KR101693576B1 - Sulfur dioxide based inorganic electrolyte solution and sulfur dioxide based redox flow secondary battery using the same - Google Patents

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김영권
김영준
정구진
임태은
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Abstract

The present invention relates to a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte solution and a sulfur dioxide-based redox flow secondary battery using the same. The sulfur dioxide-based redox flow secondary battery comprises a case in which a cell is embedded, an electrolyte solution tank and a pump. The cell comprises a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte solution containing an alkali metal salt and a nitro compound, a negative electrode and a positive electrode. The positive electrode is installed in the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte solution and contains a carbon material. The negative electrode is installed in the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte solution, spaced apart from the positive electrode, and contains either a sodium material or a lithium material. The electrolyte solution tank stores the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte solution and is connected to the case through a supply tube and a recovery tube. Finally, the pump is installed on the supply tube to circulate the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte solution between the case and the electrolyte solution tank.

Description

이산화황 기반 무기 전해액 및 그를 이용한 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지{Sulfur dioxide based inorganic electrolyte solution and sulfur dioxide based redox flow secondary battery using the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte solution and a sulfur dioxide-based redox flow secondary cell using the sulfur dioxide based inorganic electrolyte solution,

본 발명은 레독스 흐름 이차전지(redox flow secondary battery)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이산화황 기반의 무기 전해질을 전해액(이하 '이산화황 기반 무기 전해액'이라 함)으로 사용하는 이산화황 기반 무기 전해액 및 그를 이용한 레독스 흐름 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a redox flow secondary battery, and more particularly, to a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte using an inorganic electrolyte based on sulfur dioxide as an electrolytic solution (hereinafter referred to as a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte) To a redox flow secondary battery.

레독스 흐름 이차전지에서 레독스는 환원(Reduction)과 산화(Oxidation)를 단축하여 합성한 용어이다. 레독스 흐름 이차전지는 활성물질인 두 종류의 레독스 커플의 용액이 양극과 음극에서 반응하는 시스템의 이차전지이다. 레독스 흐름 이차전지는 레독스 커플 용액을 전지셀의 외부에서 공급하여 충ㅇ방전하는 전지이다. 레독스 커플로는 Fe/Cr, V/Br, Zn/Br, Zn/Ce, V/V등이 사용되며, 저장 가능한 전기량이나 경제성 등을 고려해서 V/V 또는 Zn/Br이 많이 이용되고 있다.Redox Flow Redox is a term synthesized by shortening the reduction and oxidation in a secondary cell. The redox flow secondary battery is a secondary battery of a system in which a solution of two kinds of redox couples as an active material reacts at the anode and the cathode. The redox flow secondary battery is a battery that discharges redox couple solution supplied from the outside of the battery cell. V / V or Zn / Br are widely used for the redox couple in consideration of the amount of electricity to be stored and the economical efficiency, such as Fe / Cr, V / Br, Zn / .

레독스 흐름 이차전지는 전지셀의 외부에서 반응물질을 연속적으로 공급해서 동작하는 전지라는 점에서 연료전지에 포함될 수 있다. 그리고 충ㅇ방전이 가능하기 때문에, 레독스 흐름 이차전지는 전기 재생형 연료전지로도 분류할 수 있다.The redox flow secondary battery may be included in the fuel cell in that it is a battery that operates by continuously supplying a reactant from the outside of the battery cell. And because the charge can be discharged, the redox flow secondary cell can be classified as an electric regenerative fuel cell.

이러한 기존의 레독스 흐름 이차전지는 양극 및 음극 활물질이 전해액에 용해되어 있고 활물질이 양극 및 음극 전극 표면에서 산화ㅇ환원 반응을 하고, 이온들은 분리막을 통해 이동하는 형태로 설계되었다.In the conventional redox flow secondary battery, the anode and the anode active material are dissolved in the electrolyte, and the active material is oxidized and reduced on the surface of the anode and the cathode, and the ions are moved through the separation membrane.

전술된 바와 같이, V/V 레독스 커플, Zn/Br 레독스 커플을 적용한 레독스 흐름 이차전지가 널리 이용되고 있지만, 셀 전압이 낮고 에너지밀도가 낮은 단점이 있다.As described above, a redox flow secondary battery employing a V / V redox couple and a Zn / Br redox couple is widely used, but has a disadvantage in that the cell voltage is low and the energy density is low.

이러한 문제점을 해소하기 위한 방안으로, 고전압 구현을 위해 유기 용매를 이용한 레독스 커플의 개발이 진행되고 있다. 유기 용매를 사용할 경우, 전해액의 가연성 문제가 존재한다.To solve these problems, development of a redox couple using an organic solvent has been proceeding to realize a high voltage. When an organic solvent is used, there is a flammability problem of the electrolytic solution.

기존의 레독스 흐름 이차전지에서는 자가방전에 의한 효율 저하를 억제하면서 이온 전달이 가능한 분리막의 역할이 매우 중요하다. 또한 기존의 레독스 흐름 이차전지는 양극 전해액과 음극 전해액이 분리되어 있어야 하므로, 2 개의 전해액 탱크가 채택된 시스템이 적용되고 있다.In the conventional redox flow secondary battery, it is very important to act as a separator capable of ion transfer while suppressing the efficiency deterioration due to self-discharge. In addition, a conventional redox flow secondary battery requires separation of a positive electrode electrolyte and a negative electrode electrolyte, so that a system adopting two electrolyte tanks has been applied.

