KR101748235B1 - 열교환 성능이 향상된 레독스 흐름 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 구조가 간단하고 제조가 용이하면서도 냉각 성능이 효과적으로 확보될 수 있는 레독스 흐름 전지를 개시한다. 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 양극 전해액과 음극 전해액이 각각 공급되는 양전극판과 음전극판, 상기 양전극판과 상기 음전극판 사이에 개재되어 상기 양극 전해액과 상기 음극 전해액 사이에서 이온이 교환될 수 있도록 구성된 멤브레인, 상기 양전극판을 수용하며 상기 양극 전해액이 공급 및 배출되도록 전해액 유로가 형성된 양극 프레임, 및 상기 음전극판을 수용하며 상기 음극 전해액이 공급 및 배출되도록 전해액 유로가 형성된 음극 프레임을 구비하는 복수의 단위셀; 및 적어도 일부분이 전기전도성 재질로 구성되어 상기 단위셀 사이에 개재되며, 상기 양전극판과 상기 음전극판 사이에 위치하는 극판부 및 상기 극판부로부터 연장 형성되어 상기 양극 프레임과 상기 음극 프레임의 외부로 돌출되게 형성된 방열부를 구비하는 하나 이상의 쌍극판을 포함한다.

Description

열교환 성능이 향상된 레독스 흐름 전지{Redox flow battery having improved heat exchanging property}
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열교환 성능이 효과적으로 개선된 레독스 흐름 전지에 관한 것이다.
일반적으로, 이차 전지는 충전이 불가능한 일차 전지와 달리, 충방전이 가능한 전지를 의미한다. 이차 전지는, 휴대폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더 등의 소형 전자기기는 물론이고, 전기 자동차나 선박과 같은 중대형 기기 등에도 널리 사용되어 그 사용 영역을 넓혀가고 있다.
더욱이, 최근에는, 전력 사용량이 크게 증대되면서 전력 수급의 불균형 문제가 사회의 중요한 이슈로 자주 등장하고 있다. 또한, 전기 자동차가 상용화되면서, 전기 자동차를 충전하기 위한 충전소가 증대되고 있다. 따라서, 이로 인해 스마트 그리드 시스템이나 전기 자동차 충전소와 같이 많은 양의 전력을 저장할 수 있는 에너지 저장 장치(Energy Storage System)에 대한 관심이 크게 증대되고 있다.
지금까지 많은 종류의 이차 전지가 개발 및 사용되고 있는데, 그 중 최근 주목받고 있는 전지 중 하나가 레독스 흐름 전지(Redox Flow Battey)이다. 레독스 흐름 전지는, 환원(reduction)과 산화(oxidation), 흐름(flow)의 단어가 합성된 것으로서, 가수가 변화하는 금속 이온을 가진 수용성 전해액을 탱크에 저장하고 그 전해액을 펌프를 통해 전극판에 공급되도록 하여, 충전 및 방전이 이루어지는 형태로 구동될 수 있다. 이러한 레독스 흐름 전지는, 양극과 음극의 전해액으로 바나듐 등 금속 이온을 용해시킨 산성 수용액이 이용될 수 있으며, 양극 전해액과 음극 전해액은 탱크와 전극판 사이에 순환되도록 구성될 수 있다.
이와 같은 레독스 흐름 전지는, 전해액 탱크 용량이나 전지의 스택 수를 가변적으로 변화시킴으로써 에너지 저장 용량 및 출력 등을 용이하게 변경할 수 있고, 반영구적인 사용이 가능하다는 장점도 있다. 따라서, 레독스 흐름 전지는, 큰 용량을 필요로 하면서도 장기간 사용이 가능해야 하는 에너지 저장 장치 등에 이용되기 위한 이차 전지로 각광받고 있다.
그런데, 이러한 레독스 흐름 전지의 경우, 내부저항에 의해, 그리고 충방전을 반복하면서 열이 발생될 수 있다. 그리고, 이러한 열은 전지의 성능을 저하시키고, 심한 경우 전지의 발화나 폭발을 야기시킬 수 있어 큰 문제가 될 수 있다. 특히, 전기 자동차나 에너지 저장 장치와 같은 중대형 배터리의 경우, 매우 많은 수의 레독스 흐름 전지가 좁은 공간에 밀집되어 저장될 수 있다. 때문에, 일부 레독스 흐름 전지로부터 비정상적으로 발생된 열은 해당 전지는 물론이고 다른 전지의 온도도 상승시킬 수 있다. 또한, 많은 수의 레독스 흐름 전지로부터 발생된 열은 서로 합산되어 배터리의 전체 온도는 크게 증가될 수 있다.
따라서, 레독스 흐름 전지의 냉각은 매우 중요한 문제라 할 수 있지만, 아직까지 레독스 흐름 전지를 냉각시키는 기술에 대해서는 연구 및 개발이 미흡한 실정이며, 냉각 성능이 안정적이고 효과적으로 확보될 수 있는 레독스 흐름 전지에 대한 요구는 계속되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 구조가 간단하고 제조가 용이하면서도 냉각 성능이 효과적으로 확보될 수 있는 레독스 흐름 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 양극 전해액과 음극 전해액이 각각 공급되는 양전극판과 음전극판, 상기 양전극판과 상기 음전극판 사이에 개재되어 상기 양극 전해액과 상기 음극 전해액 사이에서 이온이 교환될 수 있도록 구성된 멤브레인, 상기 양전극판을 수용하며 상기 양극 전해액이 공급 및 배출되도록 전해액 유로가 형성된 양극 프레임, 및 상기 음전극판을 수용하며 상기 음극 전해액이 공급 및 배출되도록 전해액 유로가 형성된 음극 프레임을 구비하는 복수의 단위셀; 및 적어도 일부분이 전기전도성 재질로 구성되어 상기 단위셀 사이에 개재되며, 상기 양전극판과 상기 음전극판 사이에 위치하는 극판부 및 상기 극판부로부터 연장 형성되어 상기 양극 프레임과 상기 음극 프레임의 외부로 돌출되게 형성된 방열부를 구비하는 하나 이상의 쌍극판을 포함한다.
