KR101611398B1 - 나트륨 메탈 할라이드 전지와 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관 - Google Patents

나트륨 메탈 할라이드 전지와 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관 Download PDF

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Abstract

반응 표면적을 넓혀 전지의 출력을 증가시킬 수 있도록, 내부에 양극 활물질을 수용하며 나트륨 이온을 통과시키는 고체 전해질관, 상기 고체 전해질관의 외부에 배치되며 음극 활물질을 수용하는 음극용기, 상기 고체 전해질관과 상기 음극용기를 상호 접합하면서 양극과 음극 사이를 절연하는 절연부재를 포함하고, 상기 고체 전해질관은 측벽과, 측벽의 일측 선단에 연결된 바닥, 상기 바닥의 반대쪽에 형성된 개구부를 포함하여 용기 형태를 이루고, 상기 바닥에서 개구부를 향해 홈 형태로 돌출 형성되어 고체 전해질관 내부에서 상기 측벽과 간격을 두고 배치되고, 외면은 음극 활물질과 접하며 내면은 양극 활물질과 접하여 나트륨 이온을 통과시키는 내관을 더 포함하는 나트륨 메탈 할라이드 전지를 제공한다.

Description

나트륨 메탈 할라이드 전지와 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관{SODIUM METAL HALIDE RECHARGEABLE BATTERY AND SOLID ELECTROLYTE FOR THE SAME}
본 발명은 나트륨 메탈 할라이드 전지와 나트륨 메탈 할라이드 전지에 구비되는 고체 전해질관에 관한 것이다.
일반적으로, 신재생에너지의 이용이 급격히 증가되면서, 배터리를 이용한 에너지 저장 장치에 대한 필요성이 급격히 증가하고 있다. 이러한 배터리 중에는 납 전지, 니켈/수소 전지, 바나듐 전지 및 리튬 전지가 이용될 수 있다. 그러나 납 전지, 니켈/수소 전지는 에너지 밀도가 매우 작아서 동일한 용량의 에너지를 저장하려면 많은 공간을 필요로하는 문제점이 있다. 또한 바나듐 전지의 경우에는 고가의 희귀금속 사용으로 제조 비용이 비싸며, 음극과 양극을 분리하는 멤브레인을 통해 음극과 양극간의 물질이 소량씩 이동함으로 인해 내구성에 문제점을 가지고 있어서 대규모로 상업화하지 못하는 상태이다. 에너지 밀도 및 출력 특성이 매우 우수한 리튬 전지의 경우에는 기술적으로 매우 유리하나, 리튬 재료의 자원적 희소성, 안전성 및 수명 부분에 있어 해결해야 할 문제들이 있어 대규모 전력저장용 이차전지로 사용하기에는 경제성이 부족한 문제점을 가지고 있다.
나트류 유황 전지(NaS)나 나트륨 메탈 할라이드(Na metal halide) 전지 등의 나트륨 이차 전지는 에너지 밀도 및 충방전 효율이 높고 자기 방전이 없으며, 특히 고체전해질을 사용하기 때문에 장수명 사용이 가능하고, 불규칙적인 충방전에도 성능의 저하가 없는 특성으로, 대용량 전력 저장용 전지로 개발되고 있다.
나트륨 이차 전지는 음극 활물질로 나트륨(Na)을 사용하고, 양극 활물질로 유황(S)이나 메탈 할라이드(MeX, metal: Ni, Fe, Zn 등/ X: Cl, F 등)을 사용하며, 고체 전해질로 나트륨 이온 전도성을 갖는 베타 알루미나 세라믹을 사용한다.
나트륨 유황 전지는 구동 중 전해질관이 파손되는 경우, 양극의 유황이 전해질관의 파손 부위를 통해 음극으로 흘러 들어감으로써, 음극의 나트륨과 접촉되어 급격한 화학반응을 일으키게 된다.
나트륨 메탈 할라이드 전지는 이러한 나트륨 유황 전지의 단점을 해소하여 안전성을 높인 전지다. 나트륨 메탈 할라이드 전지는 나트륨 유황 전지보다 고가이나 출력특성이 높아 전기자동차 등 고출력이 요구되는 분야 등에 활용성이 커지고 있다. 특히, 나트륨 메탈 할라이드 전지는 전해질 파손시 양극의 NaAlCl4 가 음극의 Na와 반응하여 고상의 NaCl이 형성되면서 후속 반응을 차단하므로, 안전성이 우수한 장점이 있다.
