KR102110671B1 - Solid oxide fuel cell and battery module - Google Patents

Solid oxide fuel cell and battery module Download PDF

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Abstract

본 명세서는 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 구비된 전해질을 포함하는 고체 산화물 연료전지 및 전지 모듈에 관한 것이다.The present specification relates to a solid oxide fuel cell and a battery module including an anode, a cathode, and an electrolyte provided between the anode and the cathode.

Description

고체 산화물 연료전지 및 전지 모듈{SOLID OXIDE FUEL CELL AND BATTERY MODULE}Solid oxide fuel cell and battery module {SOLID OXIDE FUEL CELL AND BATTERY MODULE}

본 출원은 2017년 9월 7일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제10-2017-0114401호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.This application claims the benefit of the filing date of Korean Patent Application No. 10-2017-0114401 filed with the Korean Intellectual Property Office on September 7, 2017, the entire contents of which are incorporated herein.

본 명세서는 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 구비된 전해질을 포함하는 고체 산화물 연료전지 및 전지 모듈에 관한 것이다.The present specification relates to a solid oxide fuel cell and a battery module including an anode, a cathode, and an electrolyte provided between the anode and the cathode.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 수 있는 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 대체에너지의 하나로서 연료전지는 고효율이고, NOx 및 SOx 등의 공해 물질을 배출하지 않으며, 사용되는 연료가 풍부하다는 등의 장점으로 인해 특히 주목받고 있다.Recently, as the depletion of existing energy resources such as oil and coal is predicted, interest in energy that can replace them is increasing. As one of these alternative energies, fuel cells are particularly attracting attention due to advantages such as high efficiency, no emission of pollutants such as NOx and SOx, and abundant fuel used.

연료전지는 연료와 산화제의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템으로서, 연료로는 수소와 메탄올, 부탄 등과 같은 탄화수소가, 산화제로는 산소가 대표적으로 사용된다.A fuel cell is a power generation system that converts the chemical reaction energy of a fuel and an oxidant into electrical energy, and hydrocarbons such as hydrogen, methanol, and butane are used as fuel, and oxygen is used as an oxidant.

연료전지에는 고분자 전해질형 연료전지(PEMFC), 직접메탄올형 연료전지(DMFC), 인산형 연료전지(PAFC), 알칼리형 연료전지(AFC), 용융탄산염형 연료전지(MCFC), 고체산화물형 연료전지(SOFC) 등이 있다.Fuel cells include polymer electrolyte fuel cells (PEMFC), direct methanol fuel cells (DMFC), phosphoric acid fuel cells (PAFC), alkaline fuel cells (AFC), molten carbonate fuel cells (MCFC), and solid oxide fuels. And SOFCs.

한편, 연료전지의 공기극의 원리를 응용하여 금속 이차 전지의 캐소드를 공기극으로 제조하는 금속 공기 이차 전지에 대한 연구도 필요하다.On the other hand, it is also necessary to study a metal air secondary battery in which a cathode of a metal secondary battery is manufactured as an air electrode by applying the principle of the air electrode of the fuel cell.

대한민국 특허공개 제 2016-0059419호 (2016.05.26 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 2016-0059419 (released May 26, 2016)

본 명세서는 애노드, 캐소드 및 상기 애노드와 캐소드 사이에 구비된 전해질을 포함하는 고체 산화물 연료전지를 제공하고자 한다.This specification is to provide a solid oxide fuel cell comprising an anode, a cathode and an electrolyte provided between the anode and the cathode.

본 명세서는 공기극, 연료극 및 상기 공기극과 연료극 사이에 구비된 전해질층을 포함하는 전지셀; 상기 전해질층이 구비된 공기극의 면의 반대면 상에 위치하고, 공기가 공급되고 홈부 패턴과 돌출 패턴을 갖는 유로 패턴이 구비된 제1 분리막; 상기 전해질층이 구비된 연료극의 면의 반대면 상에 위치하고, 연료가 공급되고 홈부 패턴과 돌출 패턴을 갖는 유로 패턴이 구비된 제2 분리막; 상기 연료극과 제2 분리막 사이에 구비된 연료극 집전체; 및 상기 연료극 집전체 중 상기 제2 분리막과 대향하는 면 상에, 상기 제2 분리막의 홈부 패턴을 따라 구비된 전기 전도성 패턴을 포함하며, 상기 전기 전도성 패턴은 상기 제2 분리막의 홈부 패턴에 삽입되며, 상기 전기 전도성 패턴의 기공율은 20% 이상 30% 미만인 것인 고체 산화물 연료전지를 제공한다. The present specification is a battery cell including an anode, an anode, and an electrolyte layer provided between the anode and the anode; A first separation membrane located on the opposite side of the surface of the air electrode provided with the electrolyte layer, the air being supplied, and having a flow path pattern having a groove pattern and a protruding pattern; A second separator positioned on the opposite side of the surface of the anode provided with the electrolyte layer, the fuel being supplied, and having a flow path pattern having a groove pattern and a protruding pattern; An anode current collector provided between the anode and the second separator; And an electrically conductive pattern provided along a groove portion pattern of the second separator on a surface facing the second separator of the anode current collector, wherein the electrically conductive pattern is inserted into the groove portion pattern of the second separator. , The porosity of the electrically conductive pattern provides a solid oxide fuel cell that is 20% or more and less than 30%.

또한, 본 명세서는 전술한 고체 산화물 연료전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다.In addition, the present specification provides a battery module including the above-described solid oxide fuel cell as a unit cell.

본 명세서의 연료전지는 전지 셀과 분리판의 전류저항이 적은 장점이 있다. The fuel cell of the present specification has an advantage of low current resistance between the battery cell and the separator.

본 명세서의 연료전지는 전지 성능이 좋은 장점이 있다.The fuel cell of the present specification has an advantage of good battery performance.

본 명세서의 연료전지는 공기가 전지셀로 확산되기 쉬운 장점이 있다.The fuel cell of the present specification has an advantage that air is easily diffused into the battery cell.

