KR101580405B1 - Unified Bipolar plate with flow frame for redox flow battery - Google Patents

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KR101580405B1
KR101580405B1 KR1020140106056A KR20140106056A KR101580405B1 KR 101580405 B1 KR101580405 B1 KR 101580405B1 KR 1020140106056 A KR1020140106056 A KR 1020140106056A KR 20140106056 A KR20140106056 A KR 20140106056A KR 101580405 B1 KR101580405 B1 KR 101580405B1
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김진수
조성화
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일도에프엔씨(주)
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Abstract

The present invention relates to a flow frame integrated separation bipolar plate for a redox flow battery and, particularly, to a flow frame integrated separation bipolar plate for a redox flow battery which has a simple structure and is manufactured by a simple manufacturing process to drastically save manufacturing costs via mass production. The flow frame integrated separation bipolar plate for the redox flow battery according to the present invention comprises: a separation plate unit (101) formed in a plate type by mixing graphite with nonconductive base resin; and a middle plate unit (102) formed with the same as the base resin of the separation plate unit (101), having a hole, into which the separation plate unit (101) is inserted, at the center, and melt-coupling the inner edge portion of the central hole of the middle plate unit (102) to the edge portion of the separation plate unit (101).

Description

레독스 플로우 배터리용 플로우프레임 일체형 분리판 바이폴라 플레이트 {Unified Bipolar plate with flow frame for redox flow battery}(Bipolar plate with flow frame for redox flow battery)

본 발명은 레독스 플로우 배터리(redox flow plate)용 플로우프레임 일체형 분리판 바이폴라 플레이트(bipolar plate)에 관한 것으로서 특히, 구성이 간단하고 제조공정이 단순하여 대량 생산을 통해 획기적으로 생산단가를 절감할 수 있는 레독스 플로우 배터리용 플로우프레임 일체형 분리판 바이폴라 플레이트에 관한 것이다.
The present invention relates to a bipolar plate with integrated flow frame for a redox flow plate, and more particularly, to a bipolar plate having a simple structure and a simple manufacturing process, To a flow frame-integrated separator bipolar plate for a redox flow battery.

전 세계적으로 에너지 수요가 증가하는 추세이고 화석연료의 지속적인 사용 결과로 CO2를 지속적으로 배출하게 되어 환경오염을 초래하고 있다.Global demand for energy is on the rise, and as a result of continued use of fossil fuels, CO 2 is continuously emitted, causing environmental pollution.

이러한 온실가스 배출 억제를 위해 태양광, 풍력, 연료전지 등 신재생에너지가 각광을 받으면서 실용 보급이 진행되고 있다.In order to curb greenhouse gas emissions, new and renewable energy such as solar power, wind power, and fuel cells are getting popular, and practical diffusion is proceeding.

재생에너지는 입지환경이나 자연조건에 크게 영향을 받으므로 출력 변동이 심하여 연속적 공급이 불가능하고, 에너지 생산시점과 수요시점의 시간차가 발생하게 되어 에너지 저장 시스템이 중요하게 대두되고 있다.Since the renewable energy is greatly affected by the location environment and natural conditions, it is impossible to continuously supply it because of fluctuation of output, and energy storage system is important because the time difference between energy production time and demand time occurs.

잉여전력이나 야간 부하시에는 양수발전, 압축공기 에너지 저장, 초전도 에너지 저장, 플라이휠 저장장치 등이 적용될 수 있으며 대규모 태양광 발전 및 풍력 발전 단지에는 대용량 이차전지 저장시스템이 선정되고 있다.For surplus power or night load, amphibious power generation, compressed air energy storage, superconducting energy storage, flywheel storage, etc. can be applied, and a large-capacity secondary battery storage system is selected for large-scale solar power generation and wind power generation complexes.

특히 스마트 그리드에는 대용량 에너지저장기술이 중요하게 부각되고 있으며 이러한 전기에너지 저장에는 계통상태에 따라 신속한 대응이 가능한 이차전지가 효율적이다.In particular, large-capacity energy storage technology has been highlighted in the smart grid, and a secondary battery capable of promptly responding to the state of the system is effective for such electric energy storage.

