KR102014821B1 - 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레독스 흐름 전지에 사용되는 분리판(100)에 관한 것으로서, 서로 대향 위치시킨 상태에서 일체형으로 밀착 결합되되 각각 중심부에 수용홈(111,121)을 구비한 제1,2 플레이트(110,120)를 포함하고, 상기 결합된 제1,2 플레이트(110,120)의 외측 전면 또는 후면의 수용홈(111,121)에는 전극이 배치되어, 전해액이 결합된 제1,2 플레이트(110,120)의 내측으로 유입되고 전극에 의해 확산되어 유동된 후 제1,2 플레이트(110,120)의 외측으로 유출되는 유로를 형성하도록 구성된 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 레독스 흐름 전지용 분리판의 부품 단순화를 통해 제조 단가와 조립성 등을 개선하여 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

레독스 흐름 전지용 일체형 분리판{Bipolar plates for Redox flow Battery}

본 발명은 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판에 관한 것으로서, 특히 단위 셀들을 전기적으로 연결해주는 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판에 관한 것이다.

레독스 흐름 전지(Redox Flow Battery)는 이차전지 중의 하나로 전해액의 산화, 환원 반응을 이용한 흐름 전지이다. 레독스 흐름 전지는 크게 셀과 스택으로 구성되어 있으며, 전지 성능과 전해액 흐름을 위한 투입 에너지로 전체 시스템의 성능과 효율이 결정된다.

이러한 레독스 흐름 전지는 일반적인 이차전지와 달리 에너지를 보유하고 있는 전극 활물질이 고체 상태가 아닌 액체 상태로 존재하므로, 전극 활물질을 저장하는 탱크가 필요하게 되며 단위 셀의 적층(stacking)을 통하여 전압을 높일 수 있다.

레독스 흐름 전지는, 도 1에 도시한 바와 같이, 기본적으로 분리막인 멤브레인(10), 카본 펠트 등으로 이루어진 전극(20), 그라파이트 등으로 이루어지며 단위 셀(cell)들을 전기적으로 연결해주는 바이폴라 플레이트(30), 바이폴라 플레이트(30)의 장착 및 전해액 유로 형성을 위한 플로우 프레임(40), 집전체(50), 고정 플레이트(60), 전극(20)에 전해액 공급을 위한 펌프(70) 및 전극(20)에 공급되는 전해액이 저장되어 있는 탱크(80)를 포함한다. 그리고, 레독스 흐름 전지는 바이폴라 구조로서 바이폴라 플레이트(30)를 기준으로 전면 및 후면에 서로 다른 전극이 위치하게 된다.

한편, 상기 플로우 프레임(40)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 분리판으로서, 바이폴라 플레이트(30)의 양측에서 바이폴라 플레이트(30)를 지지하기 위해 전해액 유입구와 유출구를 구비한 양측 확산판(41,45) 그리고, 각각의 전해액 유입구와 유출구를 커버하기 위한 유입구 커버(42,46)와 유출구 커버(43,47)를 포함하여 총 6개의 부품으로 이루어진다.

따라서, 종래 플로우 프레임(40)의 경우, 부품 개수가 상대적으로 많아 부품 제조비용이 증가할 뿐만 아니라 조립성이 떨어지는 문제점이 있다.

종래 관련 분야 특허 기술로서, 멤브레인의 양쪽에 배치되어 있는 한 쌍의 복합재료 전극에 밀착되어 있고, 양쪽 면에 교번적으로 배열되어 있는 복수의 산마루와 복수의 골바닥을 갖으며 상기 각각의 산마루와 골바닥이 완만한 형상의 굴곡을 형성하는 요철에 의하여 형성되는 채널 형성 부분을 포함하며, 상기 산마루와 골바닥이 상기 복합재료 전극의 표면에 접촉하는 부분을 국부 압축하여 상기 복합재료 전극의 압축 변형되고, 상기 산마루와 상기 골바닥이 상기 복합재료 전극의 표면에 접촉하지 않는 부분을 상기 산마루와 상기 골바닥이 상기 복합재료 전극의 표면에 접촉하는 부분보다 압축 변형이 작게 되어 상기 복합재료 전극의 표면과 상기 산마루의 사이의 공간과 상기 복합재료 전극의 표면과 상기 골바닥의 사이의 공간에 상기 채널 형성 부분이 형성되는 레독스 흐름 전지용 복합재료 분리판이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

또한, 전극의 한쪽 면에 밀착되어 있으며, 양쪽 면에 복수의 채널을 형성하기 위한 요철이 형성되어 있고, 가장자리로부터 일정한 간격을 두고 배치되어 있는 채널 형성 부분과; 상기 채널 형성 부분으로부터 상기 가장자리까지 평탄하게 형성되어 있는 평탄한 가장자리 부분을 포함하는 레독스 흐름 전지용 복합재료 분리판이 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).

국내등록특허 10-1631909 국내공개특허 10-2015-0122501

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부품 단순화를 통해 제조 단가와 조립성 등을 개선하여 생산성을 향상시킬 수 있는 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판은, 서로 대향 위치시킨 상태에서 일체형으로 밀착 결합되되 각각 중심부에 수용홈을 구비한 제1,2 플레이트를 포함하고, 상기 결합된 제1,2 플레이트의 외측 전면 또는 후면의 수용홈에는 전극이 배치되어, 전해액이 결합된 제1,2 플레이트의 내측으로 유입되고 전극에 의해 확산되어 유동된 후 제1,2 플레이트의 외측으로 유출되는 유로를 형성하도록 구성되고, 상기 제1,2 플레이트는 동일한 형상으로서, 전해액이 유입되는 유입 통로와; 상기 유입 통로에 대향하는 위치에 형성되어 전해액이 유출되는 유출 통로를 포함하고, 상기 유입 통로와 유출 통로의 사이에는 유로 형성을 위한 굴곡부를 구비한 것을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 제1,2 플레이트는 본딩 과정을 거쳐 실링 처리되어 밀착 결합될 수 있다.