도 1은 고체산화물형 연료전지의 전기 발생 원리를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 연료전지를 포함하는 전지 모듈의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 명세서에 따른 연료전지의 정면도이다.
도 4은 본 명세서에 따른 연료전지의 정면도에서 연료의 흐름을 나타낸 것이다.
도 5는 본 명세서에 따른 연료전지의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시상태에 따라 전기 전도성 패턴이 제2 분리막의 홈부 패턴에 삽입되는 것을 나타낸 결합단면도이다.
도 7은 실시예 1의 전기 전도성 패턴의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM)의 측정된 이미지이다.
도 8은 실시예 2의 전기 전도성 패턴의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM)의 측정된 이미지이다.
도 9는 비교예 1의 전기 전도성 패턴의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM)의 측정된 이미지이다.
도 10은 비교예 2의 전기 전도성 패턴의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM)의 측정된 이미지이다.
도 11은 비교예 3의 전기 전도성 패턴의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM)의 측정된 이미지이다.
도 12는 실시예 및 비교예의 오믹저항 측정결과이다.
도 13은 실시예 및 비교예의 전지성능 측정결과이다.
도 14는 실시예 및 비교예의 면적비저항 측정결과이다.
도 15는 실시예 1 및 2에서 제조된 전기 전도성 패턴이 제2 분리막의 홈부 패턴에 삽입되는 것을 나타낸 결합단면도이다.
도 16은 본 명세서에 따른 전기 전도성 패턴의 여러 형상의 종단면을 나타낸 것이다.
도 17은 본 명세서에 따른 전기 전도성 패턴의 여러 형상의 횡단면을 나타낸 것이다.1 is a schematic view showing the principle of electricity generation in a solid oxide fuel cell.
2 is a view schematically showing an embodiment of a battery module including a fuel cell.
3 is a front view of a fuel cell according to the present specification.
Figure 4 shows the flow of fuel in the front view of the fuel cell according to the present specification.
5 is a side view of a fuel cell according to the present specification.
6 is a cross-sectional view showing that the electrically conductive pattern is inserted into the groove portion pattern of the second separator according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a measured image of a scanning electron microscope (SEM) on the surface of the electrically conductive pattern of Example 1.
8 is a measured image of a scanning electron microscope (SEM) on the surface of the electrically conductive pattern of Example 2.
9 is a measured image of a scanning electron microscope (SEM) on the surface of the electrically conductive pattern of Comparative Example 1.
10 is a measured image of a scanning electron microscope (SEM) on the surface of the electrically conductive pattern of Comparative Example 2.
11 is a measured image of a scanning electron microscope (SEM) on the surface of the electrically conductive pattern of Comparative Example 3.
12 is a result of measuring ohmic resistance of Examples and Comparative Examples.
13 is a battery performance measurement results of Examples and Comparative Examples.
14 is an area specific resistance measurement result of Examples and Comparative Examples.
15 is a combined cross-sectional view showing that the electrically conductive patterns prepared in Examples 1 and 2 are inserted into the groove portion pattern of the second separator.
16 shows longitudinal cross-sections of various shapes of an electrically conductive pattern according to the present specification.
17 shows cross-sections of various shapes of an electrically conductive pattern according to the present specification.

이하에서 본 명세서에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present specification will be described in detail.

본 명세서는 공기극, 연료극 및 상기 공기극과 연료극 사이에 구비된 전해질층을 포함하는 전지셀;The present specification is a battery cell including an anode, an anode, and an electrolyte layer provided between the anode and the anode;

상기 전해질층이 구비된 공기극의 면의 반대면 상에 위치하고, 공기가 공급되고 홈부 패턴과 돌출 패턴을 갖는 유로 패턴이 구비된 제1 분리막; A first separation membrane located on the opposite side of the surface of the air electrode provided with the electrolyte layer, the air being supplied, and having a flow path pattern having a groove pattern and a protruding pattern;

상기 전해질층이 구비된 연료극의 면의 반대면 상에 위치하고, 연료가 공급되고 홈부 패턴과 돌출 패턴을 갖는 유로 패턴이 구비된 제2 분리막; A second separator positioned on the opposite side of the surface of the anode provided with the electrolyte layer, the fuel being supplied, and having a flow path pattern having a groove pattern and a protruding pattern;

상기 연료극과 제2 분리막 사이에 구비된 연료극 집전체; 및An anode current collector provided between the anode and the second separator; And

상기 연료극 집전체 중 상기 제2 분리막과 대향하는 면 상에, 상기 제2 분리막의 홈부 패턴을 따라 구비된 전기 전도성 패턴을 포함하며,On the surface of the anode current collector that faces the second separator, includes an electrically conductive pattern provided along the groove portion pattern of the second separator,

상기 전기 전도성 패턴은 상기 제2 분리막의 홈부 패턴에 삽입되며, 상기 전기 전도성 패턴의 기공율은 20% 이상 30% 미만인 것인 고체 산화물 연료전지를 제공한다.The electrically conductive pattern is inserted into the groove portion pattern of the second separator, and the porosity of the electrically conductive pattern is 20% or more and less than 30%.

도 3에 따르면, 본 명세서는 공기극, 연료극 및 상기 공기극과 연료극 사이에 구비된 전해질층을 포함하는 전지셀(100); 상기 전해질층이 구비된 공기극의 면의 반대면 상에 위치하고, 공기가 공급되고 홈부 패턴과 돌출 패턴을 갖는 유로 패턴이 구비된 제1 분리막; 상기 전해질층이 구비된 연료극의 면의 반대면 상에 위치하고, 연료가 공급되고 홈부 패턴(210)과 돌출 패턴(230)을 갖는 유로 패턴(250)이 구비된 제2 분리막(200); 상기 연료극과 제2 분리막 사이에 구비된 연료극 집전체(500); 및 상기 연료극 집전체 중 상기 제2 분리막과 대향하는 면 상에, 상기 제2 분리막의 홈부 패턴을 따라 구비된 전기 전도성 패턴(300)을 포함하며, 상기 전기 전도성 패턴은 상기 제2 분리막의 홈부 패턴에 삽입되는 것인 고체 산화물 연료전지를 제공한다.According to Figure 3, the present specification is an anode, a fuel cell and a battery cell 100 including an electrolyte layer provided between the cathode and the anode; A first separation membrane located on the opposite side of the surface of the air electrode provided with the electrolyte layer, the air being supplied, and having a flow path pattern having a groove pattern and a protruding pattern; A second separator 200 located on the opposite side of the surface of the anode provided with the electrolyte layer, the fuel being supplied and having a flow path pattern 250 having a groove pattern 210 and a protruding pattern 230; An anode current collector 500 provided between the anode and the second separator; And an electrically conductive pattern 300 provided along a groove portion pattern of the second separator on a surface of the anode current collector that faces the second separator, wherein the electrically conductive pattern is a groove portion pattern of the second separator. It provides a solid oxide fuel cell that is inserted into.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 분리막의 홈부 패턴의 평균 선폭은 상기 전기 전도성 패턴의 평균 선폭과 동일하거나 좁을 수 있다. 여기서, 상기 제2 분리막(200)의 홈부 패턴(210)의 폭과 상기 전기 전도성 패턴(300)의 폭은 도 6에 도시된 바와 같다.In one embodiment of the present specification, the average line width of the groove portion pattern of the second separator may be the same as or narrower than the average line width of the electrically conductive pattern. Here, the width of the groove portion pattern 210 of the second separator 200 and the width of the electrically conductive pattern 300 are as illustrated in FIG. 6.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 연료극 집전체 중 상기 제2 분리막과 대향하는 면 상에, 상기 제2 분리막의 홈부 패턴을 따라 구비된 전기 전도성 패턴은 반복적인 다수 개의 형상을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present specification, on the surface of the anode current collector that faces the second separator, the electrically conductive pattern provided along the groove portion pattern of the second separator may include a plurality of repetitive shapes. .