대용량 전력 저장용 이차 전지로는 납축전지, NaS전지, 초고용량 커패시터, 리튬 이차전지 및 레독스 플로우 배터리(redox flow battery) 등이 있는데 최근에는 레독스 플로우 배터리가 안전하고, 리사이클이 가능하며, 출력과 용량의 독립적인 설계가 가능하고, 대용량화가 용이하여 스마트 그리드, 분산형 전원 등의 대용량 전력 저장용 전지로 주목받고 있다.There are lead acid batteries, NaS batteries, super high capacity capacitors, lithium secondary batteries and redox flow batteries as secondary batteries for large capacity power storage. Recently, redox flow batteries are safe, And can be designed independently of capacity, and it is getting attention as a large-capacity power storage battery such as a smart grid and a distributed power source because of its large capacity.

레독스 플로우 배터리(redox flow battery)는 전해액 중의 활물질(active material)이 산화·환원되어 충방전되는 시스템으로 전해액의 화학적 에너지를 직접 전기 에너지로 저장시키는 전기화학적 축전장치이다.A redox flow battery is an electrochemical storage device in which the active energy of the electrolyte is oxidized and reduced to charge and discharge, and the chemical energy of the electrolyte is stored directly as electrical energy.

레독스 플로우 배터리(redox flow battery)에는 전해질의 종류에 따라 Zn-Br계(전해질로 아연과 브롬을 사용한 배터리, Zinc-bromine), V/V계(전해질로 바나듐을 사용한 배터리, All-banadium)등으로 구분된다.The redox flow battery includes a zinc-bromine (Zinc-bromine) electrolyte, a zinc / bromine electrolyte (V / V) .

도 1은 V/V계(전해질로 바나듐을 사용한 배터리, All-vanadium)의 레독스 플로우 배터리의 충전과 방전 개념도로 징크브롬계도 동일한 셀 구조를 갖는다.FIG. 1 is a conceptual diagram for charging and discharging a redox flow battery of a V / V system (battery using vanadium as an electrolyte). The zinc bromide system also has the same cell structure.

도 1에서 셀(10)은 한 개만 도시하였으나 실제로는 바이폴라 플레이트(bipolar plate)를 경계로 하여 여러 셀(10)을 적층하여 사용한다.Although only one cell 10 is shown in FIG. 1, a plurality of cells 10 are stacked with a bipolar plate as a boundary.

도 1에 도시한 바와 같이 레독스 플로우 배터리는 한 개의 셀(10) 양 측에 각각 플로우전극판(20)이 설치되고, 상기 플로우전극판(20) 위에는 얇은 막 형태의 멤브레인(14)이 설치되고, 멤브레인(14)과 플로우전극판(20) 사이에는 전기 화학반응에서 전극역할을 하는 흑연펠트 전극이 설치되며, 멤브레인(14)으로 분리된 셀(10)의 양측에는 각각 V5+/V4+ 전해액탱크(11)와 V2+/V3+ 전해액탱크로부터 V5+/V4+ 바나듐 전해액과 V2+/V3+ 바나듐 전해액이 공급된다.1, the redox flow battery is provided with flow electrode plates 20 on both sides of one cell 10, and a membrane 14 in the form of a thin film is installed on the flow electrode plate 20 and, the membrane 14 is provided with V 5+ / V each of both sides of the flow and the electrode plate 20 is between is provided with a graphite felt electrode to the electrode part in the electrochemical reaction, separation with membrane 14. cell 10 The V 5+ / V 4+ vanadium electrolytic solution and the V 2+ / V 3+ vanadium electrolytic solution are supplied from the 4+ electrolyte tank 11 and the V 2+ / V 3+ electrolyte tank.

충전시에는 다음과 같은 화학 반응으로 레독스 플로우 배터리에 충,방전된다.(하기 반응식에서 실선은 charge, 점선은 discharge 상태이다.)During charging, the redox flow battery is charged and discharged by the following chemical reaction. (In the following reaction, the solid line indicates the charge and the dotted line indicates the discharge state.)

+ 전극판(20)측은, On the positive electrode plate 20 side,

Figure 112014077248355-pat00001
Figure 112014077248355-pat00002
Figure 112014077248355-pat00003
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Figure 112014077248355-pat00003

- 전극판(20)측은,- on the side of the electrode plate (20)

Figure 112014077248355-pat00004
Figure 112014077248355-pat00005
Figure 112014077248355-pat00006
Figure 112014077248355-pat00004
Figure 112014077248355-pat00005
Figure 112014077248355-pat00006

상기와 같은 화학반응으로 레독스 플로우 배터리가 충,방전된다.
The redox flow battery is charged and discharged by the above chemical reaction.