여기서, 상기 쌍극판은, 상기 극판부의 상부와 하부에 각각 방열부가 형성될 수 있다.
또한, 상기 쌍극판은, 상기 극판부와 상기 방열부가 서로 일체화된 형태로 구성될 수 있다.
또한, 상기 쌍극판은, 상기 방열부의 외측 표면에 전기 절연 물질이 코팅될 수 있다.
또한, 상기 쌍극판은, 상기 극판부와 상기 방열부가 별도로 마련되어 상호 접촉되게 구성될 수 있다.
또한, 상기 방열부는, 적어도 일부가 상기 양극 프레임과 상기 음극 프레임 사이에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 방열부는, 상기 극판부보다 열전도성이 높은 재질로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 상기 방열부의 외측에 구비되며 요철 구조가 형성된 방열 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 상기 쌍극판의 방열부와 상기 방열 부재 사이에 전기 절연 물질이 개재될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 흡열단이 상기 쌍극판의 방열부에 접촉되고 발열단이 상기 방열 부재에 접촉되도록 배치된 열전 소자를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 상기 쌍극판과 상기 양극 프레임 사이 및 상기 쌍극판과 상기 음극 프레임 사이 중 적어도 하나의 부분에 구비된 실링 부재를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 쌍극판의 표면에는 홈 또는 돌기가 형성되고, 상기 실링 부재는 상기 쌍극판의 홈 또는 돌기에 구비될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 레독스 흐름 전지의 냉각 성능이 현저하게 향상될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 구성에 의하면, 쌍극판의 일부가 연장되어 전극 프레임의 외부로 노출되게 구성됨으로써 쌍극판과 공기 등의 냉매 사이에서 열교환이 직접적으로 이루어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 이러한 측면에 의하면, 레독스 흐름 전지의 열화를 방지하고 성능이 안정적으로 확보되며, 온도 상승으로 인한 발화나 폭발 등의 문제가 발생할 염려가 크게 줄어들 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 의하면, 안정적인 냉각 성능이 확보되면서도, 구조가 간단하고 제조가 용이한 레독스 흐름 전지가 제공될 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍극판의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 쌍극판의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4 및 도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실링 부재와 쌍극판의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 7은, 도 6의 일부 구성에 대한 확대도이다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 9는, 도 8의 일부 구성에 대한 확대도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 일부 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 단위셀(100) 및 쌍극판(200)을 포함할 수 있다.
상기 단위셀(100)은, 양전극판(110), 음전극판(120), 멤브레인(130), 양극 프레임(140) 및 음극 프레임(150)을 구비할 수 있다.
상기 양전극판(110)과 상기 음전극판(120)은, 전지의 전극판으로서, 전해액이 공급될 수 있다. 즉, 상기 양전극판(110)에는 양극 전해액이 공급될 수 있고, 상기 음전극판(120)에는 음극 전해액이 공급될 수 있다. 여기서, 양극 전해액과 음극 전해액으로는, 대표적으로 바나듐 이온을 함유하는 수용액이 이용될 수 있다. 이 경우, 양극 전해액은 V5+와 V4+ 사이에서 가수 변화가 이루어지도록 구성되고, 음극 전해액은 V2+와 V3+ 사이에서 가수 변화가 이루어지도록 구성될 수 있다. 이 밖에도, 전해액에 포함되는 금속 이온으로는, 철 이온, 크롬 이온, 망간 이온, 티탄 이온, 아연 이온, 주석 이온 등을 들 수 있다. 또한, 전해액에 포함되는 수용액으로는, 황산, 초산, 인산 등 다양한 수용액이 이용될 수 있다.
전극판, 즉 양전극판(110)과 음전극판(120)은, 전자의 이동이 가능하도록 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 양전극판(110) 및/또는 상기 음전극판(120)은, 카본 재질로 구성될 수 있다.
특히, 상기 전극판은 2개의 넓은 면을 가진 플레이트 형태로 구성되되, 전해질과의 접촉면이 향상될 수 있도록 다공성 형태로 구성될 수 있다. 즉, 상기 전극판은, 다공성 재질로 구성되어, 내부 공간 및/또는 외부 공간에 전해질이 존재하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 양전극판(110) 및/또는 상기 음전극판(120)은, 카본 펠트(carbon felt) 형태로 구성될 수 있다.
상기 양전극판(110)과 상기 음전극판(120)은 넓은 면이 서로 마주보도록 대면되는 형태로 구성될 수 있다. 특히, 레독스 플로우 전지에는 다수의 단위셀(100)이 포함될 수 있으며, 이 경우 각 단위셀(100) 내부의 양전극판(110)과 음전극판(120)은 물론, 다른 단위셀(100) 사이의 양전극판(110)과 음전극판(120)도 서로 대면되도록 적층될 수 있다.
상기 멤브레인(130)은, 각 단위셀(100) 내에서 양전극판(110)과 음전극판(120) 사이에 개재될 수 있다. 특히, 상기 멤브레인(130)은 2개의 넓은 면을 갖는 플레이트 형태로 구성될 수 있는데, 일면이 양전극판(110)에 대면 접촉되고, 타면이 음전극판(120)에 대면 접촉되게 구성될 수 있다.
