KR101573596B1 - Electrolyte for aluminum-air battery and aluminum-air battery containing the same - Google Patents

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Abstract

알루미늄 공기전지용 전해액 및 이를 포함하는 알루미늄 공기전지가 개시된다. 알루미늄 공기전지용 전해액은 알칼리 염이 용해된 수용액; 및 상기 수용액에 용해되고, 상기 알칼리 염의 금속과 동일한 금속을 포함하는 포름산염을 포함한다. 또한, 알루미늄 공기전지는 상기 알루미늄 공기전지용 전해액을 포함한다. An electrolyte for an aluminum air cell and an aluminum air cell containing the same are disclosed. The electrolytic solution for an aluminum air cell is an aqueous solution in which an alkali salt is dissolved; And a formate dissolved in the aqueous solution and containing the same metal as the metal of the alkali salt. The aluminum air cell includes the electrolyte for the aluminum air battery.

Description

알루미늄 공기전지용 전해액 및 이를 포함하는 알루미늄 공기전지{ELECTROLYTE FOR ALUMINUM-AIR BATTERY AND ALUMINUM-AIR BATTERY CONTAINING THE SAME} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electrolyte for an aluminum air cell and an aluminum air battery including the same.

본 발명은 알루미늄-공기전지용 전해액에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄-공기전지용 전해액 및 이를 포함하는 알루미늄-공기전지에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrolyte for an aluminum-air battery, and more particularly, to an electrolyte for an aluminum-air battery and an aluminum-air battery including the same.

높은 이론적 용량과 기전력을 가지고 있는 알루미늄 공기전지는 알루미늄과 공기 중 산소와의 전기화학적 반응에 의해 전력을 생산하는 전지시스템으로써, 알루미늄과 전해액 간의 전기화학적 반응이 전지의 성능을 결정한다. An aluminum air cell with high theoretical capacity and electromotive force is a battery system that produces electricity by electrochemical reaction between aluminum and oxygen in the air. The electrochemical reaction between aluminum and the electrolyte determines the performance of the battery.

알루미늄 공기전지는 기본적으로 연료로써 소모되어 전자를 생산하는 연료극으로 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 양극(anode), 전자를 받아 물과 산소를 환원시키는 탄소전극 등을 포함하는 공기극(空氣極)인 음극(cathode) 및 전극의 전기화학적 반응이 일어나고 이온이 교환되는 전해액(electrolyte)로 구성된다.An aluminum air cell is basically a fuel electrode which is consumed as a fuel to produce electrons and is used as an anode including an aluminum or aluminum alloy as an anode, an anode which is an air electrode including an electrode for reducing water and oxygen by receiving electrons, (cathode), and an electrolyte in which an electrochemical reaction of the electrode occurs and ions are exchanged.

알루미늄 공기전지의 반응식은 아래와 같다. The reaction formula of an aluminum air cell is as follows.

양극산화반응 : Al + 4OH- → Al(OH)4 - + 3e- (-2.38 VSHE) Anodic oxidation reaction: Al + 4OH - ? Al (OH) 4 - + 3e - (-2.38 V SHE )

음극환원반응 : O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- (0.4 VSHE) Cathode reduction reaction: O 2 + 2H 2 O + 4e - → 4OH - (0.4 V SHE )

전체전지반응 : 4Al + 3O2 + 6H2O → 4Al(OH)3 Total cell reaction: 4Al + 3O 2 + 6H 2 O → 4Al (OH) 3

알루미늄 공기전지는 양극(anode)인 알루미늄 금속의 이온화 과정 중에 생성되는 전자가 도선을 따라 이동하여 음극(cathode)인 공기극으로 이동하여 공기 중의 산소와 물을 환원시켜 전기를 생성할 수 있다. In an aluminum air cell, electrons generated during an ionization process of an aluminum metal, which is an anode, move along a conductor and move to a cathode, which is a cathode, to generate electricity by reducing oxygen and water in the air.