전해질 Zn-Br을 사용하는 레독스플로우 배터리의 화학반응은 다음과 같다.The chemical reaction of the redox flow battery using the electrolyte Zn-Br is as follows.

+ 전극판(20)측은,On the positive electrode plate 20 side,

Figure 112014077248355-pat00007
Figure 112014077248355-pat00008
Figure 112014077248355-pat00009
Figure 112014077248355-pat00007
Figure 112014077248355-pat00008
Figure 112014077248355-pat00009

- 전극판(20)측은,- on the side of the electrode plate (20)

Figure 112014077248355-pat00010
Figure 112014077248355-pat00011
Figure 112014077248355-pat00012

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Figure 112014077248355-pat00011
Figure 112014077248355-pat00012

상술한 바와 같이 여러 개의 셀은 멤브레인(14)을 기준으로 분리되는데, 종래의 셀(30)은 도 2에 도시한 바와 같이 분리판(31)이 미들플레이트(32)의 중간 부분에 형성된 홀에 삽입 체결되고, 상기 분리판(31) 및 미들플레이트(32)의 양 측에는 표면에 유로(34)가 형성된 플로우프레임(flow frame)(33)이 체결되며, 상기 플로우프레임(33)의 유로(34)가 형성된 부분에는 커버(35)가 체결된다.As described above, the plurality of cells are separated with reference to the membrane 14. In the conventional cell 30, as shown in FIG. 2, the separation plate 31 is divided into the holes formed in the middle portion of the middle plate 32 A flow frame 33 having a flow path 34 formed on both sides of the separation plate 31 and the middle plate 32 is fastened and the flow path 33 of the flow frame 33 The cover 35 is fastened.

이때, 종래의 셀(30)는 상기 분리판(31)과 미들플레이트(32)의 체결과, 미들플레이트(32)와 플로우프레임(33)과, 플로우프레임(33)과 커버(35)의 체결은 모두 접착제를 사용하여 체결한다.At this time, the conventional cell 30 has a structure in which the coupling between the separation plate 31 and the middle plate 32, the middle plate 32 and the flow frame 33, and the fastening of the flow frame 33 and the cover 35 Are all fastened with an adhesive.

따라서, 모든 구성품을 일일이 접착제를 도포하고, 가압환경에서 건조하여야 하는 등 공정이 매우 번거롭고, 생산성이 저하되는 문제점이 있다.Therefore, there is a problem that the process is very cumbersome and the productivity is lowered, for example, the adhesive is applied to all the components one by one and dried in a pressurized environment.

또한, 접착과정에서 약간의 틈새가 발생하여 양극 전해액과 음극 전해액이 섞이거나, 강산성인 전해액에 의해 접착제가 녹아 양극 전해액과 음극 전해액이 섞이는 문제가 종종 발생하여 이차전지 역할을 제대로 수행하지 못하게 되는 문제가 자주 발생하였다.In addition, there is a problem that a slight gap is generated in the bonding process, the anode electrolyte is mixed with the cathode electrolyte, or the adhesive is melted by the strong acid electrolyte, thereby mixing the cathode electrolyte and the cathode electrolyte. .

특히, 판 형태인 분리판(31)과 미들플레이트(32) 사이의 접착은 분리판(31)의 테두리면과 미들플레이트(32)의 내측 테두리 사이의 접착이므로 접착제에 의한 정밀한 접착이 매우 힘들고, 이 때문에 미세하게 발생한 틈으로 양극 전해액과 음극 전해액이 서로 섞이는 일이 종종 발생하는 문제점이 있다.
Particularly, since the adhesion between the separating plate 31 and the middle plate 32 in the plate form is the adhesion between the edge face of the separating plate 31 and the inner edge of the middle plate 32, Therefore, there is a problem that the anode electrolyte and the cathode electrolyte are often mixed with each other due to a minute gap.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0132488호 (공개일자 2013.12.04.)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0132488 (Publication date 2013.12.04.) 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0110151호 (공개일자 2012.10.09.)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0110151 (published on October 10, 2012)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 제조공정이 간단하여 대량생산이 간단하고, 생산비용을 절감할 수 있으며, 양극 전해액과 음극 전해액이 서로 섞이지 않는 우수한 기밀성을 갖는 레독스 플로우 배터리용 플로우프레임 일체형 분리판 바이폴라 플레이트를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a lithium secondary battery which is simple in mass production and simple in production process, It is an object of the present invention to provide a flow frame integral separator bipolar plate for a battery.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 레독스 플로우 배터리용 플로우프레임 일체형 분리판 바이폴라 플레이트는 흑연 분말과 비전도성 베이스 수지를 혼합하여 판 형태로 성형된 분리판부(101); 상기 분리판부(101)의 베이스 수지와 동일한 수지를 소재로 성형되고, 중앙에 상기 분리판부(101)가 삽입되는 홀이 구비되어 상기 분리판부(101)의 테두리 부분에 미들플레이트부(102)의 중앙 홀 내측 테두리 부분이 서로 용융 결합된 미들플레이트부(102);로 구성된다.In order to accomplish the above object, a bipolar plate of a flow frame integrated type separator for a redox flow battery according to the present invention comprises: a separation plate portion 101 formed by mixing graphite powder and a nonconductive base resin into a plate form; A hole is formed in the center of which the separating plate portion 101 is inserted so that the center of the separating plate portion 101 is formed with the same resin as the base resin of the separating plate portion 101, And a middle plate portion (102) in which an inner rim portion of the center hole is melt-coupled with each other.