한국등록특허 제10-1335431호(2013.11.22.)Korean Patent No. 10-1335431 (November 22, 2013).

현재까지는 고전압 구현이 가능하고 불연성이며, 분리막이 없는 한 개의 전해액 탱크를 사용하는 레독스 흐름 이차전지의 기술은 개발되지 않은 상태이다.Until now, the technology of a redox flow secondary battery using a single electrolytic tank that can realize a high voltage and is incombustible and has no separation membrane has not been developed.

따라서 본 발명의 목적은 고전압 구현이 가능하고 불연성이며, 분리막이 없는 한 개의 전해액 탱크를 사용하는 이산화황 기반 무기 전해액 및 그를 이용한 레독스 흐름 이차전지를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte using one electrolyte tank which is capable of realizing a high voltage and is nonflammable and has no separation membrane, and a redox flow secondary battery using the same.

본 발명의 다른 목적은 방전시 양극 표면에 형성되는 방전산물로 인한 용량 감소 문제를 최소화할 수 있는 이산화황 기반 무기 전해액 및 그를 이용한 레독스 흐름 이차전지를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte capable of minimizing a capacity reduction problem due to a discharge product formed on a surface of a cathode at the time of discharge, and a redox flow secondary battery using the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이산화황, 알칼리금속염 및 니트로컴파운드를 함유하는 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지용 전해액을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides an electrolyte solution for a redox-based redox flow secondary battery containing sulfur dioxide, an alkali metal salt and a nitro compound.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지용 전해액에 있어서, 상기 알칼리금속염 대비 이산화황의 함량 몰비는 1.5 내지 3.0 일 수 있다.In the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery according to the present invention, the molar ratio of the sulfur dioxide to the alkali metal salt may be 1.5 to 3.0.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지용 전해액에 있어서, 상기 이산화황 및 알칼리금속염 대비 상기 니트로컴파운드의 부피비율은 0.5 내지 3배 일 수 있다.In the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery according to the present invention, the volume ratio of the nitro compound to the sulfur dioxide and the alkali metal salt may be 0.5 to 3 times.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지용 전해액에 있어서, 상기 니트로컴파운드는 니트로벤젠을 포함할 수 있다.In an electrolyte for a sulfur dioxide-based redox flow secondary cell according to the present invention, the nitro compound may include nitrobenzene.

본 발명은 또한, 케이스, 전해액 탱크 및 펌프를 포함하는 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지를 제공한다. 상기 케이스는 이산화황, 알칼리금속염 및 니트로컴파운드를 함유하는 이산화황 기반 무기 전해액, 양극 및 음극을 구비하는 셀이 내설된다. 상기 전해액 탱크는 상기 이산화황 기반 무기 전해액을 저장하며, 공급관과 회수관으로 상기 케이스에 연결된다. 그리고 상기 펌프는 상기 전해액 탱크의 공급관에 설치되어 상기 케이스와 상기 전해액 탱크 간에 상기 이산화황 기반 무기 전해액을 순환시킨다.The present invention also provides a sulfur dioxide based redox flow secondary cell comprising a case, an electrolyte tank and a pump. The case contains a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte containing sulfur dioxide, an alkali metal salt and a nitro compound, a cell having an anode and a cathode. The electrolyte tank stores the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte, and is connected to the case by a supply pipe and a return pipe. The pump is installed in a supply pipe of the electrolyte tank to circulate the sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution between the case and the electrolyte tank.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지에 있어서, 상기 음극이 나트륨 소재인 경우, 상기 이산화황 기반 무기 전해액은 알칼리금속염으로 나트륨염(NaAlCl4)을 포함할 수 있다.In the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery according to the present invention, when the cathode is a sodium material, the sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution may include sodium salt (NaAlCl 4 ) as an alkali metal salt.

그리고 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지에 있어서, 상기 음극이 리튬 소재인 경우, 상기 이산화황 기반 무기 전해액은 알칼리금속염으로 리튬염(LiAlCl4)을 포함할 수 있다.In the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery according to the present invention, when the cathode is a lithium material, the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte may include a lithium salt (LiAlCl 4 ) as an alkali metal salt.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지는 전해액으로 이산화황 기반 무기 전해액을 사용하고, 이산화황 기반 무기 전해액은 이온전도체 및 활물질로 사용되기 때문에, 분리막이 없는 한 개의 전해액 탱크를 사용하는 레독스 흐름 이차전지 시스템으로 구현할 수 있다.Since the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery according to the present invention uses an inorganic sulfur dioxide-based electrolyte as an electrolyte and the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte is used as an ion conductor and an active material, a redox flow using one electrolyte tank without a separation membrane It can be implemented as a secondary battery system.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지는 기존의 레독스 흐름 이차전지 대비 간단한 구성이 가능하고, 용량 및 출력 설계를 자유롭게 할 수 있는 장점이 있다.The sulfur dioxide-based redox flow secondary battery according to the present invention can be configured in a simple manner compared to the conventional redox flow secondary battery, and has the advantage that the capacity and the output design can be freely designed.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지는 고전압 구현이 가능하고, 불연성인 이산화황 기반 무기 전해액을 사용함으로써 안전성을 확보할 수 있다.The sulfur dioxide-based redox flow secondary battery according to the present invention can realize high voltage, and safety can be secured by using a non-combustible sulfur dioxide-based inorganic electrolyte.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지는 전해액으로 이산화황 기반 무기 전해액을 사용하기 때문에, 상온에서 작동이 가능하다.The sulfur dioxide-based redox flow secondary battery according to the present invention uses sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution as an electrolytic solution, and thus can operate at room temperature.