이 경우 산화된 알루미늄 이온은 수산화이온(OH-)과 빠르게 반응하여 수산화이온(OH-)를 소모시키기 때문에 알루미늄 양극 표면에서 수산화이온(OH-)이 순간적으로 결핍될 수 있다. 양극에서의 수산화이온(OH-)의 결핍은 공기극인 음극에서 생성되는 수산화이온(OH-)의 확산으로 보충될 수 있다. 따라서, 전체전지반응의 속도는 음극에서 생성된 수산화이온(OH-)이 양극으로 확산되는 속도에 영향을 받는다. In this case, the aluminum oxide ions are hydroxyl ions (OH -) may be deficient as a momentary and quick reaction to hydroxide ions (OH - -) because it consumes the hydroxide ions on the aluminum anode surface (OH). The deficiency of hydroxide ions (OH <"& gt ; ) in the anode can be supplemented by the diffusion of hydroxide ions (OH < - & gt ; ) generated in the cathode as the cathode. Thus, the rate of the overall cell reaction is affected by the rate at which the hydroxide ion (OH < - & gt ; ) produced in the cathode diffuses to the anode.

그러나 보충되는 수산화이온(OH-)이 결핍되는 경우에는 알루미늄 양극의 산화속도가 감소되고, 이는 전체전지반응을 감소시키는 문제점이 있다. 또한, 알루미늄 양극 표면에서의 수산화이온(OH-)의 결핍은 전지의 관점에서 볼 때 불필요한 저항으로 작동하여 전지의 출력특성 및 방전효율을 감소시키는 문제점이 있다.
However, when a supplementary hydroxide ion (OH < - & gt ; ) is deficient, the oxidation rate of the aluminum anode is decreased, which has a problem of reducing the overall cell reaction. In addition, the deficiency of hydroxide ions (OH < - & gt ; ) on the surface of the aluminum anode has the problem of operating as an unnecessary resistance from the viewpoint of the battery, thereby reducing the output characteristics and discharge efficiency of the battery.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 알칼리 염이 용해된 수용액에 용해되고, 알칼리 염의 금속과 동일한 금속을 포함하는 포름산염을 포함하는 알루미늄 공기전지용 전해액을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an electrolytic solution for an aluminum air cell comprising a formate dissolved in an aqueous solution in which an alkali salt is dissolved and containing the same metal as the metal of the alkali salt.

또한, 상기 알루미늄 공기전지용 전해액을 포함하는 알루미늄 공기전지를 제공하는 것이다.
The present invention also provides an aluminum air cell including the electrolyte for the aluminum air battery.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 공기전지용 전해액은 알칼리 염이 용해된 수용액; 및 상기 수용액에 용해되고, 상기 알칼리 염의 금속과 동일한 금속을 포함하는 포름산염을 포함할 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided an electrolyte for an aluminum air battery, comprising: an aqueous solution in which an alkali salt is dissolved; And a formate dissolved in the aqueous solution and containing the same metal as the metal of the alkali salt.

하나의 실시예로, 상기 포름산염은 HCOONa 또는 HCOOK일 수 있다. In one embodiment, the formate salt may be HCOONa or HCOOK.

하나의 실시예로, 상기 포름산염의 농도는 0.01 내지 1M일 수 있고, 보다 바람직하게는 상기 포름산염의 농도는 0.05 내지 0.5M일 수 있다. In one embodiment, the concentration of the formic acid salt may be 0.01 to 1M, and more preferably the concentration of the formic acid salt may be 0.05 to 0.5M.

하나의 실시예로, 상기 알칼리 염은 수산화나트륨이고, 상기 포름산염은 나트륨 포름산염일 수 있다. In one embodiment, the alkali salt is sodium hydroxide, and the formate salt may be a sodium formic acid salt.

하나의 실시예로, 상기 알칼리 염은 수산화칼륨이고, 상기 포름산염은 칼륨 포름산염일 수 있다. In one embodiment, the alkaline salt is potassium hydroxide, and the formate salt may be potassium formate salt.

하나의 실시예로, 상기 알칼리 염의 농도는 2 내지 6M일 수 있다. In one embodiment, the concentration of the alkali salt may be 2 to 6 M.