이때, 상기 바이폴라 플레이트(100)의 표면에는 금형(110)의 양각 부분에 의해 유로(103)가 음각으로 형성된 것을 특징으로 한다.Here, the bipolar plate 100 is formed on the surface thereof with a flow path 103 formed at an obtuse angle by the embossed portion of the metal mold 110.

또한, 상기 바이폴라 플레이트(100)에는 유로(103)를 덮는 커버(104)가 체결되어 전해액을 유동을 안내하도록 구성된 것을 특징으로 한다.The cover 104, which covers the flow path 103, is coupled to the bipolar plate 100 to guide the flow of the electrolyte solution.

또한, 상기 분리판부(101)는 흑연분말 40~85wt%와, 베이스 수지 15~60wt%가 혼합된 것을 특징으로 한다.In addition, the separation plate 101 is characterized in that 40 to 85% by weight of graphite powder and 15 to 60% by weight of a base resin are mixed.

또한, 상기 미들플레이트부(102)에는 무기충전재가 혼합되어 성형된 것을 특징으로 한다.
In addition, the middle plate portion 102 is formed by mixing an inorganic filler.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 레독스 플로우 배터리용 바이폴라 플레이트는 분리판, 미들 플레이이트, 유로가 형성된 플로우프레임이 일체로 성형되므로 제조 공정이 간단하고, 대량생산이 가능하며, 생산비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.Since the bipolar plate for a redox flow battery according to the present invention having the above-described structure is formed integrally with the flow frame having a separator, a middle plate, and a flow path, the manufacturing process is simple, mass production is possible, There is an effect that can be saved.

또한, 본 발명의 바이폴라 플레이트는 기밀성이 우수하여 양극 전해액과 음극 전해액이 서로 섞이지 않는 우수한 기밀성을 갖는다.
In addition, the bipolar plate of the present invention is excellent in airtightness, and has excellent airtightness so that the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are not mixed with each other.

도 1은 레독스 플로우 배터리의 구성을 도시한 구성도.
도 2는 종래의 바이폴라 플레이트의 구성을 도시한 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 바이폴라 플레이트의 구성을 도시한 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 바이폴라 플레이트의 분리판부을 도시한 사시도.
도 5는 금형에 도 4의 분리판부를 안착한 상태를 도시한 사시도.
도 6은 금형에 미들플레이트부를 안착한 상태를 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 의한 바이폴라 플레이트를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 바이폴라 플레이트에 유로가 형성된 것을 도시한 사시도.
도 9는 본 발명에 의한 바이폴라 플레이트에 커버가 체결된 것을 도시한 사시도.1 is a configuration diagram showing the configuration of a redox flow battery;
2 is an exploded perspective view showing a configuration of a conventional bipolar plate;
3 is an exploded perspective view showing a configuration of a bipolar plate according to the present invention.
4 is a perspective view showing a separation plate portion of the bipolar plate of the present invention.
5 is a perspective view showing a state in which the separating plate portion of Fig. 4 is seated on a metal mold.
6 is a perspective view showing a state in which a middle plate portion is seated on a metal mold.
7 is a perspective view showing a bipolar plate according to the present invention.
8 is a perspective view showing a channel formed in the bipolar plate according to the present invention.
9 is a perspective view showing a cover fastened to a bipolar plate according to the present invention;