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴의 평균 선폭은 1 mm 내지 2 mm 일 수 있다. 바람직하게 상기 평균 선폭은 1.2 mm 내지 1.8 mm 수 있다. 더욱 바람직하게 상기 평균 선폭은 1.5 mm일 수 있다. In one embodiment of the present specification, the average line width of the electrically conductive pattern may be 1 mm to 2 mm. Preferably, the average line width may be 1.2 mm to 1.8 mm. More preferably, the average line width may be 1.5 mm.

상기 전기 전도성 패턴의 평균 선폭이 상기 범위를 만족함에 따라 가스의 확산, 집전 성능 등을 적절하게 유지할 수 있다.As the average line width of the electrically conductive pattern satisfies the above range, diffusion of gas, current collecting performance, and the like can be appropriately maintained.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 “선폭”은 “폭”을 의미할 수 있다.In one embodiment of the present specification, the “line width” may mean “width”.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 “선폭” 또는 “폭”이란, 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 하나의 형상의 종단면에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상이 나열된 방향과 평행한 방향으로 상기 형상의 양 끝점을 잇는 선분 중 가장 긴 선분을 의미한다. In one embodiment of the present specification, the “line width” or “width” means a longitudinal cross-section of one shape included in the electrically conductive pattern, in a direction parallel to a direction in which the shapes included in the electrically conductive pattern are listed. It means the longest line segment among the line segments connecting both ends of the shape.

상기 “종단면”이란 상기 전기 전도성 패턴이 상기 제2 분리막의 홈부 패턴에 삽입되는 방향과 평행한 방향으로 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상을 자른 단면을 의미하며, 구체적으로 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상의 폭이 최대인 선분을 자른 단면을 의미한다. The “longitudinal cross-section” refers to a cross-section of a shape included in the electrically conductive pattern in a direction parallel to a direction in which the electrically conductive pattern is inserted into the groove portion pattern of the second separator, specifically included in the electrically conductive pattern It means the cross-section of the line segment with the maximum width of the shape.

상기 전기 전도성 패턴의 기공율은 20% 이상 30% 미만일 수 있다. 구체적으로 상기 전기 전도성 패턴의 기공율은 20% 이상 26% 이하일 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 전기 전도성 패턴의 기공율은 21% 이상 26% 이하일 수 있다. The porosity of the electrically conductive pattern may be 20% or more and less than 30%. Specifically, the porosity of the electrically conductive pattern may be 20% or more and 26% or less. More specifically, the porosity of the electrically conductive pattern may be 21% or more and 26% or less.

상기 전기 전도성 패턴의 기공율이 상기 범위를 만족함으로써, 전지 성능을 높일 수 있고, 공기가 전지셀로 확산되기 쉬운 장점이 있다. When the porosity of the electrically conductive pattern satisfies the above range, battery performance can be improved and air is easily diffused into the battery cell.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴의 평균 높이는 상기 제2 분리막의 홈부 패턴의 평균 깊이의 절반 이하이다.In one embodiment of the present specification, the average height of the electrically conductive pattern is less than half of the average depth of the groove portion pattern of the second separator.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴의 평균 높이는 상기 제2 분리막의 홈부 패턴의 평균 깊이보다 낮을 수 있다. 여기서, 상기 제2 분리막(200)의 홈부 패턴(210)의 깊이와 상기 전기 전도성 패턴(300)의 높이는 도 6에 도시된 바와 같다.In one embodiment of the present specification, an average height of the electrically conductive pattern may be lower than an average depth of the groove portion pattern of the second separator. Here, the depth of the groove portion pattern 210 of the second separator 200 and the height of the electrically conductive pattern 300 are as illustrated in FIG. 6.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴의 평균 높이는 0.1 mm 내지 1 mm 일 수 있다. 바람직하게 상기 평균 높이는 0.7 mm 내지 0.9 mm일 수 있다. 더욱 바람직하게 0.1 mm 내지 0.5 mm일 수 있다. In one embodiment of the present specification, the average height of the electrically conductive pattern may be 0.1 mm to 1 mm. Preferably, the average height may be 0.7 mm to 0.9 mm. It may be more preferably 0.1 mm to 0.5 mm.

상기 전기 전도성 패턴의 평균 높이가 상기 범위를 만족함에 따라, 가스의 확산, 집전 성능 등을 적절하게 유지할 수 있다. As the average height of the electrically conductive pattern satisfies the above range, diffusion of gas, current collecting performance, and the like can be appropriately maintained.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 “높이”란, 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 하나의 형상의 종단면에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상이 나열된 방향과 수직인 방향으로 상기 형상의 양 끝점을 잇는 선분 중 가장 긴 선분을 의미한다. In an exemplary embodiment of the present specification, the “height” is an amount of the shape in a direction perpendicular to a direction in which a shape included in the electrically conductive pattern is in a longitudinal section of one shape included in the electrically conductive pattern. It means the longest line segment that connects the end point.

