에 층을 이루고 있는 다수의 미세 다공성 층상 실리케이트 입자;를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 기공의 크기는 1 내지 20 Å인 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는 AMH-3 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는 내부에 존재하는 양이온이 제거되고, 층분리가 된 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 양이온 제거 및 층분리는 산-열수 처리에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 두께는 50 nm 내지 15 ㎛인 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이온 전도성 고분자는 퍼플루오르술폰산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르술폰, 폴리에테르에테르케톤 및 폴리술폰으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로서 내산성과 이온 전도성이 있는 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막.
  8. (S1) 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 제조하는 단계;
    (S2) 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자 내부에 존재하는 양이온을 제거하고, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 층분리하는 단계; 및
    (S3) 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 이용하여, 이온 전도성 고분자로 형성된 지지층과 이온 전도성 고분자로 형성된 코팅층의 사이에 층을 형성하는 단계;를 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (S1) 단계는, 160 ℃ 내지 220 ℃의 온도에서, 1 내지 3일 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 (S2) 단계는, 산-열수 처리에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 산-열수 처리는, 0.1 내지 10 M의 산으로, 80 내지 200 ℃의 온도에서 1 내지 3일 동안 열수반응 처리하는 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 (S3) 단계는, 상기 지지층의 상부면에, 이온 전도성 고분자 및 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 포함하는 용액을 캐스팅하여, 상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자를 침전시키고, 상기 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 기공의 크기는 1 내지 20 Å인 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자는 AMH-3 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법.
  15. 제8항에 있어서,
    상기 미세 다공성 층상 실리케이트 입자의 두께는 50 nm 내지 15 ㎛인 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법.
  16. 제8항에 있어서,
    상기 이온 전도성 고분자는 퍼플루오르술폰산, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르술폰, 폴리에테르에테르케톤 및 폴리술폰으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로서 내산성과 이온 전도성이 있는 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막의 제조방법.
  17. 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극의 사이에 개재되는 이온교환막을 포함하는 바나듐 레독스 흐름 전지에 있어서,
    상기 이온교환막은, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 바나듐 레독스 흐름 전지용 이온교환막인 것을 특징으로 하는 바나듐 레독스 흐름 전지.
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