이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명에 의한 레독스 플로우 배터리용 바이폴라 플레이트에 대하여 상세하게 설명한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

본 발명에 의한 레독스 플로우 배터리용 바이폴라 플레이트(100)는 도 3에 도시한 바와 같이 분리판부(101)와 상기 분리판부(101)의 테두리에 분리판부(101)와 일체형으로 성형된 미들플레이트부(102)로 구성된다.3, the bipolar plate 100 for a redox flow battery according to the present invention includes a separation plate 101 and a middle plate part 101 formed integrally with the separation plate 101 at the rim of the separation plate 101, (102).

그리고, 상기 분리판부(101)의 상,하부에서 분리판부(101)로 양극 전해액 또는 음극 전해액을 공급하는 유로(103)가 미들플레이트부(102)에 홈 형태로 형성된다. A flow path 103 for supplying the positive electrode electrolyte solution or the negative electrode electrolyte solution to the separator plate 101 at the upper and lower portions of the separator plate 101 is formed in a groove shape in the middle plate portion 102.

상기 분리판부(101)는 전도성이고, 미들플레이트부(102)는 비전도성 특징을 갖는다.The separation plate portion 101 is conductive, and the middle plate portion 102 has a non-conductive characteristic.

본 발명의 바이폴라 플레이트(100)는 상기와 같이 전도성 소재로 성형된 분리판부(101)와, 비전도성 소재로 성형된 미들플레이트부(102)를 일체형으로 성형함으로써 분리판부(101)와 미들플레이트부(102) 사이에 어떤 미세한 틈도 생기지 않아 양극 전해액과 음극 전해액이 섞이지 않도록 우수한 기밀성을 유지하도록 구성된다.The bipolar plate 100 of the present invention is formed by integrally forming the separation plate portion 101 formed of a conductive material and the middle plate portion 102 formed of a nonconductive material as described above to separate the separation plate portion 101 and the middle plate portion 102, No fine gap is formed between the positive electrode electrolyte solution and the negative electrode electrolyte solution, so that excellent airtightness is maintained so as not to mix the positive electrode electrolyte solution and the negative electrode electrolyte solution.

상기 분리판부(101)는 전도성 소재인 흑연분말과 플라스틱 폴리머 베이스 수지가 혼합되어 구성되는데, 흑연분말 30~90wt%, 베이스 수지 10~70wt%가 혼합되어 구성된다.The separator plate 101 is formed by mixing a graphite powder, which is a conductive material, with a plastic polymer base resin, and is composed of 30 to 90 wt% of graphite powder and 10 to 70 wt% of a base resin.

상기 흑연분말이 30wt% 미만으로 혼합되면 전도성이 저하되고, 90wt%를 초과하여 혼합되면 성형성이 떨어지므로 흑연분말은 30~90wt%가 혼합되는 것이 바람직하다.When the graphite powder is mixed with less than 30 wt%, the conductivity is lowered. When the graphite powder is mixed with more than 90 wt%, the formability is lowered, so that the graphite powder is preferably mixed with 30 to 90 wt%.

그리고 미들플레이트부(102)는 합성수지로 성형되는데 이때, 미들플레이트부(102)를 성형하는데 사용되는 합성수지는 분리판부(101)에 혼합되는 베이스 수지와 동일한 수지를 사용한다.The middle plate portion 102 is formed of a synthetic resin. The synthetic resin used for forming the middle plate portion 102 uses the same resin as the base resin to be mixed with the separation plate portion 101.

그리고 미들플레이트부(102)를 성형할 때 합성수지 외에 실리카계, 탄산칼슘, 황산바륨, 클레이, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 알루미늄실리케이트, 탈크, 규조토, 마그네슘실리케이트 등의 비전도성 무기충전제를 수지와 혼합하는 것이 바람직하다. When forming the middle plate portion 102, a nonconductive inorganic filler such as silica-based, calcium carbonate, barium sulfate, clay, magnesium hydroxide, aluminum hydroxide, aluminum silicate, talc, diatomaceous earth or magnesium silicate is mixed with the resin .

미들플레이트부(102)를 성형할 때 수지에 무기충전제를 혼합함으로써 성형성이 좋아지고, 수지 사용량을 절감할 수 있으므로 생산비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.When the middle plate portion 102 is molded, an inorganic filler is mixed with the resin to improve the moldability and reduce the amount of resin used, thereby reducing the production cost.