상기 멤브레인(130)은, 양전극판(110)에 존재하는 양극 전해액과 음전극판(120)에 존재하는 음극 전해액 사이에 이온이 교환되도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 멤브레인(130)은 양전극판(110)과 상기 음전극판(120) 사이가 직접 접촉되어 쇼트가 발생하지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 멤브레인(130)은, 양쪽에 다공성 고분자막이 부착된 격리막 구조로 형성될 수 있다. 이때, 다공성 고분자막으로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴계의 고분자 물질이나 그 혼합체 등이 이용될 수 있다. 그리고, 이러한 다공성 고분자막은, 다공성 필름, 부직포, 펠트 등의 형태로 제조될 수 있다.
한편, 상기의 전해액 구성이나 전극판의 구성, 멤브레인(130)의 구성 등은 일례에 불과할 뿐, 본 발명은 이에 대한 구체적인 실시예로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 출원 시점에 공지된 다양한 전해액, 전극판 및 멤브레인(130)이 본 발명에 채용될 수 있음은 물론이다.
상기 양극 프레임(140)은, 양전극판(110)을 수용하도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 양극 프레임(140)은, 양전극판(110)의 테두리를 감싸는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 양전극판(110)은 사각 플레이트 형태로 구성될 수 있는데, 이 경우 상기 양극 프레임(140)은 중앙 부분에 빈 공간이 형성된 사각 링 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 양전극판(110)은 이러한 양극 프레임(140)의 중앙 부분에 수용될 수 있다. 따라서, 양전극판(110)이 양극 프레임(140)에 수용된 경우, 측면 모서리 부분은 양극 프레임(140)에 의해 커버되고 2개의 넓은 면만이 외부로 노출될 수 있다. 다만, 양전극판(110)의 일면(도 1의 좌측면)은 쌍극판(200)에 의해 커버되고, 양전극판(110)의 타면(도 1의 우측면)은 멤브레인(130)에 의해 커버될 수 있다.
상기 양극 프레임(140)은, 외측에서 내측 방향으로 전해액 유로가 형성될 수 있다. 이러한 전해액 유로는, 양극 프레임(140)의 외부에서 양극 전해액이 양전극판(110)으로 공급될 수 있도록 하고, 양전극판(110)으로 공급된 양극 전해액이 양극 프레임(140)의 외부로 배출될 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 양극 전해액은, 레독스 플로우 전지 외부에 위치한 양극 탱크로부터 펌프 등을 통해 양전극판(110)으로 공급되거나 양전극판(110)으로부터 양극 탱크로 배출될 수 있는데, 이때 전해액이 양극 프레임(140)을 통과하기 위한 경로로서 전해액 유로가 형성될 수 있다. 따라서, 전해액 유로는, 양전극판(110)으로의 공급을 위한 유로와 양전극판(110)에서의 배출을 위한 유로로서 적어도 2개가 형성될 수 있다. 예를 들어, 전해액 유로는, 도 1의 구성에서, 쌍극판(200)이 돌출되지 않은 부분인 양극 프레임(140)의 전단부와 후단부에 각각 형성되어, 어느 하나의 전해액 유로로는 전해액이 공급되고 다른 하나의 전해액 유로로는 전해액이 배출될 수 있다.
상기 음극 프레임(150)은, 음전극판(120)을 수용하도록 구성될 수 있는데, 양전극판(110)이 아닌 음전극판(120)을 수용한다는 점에서만 다를 뿐, 대체로 양극 프레임(140)과 유사한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 음극 프레임(150)은 사각 링 형태로 구성되어, 중앙의 빈 공간에 사각 플레이트 형태의 음전극판(120)을 수용할 수 있다. 그리고, 음전극판(120)이 음극 프레임(150)에 수용된 경우, 측면 모서리 부분은 음극 프레임(150)에 의해 커버되고 2개의 넓은 면이 외부로 노출될 수 있다. 이때, 음전극판(120)의 일면은 멤브레인(130)에 의해 커버되고, 음전극판(120)의 타면은 쌍극판(200)에 의해 커버될 수 있다.
또한, 상기 음극 프레임(150)은, 전해액 유로가 형성되어, 음극 전해액이 공급 및 배출되도록 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 전해액 유로는, 음전극판(120)으로 음극 전해액을 공급하기 위한 유로와 음전극판(120)으로부터 음극 전해액을 배출하기 위한 유로로 구성될 수 있다. 예를 들어, 전해액 유로는, 도 1의 구성에서, 음극 프레임(150)의 전단부와 후단부에 각각 형성될 수 있다.
전극 프레임, 즉 양극 프레임(140)과 음극 프레임(150)은, 양전극판(110)과 음전극판(120)을 고정시키면서, 외부와 전기적으로 절연시키는 역할을 할 수 있다. 이를 위해, 상기 전극 프레임은, 전기적 절연성을 갖는 재질로 구성될 수 있다. 또한, 상기 전극 프레임은, 내산성 및 기계적 강도가 안정적으로 확보될 수 있는 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 전극 프레임은, 폴리염화비닐 수지, 폴리프로필렌 수지, 불소 수지, 에폭시 수지, 폴리에틸렌 수지 등의 재질로 구성될 수 있다. 그리고, 이러한 전극 프레임은 사출 성형 등의 방식으로 제조될 수 있다.
