KR102212782B1 - 수계 하이브리드 레독스 흐름전지 - Google Patents

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Abstract

수계 하이브리드 레독스 흐름전지가 개시된다. 상기 수계 하이브리드 레독스 흐름전지는 양극 및 양극 전해액을 포함하는 양극셀과, 음극 및 음극 전해액을 포함하는 음극셀과, 상기 양극셀과 음극셀 사이에 위치하는 이온 교환막을 포함하는 레독스 흐름전지에 있어서, 상기 양극 전해액은 제1 전해질 및 양극 활물질을 포함하고, 상기 양극 활물질은 바나듐 4가 양이온(V4+)을 갖는 바나듐 화합물을 포함하고, 상기 음극 전해액은 제2 전해질 및 음극 활물질을 포함하고, 상기 음극 활물질은 안트라퀴논 유도체 또는 그의 염을 포함함으로써 높은 에너지밀도 구현이 가능하고, 우수한 성능 및 안정된 수명특성을 가질 수 있다.

Description

수계 하이브리드 레독스 흐름전지{AQUEOUS HYBRID REDOX FLOW BATTERY}
본 발명은 수계 하이브리드 레독스 흐름전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안트라퀴논 유도체 또는 그의 염을 포함하는 음극 전해액을 사용함으로써, 높은 에너지밀도 구현이 가능하고, 안정된 수명특성을 가지는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지에 관한 것이다.
레독스 흐름 전지는 환원(Reduction)과 산화(Oxidation) 및 흐름(Flow)의 특징을 가진 에너지저장장치의 일종으로 Fe, Cr, V, Cu, Ti 및 Sn 등의 산화수가 변하는 전이금속을 강산 수용액에 용해하여 전해질을 제조하고 펌프를 이용하여 셀에 공급하는 이차전지이다. 전해질은 전지 내의 용기에 저장되어 있지 않고 외부의 탱크에 액체 상태로 저장되어 있으며, 충방전이 필요한 경우에만 펌프를 통해 셀 내부로 공급된다. 이러한 특성으로 인해 전력계통에 연계했을 경우 필요에 의해 신속한 기동정지가 가능하고 장기간 정지해도 전력손실이 적은 특징을 가지며, 향후 ESS(Energy Storage System) 등에 활발히 적용될 것으로 예상된다.
이러한 레독스 흐름전지는 다른 전지와는 다르게 활물질이 고체 상태가 아닌 수용액 상태의 이온으로 존재하며, 양극과 음극에서 각 이온들의 산화/환원 반응에 의해 전기 에너지를 저장 및 발생할 수 있는 메커니즘을 가진다.
레독스 흐름 전지중 가장 대표적인 바나듐 레독스 흐름 전지는 높은 에너지효율로 인해 전력저장시스템용 이차전지로 각광받고 있으나, 고가인 바나듐 활물질 및 이온교환막 가격의 단점이 상용화의 가장 큰 걸림돌로 알려졌다. 따라서 레독스 흐름 전지의 에너지 효율 향상 및 저가격화를 위해서는 고가의 금속 활물질을 대체한 유기 활물질을 적용한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 유기 활물질은 생산량이 풍부하고, 가격이 저렴하며, 친환경적인 장점을 지니고 있다.
고에너지 밀도 구현을 위한 레독스 흐름전지의 레독스 커플로써 용해도가 높고, 다전자 반응 및 전기화학적 가역성을 가진 레독스 쌍에 대해 연구가 진행되었고, 새로운 저가격의 유기레독스 쌍으로 양극 활물질로 벤조퀴논 유도체(용해도 3M 이상), 음극 활물질로 안트라퀴논 유도체(용해도 2.8M 이상)를 이용한 황산 기반 수계 유기 레독스 흐름전지에 대한 연구가 진행되었다.
그러나 이러한 벤조퀴논/안트라퀴논 유기 레독스 흐름전지 쌍은 황산 전해질에서 실제 작동전압이 0.45V로 낮아 파워특성이 0.035W/cm2로 매우 열악하다. 따라서 황산기반 전해질에서 높은 에너지밀도를 구현할 수 있고 안정된 수명특성을 지는 새로운 레독스 커플이 필요하다.
본 발명의 목적은 황산 기반 전해질에서 높은 에너지밀도를 구현할 수 있는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 황산 기반 전해질에서 성능 및 수명특성이 우수한 수계 하이브리드 레독스 흐름전지를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 양극 및 양극 전해액을 포함하는 양극셀과, 음극 및 음극 전해액을 포함하는 음극셀과, 상기 양극셀과 음극셀 사이에 위치하는 이온 교환막을 포함하는 레독스 흐름전지에 있어서, 상기 양극 전해액은 제1 전해질 및 양극 활물질을 포함하고, 상기 양극 활물질은 바나듐 4가 양이온(V4+)을 갖는 바나듐 화합물을 포함하고, 상기 음극 전해액은 제2 전해질 및 음극 활물질을 포함하고, 상기 음극 활물질은 안트라퀴논 유도체 또는 그의 염을 포함하는 것인 수계 하이브리드 레독스 흐름전지가 제공된다.
또한, 상기 염이 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 전이금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 알칼리 금속이 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비늄 및 세슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 알칼리 토금속이 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 및 바륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 전이금속이 스칸듐, 티탄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리 및 아연으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 안트라퀴논 유도체가 하기 구조식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[구조식 1]