그리고 이산화황 기반 무기 전해액에는 니트로컴파운드가 첨가되기 때문에, 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지는 방전시 양극 표면에 형성되는 방전산물을 용해시킴으로써, 방전산물로 인한 용량 감소 문제를 최소화하여 높은 방전 용량의 확보가 가능하다.Since the nitroxide compound is added to the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte, the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery according to the present invention dissolves the discharge product formed on the surface of the anode at the time of discharge, thereby minimizing the capacity- The discharge capacity can be ensured.

도 1은 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 비교예 1에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지의 방전 전 양극 표면을 보여주는 SEM 사진이다.
도 3은 비교예 1에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지의 방전 후 양극 표면을 보여주는 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이다.
도 4는 LiAlCl4-3SO2의 전해질에 피리딘(pyridine)이 첨가된 전해액을 보여주는 도면이다.
도 5는 LiAlCl4-3SO2의 전해질에 다이메틸설폭시화물(dimethyl sulfoxide; DMBC)가 첨가된 전해액을 보여주는 도면이다.
도 6은 LiAlCl4-3SO2의 전해질에 니트로벤젠(nitrobenzene)이 첨가된 전해액을 보여주는 도면이다.
도 7은 니트로벤젠의 구조식을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지의 방전특성을 평가하기 위해 제작된 비이커 셀을 보여주는 도면이다.
도 9는 비교예 1 및 실시예 1에 따른 비어 셀의 구성을 보여주는 표이다.
도 10은 비교예 1 및 실시예 1에 따른 비어 셀의 방전 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.1 is a view for explaining a redox flow secondary battery based on sulfur dioxide according to the present invention.
2 is a SEM photograph showing the surface of the anode before discharge of the redox-based flow secondary cell according to Comparative Example 1. Fig.
3 is a SEM (Scanning Electron Microscopy) photograph showing the surface of a cathode after discharge of a redox-based redox flow secondary cell according to Comparative Example 1. FIG.
4 is a view showing an electrolyte in which pyridine is added to an electrolyte of LiAlCl 4 -3 SO 2 .
5 is a view showing an electrolyte in which dimethyl sulfoxide (DMBC) is added to an electrolyte of LiAlCl 4 -3 SO 2 .
6 is a view showing an electrolyte solution in which nitrobenzene is added to an electrolyte of LiAlCl 4 -3 SO 2 .
7 is a view showing a structural formula of nitrobenzene.
FIG. 8 is a view showing a beaker cell manufactured for evaluating the discharge characteristics of a redox-based flow secondary cell according to the present invention. FIG.
9 is a table showing a configuration of a via cell according to Comparative Example 1 and Example 1. Fig.
10 is a graph showing a discharge voltage curve of a via cell according to Comparative Example 1 and Example 1. FIG.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.In the following description, only parts necessary for understanding embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted to the extent that they do not disturb the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 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.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the meaning of the terms in order to describe his invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents And variations are possible.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a redox flow secondary battery based on sulfur dioxide according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지(100)는 셀이 내설되는 케이스(40), 전해액 탱크(60) 및 펌프(70)를 포함하며, 케이스(40)의 셀에는 부하 또는 소스(50)가 연결된다.1, a sulfur dioxide-based redox flow secondary battery 100 according to the present invention includes a case 40 in which a cell is installed, an electrolyte tank 60 and a pump 70, A load or source 50 is connected to the cell.

셀은 이산화황 기반 무기 전해액(10), 양극(20) 및 음극(30)을 포함한다. 이산화황 기반 무기 전해액(10)은 케이스(40) 내에 공급되어 있다. 양극(20)은 케이스(40)의 이산화황 기반 무기 전해액(10) 내에 설치된다. 음극(30)은 케이스(40)의 이산화황 기반 무기 전해액(10) 내에 설치되되, 양극(20)으로부터 이격되어 설치된다. 그리고 양극(20) 및 음극(30)은 부하 또는 소스(50)에 연결되어 충ㅇ방전을 수행한다.The cell includes a sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution (10), an anode (20) and a cathode (30). The sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution 10 is supplied into the case 40. The anode 20 is installed in the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 of the case 40. The cathode 30 is installed in the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 of the case 40, but is installed apart from the anode 20. And the anode 20 and the cathode 30 are connected to a load or a source 50 to perform a charge discharge.

여기서 이산화황 기반 무기 전해액(10)은 알칼리금속염과 이산화황을 함유하는 이산화황 기반 무기 전해질(알칼리금속염-xSO2)과, 니트로컴파운드를 포함하며, 전해질 및 양극반응의 활물질로 사용된다. 이산화황 기반 무기 전해질은 알칼리금속이온 전해질이다.Wherein the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 comprises a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte (alkali metal salt-xSO 2 ) containing an alkali metal salt and sulfur dioxide, and a nitro compound, and is used as an electrolyte and an active material for anodic reaction. The sulfur dioxide-based inorganic electrolyte is an alkali metal ion electrolyte.