또한, 상기 제1,2 플레이트는 서로간에 상이한 유로를 형성할 수 있도록 배치되어 결합될 수 있다.

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본 발명에 따르면, 레독스 흐름 전지용 분리판의 부품 단순화를 통해 제조 단가와 조립성 등을 개선하여 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 레독스 흐름 전지의 개념도.
도 2는 종래 플로우 프레임의 개념도.
도 3은 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판의 개념도.
도 4는 도 3의 제1,2 플레이트의 개념도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판의 개념도, 도 4는 도 3의 제1,2 플레이트의 개념도이다.

본 발명에 따른 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판은, 부품 단순화를 통해 제조 단가와 조립성 등을 개선하여 생산성을 향상시킬 수 있도록 구성된 것을 그 기술적 요지로 한다.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판(100)은, 대략적으로 사각형의 판상으로서 각각 중심부에 소정의 수용홈(111,121)을 구비한 제1,2 플레이트(110,120)를 포함하는데, 서로 대향 위치시킨 상태에서 일체형으로 밀착 결합된다.

이때, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판(100)은, 상기 결합된 제1,2 플레이트(110,120)의 외측 전면 또는 후면의 수용홈(111,121)에 카본 펠트 등으로 이루어진 전극(20)이 배치되는데, 전해액이 결합된 제1,2 플레이트(110,120)의 내측으로 유입되고 전극(20)에 의해 확산되어 유동된 후 제1,2 플레이트(110,120)의 외측으로 유출되는 유로를 형성하도록 구성된다.

본 발명에 따른 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판(100)에서 상기 제1,2 플레이트(110,120)는 본딩 과정을 거쳐 실링 처리되어 견고하게 밀착 결합될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판(100)에서 상기 제1,2 플레이트(110,120)는 동일한 형상으로 구성될 수 있는데, 외부에서 전해액이 유입되는 유입 통로(112,114,122,124)와, 상기 유입 통로(112,114,122,124)에 대향하여 설치되어 외부로 전해액이 유출되는 유출 통로(113,115,123,125)를 포함할 수 있다.

예를 들면, 도면에 도시한 바와 같이, 유입 통로(112,114,122,124)와, 유입 통로(112,114,122,124)가 상하좌우에 서로 대향하는 위치에 십자가 형태로 형성될 수 있거나 또는 4모서리에 서로 대향하는 위치에 대각선 형태로 형성될 수도 있다.

그리고, 상기 유입 통로(112,114,122,124)와 유출 통로(113,115,123,125)의 사이에는 유로 형성을 위하여 소정의 구불구불한 굴곡부(116,117,118,119,126,127,128,129)를 구비할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판(100)에서 상기 제1,2 플레이트(110,120)는 상이한 유로를 형성할 수 있도록 배치되어 결합될 수 있다. 즉, 상기 결합된 제1,2 플레이트(110,120)의 외측 전면 및 후면의 수용홈(111,121)에 서로 다른 전극(20)이 배치되게 되므로 서로간에 상이한 유로를 형성할 수 있도록 배치되어 결합되는 것이다. 예를 들면, 제1 플레이트(110) 기준으로 제2 플레이트(120)가 90도 회전한 상태에서 결합될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래와 비교하여 레독스 흐름 전지용 분리판의 부품 단순화를 통해 부품 개수를 줄여 제조 단가와 조립성 등을 개선함으로써 생산성을 향상시켜 제품 경쟁력을 확보할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판을 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 일체형 분리판 110 : 제1 플레이트
111,121 : 수용홈 112,114,122,124 : 유입 통로
113,115,123,125 : 유출 통로
116,117,118,119,126,127,128,129 : 굴곡부
120 : 제2 플레이트

Claims (5)

1. 레독스 흐름 전지에 사용되는 분리판(100)으로서,
   서로 대향 위치시킨 상태에서 일체형으로 밀착 결합되되 각각 중심부에 수용홈(111,121)을 구비한 제1,2 플레이트(110,120)를 포함하고,
   상기 결합된 제1,2 플레이트(110,120)의 외측 전면 또는 후면의 수용홈(111,121)에는 전극이 배치되어, 전해액이 결합된 제1,2 플레이트(110,120)의 내측으로 유입되고 전극에 의해 확산되어 유동된 후 제1,2 플레이트(110,120)의 외측으로 유출되는 유로를 형성하도록 구성되고,
   상기 제1,2 플레이트(110,120)는 동일한 형상으로서,
   전해액이 유입되는 유입 통로(112,114,122,124)와;
   상기 유입 통로(112,114,122,124)에 대향하는 위치에 형성되어 전해액이 유출되는 유출 통로(113,115,123,125)를 포함하고,
   상기 유입 통로(112,114,122,124)와 유출 통로(113,115,123,125)의 사이에는 유로 형성을 위한 굴곡부(116,117,118,119,126,127,128,129)를 구비한 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1,2 플레이트(110,120)는 본딩 과정을 거쳐 실링 처리되어 밀착 결합되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1,2 플레이트(110,120)는 서로간에 상이한 유로를 형성할 수 있도록 배치되어 결합되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지용 일체형 분리판.

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