그런데, 나트륨 유황 전지의 경우, 종래의 전지는 고체 전해질관이 원형 튜브 형태를 이룸에 따라, 전지의 출력을 높이는 데 어려움이 있다. 즉, 전지 반응은 고체 전해질관의 표면에서만 일어나므로, 반응면적에 제한이 있고, 이는 출력을 높이는 데 한계로 작용하게 된다.
나트륨 메탈 할라이드 전지의 경우에는 클로버 형태로 제작하여 전해질의 반응면적을 증가시켜 출력특성을 향상시켰으나, 양극활물질이 채워지는 내부 공간의 한계와 전해질의 이온전도 특성의 한계로 출력을 향상시키는 데는 한계가 있다.
이에, 반응 표면적을 넓혀 전지의 출력을 증가시킬 수 있도록 된 나트륨 메탈 할라이드 전지와 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관을 제공한다.
또한, 고체 전해질관을 통해 반응하는 나트륨의 양을 양극활물질 양과 비례하도록 함으로써, 전지의 효율을 높이고 출력을 증대시킬 수 있도록 된 나트륨 메탈 할라이드 전지와 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관을 제공한다.
또한, 고체 전해질관과 음극 집전체와의 거리를 최대한 줄여 저항을 최소화하고 전지 반응 효과를 극대화할 수 있도록 된 나트륨 메탈 할라이드 전지와 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관을 제공한다.
본 실시예의 나트륨 메탈 할라이드 전지는, 내부에 양극 활물질을 수용하며 나트륨 이온을 통과시키는 고체 전해질관, 상기 고체 전해질관의 외부에 배치되며 음극 활물질을 수용하는 음극용기, 상기 고체 전해질관과 상기 음극용기를 상호 접합하면서 양극과 음극 사이를 절연하는 절연부재를 포함하고,
상기 고체 전해질관은 측벽과, 측벽의 일측 선단에 연결된 바닥, 상기 바닥의 반대쪽에 형성된 개구부를 포함하여 용기 형태를 이루고, 상기 바닥에서 개구부를 향해 홈 형태로 돌출 형성되어 고체 전해질관 내부에서 상기 측벽과 간격을 두고 배치되고, 외면은 음극 활물질과 접하며 내면은 양극 활물질과 접하여 나트륨 이온을 통과시키는 내관을 더 포함할 수 있다.
본 실시예의 고체 전해질관은 나트륨 메탈 할라이드 전지에 구비되어 나트륨 이온을 통과시키는 고체 전해질관으로, 측벽과, 측벽의 일측 선단에 연결된 바닥, 상기 바닥의 반대쪽에 형성된 개구부를 포함하여 용기 형태를 이루고, 상기 바닥에서 개구부를 향해 홈 형태로 돌출 형성되어 고체 전해질관 내부에서 상기 측벽과 간격을 두고 배치되고, 외면은 음극 활물질과 접하며 내면은 양극 활물질과 접하여 나트륨 이온을 통과시키는 내관을 더 포함할 수 있다.
상기 내관은 고체 전해질관의 중심부에 형성될 수 있다.
상기 내관은 상기 고체 전해질관과 대응되는 형태로 이루어질 수 있다.
상기 고체 전해질관은 원형 단면 형태로 이루어질 수 있다.
상기 고체 전해질관은 비원형 단면 형태로 이루어질 수 있다.
상기 고체 전해질관은 외주면을 따라 오목부와 볼록부가 교대로 형성된 구조일 수 있다.
상기 내관은 원형 단면 형태로 이루어질 수 있다.
상기 내관은 비원형 단면 형태로 이루어질 수 있다.
상기 내관은 외주면을 따라 오목부와 볼록부가 교대로 형성된 구조일 수 있다.
상기 고체 전해질관의 내부로 설치되는 적어도 하나 이상의 집전체를 더 포함하고, 상기 집전체는 고체 전해질관의 측벽과 내관 사이 중간에 위치하는 구조일 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 고체 전해질관의 형태를 개선하여 반응 표면적을 증대시킴으로써, 전지의 출력을 높일 수 있게 된다.
또한, 고체 전해질관의 구조적 강성을 높여 내구성을 높이고 전지의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.
또한, 나트륨과 양극활물질과의 반응량이 서로 비례함으로써, 전지의 크기 대비 전지 효율을 극대화할 수 있으며, 출력을 증강시킬 수 있게 된다.