상기 분리판부(101)와 미들플레이트부(102)에 사용되는 수지로는 열가소성 수지로서 PVC, PP, PE 또는 테프론(teflon) 수지가 사용될 수 있고, 열경화성 수지로는 페놀, 에폭시, 퓨란, 비닐에스테르 또는 불포화 폴리에스테르가 사용될 수 있는데, PVC, PP, PE 수지를 분리판부(101)와 미들플레이트부(102)의 수지로 사용하는 것이 바람직하다. As the resin used for the separation plate portion 101 and the middle plate portion 102, PVC, PP, PE, or Teflon resin may be used as the thermoplastic resin. Examples of the thermosetting resin include phenol, epoxy, furan, Or unsaturated polyester may be used. It is preferable to use PVC, PP, PE resin as the resin of the separator plate 101 and the middle plate portion 102.

PVC, PP, PE 수지는 가격이 저렴하고, 여러 기계적 물성이 우수하며, 성형이 용이한 특성 외에 여러 장점이 있기 때문에 분리판부(101)와 미들플레이트부(102)의 수지로 PVC, PP, PE 수지를 사용하는 것이 바람직하다.Since the PVC, PP, and PE resin have various advantages in addition to their low price, excellent mechanical properties, and easy molding characteristics, the resin of the separation plate portion 101 and the middle plate portion 102 is made of PVC, PP, PE It is preferable to use a resin.

먼저 도 4에 도시한 바와 같이 수지와 흑연분말을 혼합한 혼합물로 분리판부(101)를 성형한다.First, as shown in Fig. 4, the separation plate 101 is formed of a mixture of resin and graphite powder.

그리고 도면에는 도시하지 않았으나 분리판부(101)의 소재로 사용되는 베이스수지와 동일한 수지로 중앙에 상기 분리판부(101)가 삽입될 홀이 구비된 미들플레이트부(102)를 성형한다.Although not shown in the drawing, the middle plate portion 102 having the holes for inserting the separation plate portion 101 is formed at the center with the same resin as the base resin used as the material of the separation plate portion 101.

그리고 도 5와 같이 성형된 분리판부(101)를 금형(110)에 위치시키고, 도 6과 같이 준비된 미들플레이트부(102)가 분리판부(101)의 테두리 부분에 위치하도록 미들플레이트부(102)를 금형(110)에 위치시킨다.5 is positioned on the mold 110 and the middle plate portion 102 is positioned at the edge of the separation plate portion 101 as shown in FIG. Is placed in the mold 110.

이후 프레스로 가열 압착하면, 분리판부(101)와 미들플레이트부(102)가 일체형으로 성형된다.Thereafter, when heated and pressed into a press, the separation plate portion 101 and the middle plate portion 102 are integrally formed.

프레스로 가열 압착하면 분리판부(101)의 베이스수지와 미들플레이트부(102)의 수지가 녹아서 분리판부(101)와 미들플레이트부(102)의 경계면에서 용융접착이 이루어져서 결합된다.The base resin of the separation plate portion 101 and the resin of the middle plate portion 102 are melted and melted and bonded at the interface between the separation plate portion 101 and the middle plate portion 102. As a result,

상술한 바와 같이 분리판부(101)와 미들플레이트부(102)는 동일한 수지로 성형되므로 도 6과 같이 금형(110)에서 가열 프레스 하면 분리판부(101)와 미들플레이트부(102)의 수지가 녹아 서로 견고하게 결합되어 분리판부(101)와 미들플레이트부(102) 사이에 어떤 미세한 틈이 발생하지 않는 기밀성이 우수한 바이폴라 플레이트(100)로 성형된다.As described above, since the separation plate portion 101 and the middle plate portion 102 are formed of the same resin, the resin of the separation plate portion 101 and the middle plate portion 102 melts when heated in the mold 110 as shown in FIG. 6 And is formed into a bipolar plate 100 which is firmly coupled to each other and is excellent in airtightness so that no fine gap is formed between the separation plate portion 101 and the middle plate portion 102.

그리고 상기와 같이 분리판부(101)와 미들플레이트부(102)를 가열 프레스할 때 바이폴라 플레이트(100)의 표면에 유로(103)를 성형할 수 있다.When the separation plate portion 101 and the middle plate portion 102 are hot-pressed as described above, the flow path 103 can be formed on the surface of the bipolar plate 100.