이러한 이산화황 기반 무기 전해액(10)은 알칼리금속염 대비 이산화황의 함량 몰비(x)가 0.5~10에 해당하는 것으로, 바람직하게는 1.5~3.0에 해당될 수 있다. 이산화황 함량 몰비(x)가 1.5 미만으로 낮아지는 경우, 전해질 이온 전도도가 감소하는 문제점이 나타나며, 3.0 초과로 높아지는 경우, 전해질의 증기압이 높아지는 문제점이 나타난다.The sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 has a molar ratio (x) of sulfur dioxide to alkali metal salt in the range of 0.5 to 10, preferably 1.5 to 3.0. When the molar ratio (x) of sulfur dioxide content is lowered to less than 1.5, there is a problem that the electrolyte ion conductivity decreases, and when the molar ratio (x) is higher than 3.0, the vapor pressure of the electrolyte increases.

알칼리금속염은 나트륨염, 리튬염, 칼륨염 등을 포함한다. 예컨대 나트륨염으로는 NaAlCl4, NaGaCl4, Na2CuCl4, Na2MnCl4, Na2CoCl4, Na2NiCl4, Na2ZnCl4, Na2PdCl4 등이 사용될 수도 있으며, 이러한 다양한 나트륨염 중, NaAlCl4가 비교적 우수한 전지 특성을 나타낸다. 리튬염으로는 LiAlCl4, LiGaCl4, LiBF4, LiBCl4, LiInCl4 등이 사용될 수 있다. 그리고 칼륨염으로는 KAlCl4가 사용될 수 있다.The alkali metal salts include sodium salts, lithium salts, potassium salts and the like. Examples of the sodium salt include NaAlCl 4 , NaGaCl 4 , Na 2 CuCl 4 , Na 2 MnCl 4 , Na 2 CoCl 4 , Na 2 NiCl 4 , Na 2 ZnCl 4 and Na 2 PdCl 4 . , NaAlCl 4 shows comparatively excellent cell characteristics. As the lithium salt, LiAlCl 4 , LiGaCl 4 , LiBF 4 , LiBCl 4 , LiInCl 4 and the like can be used. And KAlCl 4 may be used as the potassium salt.

이산화황 기반 무기 전해액(10)은 음극(30)의 종류에 따라 결정될 수 있다. 예컨대 음극(30)이 나트륨 금속인 경우 나트륨염이 사용되고, 리튬 금속인 경우 리튬염이 사용된다. 예컨대 음극(30)인 나트륨 금속인 경우, NaAlCl4-xSO2의 전해질이 사용될 수 있다. 음극(30)이 리튬 금속인 경우, LiAlCl4-xSO2의 전해질이 사용될 수 있다.The sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 may be determined depending on the type of the cathode 30. For example, sodium salt is used when the cathode 30 is a sodium metal, and lithium salt is used when the cathode 30 is a lithium metal. For example, in the case of a sodium metal anode 30 may be used, the electrolyte of the NaAlCl 4 -xSO 2. When the cathode 30 is lithium metal, an electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 may be used.

이러한 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지(100)는 이산화황 기반 무기 전해액(10)으로 NaAlCl4-xSO2의 전해질을 포함한다. 이산화황 기반 무기 전해액(10)의 제조 방법으로는 NaCl과 AlCl3 혼합물(또는 NaAlCl4 단독염)에 SO2 가스를 주입함으로써 얻을 수 있다.The sulfur dioxide-based redox flow secondary cell 100 according to the present invention comprises an electrolyte of NaAlCl 4 -xSO 2 as the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10. The sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution 10 can be produced by injecting SO 2 gas into a mixture of NaCl and AlCl 3 (or a salt of NaAlCl 4 alone).

이산화황 기반 무기 전해액(10)에 있어서, 이산화황 기반 무기 전해질(알칼리금속염-xSO2)에 니트로컴파운드를 추가하는 이유는, 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지(100)의 방전시 양극(20) 표면에 형성되는 방전산물을 용해시키기 위해서이다. 양극(20) 표면에서 방전산물을 용해시켜 제거함으로써, 방전산물로 인한 용량 감소 문제를 최소화할 수 있다.The reason why the nitro compound is added to the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte (alkali metal salt-xSO 2 ) in the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 is that the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery 100 is discharged on the surface of the anode 20 To dissolve the formed discharge product. By dissolving and removing the discharge products on the surface of the anode 20, the problem of capacity reduction due to discharge products can be minimized.

이때 이산화황 기반 무기 전해질(알칼리금속염-xSO2) 대비 니트로컴파운드의 부피비율은 0.1 내지 5배 일 수 있고, 0.5 내지 3배가 바람직하다. 니트로컴파운드의 부피비율이 0.5 미만인 경우, 양극(20) 표면에 형성되는 방전산물을 효과적으로 제거할 수 없다. 반대로 니트로컴파운드의 부피비율이 3배를 초과하는 경우, 이산화황 기반 무기 전해질의 양이 적어서 용량 감소가 발생할 수 있다.At this time, the volume ratio of the nitrocompound to the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte (alkali metal salt-xSO 2 ) may be 0.1 to 5 times, preferably 0.5 to 3 times. If the volume ratio of the nitro compound is less than 0.5, the discharge products formed on the surface of the anode 20 can not be effectively removed. Conversely, when the volume ratio of the nitro compound exceeds 3 times, the amount of the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte is small, and the capacity reduction may occur.

니트로컴파운드로는 니트로벤젠(nitrobenzene)이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.As the nitro compound, nitrobenzene may be used, but it is not limited thereto.