상기 멤브레인(130)은, 적어도 일부가 상기 양극 프레임(140)과 상기 음극 프레임(150) 사이에 개재될 수 있다. 예를 들어, 상기 멤브레인(130)은, 중앙 부분이 양전극판(110)과 음전극판(120) 사이에 개재되고, 상단 및 하단 부분이 양극 프레임(140)과 음극 프레임(150) 사이에 개재될 수 있다. 이때, 양극 프레임(140), 음극 프레임(150) 및/또는 멤브레인(130)은 상호 접착될 수 있다. 예를 들어, 양극 프레임(140)과 음극 프레임(150) 사이, 양극 프레임(140)과 멤브레인(130) 사이 및/또는 음극 프레임(150)과 멤브레인(130) 사이에는, 접착제가 개재될 수 있다. 이때, 접착제는, 접착성이 우수하고 레독스 흐름 전지의 구동 온도에서 변형이 일어나지 않는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지의 단위셀(100)은, 보호판(160)을 더 포함할 수 있다. 상기 보호판(160)은, 멤브레인(130)의 테두리를 감싸도록 구성되어 멤브레인(130)을 보호 및 고정할 수 있다. 또한, 상기 보호판(160)은, 전해액의 외부 유출을 방지할 수 있다. 이 경우, 상기 멤브레인(130)은, 도 1의 구성에 도시된 바와 같이, 양전극판(110) 및 음전극판(120)보다는 크고 양극 프레임(140) 및 음극 프레임(150)보다 다소 작은 크기로 형성될 수도 있다.
상기 쌍극판(200)은, 단위셀(100)과 단위셀(100) 사이에 개재될 수 있다. 이때, 단위셀(100)의 외측으로는 양전극판(110)과 음전극판(120)의 넓은 표면이 노출되므로, 상기 쌍극판(200)은, 일면이 양전극판(110)의 넓은 표면에 대면되고 타면이 음전극판(120)의 넓은 표면에 대면될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에서, 쌍극판(200)의 좌측에는 양전극판(110)이 위치하고, 쌍극판(200)의 우측에는 음전극판(120)이 위치할 수 있다.
특히, 상기 쌍극판(200)은, 양전극판(110) 또는 음전극판(120)과 접촉되어, 양전극판(110)에 존재하는 양극 전해액과 음전극판(120)에 존재하는 음극 전해액이 서로 섞이지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 구성에서, 좌측에 위치한 양전극판(110)과 우측에 위치한 음전극판(120) 사이는, 쌍극판(200)에 의해 상호 간 전해액의 혼입이 방지될 수 있다. 더욱이, 하나의 단위셀(100)을 기준으로 살펴보면, 단위셀(100)의 중앙에는 멤브레인(130)이 위치하여 양극 전해액과 음극 전해액 간 전하가 이동될 수 있도록 구성되고, 단위셀(100)의 좌측과 우측에는 각각 쌍극판(200)이 위치하여 양극 전해액과 음극 전해액이 다른 단위셀(100)로 이동되지 않고 각 단위셀(100)의 양전극판(110)과 음전극판(120) 내부에 수용되도록 할 수 있다.
상기 쌍극판(200)은, 단위셀(100) 사이를 전기적으로 연결하기 위해, 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 즉, 상기 쌍극판(200)은, 양전극판(110)과 음전극판(120) 사이에서 일측에서 발생한 전자를 타측으로 전달하는 전자 전도체의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 쌍극판(200)은, 제1 단위셀의 음전극판(120)과 제2 단위셀의 양전극판(110) 사이에 접촉 개재되어, 제1 단위셀의 음전극판(120)에서 발생한 전자를 제2 단위셀의 양전극판(110)으로 전달할 수 있다. 이를 위해, 상기 쌍극판(200)은, 적어도 일부분이 플라스틱 카본, 흑연, 카본 미립자 및 염소 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 구성될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 레독스 플로우 전지에서, 상기 쌍극판(200)은, 극판부 및 방열부를 구비할 수 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 쌍극판(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 쌍극판(200)은, 서로 다른 단위셀(100)의 양전극판(110)과 음전극판(120) 사이에 개재될 수 있으며, 극판부(210)와 방열부(220)를 구비할 수 있다.
여기서, 상기 극판부(210)는, 양전극판(110)과 음전극판(120) 사이에 위치하는 부분으로서, 양전극판(110)과 음전극판(120) 사이에서 전자 전도체의 역할을 하기 위해 적어도 일부분이 전기 전도성 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 극판부(210)는, 전체적으로 그라파이트 재질로 구성될 수 있다. 이때, 상기 극판부(210)의 상단 및 하단은 서로 다른 단위셀(100)의 양극 프레임(140)과 음극 프레임(150) 사이에 개재될 수 있다.
상기 방열부(220)는, 극판부(210)로부터 연장 형성되어 단위셀(100)의 외부로 돌출되게 구성될 수 있다. 즉, 상기 방열부(220)는, 양극 프레임(140)과 음극 프레임(150)보다 외측으로 더 돌출되게 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 방열부(220)는, 도 2에 도시된 구성과 같이, 양극 프레임(140) 및 음극 프레임(150)보다 상부 방향으로 돌출되게 구성될 수 있다. 그리고, 방열부(220)는, 이러한 돌출 구성으로 인해, 극판부(210)와 달리 외부로 노출될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 방열부(220)를 통해 레독스 흐름 전지의 열이 외부로 용이하게 배출될 수 있다. 예를 들어, 도 2의 구성에서 상기 방열부(220)는, 상부는 물론이고, 좌측부 및 우측부가 모두 외부로 노출되므로 노출 면적이 넓으며, 이러한 노출 면적을 통해 외부와 열교환을 원활하게 수행할 수 있다. 따라서, 양전극판(110) 및 음전극판(120)에서 생성된 열이 극판부(210)로 전달되면, 극판부(210)로 전달된 열은 다시 방열부(220)로 전달되어 넓은 노출 면적을 통해 외부로 신속하게 배출될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 다른 별도의 구성요소를 추가하지 않고 쌍극판(200)의 일부가 방열 기능을 수행할 수 있으므로, 복잡하지 않은 구조로도 냉각 성능을 향상시킬 수 있으며, 제조 방법 또한 간단하다고 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 쌍극판(200)은 극판부(210)의 상부와 하부에 각각 방열부(220)가 형성될 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 상부 구성과 마찬가지로 하부 구성에서도, 쌍극판(200)은 전극 프레임(140, 150)보다 외부로 돌출되게 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 상부와 하부에 구비된 방열부(220)로 인해, 레독스 흐름 전지의 냉각 성능이 보다 향상될 수 있다.