또한, 집전체와 고체 전해질관과의 거리를 최적화하여, 나트륨 이온이 전도되는 거리를 최소화함으로써, 보다 효율적인 전지 반응을 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 실시예에 따른 나트륨 메탈 할라이드 전지를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 나트륨 메탈 할라이드 전지에 구비된 고체 전해질관의 단면을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 나트륨 메탈 할라이드 전지에 구비된 고체 전해질관의 또다른 실시예를 도시한 개략적인 단면도이다.
이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이에, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시예에 따른 나트륨 메탈 할라이드 전지를 도시한 개략적인 단면도이고, 도 2는 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관 단면 구조를 도시하고 있다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 나트륨 메탈 할라이드 전지(100)(이하 전지라 한다)는 나트륨 이온을 통과시킬 수 있는 베타 알루미나 세라믹으로 제조되고, 내부에 양극 활물질이 수용된 고체 전해질관(10)과, 고체 전해질관 내부를 밀폐하는 양극커버(20), 상기 고체 전해질관(10)의 외부에 위치하며 음극 활물질을 수용하는 음극용기(30), 음극용기와 양극커버 사이를 절연시키는 절연부재(40)를 포함한다.
상기 전지는 양극커버(20)에 연결되고 상기 양극활물질 내부로 연장되는 양극의 집전체(50)를 더 포함할 수 있다. 상기 집전체(50)는 예를 들어 니켈 재질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 상기 전지는 음극 활물질로 나트륨(Na)을 사용하고, 양극 활물질로 메탈 할라이드(MeX, metal: Ni, Fe, Zn 등/ X: Cl, F 등)가 사용될 수 있다.
상기 음극용기(30)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속 소재로 이루어진다. 또한 음극용기(30)의 표면에는 크롬, 몰리브덴 등을 주성분으로 하는 내식층이 코팅될 수 있다. 상기 음극용기(30)는 음극의 외부 단자의 역할을 수행할 수 있다. 상기 음극용기(30) 내부에는 나트륨이 수용되어, 고체 전해질관(10)의 외면에 접한다.
상기 양극커버(20)는 절연부재(40) 상부에 접합되어 고체 전해질관(10)의 개방된 상단을 밀폐한다. 상기 양극커버(20)는 음극용기(30)와 동일하게 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속 소재로 이루어질 수 있다. 상기 양극커버(20)의 표면에는 크롬, 몰리브덴 등을 주성분으로 하는 내식층이 코팅될 수 있다. 상기 양극커버(20)는 양극의 외부 단자의 역할도 수행할 수 있다.
상기 절연부재(40)는 알파 알루미나 세라믹으로 이루어지며 음극 용기와 양극커버(20)를 절연시킨다. 상기 절연부재(40)는 고체 전해질관(10)과 세라믹접합에 의해 접합된다. 상기 음극용기(30)와 양극커버(20)는 알파 알루미나 세라믹인 절연부재(40)(16)에 열간압입공정을 통해 접합된다.
상기 고체 전해질관(10)은 나트륨 이온을 통과시킬 수 있는 베타 알루미나 세라믹으로 이루어진다. 상기 고체 전해질관(10)은 바닥이 있는 용기 형태로, 내부에는 양극 활물질이 수용된다. 상기 양극 활물질은 고체 전해질관(10)에 수용되어 고체 전해질관(10)의 내면에 접한다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 고체 전해질관(10)은 측벽(12)과, 측벽(12)의 일측 선단에 연결된 바닥(14), 상기 바닥(14)의 반대쪽에 형성된 개구부를 포함하여 용기 형태를 이루고, 상기 바닥(14)에서 개구부를 향해 홈 형태로 돌출 형성되어 고체 전해질관(10) 내부에서 상기 측벽(12)과 간격을 두고 배치되고, 외면은 음극 활물질과 접하며 내면은 양극 활물질과 접하여 나트륨 이온을 통과시키는 내관(16)을 더 포함한다.
이하 설명에서 도 1과 같이 전지를 세웠을 때를 기준으로 Y축방향을 따라 고체 전해질관(10)의 바닥(14)쪽을 하부라 하고, 개구부쪽을 상부라 한다.