본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 공기전지는 상기 알루미늄 공기전지용 전해액을 포함할 수 있다. An aluminum air cell according to an embodiment of the present invention may include an electrolyte for the aluminum air battery.

하나의 실시예로, 상기 알루미늄 공기전지는 상기 알루미늄 공기전지용 전해액; 상기 알루미늄 공기전지용 전해액의 일측에 배치된 제1전극; 및 상기 양극과 대향하도록 상기 알루미늄 공기전지용 전해액의 타측에 배치된 제2 전극을 포함할 수 있다. In one embodiment, the aluminum air cell comprises an electrolyte for the aluminum air cell; A first electrode disposed on one side of the electrolytic solution for the aluminum air cell; And a second electrode disposed on the other side of the electrolyte solution for the aluminum air cell so as to face the anode.

하나의 실시예로, 상기 제1 전극은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고, 상기 제2 전극은 산소를 환원시키는 물질을 포함하며, 상기 알루미늄 공기전지용 전해액의 포름산염은 상기 전해액 내에서 수산화이온을 생성할 수 있다.
In one embodiment, the first electrode comprises aluminum or an aluminum alloy, the second electrode comprises a material reducing oxygen, and the formate salt of the electrolyte for the aluminum air cell produces hydroxide ions in the electrolyte can do.

상기와 같은 본 발명은, 양극에서의 수산화이온(OH-)의 결핍을 방지할 수 있어 알루미늄 공기전지의 출력특성 및 방전효율을 향상시킬 수 있다. The present invention can prevent deficiency of hydroxide ion (OH < - & gt ; ) in the anode, and improve the output characteristics and discharge efficiency of the aluminum air cell.

알루미늄 공기전지용 전해액은 알칼리 염이 용해된 수용액의 알칼리 염의 금속과 동일한 금속을 포함하고 있기 때문에 금속 양이온이 전지에 미치는 불필요한 영향을 배제할 수 있다. Since the electrolytic solution for the aluminum air battery contains the same metal as the alkali salt of the aqueous solution in which the alkali salt is dissolved, the unnecessary influence of the metal cation on the battery can be eliminated.

알루미늄 공기전지용 전해액은 알루미늄 양극 표면에서의 수산화이온(OH-)의 농도를 유지할 수 있는 버퍼(buffer)의 역할을 할 수 있고, 전지저항을 감소시켜 알루미늄 공기전지의 성능을 향상시킬 수 있다.
The electrolyte for the aluminum air cell can serve as a buffer for maintaining the concentration of hydroxide ions (OH < - & gt ; ) on the surface of the aluminum anode, and the battery resistance can be reduced to improve the performance of the aluminum air cell.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 공기전지용 전해액을 포함하는 알루미늄 공기전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 8에 따른 알루미늄 공기전지의 포름산염의 농도에 따른 방전전류밀도를 방전전압 1.0V에서 측정한 그래프이다.
도 3은 실시예 3에 따른 알루미늄 공기전지와 4M의 수산화나트륨(NaOH)만이 용해된 수용액으로 이루어진 전해액을 포함하는 비교예에 따른 알루미늄 공기전지의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 3에 따른 알루미늄 공기전지와 4M의 수산화나트륨(NaOH)만이 용해된 수용액으로 이루어진 전해액을 포함하는 비교예에 따른 알루미늄 공기전지의 전류-전력 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 3에 따른 알루미늄 공기전지들과 4M의 수산화나트륨(NaOH)만이 용해된 수용액으로 이루어진 전해액을 포함하는 비교예에 따른 알루미늄 공기전지들의 방전효율을 나타낸 그래프이다. 1 is a view for explaining an aluminum air cell including an electrolyte for an aluminum air battery according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the discharge current density according to the concentration of a formic acid salt in an aluminum air cell according to Examples 1 to 8 of the present invention at a discharge voltage of 1.0 V. FIG.
3 is a graph showing the current-voltage characteristics of an aluminum air cell according to a comparative example including an aluminum air cell according to Example 3 and an electrolyte solution comprising only 4M of sodium hydroxide (NaOH) dissolved therein.
FIG. 4 is a graph showing the current-power characteristics of an aluminum air cell according to a comparative example including an aluminum air cell according to Example 3 and an electrolyte solution comprising only 4M sodium hydroxide (NaOH) dissolved therein.
5 is a graph showing the discharge efficiency of aluminum air cells according to a comparative example including an electrolytic solution comprising aluminum air cells according to Example 3 and an aqueous solution containing only 4M sodium hydroxide (NaOH) dissolved therein.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.