한편, 상기 쌍극판(200)은, 극판부(210)와 방열부(220)가 서로 일체화된 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 쌍극판(200)의 극판부(210)와 방열부(220)는, 물리적으로 구분 및 분리되지 않는 하나의 플레이트 형태로서, 서로 동일한 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 쌍극판(200)은, 하나의 전기 전도성 플레이트 형태로 구성되되, 양극 프레임(140), 음극 프레임(150) 및 멤브레인(130)보다 크게 형성되어, 상단부 및/또는 하단부가 외부로 노출되는 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 이때 외부로 노출되지 않는 부분을 극판부(210)라 하고, 외부로 노출된 부분을 방열부(220)라 할 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 극판부(210)와 방열부(220)가 하나의 플레이트로 구성되어 제조가 용이하며, 극판부(210)와 방열부(220)의 접촉 부분에서의 열저항이 생기는 것을 방지할 수 있다.
이러한 구성에 있어서, 상기 쌍극판(200)은, 방열부(220)의 외측 표면에 전기 절연 물질이 구비되는 것이 좋다.
예를 들어, 도 2의 구성에서 C1로 표시된 바와 같이, 상기 쌍극판(200)의 방열부(220)는, 외부 표면에 코팅층을 구비할 수 있다. 그리고, 이때 방열부(220)를 감싼 코팅층은, 전기 절연성 물질로 이루어지는 것이 좋다. 특히, 상기 방열부(220)는, 세라믹이나 탄소복합체와 같은 전기 절연 물질로 표면이 코팅될 수 있다. 예를 들어, 상기 방열부(220)의 외측 표면에는, AlN, Al2O3, BN, SiC, BeO 등과 같은 열전도도 및 전기적 절연성이 우수한 세라믹 소재가 코팅될 수 있다. 또는, 이러한 전기 절연 물질은, 상기 쌍극판(200)의 방열부(220) 외측 표면을 코팅하는 형태가 아닌, 방열부(220)의 외측 표면에 씌워지는 캡과 같은 형태로 구성될 수도 있다.
상기 실시예와 같이 극판부(210)와 방열부(220)가 일체화된 형태의 경우, 극판부(210)와 마찬가지로 방열부(220)는 전기 전도성 물질로 구성될 수 있는데, 이러한 전기 전도성 방열부(220)가 외부로 노출되면, 쌍극판(200)끼리 접촉하거나 외부의 전기 전도성 물질이 접촉할 때 내부 단락 등이 발생할 우려가 있다. 하지만, 상기 구성과 같이, 방열부(220)의 표면에 전기 절연 물질이 코팅되면, 이러한 단락 등의 문제를 예방할 수 있다.
한편, 상기 실시예의 경우, 극판부(210)와 방열부(220)가 서로 일체화된 형태로 구성되었으나, 본 발명이 반드시 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 쌍극판(200)의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 이하에서는, 도 3의 구성에 대하여 앞선 실시예와 차별성이 있는 부분을 위주로 설명하고, 앞선 설명이 유사하게 적용될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략한다.
도 3을 참조하면, 상기 쌍극판(200)은, 극판부(210)와 방열부(220)가 별도로 마련된 형태, 다시 말해 원래는 서로 물리적으로 분리된 구성일 수 있다. 예를 들어, 쌍극판(200)은, 서로 다른 플레이트, 즉 극판부(210)를 구성하는 제1 플레이트와 방열부(220)를 구성하는 제2 플레이트로 구성될 수 있다. 만일, 방열부(220)가 극판부(210)의 상부와 하부에 모두 구비된다면, 쌍극판(200)은 1개의 제1 플레이트와 2개의 제2 플레이트, 총 3개의 단위 플레이트로 구성될 수 있다.
이러한 실시예에서, 각각 별도의 플레이트로 구성된 극판부(210)와 방열부(220)는, B로 표시된 부분과 같이, 일부분이 상호 접촉된 형태로 구성될 수 있다. 특히, 극판부(210)와 방열부(220)는, 각각 사각 플레이트 형태로 구성될 수 있는데, 각각 어느 하나의 모서리가 측면 결합되는 형태로 서로 접촉될 수 있다. 이 경우, 방열부(220)는 이러한 접촉 부분을 통해 극판부(210)로부터 열을 전달받아 외부로 배출할 수 있다.
또한, 이러한 실시예에서, 방열부(220)는 다양한 결합 방식으로 극판부(210)와 결합될 수 있다. 대표적으로, 상기 방열부(220)는, 접착제를 통해 극판부(210)와 접착될 수 있다. 이때, 방열부(220)와 극판부(210)의 접착을 위해 열전도성 접착제가 이용될 수 있으며, 이 경우 방열부(220)와 극판부(210) 사이의 열저항을 낮추고 열전달 성능을 개선시킬 수 있다.