상기 “횡단면”이란 상기 전기 전도성 패턴이 상기 제2 분리막의 홈부 패턴에 삽입되는 방향과 수직인 방향으로 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상을 자른 단면을 의미하며, 구체적으로 상기 전기 전도성 패턴의 높이가 0mm인 지점을 기준으로 자른 단면을 의미한다. The “transverse cross-section” refers to a cross-section of a shape included in the electrically conductive pattern in a direction perpendicular to the direction in which the electrically conductive pattern is inserted into the groove portion pattern of the second separator, specifically, the height of the electrically conductive pattern It means the cross-section cut by the 0mm point.

상기 “평균”이란, 본 명세서의 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상의 선폭, 높이, 길이 또는 상기 홈부 패턴의 깊이를 측정함에 있어, 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 다수 개의 형상의 선폭, 높이, 길이 또는 상기 홈부 패턴의 깊이를 측정하여, 그 평균 값을 계산한 것을 의미한다. The “average” refers to a line width, height, length, or depth of the groove portion pattern included in the electrically conductive pattern of the present specification, and a line width, height, length, or a plurality of shapes included in the electrically conductive pattern. It means that the average value is calculated by measuring the depth of the groove pattern.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상은 특별히 한정되는 것은 아니며, 후술하는 전기 전도도를 가질 수 있다면 제한 없이 적용될 수 있다. In one embodiment of the present specification, the shape included in the electrically conductive pattern is not particularly limited, and may be applied without limitation as long as it can have the electrical conductivity described below.

구체적으로, 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상은 종단면을 기준으로 평균 폭이 1 mm 내지 2 mm, 평균 높이가 0.5 mm 내지 1 mm 일 수 있다.Specifically, the shape included in the electrically conductive pattern may have an average width of 1 mm to 2 mm and an average height of 0.5 mm to 1 mm based on the longitudinal section.

상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상의 평균 폭 및 평균 높이가 상기 범위를 만족하는 경우, 전지 성능을 높일 수 있고, 공기가 전지셀로 확산되기 쉬운 장점이 있다.When the average width and average height of the shapes included in the electrically conductive pattern satisfy the above range, battery performance may be improved and air may easily diffuse into the battery cell.

도 16은 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상의 종단면의 예시를 (a) 내지 (g)로 나타낸 것이며, 각 형상에서의 전기 전도성 패턴의 평균 높이 및 평균 선폭을 나타낸 것이다. 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상은 (a) 내지 (g)에 한정되는 것은 아니며, 본 명세서의 전기 전도성 패턴으로 적용될 수 있는 것이라면 제한 없이 채용될 수 있다. 16 illustrates an example of a longitudinal section of a shape included in the electrically conductive pattern as (a) to (g), and shows an average height and an average line width of the electrically conductive pattern in each shape. The shape included in the electrically conductive pattern is not limited to (a) to (g), and may be employed without limitation as long as it can be applied as the electrically conductive pattern of the present specification.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상은 종단면을 기준으로 곡선, 직선 또는 이들의 조합으로 둘러싸인 형태를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present specification, the shape included in the electrically conductive pattern may include a shape surrounded by a curved line, a straight line, or a combination thereof based on the longitudinal section.

상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상은 종단면을 기준으로 사각형, 한 쪽 모서리가 둥근 사각형, 양 쪽 모서리가 둥근 사각형, 한 쪽 변이 곡선을 포함하는 사각형, 홈이 파여진 사각형, 사다리꼴, 마름모형, 평행사변형, 사변형 또는 다각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다각형이란 오각형 또는 육각형일 수 있다. 상기 홈이란, 상기 종단면을 기준으로 반원, 삼각형 또는 사다리꼴의 모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The shape included in the electrically conductive pattern is a square based on a longitudinal section, a square with one rounded corner, a square with rounded corners on each side, a rectangle including one transition curve, a grooved rectangle, a trapezoid, a rhombus, parallel It may be a quadrilateral, quadrilateral, or polygon, but is not limited thereto. The polygon may be a pentagon or hexagon. The groove may be a semicircular, triangular, or trapezoidal shape based on the longitudinal section, but is not limited thereto.

도 17은 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상의 횡단면의 예시를 (h) 내지 (k)로 나타낸 것이다. 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상은 (h) 내지 (k)에 한정되는 것은 아니며, 본 명세서의 전기 전도성 패턴으로 적용될 수 있는 것이라면 제한 없이 채용될 수 있다. 17 shows an example of a cross section of a shape included in the electrically conductive pattern as (h) to (k). The shape included in the electrically conductive pattern is not limited to (h) to (k), and may be employed without limitation as long as it can be applied as the electrically conductive pattern of the present specification.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상은 횡단면을 기준으로 곡선, 직선 또는 이들의 조합으로 둘러싸인 형태를 포함할 수 있다. In one embodiment of the present specification, the shape included in the electrically conductive pattern may include a shape surrounded by a curved line, a straight line, or a combination thereof based on a cross section.

상기 전기 전도성 패턴에 포함되는 형상은 횡단면을 기준으로 사각형, 한 쪽 모서리가 둥근 사각형, 2 이상의 양 쪽 모서리가 둥근 사각형, 한 쪽 변이 곡선을 포함하는 사각형, 홈이 파여진 사각형, 사다리꼴, 마름모형, 평행사변형, 사변형 또는 다각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다각형이란 오각형 또는 육각형일 수 있다. 상기 홈이란, 상기 횡단면을 기준으로 반원, 삼각형 또는 사다리꼴의 모양일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The shape included in the electrically conductive pattern is a square based on a cross-section, a square with one rounded corner, a square with two or more rounded corners, a square including one transition curve, a grooved square, a trapezoid, a rhombus , A parallelogram, a quadrilateral, or a polygon, but is not limited thereto. The polygon may be a pentagon or hexagon. The groove may be a semicircular, triangular or trapezoidal shape based on the cross section, but is not limited thereto.

상기 전기 전도성 패턴의 전기 전도도는 접촉하는 연료극보다 높은 전기 전도도를 갖는 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 전기 전도성 패턴의 전기 전도도는 400S/cm 이상일 수 있다. 상기 전기 전도성 패턴의 전기 전도도는 높으면 높을수록 좋으므로 전기 전도성 패턴의 전기 전도도의 상한치는 한정하지 않는다.It is preferable that the electrical conductivity of the electrically conductive pattern has a higher electrical conductivity than the contacting electrode, and specifically, the electrical conductivity of the electrically conductive pattern may be 400S / cm or more. The higher the electrical conductivity of the electrically conductive pattern, the better. The upper limit of the electrical conductivity of the electrically conductive pattern is not limited.