[알루미늄 공기전지용 전해액][Electrolyte for Aluminum Air Battery]

본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 공기전지용 전해액은 알칼리 염이 용해된 수용액 및 상기 수용액에 용해되고, 상기 알칼리 염의 금속과 동일한 금속을 포함하는 포름산염(formate)을 포함할 수 있다. 상기 포름산염은 상기 수용액 내에서 금속 양이온(M+)과 포름산 음이온(HCOO-)으로 해리될 수 있다. 또한, 상기 포름산 이온은 수용액 내의 물과 하기 반응식 1에 따라 반응하여 수산화이온을 생성한다. The electrolyte solution for an aluminum air cell according to an embodiment of the present invention may include an aqueous solution in which an alkali salt is dissolved and a formate which is dissolved in the aqueous solution and contains the same metal as the metal of the alkali salt. The formate salt may be dissociated into a metal cation (M +) and a formic acid anion (HCOO-) in the aqueous solution. The formic acid ions react with water in an aqueous solution according to the following reaction formula 1 to generate hydroxide ions.

하기 반응식 1의 반응은 가역 반응이다. The reaction of Reaction Scheme 1 below is a reversible reaction.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

HCOO- + H2O ↔ HCOOH + OH- HCOO - + H 2 O ↔ HCOOH + OH -

상기 반응에 있어서, 상기 수산화이온(OH-)의 생성속도는 알루미늄 공기전지의 음극인 공기극에서 생성된 수산화이온(OH-)의 확산속도보다 빠르기 때문에, 상기 반응에 따라 생성된 수산화이온(OH-)은 알루미늄 공기전지의 양극인 알루미늄 표면에서의 수산화이온(OH-)의 결핍에 따른 영향을 감소 또는 최소화시킬 수 있다. 상기의 반응은 가역반응이므로, 공기극에서 생성된 수산화이온(OH-)이 확산되어 수산화이온(OH-)의 농도가 증가될 경우, 포름산(HCOOH)이 수산화이온(OH-)과 반응하여 포름산이온(HCOO-)으로 환원될 수 있고, 그 결과 전해액 내의 수산화이온(OH-)의 농도가 일정하게 유지될 수 있다. In the above reaction, the hydroxyl ion (OH -) of the production rate of aluminum air hydroxide ions (OH -) generated on the air electrode the cathode of the cell as fast than the rate of diffusion, the hydroxide ions generated in accordance with the reaction (OH - ) Can reduce or minimize the effect of the deficiency of hydroxide ions (OH < - & gt ; ) on the aluminum surface, which is the anode of an aluminum air cell. Since the reaction is a reversible reaction, hydroxide ions (OH -) generated on the air electrode - when increasing the concentration of formic acid (HCOOH) This hydroxyl ion (OH -) diffuses the hydroxide ion (OH) react with formic acid ions (HCOO -) can be reduced to, as a result, hydroxide ions (OH -) in the electrolyte solution has a concentration of can be kept constant.

일 실시예에 있어서, 알칼리 수용액의 알칼리 염의 농도는 2 내지 6M일 수 있고, 상기 포름산염의 농도는 0.05 내지 1M일 수 있다. 바람직하게는 포름산염의 농도는 0.05 내지 0.5M일 수 있다. In one embodiment, the concentration of the alkali salt of the alkaline aqueous solution may be 2 to 6M, and the concentration of the formic acid salt may be 0.05 to 1M. Preferably, the concentration of the formic acid salt may be 0.05 to 0.5M.