또한, 이러한 실시예에서, 방열부(220)는 적어도 일부가 양극 프레임(140)과 음극 프레임(150) 사이에 삽입되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 극판부(210)의 상단은 양극 프레임(140) 및 음극 프레임(150)의 상단보다 낮게 구성될 수 있으며, 이로 인해 방열부(220)의 하단 일부는 양극 프레임(140)과 음극 프레임(150) 사이에 삽입될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 삽입 부분을 통해 방열부(220)의 좌우 방향 움직임이 제한되어 방열부(220)의 고정성이 향상될 수 있다. 또한, 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 방열부(220)가 전극 프레임 및 전극판 사이에 개재된 상태에서 극판부(210)를 방열부(220)와 결합시킬 때 방열부(220)의 결합 위치가 가이드될 수 있다.
상기와 같이 극판부(210)와 방열부(220)가 각각 별도로 마련되어 접촉된 실시예에 의하면, 방열부(220)를 극판부(210)와 다른 재질로 구성할 수 있다.
특히, 상기 실시예에서, 방열부(220)는 극판부(210)보다 열전도성이 높은 재질로 구성될 수 있다. 극판부(210)는 전극판 사이에서 전자를 전도시키는 역할을 수행해야 하는 반면, 방열부(220)는 열을 방출시키는 기능을 수행하므로, 방열부(220)의 재질이 전기 전도성 물질로 한정될 필요가 없다. 따라서, 방열부(220)는, 전기 전도성과는 관계없이 열전도성이 높은 재질로 구성될 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 방열부(220)의 높은 열전도성으로 인해 방열부(220)에 의한 냉각 성능이 더욱 개선될 수 있다.
더욱이, 상기 방열부(220)는 열전도성이 높은 특성과 함께 전기적 절연 특성을 갖는 물질로 구성되는 것이 좋다. 이 경우, 내부 단락 등을 방지하기 위한 전기 절연 물질을 방열부(220) 사이나 방열부(220) 표면에 구비시킬 필요가 없다. 예를 들어, 상기 방열부(220)는, 전기적 절연성을 갖는 실리콘이나 플라스틱 재질의 방열 플레이트 형태로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 엔드 플레이트(600)를 더 포함할 수 있다.
상기 엔드 플레이트(600)는, 최외곽에 위치한 단위셀(100)의 외측에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 엔드 플레이트(600)는, 가장 좌측에 위치한 단위셀(100)의 음전극판(120)의 좌측 및 가장 우측에 위치한 단위셀(100)의 양전극판(110)의 우측에 접촉하게 위치할 수 있다.
상기 엔드 플레이트(600)는, 최외곽에 위치한 단위셀(100)의 외측에서 전극판의 외측면을 커버하여 전해액의 유출을 방지할 수 있다. 또한, 상기 엔드 플레이트(600)는, 단위셀(100)과 집전체(700) 사이에서 전자를 전달하는 전도체의 역할을 할 수 있다. 이와 같은 구성을 위해, 상기 엔드 플레이트(600)는, 단위셀(100) 사이에 개재된 쌍극판(200)과 동일 또는 유사한 구성 및 재질로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 도 1에 도시된 바와 같이, 집전체(700)를 더 포함할 수 있다. 상기 집전체(700)는, 구리와 같은 금속 등의 전기 전도성 재질로 구성되어, 전극 단자로서 외부의 충전장치나 방전장치와 연결되도록 구성될 수 있다. 특히, 상기 집전체(700)는, 판상으로 구성되어 엔드 플레이트(600)의 외측에 접촉하게 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서포트 플레이트(800)를 더 포함할 수 있다. 상기 서포트 플레이트(800)는, 단위셀 적층체의 양 단부를 지지하여 레독스 흐름 전지의 고정 상태를 지지할 수 있다. 또한, 상기 서포트 플레이트(800)는, 외부로부터 내부의 구성요소, 이를테면 단위셀(100) 및 쌍극판(200)을 보호하고, 이들을 외부와 전기적으로 절연시킬 수 있다. 이를 위해, 상기 서포트 플레이트(800)는, 플라스틱과 같은 전기 절연성 재질로 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 실링 부재(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 실링 부재(500)는, 쌍극판(200)과 전극 프레임(140, 150) 사이에 구비되어, 이들 사이로 전해액이 유출되는 것을 방지할 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 쌍극판(200)의 상단부에서 양극 프레임(140)과 음극 프레임(150) 사이에 개재된 부분의 외면에는 실링 부재(500)가 구비될 수 있다. 그리고, 이러한 실링 부재(500)는, 양극 전해액과 음극 전해액이 양전극판(110) 및 음전극판(120)으로부터 쌍극판(200)을 따라 상부 방향으로 유출되는 것을 막을 수 있다. 상기 실링 부재(500)는 쌍극판(200)과 전극 프레임(140, 150) 사이의 밀폐력을 높일 수 있는 다양한 재질로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 실링 부재(500)는, 고무나 실리콘과 같은 탄성체 재질로 구성될 수 있다.
한편, 양극 프레임(140) 및/또는 음극 프레임(150)에는, 이러한 실링 부재(500)의 삽입을 위해, 홈이 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 실링 부재와 쌍극판의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 상기 쌍극판(200)의 표면에는 A1 부분으로 표시된 바와 같이, 좌우 방향으로 오목하게 형성된 홈이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 쌍극판(200)의 홈에는 실링 부재(500)가 삽입될 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하면, 상기 쌍극판(200)의 표면에는 A2 부분으로 표시된 바와 같이, 좌우 방향으로 돌출되게 형성된 돌기가 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 쌍극판(200)의 돌기에는 실링 부재(500)가 놓일 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 실링 부재(500)와 쌍극판(200)의 홈 또는 돌기의 결합에 의해 쌍극판의 표면을 따라 전해액이 누액되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 특히, 상기 구성에 의하면, 쌍극판(200)의 홈 또는 돌기에 의해 전해액의 유출 경로가 복잡해지고, 쌍극판(200)과 실링 부재(500) 사이의 결합력이 강화되어, 쌍극판(200)과 전극 프레임(140, 150) 사이의 실링성이 강화될 수 있다.