양극(20)은 이산화황 기반 무기 전해질의 산화-환원반응이 일어나는 장소를 제공하게 된다. 이러한 양극(20)은 다공성의 탄소재를 활물질로 포함하며, 바인더를 더 포함할 수 있다. 다공성의 탄소재로는 카본 블랙이 사용될 수 있다. 양극(20)을 구성하는 탄소재는 경우에 따라 하나 또는 둘 이상의 이종원소를 포함할 수 있다. 이종원소라 함은, 질소(N), 산소(O), 붕소(B), 불소(F), 인(P), 황(S), 규소(Si)를 말한다. 이종원소 함유량은 0~20 at%이며, 바람직하게는 5~15 at%에 해당한다. 이종원소 함량이 5 at% 미만인 경우, 이종원소 첨가에 따른 용량증대 효과가 미미하며, 15 at% 이상의 경우, 탄소재의 전기 전도도 및 전극 성형 용이성이 감소하게 된다.The anode 20 provides a place where the oxidation-reduction reaction of the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte takes place. The anode 20 includes a porous carbon material as an active material, and may further include a binder. As the porous carbon material, carbon black may be used. The carbon material constituting the anode 20 may include one or two or more different elements depending on the case. The term Lee Jong Won refers to nitrogen (N), oxygen (O), boron (B), fluorine (F), phosphorus (P), sulfur (S), and silicon (Si). The content of the hetero-element is 0 to 20 at%, preferably 5 to 15 at%. When the content of heteroatom is less than 5 at%, the effect of increasing the capacity by adding the heteroatom is insignificant. When the content of 15 atomic percent or more is exceeded, the electrical conductivity of the carbon material and the ease of electrode formation are decreased.

그리고 음극(30)은 음극 활물질로 나트륨 소재 또는 리튬 소재를 포함한다. 음극(30) 내 음극 활물질의 함유량은 60~100 wt%일 수 있다.The negative electrode 30 includes a sodium material or a lithium material as an anode active material. The content of the negative electrode active material in the negative electrode 30 may be 60 to 100 wt%.

나트륨 소재로는 나트륨 금속, 나트륨을 포함하는 합금, 나트륨을 함유하는 금속간화합물, 나트륨을 함유하는 탄소 재료, 나트륨을 함유하는 무기계 물질 등을 사용할 수 있다. 무기계 물질은 산화물, 황화물, 인화물, 질화물, 불화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Examples of the sodium material include sodium metal, an alloy including sodium, an intermetallic compound containing sodium, a carbon material containing sodium, and an inorganic material containing sodium. The inorganic material may include at least one of an oxide, a sulfide, a phosphide, a nitride, and a fluoride.

리튬 소재로는 리튬 금속, 리튬을 포함하는 합금, 리튬을 함유하는 금속간화합물, 리튬을 함유하는 탄소 재료, 리튬을 함유하는 무기계 물질 등을 사용할 수 있다. 무기계 물질은 산화물, 황화물, 인화물, 질화물, 불화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Examples of the lithium material include a lithium metal, an alloy containing lithium, an intermetallic compound containing lithium, a carbon material containing lithium, and an inorganic material containing lithium. The inorganic material may include at least one of an oxide, a sulfide, a phosphide, a nitride, and a fluoride.

전해액 탱크(60)는 이산화황 기반 무기 전해액(10)을 저장하며, 공급관(61)과 회수관(63)으로 케이스(40)에 연결된다.The electrolyte tank 60 stores the sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution 10 and is connected to the case 40 through a supply pipe 61 and a return pipe 63.

그리고 펌프(70)는 전해액 탱크(60)의 공급관(61)에 설치되어 케이스(40)와 전해액 탱크(60) 간에 이산화황 기반 무기 전해액(10)을 순환시킨다. 즉 펌프(70)의 구동에 의해서, 전해액 탱크(60)의 이산화황 기반 무기 전해액(10)은 공급관(61)을 통하여 케이스(40) 안으로 공급된다. 그리고 케이스(40)의 이산화황 기반 무기 전해액(10)은 케이스(40)에 연결된 회수관(63)을 통하여 전해액 탱크(60)로 회수된다.The pump 70 is installed in the supply pipe 61 of the electrolyte tank 60 to circulate the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 between the case 40 and the electrolyte tank 60. That is, by driving the pump 70, the sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution 10 of the electrolyte tank 60 is supplied into the case 40 through the supply pipe 61. The sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution 10 of the case 40 is recovered to the electrolyte tank 60 through the recovery pipe 63 connected to the case 40.

이와 같이 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지(100)는 전해액으로 이산화황 기반 무기 전해액(10)을 사용하고, 이산화황 기반 무기 전해액(10)은 이온전도체 및 활물질로 사용되기 때문에, 분리막이 없는 한 개의 전해액 탱크(60)를 사용하는 레독스 흐름 이차전지 시스템으로 구현할 수 있다.Since the sulfur dioxide-based redox-based secondary battery 100 according to the present invention uses the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 as the electrolyte and the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 is used as the ion conductor and the active material, The present invention can be implemented with a redox flow secondary battery system using one electrolyte tank 60 without any electrolyte.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지(100)는 하나의 전해액 탱크(60)를 구비하기 때문에, 기존의 레독스 흐름 이차전지 대비 간단한 구성이 가능하고, 용량 및 출력 설계를 자유롭게 할 수 있는 장점이 있다.Since the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery 100 according to the present invention includes one electrolyte tank 60, it is possible to simplify the structure compared to the existing redox flow secondary battery, to freely design the capacity and output There is an advantage.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지(100)는 고전압 구현이 가능하고, 불연성인 이산화황 기반 무기 전해액(10)을 사용함으로써 안전성을 확보할 수 있다.The sulfur dioxide-based redox flow secondary battery 100 according to the present invention can realize high voltage and can secure safety by using the incombustible sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10.