일 실시예에 있어서, 알칼리 염은 수산화나트륨이고, 포름산염은 나트륨 포름산염일 수 있다. 이와 달리 알칼리 염은 수산화칼륨이고, 포름산염은 칼륨 포름산염일 수 있다. In one embodiment, the alkali salt is sodium hydroxide and the formate salt may be sodium formate salt. Alternatively, the alkali salt may be potassium hydroxide and the formate salt may be potassium formate salt.

이러한 전해액에 의해, 종래 기술에서 언급된 수산화이온(OH-)의 결핍에 의한 전지저항증가를 억제시킬 수 있어, 알루미늄-공기전지의 전류-전압 특성, 전류-전력 특성 및 방전전류밀도 특성이 향상될 수 있다.
This electrolytic solution can suppress the increase in the cell resistance due to the deficiency of the hydroxide ion (OH < - & gt ; ) mentioned in the prior art, and improve the current-voltage characteristic, current-power characteristic and discharge current density characteristic of the aluminum- .

[특성 평가를 위한 알루미늄 공기전지] [Aluminum Air Battery for Characteristic Evaluation]

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 공기전지용 전해액을 포함하는 알루미늄 공기전지를 설명하기 위한 도면이다. 1 is a view for explaining an aluminum air cell including an electrolyte for an aluminum air battery according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 알루미늄 공기전지(100)는 본체(10), 양극(20) 및 음극(30)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, an aluminum air battery 100 according to an embodiment of the present invention may include a body 10, an anode 20, and a cathode 30.

폭이 5 mm인 아크릴 수조의 양측에 지름 1cm의 구멍을 내어 본체(10)를 만든 후, 각각의 구멍에 오링 및 압착장치를 이용하여 양극(20)과 음극(30)을 고정시켰다. A hole having a diameter of 1 cm was made on both sides of an acrylic water tank having a width of 5 mm to make the body 10, and then the anode 20 and the cathode 30 were fixed to the respective holes with an O-ring and a compression device.

본체(10)는 알루미늄 공기전지용 전해액을 수용할 수 있도록 내부에 공간이 형성되어 있고, 내부에는 알루미늄 공기전지용 전해액이 수용될 수 있다. The main body 10 has a space formed therein to receive an electrolyte for an aluminum air battery, and an electrolyte for an aluminum air battery can be accommodated therein.

양극(20)은 본체(10)의 일측과 결합하고, 본체(10) 내부에 수용된 알루미늄 공기전지용 전해액과 접촉한다. 일 예로, 양극(20)은 연료극으로서 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용될 수 있다. 양극(20)은 이온화되어 전자를 생성한다. The anode 20 is coupled to one side of the main body 10 and is in contact with an electrolyte solution for an aluminum air cell accommodated in the main body 10. [ In one example, the anode 20 may be made of aluminum or an aluminum alloy as the fuel electrode. The anode 20 is ionized to generate electrons.

음극(30)는 양극(20)과 대향하는 본체(10)의 타측과 결합하고, 본체(10) 내부에 수용된 알루미늄 공기전지용 전해액과 접촉한다. 일 예로, 음극(30)은 공기극으로서, 공기극은 생성된 전자를 받고 산소를 환원하는 물질이라면 어떤 것도 이용할 수 있다.
The cathode 30 is in contact with the other side of the body 10 facing the anode 20 and in contact with the electrolyte solution for the aluminum air cell accommodated in the body 10. For example, the cathode 30 may be an air electrode, and the air electrode may be any material that receives generated electrons and reduces oxygen.

[실시예 1 내지 8][Examples 1 to 8]

4M의 수산화나트륨(NaOH)이 용해된 증류수에 0.01M(실시예1), 0.05M(실시예2), 0.1M(실시예3), 0.3M(실시예4), 0.5M(실시예5), 1.0M(실시예6), 2.0M(실시예7) 및 4.0M(실시예8)의 나트륨 포름산염(HCOONa)이 첨가된 알루미늄 공기전지용 전해액들을 각각 알루미늄 공기전지(100)의 본체(10)에 채워 특성 평가를 위한 알루미늄 공기전지들을 제조하였다.
(Example 2), 0.1M (Example 3), 0.3M (Example 4), and 0.5M (Example 5) were added to distilled water in which 4M sodium hydroxide (NaOH) ), 1.0 M (Example 6), 2.0 M (Example 7) and 4.0 M (Example 8) sodium formate (HCOONa) were added to the aluminum air cell 100 main body 10) to fabricate aluminum air cells for characterization.