금형(110)의 표면에 유로(103)에 해당하는 부분을 양각으로 구성하여 가열 프레스 하면 도 8과 같이 바이폴라 플레이트(100)의 표면에 유로(103)가 성형된다.When the portion corresponding to the flow path 103 is formed on the surface of the mold 110 with a relief and is hot pressed, the flow path 103 is formed on the surface of the bipolar plate 100 as shown in FIG.

상기 유로(103)는 바이폴라 플레이트(100)의 분리판(101)에 전해액을 유동시키기 위한 것으로서, 프레스 가열 압착할 때 금형을 통해 유로를 형성함으로써 바이폴라 플레이트(100)의 표면에 복잡한 유로를 간단하게 형성할 수 있고, 공정이 간단해진다.The flow path 103 is used to flow an electrolyte solution to the separator plate 101 of the bipolar plate 100. The flow path 103 forms a flow path through a mold when press- And the process can be simplified.

상기와 같이 성형된 바이폴라 플레이트의 유로(103) 부분에 도 3과 같이 커버(104)를 체결하여 음극 전해질 또는 양극 전해질이 분리판부(101)로 유동할 수 있도록 안내한다.The cover 104 is fastened to the flow path 103 of the bipolar plate as shown in FIG. 3 to guide the negative electrode electrolyte or the positive electrode electrolyte to the separation plate 101.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 레독스 플로우 배터리용 바이폴라 플레이트는 분리판, 미들 플레이이트, 유로가 형성된 플로우프레임이 일체로 성형되므로 제조 공정이 간단하고, 대량생산이 가능하며, 생산비용을 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.Since the bipolar plate for a redox flow battery according to the present invention having the above-described structure is formed integrally with the flow frame having a separator, a middle plate, and a flow path, the manufacturing process is simple, mass production is possible, There is an effect that can be saved.

또한, 본 발명의 바이폴라 플레이트는 기밀성이 우수하여 양극 전해액과 음극 전해액이 서로 섞이지 않는 우수한 기밀성을 갖는다.In addition, the bipolar plate of the present invention is excellent in airtightness, and has excellent airtightness so that the positive electrode electrolyte and the negative electrode electrolyte are not mixed with each other.

이상, 본 발명에 의한 레독스 플로우 배터리용 플로우프레임 일체형 분리판 바이폴라 플레이트에 대해 설명하였다.As described above, the flow-frame-integrated separator bipolar plate for a redox flow battery according to the present invention has been described.

상기 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be understood by those skilled in the art that the technical features of the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.

그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, the scope of the invention being indicated by the appended claims rather than the foregoing description, Ranges and equivalents thereof are to be construed as being included within the scope of the present invention.

10 : 셀
11 : V5+/V4+ 전해액탱크
12 : V2+/V3+ 전해액탱크
14 : 멤브레인
20 : 전극판
30 : 셀
31 : 분리판
32 : 미들플레이트
33 : 플로우 프레임
34 : 유로
35 : 커버
100 : 바이폴라 플레이트
101 : 분리판부
102 : 미들플레이트부
103 : 유로
104 : 커버
105 : 미들플레이트 파트
110 : 금형10: Cell
11: V 5+ / V 4+ electrolyte tank
12: V 2+ / V 3+ electrolyte tank
14: Membrane
20: electrode plate
30: cell
31: separator plate
32: Middle plate
33: Flow frame
34: Euro
35: cover
100: bipolar plate
101:
102: middle plate portion
103: Euro
104: cover
105: Middle plate part
110: mold

Claims (5)