상기 내관(16)은 고체 전해질관(10)의 바닥(14) 중앙부에서 개구부쪽으로 형성된다. 즉, 상기 내관(16)은 바닥(14) 내면이 상부로 볼록하게 돌출형성되며, 바닥(14) 외면은 상부를 향해 오목하게 함몰 형성되어 마치 용기를 뒤집어 놓은 형태가 된다. 상기 내관(16)의 외측면은 홈 형태로 음극용기(30) 내부와 연통되어 있어서, 음극용기(30)에 수용된 나트륨이 내관(16)의 외측면에 접하게 된다.
상기 내관(16)은 고체 전해질관(10)의 내부에서 측벽(12)에 나란한 상태로 측벽(12)을 따라 연장된다. 본 실시예에서, 상기 고체 전해질관(10)은 원형 단면 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 내관(16)은 고체 전해질관(10)의 중심부에 형성되며, 상기 고체 전해질관(10) 형태와 대응되는 원형 단면 형태로 이루어진다. 여기서 대응되는 형태라 함은 단면의 형태가 원형으로 동일하고 다만 그 크기만이 상이하다는 의미로 이해할 수 있다. 따라서, 고체 전해질관(10)의 내부 전체에서 상기 고체 전해질관(10)의 측벽(12)과 내관(16)은 일정한 간격을 유지하면서 배치된다.
이에, 상기 고체 전해질관(10)의 내부 공간은 측벽(12)과 바닥(14) 및 내관(16) 사이에 형성되는 공간으로 한정되고, 상기 측벽(12)과 바닥(14) 및 내관(16) 사이의 공간에 양극 활물질이 수용된다.
본 실시예에서, 상기 내관(16)은 고체 전해질관(10)에 일체로 형성된다. 상기 내관(16) 역시 고체 전해질관(10)의 측벽(12)과 같이 베타 알루미나 세라믹 재질로 이루어져 나트륨 이온을 통과시키게 된다.
이에, 본 실시예의 고체 전해질관(10)은 측벽(12)은 물론 내관(16)을 통해서 음극용기(30)에 수용된 음극 활물질과 접하게 된다. 따라서, 상기 고체 전해질관(10)의 내부에 수용된 양극 활물질은 측벽(12)을 통해서 뿐만 아니라 내관(16)을 통해서도 음극활물질과 접하여 나트륨 이온의 전도가 이루어지게 된다. 즉, 내관(16)을 형성함으로써, 고체 전해질관(10)의 반응 면적을 증대시킬 수 있게 된다. 이와 같이 나트륨 이온이 전도되는 면적이 측벽(12)의 면적과 내관(16)의 면적으로 확대됨으로써, 출력을 증대시킬 수 있게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 고체 전해질관(10)의 내부에는 적어도 하나 이상의 집전체(50)가 설치된다. 본 실시예에서 상기 집전체(50)는 고체 전해질관(10)의 측벽(12)과 내관(16) 사이 중간에 위치하는 구조로 되어 있다. 상기 집전체(50)는 원형 단면형태로 길게 연장된 봉 구조 또는 판 구조물로 이루어질 수 있다. 복수개의 집전체(50)는 측벽(12)과의 거리 및 내관(16)과의 거리가 같도록 측벽(12)과 내관(16) 사이의 중간 지점을 따라 간격을 두고 위치한다.
따라서 내관(16)을 형성하고, 내관(16)과 측벽(12) 사이 중간에 집전체(50)를 배치함으로써, 집전체(50)와 고체 전해질과의 거리를 최대한 짧게 최적화할 수 있게 된다. 집전체(50)와 고체 전해질관(10) 사이의 거리가 멀수록 나트륨 이온이 전도되는 거리가 길어져 저항이 커지게 되며 이 거리가 짧을수록 전지 반응에 유리하다. 이에, 본 실시예의 경우 측벽(12)을 통해 전도되는 나트륨 이온과 내관(16)을 통해 전도되는 나트륨 이온이 모두 최단거리에 배치된 집전체(50)로 보다 빠르게 전달되어 효율을 높일 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시예의 전지는 고체 전해질관(10)에 내관(16)을 형성하여 나트륨과 접하는 표면적을 넓힘과 동시에 집전체(50)와 고체 전해질관(10)의 거리를 최적화함으로써 반응이 보다 효율적으로 이루어져 출력을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 실시예의 전지는 상기 고체 전해질관과 내관의 형태가 원형 단면형태 외에 비원형 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 고체전해질관과 내관은 사각 단면 형태로 형성될 수 있다. 이러한 구조의 경우 전지를 사각형태의 각형 전지로 제조할 수 있다.