[실험예 1]: 전류밀도 평가[Experimental Example 1]: Current density evaluation

도 2는 본 발명의 실시예 1 내지 8에 따른 알루미늄 공기전지의 포름산염의 농도에 따른 방전전류밀도를 방전전압 1.0V에서 측정한 그래프이다. 2 is a graph showing the discharge current density according to the concentration of a formic acid salt in an aluminum air cell according to Examples 1 to 8 of the present invention at a discharge voltage of 1.0 V. FIG.

도 2를 참조하면, 포름산염의 농도가 0.05 내지 1.0M에서 알루미늄 공기전지의 방전전류밀도가 높고, 특히 포름산염의 농도가 0.05 내지 0.5M인 경우에 방전전류밀도가 더욱 높은 것을 확인할 수 있다.
Referring to FIG. 2, the discharge current density of the aluminum air cell is high at a concentration of formic acid salt of 0.05 to 1.0M, and particularly when the concentration of the formic acid salt is 0.05 to 0.5M.

[실험예 2]: 전류-전압 특성(I-V curve) 평가[Experimental Example 2] Evaluation of current-voltage characteristics (I-V curve)

도 3은 실시예 3에 따른 알루미늄 공기전지와 4M의 수산화나트륨(NaOH)만이 용해된 수용액으로 이루어진 전해액을 포함하는 비교예에 따른 알루미늄 공기전지의 전류-전압 특성을 나타낸 그래프이다. 3 is a graph showing the current-voltage characteristics of an aluminum air cell according to a comparative example including an aluminum air cell according to Example 3 and an electrolyte solution comprising only 4M of sodium hydroxide (NaOH) dissolved therein.

전류-전압 특성을 측정하기 위하여 알루미늄 공기전지의 방전전압을 각각 1.2, 1.1, 1.0, 0.9, 0.8, 0.7 및 0.6V 인가하고, 이에 따른 전류를 측정하였다. In order to measure the current - voltage characteristics, the discharge voltage of the aluminum air cell was 1.2, 1.1, 1.0, 0.9, 0.8, 0.7 and 0.6 V, respectively.

도 3을 참조하면, 동일한 방전전압에서 0.1M의 나트륨 포름산염(HCOONa)이 첨가된 알루미늄 공기전지용 전해액을 포함하는 알루미늄 공기전지의 전류가 4M의 수산화나트륨(NaOH) 수용액으로 이루어진 전해액을 포함하는 알루미늄 공기전지의 전류보다 큰 것을 확인하였다. Referring to FIG. 3, an aluminum air cell including an electrolyte for an aluminum air cell to which 0.1 M sodium formate (HCOONa) was added at the same discharge voltage was charged with an aluminum solution containing an electrolytic solution containing 4 M sodium hydroxide (NaOH) Which is larger than the current of the air cell.

이를 통하여 0.1M의 나트륨 포름산염(HCOONa)이 첨가된 알루미늄 공기전지용 전해액을 포함하는 알루미늄 공기전지의 방전전류의 크기가 종래보다 개선되었음을 확인하였다.
It was confirmed that the discharge current of the aluminum air cell including the electrolyte for the aluminum air cell to which the 0.1M sodium formate (HCOONa) was added was improved.

[실험예 3]: 전류-전력 특성(I-P curve) 평가[Experimental Example 3] Evaluation of current-power characteristics (I-P curve)

도 4는 실시예 3에 따른 알루미늄 공기전지와 4M의 수산화나트륨(NaOH)만이 용해된 수용액으로 이루어진 전해액을 포함하는 비교예에 따른 알루미늄 공기전지의 전류-전력 특성을 나타낸 그래프이다. FIG. 4 is a graph showing the current-power characteristics of an aluminum air cell according to a comparative example including an aluminum air cell according to Example 3 and an electrolyte solution comprising only 4M sodium hydroxide (NaOH) dissolved therein.