상기 전기 전도성 패턴의 재질은 전기 전도도를 갖는다면, 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 철, 로듐, 니켈 및 니켈산화물(NiO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The material of the electrically conductive pattern is not particularly limited as long as it has electrical conductivity, but may include, for example, at least one of gold, silver, platinum, palladium, copper, iron, rhodium, nickel, and nickel oxide (NiO). .

상기 연료극 집전체는 폼(foam) 형상, 메쉬(mesh) 형상, 펠트(felt) 형상 및 직조물 형상으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 형태일 수 있으며, 상기 연료극 집전체의 재질은 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 철, 로듐, 니켈 및 니켈산화물(NiO) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The anode current collector may be at least one form selected from the group consisting of a foam shape, a mesh shape, a felt shape, and a woven fabric shape, and the material of the anode current collector is not particularly limited. For example, it may include at least one of gold, silver, platinum, palladium, copper, iron, rhodium, nickel and nickel oxide (NiO).

상기 전지셀은 공기극, 연료극 및 상기 공기극과 연료극 사이에 구비된 전해질층을 포함할 수 있다.The battery cell may include an air electrode, a fuel electrode, and an electrolyte layer provided between the air electrode and the fuel electrode.

상기 전해질층은 산소이온 전도성 무기물을 포함할 수 있으며, 산소이온 전도성을 가진다면 특별히 한정하지 않는다. 구체적으로, 상기 전해질층의 산소이온 전도성 무기물은 산화 지르코늄계, 산화 세륨계, 산화 란탄계, 산화 티타늄계 및 산화 비스무스계 물질로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 복합 금속 산화물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 전해질층의 산소이온 전도성 무기물은 이트리아(yttria) 안정화 산화 지르코늄(zirconia)(YSZ: (Y2O3)x(ZrO2)1-x, x = 0.05 ~ 0.15), 스칸디아 안정화 산화 지르코늄(ScSZ: (Sc2O3)x(ZrO2)1-x, x = 0.05 ~ 0.15), 사마륨 도프 세리아(ceria)(SDC: (Sm2O3)x(CeO2)1-x, x = 0.02 ~ 0.4) 및 가돌리늄 도프 세리아(ceria)(GDC: (Gd2O3)x(CeO2)1-x, x = 0.02 ~ 0.4) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The electrolyte layer may include an oxygen ion-conducting inorganic material, and is not particularly limited if it has oxygen ion conductivity. Specifically, the oxygen ion conductive inorganic material of the electrolyte layer may include a complex metal oxide containing at least one selected from the group consisting of zirconium oxide, cerium oxide, lanthanum oxide, titanium oxide and bismuth oxide materials. Can be. More specifically, the oxygen ion conductive inorganic material in the electrolyte layer is yttria stabilized zirconium oxide (YSZ: (Y 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1-x , x = 0.05 to 0.15), Scandia Stabilized zirconium oxide (ScSZ: (Sc 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1-x , x = 0.05 ~ 0.15), samarium dop ceria (SDC: (Sm 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1- x , x = 0.02 to 0.4) and gadolinium dope ceria (GDC: (Gd 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1-x , x = 0.02 to 0.4).

상기 공기극은 산소이온 전도성 무기물을 포함할 수 있다. 상기 무기물 입자는 산소이온 전도성을 가진다면 특별히 한정하지 않으나, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 채용할 수 있다.The cathode may include an oxygen ion conductive inorganic material. The inorganic particles are not particularly limited as long as they have oxygen ion conductivity, but those generally used in the art may be employed.

예를 들면, 상기 공기극의 무기물은 이트리아(yttria) 안정화 산화 지르코늄(zirconia)(YSZ: (Y2O3)x(ZrO2)1-x, x = 0.05 ~ 0.15), 스칸디아 안정화 산화 지르코늄(ScSZ: (Sc2O3)x(ZrO2)1-x, x = 0.05 ~ 0.15), 사마륨 도프 세리아(ceria)(SDC: (Sm2O3)x(CeO2)1-x, x = 0.02 ~ 0.4), 가돌리늄 도프 세리아(ceria)(GDC: (Gd2O3)x(CeO2)1-x, x = 0.02 ~ 0.4), 란탄 스트론튬 망간 산화물(Lanthanum strontium manganese oxide: LSM), 란탄 스트론튬 코발트 페라이트 (Lanthanum strontium cobalt ferrite: LSCF), 란탄 스트론튬 니켈 페라이트(Lanthanum strontium nickel ferrite: LSNF), 란탄 칼슘 니켈 페라이트(Lanthanum calcium nickel ferrite: LCNF), 란탄 스트론튬 코발트 산화물(Lanthanum strontium cobalt oxide: LSC) 가돌리늄 스트론튬 코발트 산화물(Gadolinium strontium cobalt oxide: GSC), 란탄 스트론튬 페라이트 (Lanthanum strontium ferrite: LSF), 사마리움 스트론튬 코발트 산화물 (Samarium strontium cobalt oxide: SSC), 바리움 스트론튬 코발트 페라이트(Barium Strontium cobalt ferrite : BSCF) 및 란탄 스트론튬 갈륨 마그네슘 산화물(Lanthanum strontium gallium magnesium oxide: LSGM) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the inorganic material of the cathode is yttria stabilized zirconium oxide (YSZ: (Y 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1-x , x = 0.05 to 0.15), scandia stabilized zirconium oxide ( ScSZ: (Sc 2 O 3 ) x (ZrO 2 ) 1-x , x = 0.05 ~ 0.15), samarium dope ceria (SDC: (Sm 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1-x , x = 0.02 to 0.4), gadolinium dope ceria (GDC: (Gd 2 O 3 ) x (CeO 2 ) 1-x , x = 0.02 to 0.4), Lanthanum strontium manganese oxide (LSM), Lanthanum Lanthanum strontium cobalt ferrite (LSCF), Lanthanum strontium nickel ferrite (LSNF), Lanthanum calcium nickel ferrite (LCNF), Lanthanum strontium cobalt oxide (Lanthanum strontium cobalt oxide) Gadolinium strontium cobalt oxide (GSC), Lanthanum strontium ferrite (LSF), Samarium strontium cobalt oxide (SSC), Barium strontium cobalt ferrite (Barium Stronium cobalt ferrite) And it may include at least one of lanthanum strontium gallium magnesium oxide (Lanthanum strontium gallium magnesium oxide: LSGM).