본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지(100)는 전해액으로 이산화황 기반 무기 전해액(10)을 사용하기 때문에, 상온에서 작동이 가능하다.Since the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery 100 according to the present invention uses the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 as the electrolyte, it can operate at room temperature.

그리고 이산화황 기반 무기 전해액(10)에는 니트로컴파운드가 첨가되기 때문에, 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지(100)는 방전시 양극(20) 표면에 형성되는 방전산물을 용해시킴으로써, 방전산물로 인한 용량 감소 문제를 최소화하여 높은 방전 용량의 확보가 가능하다.
Since the nitroxide compound is added to the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10, the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery 100 according to the present invention dissolves the discharge product formed on the surface of the anode 20 during discharge, Thereby minimizing the problem of capacity reduction and ensuring a high discharge capacity.

이와 같이 본 발명에 따른 이산화황 기반 무기 전해액(10)에 니트로컴파운드를 첨가하는 이유에 대해서 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The reason why the nitro compound is added to the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10 according to the present invention will now be described with reference to FIGS. 2 to 6. FIG.

도 2는 비교예 1에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지의 방전 전 양극 표면을 보여주는 SEM(Scanning Electron Microscopy) 사진이다. 도 3은 비교예 1에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지의 방전 후 양극 표면을 보여주는 SEM 사진이다.2 is a SEM (Scanning Electron Microscopy) image showing a surface of a cathode before discharge of a redox-based redox-based secondary cell according to Comparative Example 1. FIG. 3 is an SEM photograph showing a surface of a cathode after discharge of a redox-based redox flow secondary cell according to Comparative Example 1. Fig.

비교예 1에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지는 이산화황 기반 무기 전해액으로 LiAlCl4-xSO2(x는 0.5 내지 3), 양극으로 카본 블랙, 음극으로 리튬 금속을 사용한다. 카본 블랙으로는 Ketjen Black 600JD를 사용하였다.The sulfur dioxide-based redox flow secondary cell according to Comparative Example 1 uses LiAlCl 4 -xSO 2 (x is 0.5 to 3) as a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte, carbon black as an anode, and lithium metal as a cathode. Ketjen Black 600JD was used as the carbon black.

방전 전에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 양극 표면이 깨끗한 것을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 2, it can be confirmed that the anode surface is clean before discharging.

하지만 방전 후에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 양극 표면에 방전산물이 형성된 것을 확인할 수 있다. 이때 비교예 1에서는 이산화황 기반 무기 전해액으로 LiAlCl4-xSO2을 사용하기 때문에, 양극 표면에 방전산물로 LiCl 결정이 형성된 것을 확인할 수 있다.However, after discharge, it can be confirmed that a discharge product is formed on the surface of the anode as shown in Fig. In this case, since LiAlCl 4 -xSO 2 is used as the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte in Comparative Example 1, it can be confirmed that LiCl crystal is formed as a discharge product on the surface of the anode.

한편 이산화황 기반 무기 전해액으로 NaAlCl4-xSO2을 사용한 경우, 양극 표면에 방전산물로 NaCl 결정이 형성된다.On the other hand, when NaAlCl 4 -xSO 2 is used as a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte, NaCl crystals are formed as a discharge product on the surface of the anode.

따라서 방전 후 생성된 방전산물인 LiCl(또는 NaCl)을 용해 또는 양극에서 탈착시켜 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지의 구동 및 성능을 향상시킬 수 있는 첨가제가 필요하다.Therefore, there is a need for an additive capable of improving the driving and performance of a redox-based redox flow secondary battery by dissolving or discharging LiCl (or NaCl), which is a discharge product generated after discharging, from a cathode.

예컨대 LiAlCl4-xSO2의 이산화황 기반 무기 전해액 내에서 LiCl를 용해할 수 있는 첨가제로서, 피리딘(pyridine)계열, 알콜계열, 니트로컴파운드와 같은 비수계용매들을 사용하는 방안을 고려해 볼 수 있다.For example, as an additive capable of dissolving LiCl in a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 , a non-aqueous solvent such as a pyridine series, an alcohol series or a nitro compound may be used.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, LiAlCl4-xSO2의 전해질에 피리딘, 다이메틸설폭시화물(dimethyl sulfoxide; DMBC) 및 니트로벤젠을 각각 첨가제로 투입하여 전해액의 안정성을 평가하였다.As shown in FIG. 4 to FIG. 6, pyridine, dimethyl sulfoxide (DMBC) and nitrobenzene were added to the electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 as an additive to evaluate the stability of the electrolyte solution.

먼저 도 4는 LiAlCl4-xSO2의 전해질에 피리딘이 첨가된 전해액을 보여주는 사진이다.First, FIG. 4 is a photograph showing an electrolyte in which pyridine is added to an electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 .

도 4를 참조하면, 피리딘을 LiAlCl4-xSO2의 전해질에 투입할 경우, 격렬한 반응과 함께 흰색 입자(white particle)가 생성된 것을 확인할 수 있다. 즉 LiAlCl4-3SO2의 전해액의 첨가제로 피리딘은 부적합하다.Referring to FIG. 4, it can be seen that when pyridine is added to the electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 , white particles are generated along with a violent reaction. That is, as an additive to the electrolyte of LiAlCl 4 -3 SO 2 , pyridine is unsuitable.