전류-전력 특성을 측정하기 위하여 알루미늄 공기전지의 방전전압을 각각 1.2, 1.1, 1.0, 0.9, 0.8, 0.7 및 0.6V 인가하고, 이에 따른 전력을 측정하였다. In order to measure the current - power characteristics, the discharge voltage of the aluminum air cell was 1.2, 1.1, 1.0, 0.9, 0.8, 0.7 and 0.6 V, respectively, and the power was measured.

도 3을 참조하면, 동일한 방전전압에서 0.1M의 나트륨 포름산염(HCOONa)이 첨가된 알루미늄 공기전지용 전해액을 포함하는 알루미늄 공기전지의 전력이 4M의 수산화나트륨(NaOH) 수용액으로 이루어진 전해액을 포함하는 알루미늄 공기전지의 전력보다 큰 것을 확인하였다. Referring to FIG. 3, an aluminum air cell including an electrolyte for an aluminum air cell to which 0.1 M sodium formate (HCOONa) was added at the same discharge voltage was charged into an aluminum electrolytic solution containing an electrolytic solution of 4M sodium hydroxide (NaOH) Which is greater than the power of the air cell.

이를 통하여 0.1M의 나트륨 포름산염(HCOONa)이 첨가된 알루미늄 공기전지용 전해액을 포함하는 알루미늄 공기전지의 전력의 크기가 종래보다 개선되었음을 확인하였다.
It was confirmed that the electric power of the aluminum air cell including the electrolyte for the aluminum air cell to which the 0.1M sodium formate (HCOONa) was added was improved.

[실험예 4]: 방전효율 평가[Experimental Example 4] Evaluation of discharge efficiency

실시예 3에 따른 알루미늄 공기전지들을 3개 준비하였고, 4M의 수산화나트륨(NaOH)만이 용해된 수용액으로 이루어진 전해액을 포함하는 비교예에 따른 알루미늄 공기전지들을 4개 준비하였다. Three aluminum air cells according to Example 3 were prepared and four aluminum air cells according to a comparative example including an electrolyte solution composed of an aqueous solution in which only 4M sodium hydroxide (NaOH) dissolved was prepared.

7개의 알루미늄 공기전지들을 각각 1.0V에서 1시간동안 방전시킨 후 측정된 전류밀도에서 산출한 방전전하량과 방전 전후의 질량변화량으로 산출한 질량감소 전하량을 비교함으로써 방전효율을 산출하였다. Seven aluminum air cells were discharged at 1.0 V for 1 hour, respectively, and the discharge efficiency was calculated by comparing the amount of discharge charge calculated from the measured current density and the amount of mass decrease calculated from the amount of change in mass before and after discharge.

도 5는 실시예 3에 따른 알루미늄 공기전지들과 4M의 수산화나트륨(NaOH)만이 용해된 수용액으로 이루어진 전해액을 포함하는 비교예에 따른 알루미늄 공기전지들의 방전효율을 나타낸 그래프이고, [표 1]은 7개의 알루미늄 공기전지들의 방전효율의 결과를 나타낸 표이다. 5 is a graph showing the discharge efficiency of aluminum air cells according to a comparative example including an aluminum electrolyte cell according to Example 3 and an electrolytic solution consisting of an aqueous solution in which only 4M sodium hydroxide (NaOH) is dissolved. Table 7 shows the results of the discharge efficiency of seven aluminum air cells.

도 5 및 [표 1]을 참조하면, 4M의 수산화나트륨(NaOH)만이 용해된 수용액으로 이루어진 전해액을 포함하는 비교예에 따른 알루미늄 공기전지들은 약 38%의 알루미늄이 전지반응에 관여한 것을 확인하였다. Referring to FIG. 5 and [Table 1], it was confirmed that about 38% of aluminum was involved in the cell reaction in the aluminum air cells according to the comparative example including the electrolytic solution composed of the aqueous solution in which only 4M of sodium hydroxide (NaOH) was dissolved .