상기 연료극은 산소이온 전도성 무기물을 포함할 수 있다. 상기 연료극의 무기물은 산소이온 전도성을 가진다면 특별히 한정하지 않으나, 당 기술분야에서 일반적으로 사용하는 것을 채용할 수 있다.The anode may include an oxygen ion conductive inorganic material. The inorganic material of the anode is not particularly limited as long as it has oxygen ion conductivity, but one generally used in the art may be employed.

예를 들면, 상기 연료극의 무기물은 전술한 전해질에 포함되는 산소이온 전도성 무기물과 동일한 무기물과 함께 니켈 옥사이드가 혼합된 서메트(cermet)가 사용될 수 있다.For example, as the inorganic material of the anode, a cermet in which nickel oxide is mixed with the same inorganic material as the oxygen ion conductive inorganic material included in the above-described electrolyte may be used.

상기 전지셀의 형태는 제한되지 않으며, 예를 들어, 코인형, 평판형, 원통형, 뿔형, 버튼형, 시트형 또는 적층형일 수 있다.The shape of the battery cell is not limited, and may be, for example, coin, flat, cylindrical, horn, button, sheet or stacked.

상기 전지셀은 구체적으로 전기자동차, 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차 또는 전력저장장치의 전원으로 사용될 수 있다.The battery cell may be specifically used as a power source for electric vehicles, hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, or power storage devices.

본 명세서는 상기 전지셀을 단위 전지로 포함하는 전지 모듈을 제공한다.The present specification provides a battery module including the battery cell as a unit battery.

도 2는 연료전지를 포함하는 전지 모듈의 일 실시예를 개략적으로 도시한 것으로, 연료전지는 전지 모듈(60), 산화제 공급부(70) 및 연료 공급부(80)를 포함하여 이루어진다.2 schematically illustrates an embodiment of a battery module including a fuel cell, and the fuel cell includes a battery module 60, an oxidizing agent supply unit 70, and a fuel supply unit 80.

전지 모듈(60)은 상술한 연료전지를 단위전지로 하나 또는 둘 이상 포함하며, 단위전지가 둘 이상 포함되는 경우에는 이들 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함한다. 세퍼레이터는 단위전지들이 전기적으로 연결되는 것을 막고 외부에서 공급된 연료 및 산화제를 단위전지로 전달하는 역할을 한다.The battery module 60 includes one or two or more of the fuel cells described above as a unit cell, and when two or more unit cells are included, includes a separator interposed therebetween. The separator prevents the unit cells from being electrically connected and transfers fuel and oxidant supplied from the outside to the unit cell.

산화제 공급부(70)는 산화제를 전지 모듈(60)으로 공급하는 역할을 한다. 산화제로는 산소가 대표적으로 사용되며, 산소 또는 공기를 산화제 공급부(70)로 주입하여 사용할 수 있다.The oxidizing agent supply unit 70 serves to supply the oxidizing agent to the battery module 60. As the oxidizing agent, oxygen is typically used, and oxygen or air may be injected into the oxidizing agent supply unit 70 to be used.

연료 공급부(80)는 연료를 전지 모듈(60)으로 공급하는 역할을 하며, 연료를 저장하는 연료탱크(81) 및 연료탱크(81)에 저장된 연료를 전지 모듈(60)으로 공급하는 펌프(82)로 구성될 수 있다. 연료로는 기체 또는 액체 상태의 수소 또는 탄화수소 연료가 사용될 수 있다. 탄화수소 연료의 예로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 또는 천연가스를 들 수 있다.The fuel supply unit 80 serves to supply fuel to the battery module 60, a fuel tank 81 for storing fuel, and a pump 82 for supplying fuel stored in the fuel tank 81 to the battery module 60 ). As the fuel, gas or liquid hydrogen or hydrocarbon fuel may be used. Examples of hydrocarbon fuels include methanol, ethanol, propanol, butanol or natural gas.

이하에서, 실시예를 통하여 본 명세서를 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 명세서를 예시하기 위한 것일 뿐, 본 명세서를 한정하기 위한 것은 아니다.Hereinafter, the present specification will be described in more detail through examples. However, the following examples are only intended to illustrate the present specification and are not intended to limit the present specification.

[실시예][Example]

[실시예 1][Example 1]

측정에 사용된 고체산화물 연료전지는 연료극 지지체(ASL, Anode Support Layer), 연료극 기능층(AFL, Anode Functional Layer), 전해질층(EL, Electrolyte Layer) 및 공기극(CL, Cathode Layer)으로 제조했다.The solid oxide fuel cell used for the measurement was manufactured with an anode support layer (ASL), an anode functional layer (AFL), an electrolyte layer (EL), and an anode (CL, cathode layer).

ASL 슬러리(slurry)는 무기물로 GDC, NiO 및 카본 블랙(Carbon Black)을 사용하고, 이때 GDC와 NiO의 비율은 5:5 vol%이고, 슬러리 전체 중량을 기준으로, 카본 블랙이 10 wt%로 구성되게 된다.The ASL slurry uses GDC, NiO and Carbon Black as minerals, wherein the ratio of GDC and NiO is 5: 5 vol%, and based on the total weight of the slurry, carbon black has 10 wt%. Will be constructed.

또한, 상기 ASL 슬러리는 분산제, 가소제, 바인더 수지를 용매와 함께, 슬러리 전체 중량을 기준으로, 용매 20 wt%, 분산제 9 wt%, 가소제 1 wt% 및 바인더 10 wt%으로 첨가했다. 상기 ASL 슬러리를 테이프 케스팅(Tape Casting) 후 형성된 테이프를 라미네이션하여 두께가 700 ㎛인 ASL 그린시트(Green Sheet)를 얻었다.In addition, the ASL slurry was added with a dispersant, a plasticizer, and a binder resin with a solvent, based on the total weight of the slurry, 20 wt% of a solvent, 9 wt% of a dispersant, 1 wt% of a plasticizer, and 10 wt% of a binder. The ASL slurry was laminated with a tape formed after tape casting to obtain an ASL green sheet having a thickness of 700 μm.