다음으로 도 5는 LiAlCl4-xSO2의 전해질에 DMSO가 첨가된 전해액을 보여주는 사진이다.Next, FIG. 5 is a photograph showing an electrolyte solution in which DMSO is added to the electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 .

도 5를 참조하면, DMSO를 LiAlCl4-xSO2의 전해질에 투입할 경우, 격렬한 반응과 함께 흰색 입자가 생성된 것을 확인할 수 있다. 즉 LiAlCl4-xSO2의 전해질의 첨가제로 DMSO는 부적합하다.Referring to FIG. 5, when DMSO was added to the electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 , it was confirmed that white particles were generated with a violent reaction. In other words, DMSO is not suitable as an additive for electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 .

그리고 도 6은 LiAlCl4-xSO2의 전해질에 니트로벤젠이 첨가된 전해액을 보여주는 사진이다. 도 7은 니트로벤젠의 구조식을 보여주는 도면이다.And FIG. 6 is a photograph showing an electrolyte in which nitrobenzene is added to an electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 . 7 is a view showing a structural formula of nitrobenzene.

도 6 및 도 7을 참조하면, 니트로벤젠을 LiAlCl4-xSO2의 전해질에 투입할 경우, 피리딘과 DMSO와 같은 흰색 입자(white particle)가 생성되지 않고 잘 혼합되는 것을 확인할 수 있다. 즉 LiAlCl4-xSO2의 전해질의 첨가제로 니트로벤젠이 적합함을 알 수 있다.6 and 7, it can be confirmed that when nitrobenzene is added to the electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 , white particles such as pyridine and DMSO are not produced and mixed well. That is, it can be seen that nitrobenzene is suitable as an additive for the electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 .

따라서 본 실시예는 LiAlCl4-xSO2의 전해질의 첨가제로 니트로벤젠이 첨가된 전해액을 이산화황 기반 무기 전해액으로 사용하였다.
Thus, this example uses an electrolyte solution containing nitrobenzene as an additive for the electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 as a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte.

이와 같은 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지의 전기화학적 특성을 평가하기 위해서, 도 8과 같은 비이커 셀(200; beaker cell)을 제작하였다. 여기서 도 8은 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지의 방전특성을 평가하기 위해 제작된 비이커 셀(200)을 보여주는 도면이다.In order to evaluate the electrochemical characteristics of the redox-based redox flow secondary cell according to the present invention, a beaker cell (200) as shown in FIG. 8 was fabricated. Here, FIG. 8 is a view showing a beaker cell 200 manufactured to evaluate the discharge characteristics of a redox-based flow secondary cell according to the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 비이커 셀(200)은 분리막이 없고 이산화황 기반 무기 전해액(10)의 흐름은 없지만 레독스 흐름 이차전지와 유사한 조건으로 제작하였다.As shown in FIG. 8, the beaker cell 200 was manufactured under conditions similar to those of the redox flow secondary battery without the separation membrane and no flow of the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte solution 10.

즉 비이커 셀(200)은 비이커(80), 이산화황 기반 무기 전해액(10), 양극(20) 및 음극(30)을 포함한다. 양극(20) 및 음극(30)은 부하 또는 소스(50)에 연결된다.That is, the beaker cell 200 includes a beaker 80, a sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10, an anode 20, and a cathode 30. The anode 20 and the cathode 30 are connected to a load or source 50.

이산화황 기반 무기 전해액(10), 양극(20) 및 음극(30)을 담고 있는 비이커(80)는 도 1의 케이스(40)에 대응될 수 있다.The beaker 80 containing the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte 10, the anode 20 and the cathode 30 may correspond to the case 40 of FIG.

도 9는 비교예 1 및 실시예 1에 따른 비어 셀의 구성을 보여주는 표이다.9 is a table showing a configuration of a via cell according to Comparative Example 1 and Example 1. Fig.

도 9를 참조하면, 비교예 1에서는 이산화황 기반 무기 전해액으로 LiAlCl4-xSO2의 전해질을 사용한다.Referring to FIG. 9, in Comparative Example 1, an electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 is used as a sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution.

실시예 1에서는 이산화황 기반 무기 전해액으로 LiAlCl4-xSO2의 전해질에 니트로벤젠이 첨가된 전해액을 사용한다.In Example 1, an electrolytic solution in which nitrobenzene is added to an electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 is used as a sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution.

비교예 1 및 실시예 1에서는 양극과 음극은 동일한 소재를 사용한다. 즉 양극은 카본 블랙 90 중량%과, 바인더(PTFE) 10 중량%를 포함하여 제작하였다. 음극은 리튬 금속 시트를 사용하였다. 여기서 카본 블랙으로는 Ketjen Black 600JD를 사용하였다.In Comparative Example 1 and Example 1, the same material is used for the positive electrode and the negative electrode. That is, the positive electrode was prepared containing 90% by weight of carbon black and 10% by weight of a binder (PTFE). A lithium metal sheet was used as a cathode. Here, Ketjen Black 600 JD was used as the carbon black.

도 10은 비교예 및 실시예에 따른 비어 셀의 방전 전압 곡선을 보여주는 그래프이다.10 is a graph showing a discharge voltage curve of a via cell according to Comparative Examples and Examples.