레독스 플로우 배터리용 바이폴라 플레이트에 있어서,
흑연 분말 30~90wt%와 베이스 수지 10~70wt%를 혼합하여 판 형태로 성형된 분리판부(101);
상기 분리판부(101)의 베이스 수지와 동일한 수지를 소재로 성형되고, 무기충전재가 혼합되며, 중앙에 상기 분리판부(101)가 삽입되는 홀이 구비되어 상기 분리판부(101)의 테두리 부분에 미들플레이트부(102)의 중앙 홀 내측 테두리 부분이 서로 용융 결합된 미들플레이트부(102);
바이폴라 플레이트(100)의 표면에는 금형(110)의 양각 부분에 의해 음각으로 형성된 유로(103);
바이플라 플레이트(100)의 유로(103)를 덮는 커버(104);
로 구성된 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 배터리용 플로우프레임 일체형 분리판 바이폴라 플레이트.
A bipolar plate for a redox flow battery,
A separation plate portion 101 formed by mixing 30 to 90 wt% of graphite powder and 10 to 70 wt% of base resin and formed into a plate shape;
A hole in which the inorganic filler is mixed and the center of which is inserted with the separating plate 101 is provided so that the edge of the separating plate 101 is made of the same resin as the base resin of the separating plate 101, A middle plate portion 102 in which a center hole inner edge portion of the plate portion 102 is melt-coupled to each other;
On the surface of the bipolar plate 100, a flow path 103 formed at an obtuse angle by the embossed portion of the metal mold 110;
A cover 104 that covers the flow path 103 of the biped plate 100;
Wherein the bipolar plate is a bipolar plate with integrated flow frame for a redox flow battery.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017211423A1 (en) * 2016-06-09 2017-12-14 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Electrode plate and method of production
KR20180091283A (en) * 2017-02-06 2018-08-16 (주)엘지하우시스 Flowframe integrated bipolar plate assembly for redox flow battery and method of manufacturing the same and stack for redox flow battery including the same
KR20180091356A (en) * 2017-02-06 2018-08-16 (주)엘지하우시스 Bipolar plate for redox flow battery and method of manufacturing the same and stack for redox flow battery including the same
CN109216743A (en) * 2018-09-21 2019-01-15 马东亮 Integrated oxidization restores flow cell pile
KR20200068432A (en) * 2018-12-05 2020-06-15 주식회사 코리드에너지 Cell frame reinforced flow path channel and redox flow battery using thereof
KR20200115060A (en) * 2019-03-29 2020-10-07 성균관대학교산학협력단 Flexible bipolar plate for flow battery

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002246061A (en) * 2001-02-15 2002-08-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Cell frame structure for redox flow secondary cell, and manufacturing method therefor
KR20120110151A (en) 2009-12-31 2012-10-09 에스지엘 카본 에스이 Layered composite material for use in a redox flow battery
KR20130132488A (en) 2010-12-22 2013-12-04 제이디 홀딩 인크. Systems and methods for redox flow battery scalable modular reactant storage

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002246061A (en) * 2001-02-15 2002-08-30 Sumitomo Electric Ind Ltd Cell frame structure for redox flow secondary cell, and manufacturing method therefor
KR20120110151A (en) 2009-12-31 2012-10-09 에스지엘 카본 에스이 Layered composite material for use in a redox flow battery
JP2013516374A (en) * 2009-12-31 2013-05-13 エスゲーエル カーボン ソシエタス ヨーロピア Graphite-containing molded body and method for producing the same
KR20130132488A (en) 2010-12-22 2013-12-04 제이디 홀딩 인크. Systems and methods for redox flow battery scalable modular reactant storage

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017211423A1 (en) * 2016-06-09 2017-12-14 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Electrode plate and method of production
KR20180091283A (en) * 2017-02-06 2018-08-16 (주)엘지하우시스 Flowframe integrated bipolar plate assembly for redox flow battery and method of manufacturing the same and stack for redox flow battery including the same
KR20180091356A (en) * 2017-02-06 2018-08-16 (주)엘지하우시스 Bipolar plate for redox flow battery and method of manufacturing the same and stack for redox flow battery including the same
KR102532728B1 (en) 2017-02-06 2023-05-16 (주)엘엑스하우시스 Bipolar plate for redox flow battery and method of manufacturing the same and stack for redox flow battery including the same
KR102605810B1 (en) 2017-02-06 2023-11-23 (주)엘엑스하우시스 Flowframe integrated bipolar plate assembly for redox flow battery and method of manufacturing the same and stack for redox flow battery including the same
CN109216743A (en) * 2018-09-21 2019-01-15 马东亮 Integrated oxidization restores flow cell pile
KR20200068432A (en) * 2018-12-05 2020-06-15 주식회사 코리드에너지 Cell frame reinforced flow path channel and redox flow battery using thereof
KR102150052B1 (en) * 2018-12-05 2020-08-31 주식회사 코리드에너지 Cell frame reinforced flow path channel and redox flow battery using thereof
KR20200115060A (en) * 2019-03-29 2020-10-07 성균관대학교산학협력단 Flexible bipolar plate for flow battery
KR102292350B1 (en) * 2019-03-29 2021-08-23 성균관대학교산학협력단 Flexible bipolar plate for flow battery

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