도 3은 고체 전해질관의 또다른 실시예를 도시하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 고체 전해질관(10)은 측벽(12)과, 측벽(12)의 일측 선단에 연결된 바닥(14), 상기 바닥(14)의 반대쪽에 형성된 개구부를 포함하여 용기 형태를 이루며, 고체 전해질관(10)의 외주면을 따라 상기 측벽(12)은 오목부와 볼록부가 교대로 형성되어 굴곡진 형태로 되어 있다.
또한, 상기 고체 전해질관(10)은 상기 바닥(14)에서 개구부를 향해 홈 형태로 함몰 형성되고 측벽(12)을 따라 연장 형성되어 나트륨 이온을 통과시키는 내관(16)을 더 포함하고, 상기 내관(16)은 외주면을 따라 오목부와 볼록부가 교대로 형성되어 굴곡진 형태로 되어 있다.
도 3에서 본 실시예의 고체 전해질관(10)은 4개의 오목부와 4개의 볼록부가 교대로 형성되어 십자가 형태로 형성될 수 있다. 상기 고체 전해질관(10)은 이에 한정되지 않으며, 다양한 개수의 오목부와 볼록부가 교대로 배열되어 형성될 수 있다.
상기 내관(16)은 고체 전해질관(10)의 바닥(14) 중앙부에서 개구부쪽으로 형성된다. 즉, 상기 내관(16)은 바닥(14) 내면이 상부로 볼록하게 돌출형성되며, 바닥(14) 외면은 상부를 향해 오목하게 함몰 형성되어 마치 용기를 뒤집어 놓은 형태가 된다. 상기 내관(16)의 외측면은 홈 형태로 음극용기(30) 내부와 연통되어 있어서, 음극용기(30)에 수용된 나트륨이 내관(16)의 외측면에 접하게 된다.
상기 내관(16)은 고체 전해질관(10)의 내부에서 측벽(12)에 나란한 상태로 측벽(12)을 따라 연장된다. 본 실시예에서, 상기 내관(16)은 상기 고체 전해질관(10)과 대응되는 단면 형태로 이루어진다. 즉, 상기 내관(16)은 외주면을 따라 오목부와 볼록부가 교대로 형성되어 굴곡진 형태로 되어 있다. 여기서 대응되는 형태라 함은 단면의 형태가 동일하고 다만 그 크기만이 상이하다는 의미로 이해할 수 있다. 따라서, 고체 전해질관(10)의 내부 전체에서 상기 고체 전해질관(10)의 측벽(12)과 내관(16)은 일정한 간격을 유지하면서 배치된다.
언급한 바와 같이, 도 3의 실시예 역시 상기 고체 전해질관(10)의 내부에 수용된 양극 활물질은 측벽(12)을 통해서 뿐만 아니라 내관(16)을 통해서도 음극활물질과 접하여 나트륨 이온의 전도가 이루어지게 된다. 이에, 나트륨 이온이 전도되는 면적이 측벽(12)의 면적과 내관(16)의 면적으로 확대됨으로써, 출력을 증대시킬 수 있게 된다. 더욱이 본 실시예의 경우, 고체 전해질관(10)의 측벽(12)과 내관(16)이 요철 형태로 오목볼록하게 형성되어 있어서, 표면적을 보다 증대시킬 수 있게 된다. 따라서, 나트륨 이온의 전도 면적이 보다 확대되어 출력을 더욱 증대시킬 수 있게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 고체 전해질관(10)의 내부에는 적어도 하나 이상의 집전체(50)가 설치된다. 본 실시예에서 상기 집전체(50)는 고체 전해질관(10)의 측벽(12)과 내관(16) 사이 중간에 위치하는 구조로 되어 있다. 상기 집전체(50)는 원형 단면형태로 길게 연장된 봉 구조 또는 판 구조물로 이루어질 수 있다. 상기 집전체(50)는 측벽(12)과의 거리 및 내관(16)과의 거리가 같도록 측벽(12)과 내관(16) 사이 중간 지점을 따라 간격을 두고 위치한다. 상기 집전체(50)의 설치 개수나 간격에 대해서는 다양하게 변형가능하다.