도 10을 참조하면, 실시예 1과 비교예 1의 결과를 탄소재 무게당 방전 용량을 비교하였다. 실시예 1 및 비교예 1은 동일한 활물질인 LiAlCl4-xSO2의 전해질을 사용하였음에도 불구하고, 니트로벤젠이 첨가된 실시예 1에 따른 전해액이 비교예 1에 따른 전해액 대비 약 2배 정도 방전용량이 증가한 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10, discharge capacities per weight of carbon material were compared with those of Example 1 and Comparative Example 1. Although Example 1 and Comparative Example 1 used the electrolyte of LiAlCl 4 -xSO 2 , which is the same active material, the electrolytic solution of Example 1 in which nitrobenzene was added had a discharge capacity of about 2 times that of the electrolyte solution of Comparative Example 1 .

이것은 앞서 언급한 바와 같이, 방전산물인 LiCl 결정을 어느 정도 용해하여 전극 반응이 일어날 수 있는 양극 표면을 보다 많이 확보하였기 때문인 것으로 판단된다.This is because, as mentioned above, it is considered that LiCl crystals, which are the discharge products, are dissolved to some extent to secure more surface of the anode where electrode reactions can occur.

따라서 본 발명에 따른 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지에 적용했을 경우, 기존 대비 높은 방전 용량 확보가 가능할 것으로 판단된다.Therefore, when the present invention is applied to a redox-based redox flow secondary battery according to the present invention, the discharge capacity can be secured as compared with the conventional one.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 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 자에게는 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 이산화황 기반 무기 전해액
20 : 양극
30 : 음극
40 : 케이스
50 : 부하 또는 소스
60 : 전해액 탱크
61 : 공급관
63 : 회수관
70 : 펌프
80 : 비이커
100 : 이산화황 이차전지10: Sulfur dioxide based inorganic electrolyte
20: anode
30: cathode
40: Case
50: load or source
60: electrolyte tank
61: supply pipe
63: Recovery pipe
70: Pump
80: Beaker
100: sulfur dioxide secondary battery

Claims (8)

이산화황, 알칼리금속염 및 니트로컴파운드를 함유하는 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지용 전해액.An electrolyte for a sulfur dioxide-based redox flow secondary cell containing sulfur dioxide, alkali metal salts and nitrocompounds. 제1항에 있어서,
상기 알칼리금속염 대비 상기 이산화황의 함량 몰비는 1.5 내지 3.0인 것을 특징으로 하는 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지용 전해액.The method according to claim 1,
Wherein the molar ratio of the sulfur dioxide to the alkali metal salt is 1.5 to 3.0. 제2항에 있어서,
상기 이산화황 및 알칼리금속염 대비 상기 니트로컴파운드의 부피비율은 0.5 내지 3배인 것을 특징으로 하는 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지용 전해액.3. The method of claim 2,
Wherein the volume ratio of the nitro compound to the sulfur dioxide and the alkali metal salt is 0.5 to 3 times the volume of the redox-based redox electrolyte secondary cell. 제1항에 있어서,
상기 니트로컴파운드는 니트로벤젠을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지용 전해액.The method according to claim 1,
Wherein the nitro compound comprises nitrobenzene. ≪ RTI ID = 0.0 > 15. < / RTI > 이산화황, 알칼리금속염 및 니트로컴파운드를 함유하는 이산화황 기반 무기 전해액, 양극 및 음극을 구비하는 셀이 내설되는 케이스;
상기 이산화황 기반 무기 전해액을 저장하며, 공급관과 회수관으로 상기 케이스에 연결되는 전해액 탱크;
상기 전해액 탱크의 공급관에 설치되어 상기 케이스와 상기 전해액 탱크 간에 상기 이산화황 기반 무기 전해액을 순환시키는 펌프;
를 포함하는 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지.A sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution containing sulfur dioxide, an alkali metal salt, and a nitro compound; a case in which a cell having an anode and a cathode is buried;
An electrolyte tank storing the sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution and connected to the case by a supply pipe and a return pipe;
A pump installed in a supply pipe of the electrolyte tank for circulating the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte between the case and the electrolyte tank;
Wherein the sulfur dioxide-based redox flow secondary battery comprises: 제5항에 있어서,
상기 음극이 나트륨 소재인 경우, 상기 이산화황 기반 무기 전해액은 알칼리금속염으로 나트륨염(NaAlCl4)을 포함하고,
상기 음극이 리튬 소재인 경우, 상기 이산화황 기반 무기 전해액은 알칼리금속염으로 리튬염(LiAlCl4)을 포함하는 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지.6. The method of claim 5,
When the cathode is a sodium material, the sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution contains a sodium salt (NaAlCl 4 ) as an alkali metal salt,
Wherein the sulfur dioxide-based inorganic electrolyte comprises a lithium salt (LiAlCl 4 ) as an alkali metal salt when the cathode is a lithium material. 제5항에 있어서,
상기 이산화황 기반 무기 전해액은
상기 알칼리금속염 대비 이산화황의 함량 몰비가 1.5 내지 3.0이고,
상기 이산화황 및 알칼리금속염 대비 상기 니트로컴파운드의 부피비율은 0.5 내지 3배인 것을 특징으로 하는 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지.6. The method of claim 5,
The sulfur dioxide-based inorganic electrolytic solution
The molar ratio of sulfur dioxide to alkali metal salt is 1.5 to 3.0,
Wherein the volumetric ratio of the nitro compound to the sulfur dioxide and the alkali metal salt is 0.5 to 3 times the volume of the redox-based redox flow secondary cell. 제5항에 있어서,
상기 니트로컴파운드는 니트로벤젠을 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화황 기반의 레독스 흐름 이차전지.6. The method of claim 5,
Wherein said nitrocompound comprises nitrobenzene. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
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