도 6은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 7은, 도 6의 일부 구성에 대한 확대도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 하나 이상의 방열 부재(300)를 더 포함할 수 있다.
상기 방열 부재(300)는, 쌍극판(200)의 방열부(220) 외측에 구비되며 요철 구조가 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 방열 부재(300)는, 쌍극판(200)의 상부에서 하단부가 방열부(220)와 접촉되게 구성될 수 있다. 그리고, 상기 방열 부재(300)는, 상단부에 요철 구조가 형성될 수 있다. 상기 방열 부재(300)는, 열전도성이 높은 재질, 이를테면 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 방열 부재(300)로 인해 쌍극판(200)의 열 방출 성능이 보다 개선될 수 있다. 즉, 방열부(220)에 형성된 요철 구조는, 공기 등의 외부 유체와의 접촉 면적을 넓혀주어, 쌍극판(200)의 방열부(220)로 전달된 열을 보다 신속하고 원활하게 외부로 배출되도록 할 수 있다.
특히, 방열 부재(300)의 내측 접촉부(310)는, 2개의 플레이트가 나란하게 세워진 상태로 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다. 그리고, 쌍극판(200)의 방열부(220)는, 이러한 접촉부(310)를 구성하는 2개의 플레이트 사이 공간에 끼워짐으로써 양 표면이 모두 방열 부재(300)와 접촉할 수 있다. 본 발명의 이러한 구성에 의하면, 쌍극판(200)과 방열 부재(300) 사이의 결합성이 안정적으로 확보되고, 접촉 면적이 증대되어 열전달 성능이 향상될 수 있다.
이러한 구성에 있어서, 쌍극판(200)의 방열부(220)와 방열 부재(300) 사이에는, 도 7에서 C2로 표시된 바와 같이, 전기 절연 물질이 개재될 수 있다. 특히, 쌍극판(200)이 극판부(210)와 방열부(220)가 일체화된 형태로 구성된 경우, 이러한 전기 절연 물질은 쌍극판(200)과 방열 부재(300) 사이를 전기적으로 절연시켜, 방열 부재(300) 사이의 접촉이나 외부의 다른 전기 전도성 물질의 접촉으로 인해 단락이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서, 방열 부재(300)의 외측 요철부(320)는, 요철 구조를 형성하기 위해, 도면에 도시된 바와 같이 다수의 플레이트가 나란하게 세워진 상태에서 소정 거리 이격되게 구성될 수 있다. 이때, 요철부(320)를 구성하는 플레이트의 개수는 접촉부(310)를 구성하는 플레이트의 개수보다 많도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 방열 부재(300)는, 적어도 일부가 전극 프레임에 삽입되는 형태로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 구성에서, 방열 부재의 접촉부(310)는, D로 표시된 부분과 같이, 양극 프레임(140) 및 음극 프레임(150)에 일부가 삽입될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 방열 부재(300)가 전극 프레임에 끼움 결합되어, 방열 부재의 고정성이 향상될 수 있다.
도 8은, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레독스 흐름 전지의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 그리고, 도 9는, 도 8의 일부 구성에 대한 확대도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지는, 하나 이상의 열전 소자(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 열전 소자(400)는, 홀이 이동하여 열에너지를 이동시키는 p형 레그와 전자가 이동하여 열에너지를 이동시키는 n형 레그로 이루어진 p-n 레그 한 쌍이 기본 단위가 될 수 있다. 그리고, 이러한 p형 레그와 n형 레그는 전극에 의해 상호 연결될 수 있으며, 전극의 외측에는 세라믹 등의 재질로 구성된 기판이 구비될 수 있다.
상기 열전 소자(400)는, 전기 공급에 의해 양단에 온도차가 형성될 수 있다. 즉, 상기 열전 소자(400)에 전기를 공급하는 경우, 펠티어 효과에 의해, 일측 단부는 열을 흡수하는 흡열단이 되고, 타측 단부는 열을 발생시키는 발열단이 될 수 있다.
본 발명에 따른 레독스 흐름 전지에서, 상기 열전 소자(400)는, 쌍극판(200)의 방열부(220)와 방열 부재(300) 사이에 개재될 수 있다. 이때, 열전 소자(400)의 흡열단은 쌍극판(200)의 방열부(220)에 접촉되고, 열전 소자(400)의 발열단은 방열 부재(300)에 접촉될 수 있다. 이 경우, 열전 소자(400)에 전기를 공급하면, 쌍극판(200)의 방열부(220)로부터 열전 소자(400)는 열을 흡수하고, 이와 같이 흡수된 열은 열전 소자(400)에 의해 방열 부재(300)로 전달될 수 있다.
본 발명의 이러한 구성에 의하면, 열전 소자(400)에 의해 쌍극판(200)과 방열 부재(300) 사이의 열전달 효율이 크게 향상되어 냉각 성능이 크게 개선될 수 있다. 또한, 열전 소자(400)는 전기적으로 절연될 수 있으므로, 열전 소자(400)를 통해 쌍극판(200)과 방열 부재(300) 사이의 전기적 절연이 달성될 수 있다.
특히, 방열 부재(300)의 접촉부(310)는 2개의 플레이트가 소정 거리 이격되게 나란하게 세워진 형태로 구성되고, 방열부(220)는 이와 같이 접촉부(310)를 구성하는 2개의 플레이트 사이에 삽입될 수 있다. 이때, 열전 소자(400)는, 1개의 방열 부재(300)마다 2개씩 포함되어, 접촉부(310)를 구성하는 2개의 플레이트 내측에 각각 접촉될 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 바를 참조하면, 쌍극판(200)의 방열부(220) 좌측과 우측에 각각 열전 소자(400)가 부착되며, 각각의 열전소자는 방열 부재(300)의 접촉부(310)를 구성하는 2개의 플레이트에 각각 부착될 수 있다.