따라서 내관(16)을 형성하고, 내관(16)과 측벽(12) 사이 중간에 집전체(50)를 배치함으로써, 집전체(50)와 고체 전해질과의 거리를 최대한 짧게 최적화할 수 있게 된다. 집전체(50)와 고체 전해질관(10) 사이의 거리가 멀수록 나트륨 이온이 전도되는 거리가 길어져 저항이 커지게 되며 이 거리가 짧을수록 전지 반응에 유리하다. 이에, 본 실시예의 경우 측벽(12)을 통해 전도되는 나트륨 이온과 내관(16)을 통해 전도되는 나트륨 이온이 모두 최단거리에 배치된 집전체(50)로 보다 빠르게 전달되어 효율을 높일 수 있게 된다.
이와 같이, 본 실시예의 전지는 고체 전해질관(10)에 내관(16)을 형성하여 나트륨과 접하는 표면적을 넓힘과 동시에 집전체(50)와 고체 전해질관(10)의 거리를 최적화함으로써 반응이 보다 효율적으로 이루어져 출력을 향상시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
10 : 전해질관 12 : 측벽
14 : 바닥 16 : 내관
20 : 양극커버 30 : 음극용기
40 : 절연부재 50 : 집전체

Claims (19)

  1. 내부에 양극 활물질을 수용하며 나트륨 이온을 통과시키는 고체 전해질관, 상기 고체 전해질관의 외부에 배치되며 음극 활물질을 수용하는 음극용기, 상기 고체 전해질관과 상기 음극용기를 상호 접합하면서 양극과 음극 사이를 절연하는 절연부재를 포함하고,
    상기 고체 전해질관은 측벽과, 측벽의 일측 선단에 연결된 바닥, 상기 바닥의 반대쪽에 형성된 개구부를 포함하여 용기 형태를 이루고, 상기 바닥에서 개구부를 향해 홈 형태로 돌출 형성되어 고체 전해질관 내부에서 상기 측벽과 간격을 두고 배치되고 외면은 음극 활물질과 접하며 내면은 양극 활물질과 접하여 나트륨 이온을 통과시키는 내관을 더 포함하는 나트륨 메탈 할라이드 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내관은 고체 전해질관의 중심부에 형성되는 나트륨 메탈 할라이드 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 내관은 상기 고체 전해질관과 대응되는 형태로 이루어진 나트륨 메탈 할라이드 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 전해질관의 내부로 설치되는 적어도 하나 이상의 집전체를 더 포함하고, 상기 집전체는 고체 전해질관의 측벽과 내관 사이 중간에 위치하는 구조의 나트륨 메탈 할라이드 전지.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 전해질관은 원형 단면 형태로 이루어진 나트륨 메탈 할라이드 전지.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 전해질관은 비원형 단면 형태로 이루어진 나트륨 메탈 할라이드 전지.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 전해질관은 외주면을 따라 오목부와 볼록부가 교대로 형성된 구조의 나트륨 메탈 할라이드 전지.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내관은 원형 단면 형태로 이루어진 나트륨 메탈 할라이드 전지.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내관은 비원형 단면 형태로 이루어진 나트륨 메탈 할라이드 전지.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내관은 외주면을 따라 오목부와 볼록부가 교대로 형성된 구조의 나트륨 메탈 할라이드 전지.
  11. 나트륨 메탈 할라이드 전지에 구비되어 나트륨 이온을 통과시키는 고체 전해질관으로, 상기 고체 전해질관은 측벽과, 측벽의 일측 선단에 연결된 바닥, 상기 바닥의 반대쪽에 형성된 개구부를 포함하여 용기 형태를 이루고, 상기 바닥에서 개구부를 향해 홈 형태로 돌출 형성되어 고체 전해질관 내부에서 상기 측벽과 간격을 두고 배치되고, 외면은 음극 활물질과 접하며 내면은 양극 활물질과 접하여 나트륨 이온을 통과시키는 내관을 더 포함하는 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 내관은 고체 전해질관의 중심부에 형성되는 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 내관은 상기 고체 전해질관과 대응되는 형태로 이루어진 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 전해질관은 원형 단면 형태로 이루어진 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관.
  15. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 전해질관은 비원형 단면 형태로 이루어진 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관.
  16. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체 전해질관은 외주면을 따라 오목부와 볼록부가 교대로 형성된 구조의 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관.
  17. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내관은 원형 단면 형태로 이루어진 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관.
  18. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내관은 비원형 단면 형태로 이루어진 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관.
  19. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내관은 외주면을 따라 오목부와 볼록부가 교대로 형성된 구조의 나트륨 메탈 할라이드 전지의 고체 전해질관.
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