그러나, 실시예 3에 따른 알루미늄 공기전지들은 약 62%의 알루미늄이 전지반응에 관여한 것을 확인하였다. However, in the aluminum air cells according to Example 3, it was confirmed that about 62% of aluminum was involved in the cell reaction.

따라서, 실시예 3에 따른 알루미늄 공기전지의 방전효율이 높고, 나트륨 포름산염(HCOONa)이 알루미늄의 부식반응속도는 억제하면서도 전지반응을 유지시키는 것을 확인하였다.
Therefore, it was confirmed that the discharge efficiency of the aluminum air cell according to Example 3 was high, and the sodium formate (HCOONa) maintained the cell reaction while suppressing the corrosion reaction rate of aluminum.

전해액Electrolyte No.No. 전지반응 전하량(C)Battery charge amount (C) 질량감소 전하량(C)Mass reduction charge (C) 방전효율(%)Discharge efficiency (%) 평균Average 4M NaOH4M NaOH 1One 194.05194.05 539.62539.62 35.9635.96 38.01
(±2.72)38.01
(± 2.72) 22 187.83187.83 457.01457.01 41.1041.10 33 143.18143.18 387.28387.28 36.9736.97 4M NaOH
+ 0.1M NaCOOH4M NaOH
+ 0.1M NaCOOH 44 218.45218.45 385.91385.91 56.6156.61 61.70
(±3.88)61.70
(± 3.88) 55 243.47243.47 369.05369.05 65.9765.97 66 212.51212.51 345.44345.44 61.5261.52 77 271.21271.21 432.34432.34 62.7362.73

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

100: 알루미늄 공기전지 10: 본체
20: 양극 30: 음극 100: aluminum air cell 10: main body
20: anode 30: cathode

Claims (10)

알칼리 염이 용해된 수용액; 및
상기 수용액에 용해되고, 상기 알칼리 염의 금속과 동일한 금속을 포함하는 포름산염을 포함하고,
상기 알칼리 염이 수산화나트륨인 경우에는 상기 포름산염은 나트륨 포름산염이고, 상기 알칼리 염은 수산화칼륨인 경우에는 상기 포름산염은 칼륨 포름산염이며, 상기 수산화나트륨의 농도는 4M이고, 상기 포름산염의 농도는 0.05 내지 0.5M인, 알루미늄 공기전지용 전해액.
An aqueous solution in which an alkali salt is dissolved; And
And a formate dissolved in the aqueous solution and containing the same metal as the alkali salt,
When the alkali salt is sodium hydroxide, the formate salt is sodium formate salt, and when the alkali salt is potassium hydroxide, the formate salt is potassium formate salt, the sodium hydroxide concentration is 4M, the formic acid salt concentration is 0.05 to 0.5M.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항의 알루미늄 공기전지용 전해액을 포함하는, 알루미늄 공기전지.
An aluminum air cell comprising the electrolyte for an aluminum air cell of claim 1.
제8항에 있어서,
상기 알루미늄 공기전지는
상기 알루미늄 공기전지용 전해액;
상기 알루미늄 공기전지용 전해액의 일측에 배치된 제1전극; 및
상기 제1전극과 대향하도록 상기 알루미늄 공기전지용 전해액의 타측에 배치된 제2 전극을 포함하는, 알루미늄 공기전지.
9. The method of claim 8,
The aluminum air cell
An electrolyte for the aluminum air cell;
A first electrode disposed on one side of the electrolytic solution for the aluminum air cell; And
And a second electrode disposed on the other side of the electrolyte solution for the aluminum air battery so as to face the first electrode.
제9항에 있어서,
상기 제1 전극은 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하고,
상기 제2 전극은 산소를 환원시키는 물질을 포함하며,
상기 알루미늄 공기전지용 전해액의 포름산염은 상기 전해액 내에서 수산화이온을 생성하는, 알루미늄 공기전지.
10. The method of claim 9,
Wherein the first electrode comprises aluminum or an aluminum alloy,
Wherein the second electrode comprises a material that reduces oxygen,
Wherein the formate of the electrolytic solution for the aluminum air cell produces hydroxide ions in the electrolytic solution.
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