이러한 구성에 있어서, 쌍극판(200)의 방열부(220)와 열전 소자(400) 사이에는, 도 9에서 C3로 표시된 바와 같이, 열전도도가 높은 물질이 개재되어 열전도 효율을 높일 수 있다. 예를 들어, 쌍극판(200)의 방열부(220)와 열전 소자(400) 사이에는 써멀 구리스나 세라믹 코팅층, 방열 시트 등이 개재될 수 있다.
상기 구성에 있어서, 열전 소자(400)로의 전원 공급은, 본 발명에 따른 레독스 플로우 전지에 의해 이루어지거나, 별도의 외부 전원에 의해 이루어질 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 레독스 플로우 전지는, 도면에는 도시되지 않았지만, 온도 측정 부재 및 온도 제어부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 온도 측정 부재에 의해 온도가 측정되면, 측정된 온도를 이용하여 온도 제어부는 열전 소자(400)로의 전원 공급을 제어할 수 있다. 특히, 이러한 온도 제어부는, PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 온도를 제어할 수 있다. 이때, 온도 제어부는 릴레이 스위치나 트랜지스터 소자 등의 온오프를 통해 열전 소자(400)의 온오프를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레독스 플로우 전지는, 양극 전해액을 수용하는 양극 탱크와 음극 전해액을 수용하는 음극 탱크를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 레독스 플로우 전지는, 양극 탱크와 양극 프레임(140) 사이 및 음극 탱크와 음극 프레임(150) 사이에 전해액을 공급하는 통로로서 파이프를 더 포함할 수 있으며, 이러한 전해액의 공급을 위해 펌프를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레독스 플로우 전지는, 쌍극판(200)의 방열부(220)나 방열 부재(300) 주위로 공기 등의 유체를 보다 신속하고 원활하게 공급하기 위해 블로우팬을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 저장 장치는, 상술한 본 발명에 따른 레독스 플로우 전지를 하나 이상 포함할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
한편, 본 명세서에서 상, 하, 좌, 우와 같은 방향을 나타내는 용어가 사용된 경우, 이러한 용어들은 상대적인 위치를 나타내는 것으로서 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 대상이 되는 사물의 위치나 관측자의 위치 등에 따라 달라질 수 있음은 본 발명의 당업자에게 자명하다.
100: 단위셀
110: 양전극판, 120: 음전극판, 130: 멤브레인, 140: 양극 프레임, 150: 음극 프레임
200: 쌍극판
210: 극판부, 220: 방열부
300: 방열 부재
400: 열전 소자
500: 실링 부재
600: 엔드 플레이트
700: 집전체
800: 서포트 플레이트

Claims (12)

  1. 양극 전해액과 음극 전해액이 각각 공급되는 양전극판과 음전극판, 상기 양전극판과 상기 음전극판 사이에 개재되어 상기 양극 전해액과 상기 음극 전해액 사이에서 이온이 교환될 수 있도록 구성된 멤브레인, 상기 양전극판을 수용하며 상기 양극 전해액이 공급 및 배출되도록 전해액 유로가 형성된 양극 프레임, 및 상기 음전극판을 수용하며 상기 음극 전해액이 공급 및 배출되도록 전해액 유로가 형성된 음극 프레임을 구비하는 복수의 단위셀; 및
    적어도 일부분이 전기전도성 재질로 구성되어 상기 단위셀 사이에 개재되며, 상기 양전극판과 상기 음전극판 사이에 위치하는 극판부 및 상기 극판부로부터 연장 형성되어 상기 양극 프레임과 상기 음극 프레임의 외부로 돌출되게 형성된 방열부를 구비하는 하나 이상의 쌍극판
    을 포함하고,
    상기 단위셀은, 상기 멤브레인의 테두리를 감싸도록 구성되어 상기 멤브레인을 보호 및 고정하고 상기 전해액의 외부 유출을 방지하는 보호판을 더 구비하며,
    상기 쌍극판은, 상기 단위셀의 외부로 돌출되게 형성된 부분의 외측 표면에 전기 절연 물질이 코팅되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쌍극판은, 상기 극판부의 상부와 하부에 각각 방열부가 형성된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쌍극판은, 상기 극판부와 상기 방열부가 서로 일체화된 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 쌍극판은, 상기 방열부의 외측 표면에 전기 절연 물질이 코팅된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 쌍극판은, 상기 극판부와 상기 방열부가 별도로 마련되어 상호 접촉되게 구성된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 방열부는, 적어도 일부가 상기 양극 프레임과 상기 음극 프레임 사이에 삽입된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 방열부는, 상기 극판부보다 열전도성이 높은 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 방열부의 외측에 구비되며 요철 구조가 형성된 방열 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 쌍극판의 방열부와 상기 방열 부재 사이에 전기 절연 물질이 개재된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  10. 제8항에 있어서,
    흡열단이 상기 쌍극판의 방열부에 접촉되고 발열단이 상기 방열 부재에 접촉되도록 배치된 열전 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 쌍극판과 상기 양극 프레임 사이 및 상기 쌍극판과 상기 음극 프레임 사이 중 적어도 하나의 부분에 구비된 실링 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 쌍극판의 표면에는 홈 또는 돌기가 형성되고,
    상기 실링 부재는 상기 쌍극판의 홈 또는 돌기에 구비된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지.
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