AFL 슬러리는 ASL 슬러리와 유기물은 동일하나, GDC와 NiO의 구성 비가 6:4 vol%이고 카본 블랙이 포함되지 않은 것이며, 이를 사용하여 ASL보다 얇은 두께인 30 ㎛의 AFL 그린시트를 캐스팅했다.The AFL slurry is the same as the ASL slurry and the organic material, but the composition ratio of GDC and NiO is 6: 4 vol% and does not include carbon black, and this was used to cast an AFL green sheet having a thickness of 30 μm, which is thinner than ASL.

EL 슬러리는 ASL 슬러리와 유기물은 동일하나, NiO 및 카본 블랙없이 GDC만으로 무기물을 구성한 것이며, 이를 사용하여 두께가 30 ㎛의 EL 그린시트를 캐스팅했다.The EL slurry is the same as the ASL slurry and the organic material, but constitutes an inorganic material only with GDC without NiO and carbon black. Using this, an EL green sheet having a thickness of 30 μm was cast.

ASL 그린시트, AFL 그린시트 및 EL 그린시트를 순차적으로 라미네이션(Lamination)한 후 1450℃에서 소결하여 Half Cell을 제조했다. 이때, 소결 후 ASL, AFL 및 EL의 두께는 각각 500 ㎛, 20 ㎛ 및 20 ㎛이었다.ASL green sheets, AFL green sheets, and EL green sheets were sequentially laminated, and then sintered at 1450 ° C to produce a half cell. At this time, the thicknesses of ASL, AFL, and EL after sintering were 500 μm, 20 μm, and 20 μm, respectively.

전체 조성물 총 중량을 기준으로, 무기물 70 wt%(LSCF: GDC= 5: 5 vol%)과 바인더 조성물로서 에틸셀룰로오스-부틸카비톨 용액을 30wt%을 혼합하고, 3 롤 밀(Roll Mill)을 이용하여 패이스트(Paste) 형태로 공기극 조성물을 제조하였다.Based on the total weight of the total composition, 70 wt% of inorganics (LSCF: GDC = 5: 5 vol%) and 30 wt% of ethylcellulose-butylcarbitol solution as a binder composition are mixed, and a 3 roll mill is used. By doing so, a cathode composition was prepared in a paste form.

앞서 제조된 Half Cell의 전해질층 위에, 공기극 조성물을 스크린 프린팅(screen printing)법으로 도포하고 건조한 후, 1050℃로 열처리하여 공기극을 형성했다.On the electrolyte layer of the half cell prepared above, the cathode composition was applied by a screen printing method and dried, followed by heat treatment at 1050 ° C. to form an anode.

제조된 연료전지 Cell의 연료극 측에 연료극 집전체인 니켈 메쉬패턴을 형성하면서, 도 15와 같이 상기 연료극 집전체 상에 연료극측에 접촉되는 분리막의 홈부 패턴과 대칭되는 폭 1.5mm, 높이 0.8mm 수준의 전기 전도성 패턴도 함께 형성했다. While forming a nickel mesh pattern, which is an anode current collector, on the anode side of the manufactured fuel cell, as shown in FIG. 15, a width of 1.5 mm and a height of 0.8 mm are symmetrical with the groove pattern of the separator contacting the anode side on the anode current collector as shown in FIG. The electrically conductive pattern of was also formed.

제조된 연료전지 Cell에 부착될 공기극 집전체로서 은 메쉬(Ag mesh)를 사용했다.As the cathode current collector to be attached to the manufactured fuel cell, a silver mesh (Ag mesh) was used.

이때, 상기 연료극 집전체 및 이에 구비된 전기 전도성 패턴의 기공율은 21%이었다. At this time, the porosity of the anode current collector and the electrically conductive pattern provided therein was 21%.

제조된 전기 전도성 패턴의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM)의 측정된 이미지를 도 7에 도시했다.7 shows a measured image of a scanning electron microscope (SEM) on the surface of the prepared electrically conductive pattern.

[실시예 2][Example 2]

연료극 집전체 및 이에 구비된 전기 전도성 패턴의 기공율을 26%로 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조했다. 제조된 전기 전도성 패턴의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM)의 측정된 이미지를 도 8에 도시했다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the porosity of the anode current collector and the electrically conductive pattern provided therein was 26%. The measured image of the scanning electron microscope (SEM) on the surface of the prepared electrically conductive pattern is shown in FIG. 8.

[비교예 1][Comparative Example 1]

연료극 집전체 및 이에 구비된 전기 전도성 패턴의 기공율을 8%로 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조했다. 제조된 전기 전도성 패턴의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM)의 측정된 이미지를 도 9에 도시했다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the porosity of the anode current collector and the electrically conductive pattern provided therein was 8%. 9 shows a measured image of a scanning electron microscope (SEM) on the surface of the prepared electrically conductive pattern.

[비교예 2][Comparative Example 2]

연료극 집전체 및 이에 구비된 전기 전도성 패턴의 기공율을 35%로 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조했다. 제조된 전기 전도성 패턴의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM)의 측정된 이미지를 도 10에 도시했다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the porosity of the anode current collector and the electrically conductive pattern provided therein was 35%. The measured image of a scanning electron microscope (SEM) on the surface of the prepared electrically conductive pattern is shown in FIG. 10.

[비교예 3][Comparative Example 3]

연료극 집전체 및 이에 구비된 전기 전도성 패턴의 기공율을 71%로 제조한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 제조했다. 제조된 전기 전도성 패턴의 표면에 대한 주사전자현미경(SEM)의 측정된 이미지를 도 11에 도시했다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the porosity of the anode current collector and the electrically conductive pattern provided therein was 71%. The measured image of the scanning electron microscope (SEM) on the surface of the prepared electrically conductive pattern is shown in FIG. 11.

[실험예 1][Experimental Example 1]

저항 측정은 연료전지 셀 각각의 전극에 백금 와이어를 연결하여 전기로 장비 외부에 위치한 저항 측정장비에 접합시킨 후, 4프로브2와이어(4prove 2wire)방법을 이용하여 저항을 측정하였다. 이때 사용된 측정장비는 solartron 1287과 1260을 사용하였다. Resistance measurement was performed by connecting a platinum wire to each electrode of the fuel cell and bonding it to a resistance measurement device located outside the electric furnace equipment, and then measuring the resistance using a 4 probe 2 wire method. At this time, solartron 1287 and 1260 were used as the measurement equipment.

측정 결과로 오믹저항(Ω) 및 면적비저항(Ω·cm2)을 도 12 및 14에 각각 나타냈다. As a result of the measurement, ohmic resistance (Ω) and area specific resistance (Ω · cm 2 ) are shown in FIGS. 12 and 14, respectively.

이를 통해, 도 12의 오믹저항 그래프를 통해, 기공율이 증가할수록 오믹저항이 높아지는 것을 알 수 있고, 도 14의 면적비저항 그래프를 통해, 상기 전기 전도성 패턴의 기공율이 20% 이상 30% 미만인 실시예 1 및 2가 비교예 1 내지 3보다 계면저항이 낮은 것을 확인할 수 있다.Through this, through the ohmic resistance graph of FIG. 12, it can be seen that the ohmic resistance increases as porosity increases, and through the area specific resistance graph of FIG. 14, the porosity of the electrically conductive pattern is 20% or more and less than 30%. And it can be seen that the interface resistance is lower than the bivalent Comparative Examples 1 to 3.

[실험예 2][Experimental Example 2]

실시예 및 비교예의 전지성능을 600℃에서 공기극으로 연료전지 셀 당 2000cc의 Air를 흘리고 연료극으로 수소를 500cc를 흘려 Potentiostat으로 Current Sweep을 통하여 성능을 측정했다. 그 결과를 도 13에 나타냈다.Battery performance of Examples and Comparative Examples was measured at 600 ° C through an air current of 2000 cc per fuel cell cell, and 500 cc of hydrogen through an anode, through a current sweep with a potentiostat. The results are shown in FIG. 13.

이를 통해, 상기 전기 전도성 패턴의 기공율이 20% 이상 30% 미만인 실시예 1 및 2가 비교예 1 내지 3보다 좋은 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다. Through this, it can be confirmed that Examples 1 and 2 in which the porosity of the electrically conductive pattern was 20% or more and less than 30% showed better performance than Comparative Examples 1 to 3.

60: 전지 모듈
70: 산화제 공급부
80: 연료 공급부
81: 연료 탱크
82: 펌프
100: 전지셀
200: 제2 분리막
210: 제2 분리막의 홈부 패턴
230: 제2 분리막의 돌출 패턴
250: 제2 분리막의 유로 패턴
300: 전기 전도성 패턴
500: 연료극 집전체60: battery module
70: oxidizing agent supply unit
80: fuel supply
81: fuel tank
82: Pump
100: battery cell
200: second separator
210: groove pattern of the second separator
230: protrusion pattern of the second separator
250: flow path pattern of the second separator
300: electrically conductive pattern
500: anode current collector

Claims (6)

공기극, 연료극 및 상기 공기극과 연료극 사이에 구비된 전해질층을 포함하는 전지셀;
상기 전해질층이 구비된 공기극의 면의 반대면 상에 위치하고, 공기가 공급되고 홈부 패턴과 돌출 패턴을 갖는 유로 패턴이 구비된 제1 분리막;
상기 전해질층이 구비된 연료극의 면의 반대면 상에 위치하고, 연료가 공급되고 홈부 패턴과 돌출 패턴을 갖는 유로 패턴이 구비된 제2 분리막;
상기 연료극과 제2 분리막 사이에 구비된 연료극 집전체; 및
상기 연료극 집전체 중 상기 제2 분리막과 대향하는 면 상에, 상기 제2 분리막의 홈부 패턴을 따라 구비된 전기 전도성 패턴을 포함하며,
상기 전기 전도성 패턴은 상기 제2 분리막의 홈부 패턴에 삽입되며, 상기 전기 전도성 패턴의 기공율은 21% 이상 26% 이하인 것인 고체 산화물 연료전지.A battery cell including an anode, an anode, and an electrolyte layer provided between the anode and the anode;
A first separation membrane located on the opposite side of the surface of the air electrode provided with the electrolyte layer, the air being supplied, and having a flow path pattern having a groove pattern and a protruding pattern;
A second separator positioned on the opposite side of the surface of the anode provided with the electrolyte layer, the fuel being supplied, and having a flow path pattern having a groove pattern and a protruding pattern;
An anode current collector provided between the anode and the second separator; And
On the surface of the anode current collector that faces the second separator, includes an electrically conductive pattern provided along the groove portion pattern of the second separator,
The electrically conductive pattern is inserted into the groove portion pattern of the second separator, and the porosity of the electrically conductive pattern is 21% or more and 26% or less. 청구항 1에 있어서, 상기 제2 분리막의 홈부 패턴의 평균 선폭은 상기 전기 전도성 패턴의 평균 선폭과 동일하거나 좁은 것인 고체 산화물 연료전지.The solid oxide fuel cell of claim 1, wherein an average line width of the groove portion pattern of the second separator is equal to or narrower than an average line width of the electrically conductive pattern. 청구항 1에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴의 평균 높이는 상기 제2 분리막의 홈부 패턴의 평균 깊이의 절반 이하인 것인 고체 산화물 연료전지.The method according to claim 1, The average height of the electrically conductive pattern is less than half the average depth of the groove portion pattern of the second separation membrane fuel cell. 청구항 1에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴의 전기 전도도는 400 S/cm 이상인 것인 고체 산화물 연료전지.The solid oxide fuel cell of claim 1, wherein the electrical conductivity of the electrically conductive pattern is 400 S / cm or more. 청구항 1에 있어서, 상기 전기 전도성 패턴은 금, 은, 백금, 팔라듐, 구리, 철, 로듐, 니켈 및 니켈산화물(NiO) 중 적어도 하나를 포함하는 것인 고체 산화물 연료전지.The method according to claim 1, The electrically conductive pattern is a solid oxide fuel cell comprising at least one of gold, silver, platinum, palladium, copper, iron, rhodium, nickel and nickel oxide (NiO). 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 고체 산화물 연료전지를 단위 전지로 포함하는 전지 모듈.
A battery module comprising the solid oxide fuel cell according to any one of claims 1 to 5 as a unit cell.
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