Figure 112019030978438-pat00001
상기 구조식 1에서
R1 내지 R8는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 술폰산기(-SO3H)이고,
R1 내지 R8 중 1종 이상은 술폰산기(-SO3H)이다.
또한, R1 내지 R4 중 어느 하나가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자이고, R5 내지 R8 중 어느 하나가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자일 수 있다.
또한, R1 내지 R4 중 R2가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자이고, R5 내지 R8 중 R6 또는 R7가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자일 수 있다.
또한, R5 내지 R8 중 R7가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자일 수 있다.
또한, 상기 바나듐 화합물이 바나듐(IV) 옥시드 술페이트(VOSO4)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전해질 및 제2 전해질은 각각 황산(H2SO4)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 양극 전해액은 상기 양극 활물질의 몰농도가 1.0 내지 2.0M일 수 있다.
또한, 상기 음극 전해액은 상기 음극 활물질의 몰농도가 0.1 내지 2.8M일 수 있다.
또한, 상기 음극 및 상기 양극이 각각 카본펠트, 카본나노섬유(CNF), 카본 페이퍼 및 카본나노물질로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 이온 교환막이 나피온계, 다공성 유무기소재, 폴리올레핀, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰, 폴리이미드 및 폴리아미드이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 수계 하이브리드 레독스 흐름전지가 상기 양극 전해액을 상기 양극셀에 공급하는 제1 전해액 탱크; 및 상기 음극 전해액을 상기 음극셀에 공급하는 제2 전해액 탱크;를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 수계 하이브리드 레독스 흐름전지가 충전 시에 양극셀에서 바나듐 4가 이온이 바나듐 5가 이온으로 산화될 수 있다.
또한, 상기 수계 하이브리드 레독스 흐름전지는 충전 시에 음극셀에서 안트라퀴논 유도체 또는 그의 염이 환원될 수 있다.
본 발명에 따른 수계 하이브리드 레독스 흐름전지는 안트라퀴논 유도체 또는 그의 염을 포함하는 음극 전해액을 사용함으로써, 높은 에너지밀도 구현이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 수계 하이브리드 레독스 흐름전지는 안트라퀴논 유도체 또는 그의 염을 포함하는 음극 전해액을 사용함으로써, 성능 및 수명특성이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 수계 하이브리드 레독스 흐름전지는 기존 바나듐 레독스 흐름전지의 음극 활물질 비용을 1/10 수준으로 줄일 수 있어 저비용 레독스 흐름전지 구현이 가능하다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 실시예 1 및 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 충방전 곡선을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 1 및 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 충전과 방전을 반복한 수명특성에 대한 그래프이다.
도 4는 실시예 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 전류밀도에 따른 충방전 곡선을 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 전류밀도에 따른 충전과 방전 후 쿨롱효율, 전압효율 및 에너지효율을 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 전류밀도에 따른 파워특성을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하, 본 발명의 수계 하이브리드 레독스 흐름전지에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명에 따른 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명은 양극 및 양극 전해액을 포함하는 양극셀과, 음극 및 음극 전해액을 포함하는 음극셀과, 상기 양극셀과 음극셀 사이에 위치하는 이온 교환막을 포함하는 레독스 흐름전지에 있어서, 상기 양극 전해액은 제1 전해질 및 양극 활물질을 포함하고, 상기 양극 활물질은 바나듐 4가 양이온(V4+)을 갖는 바나듐 화합물을 포함하고, 상기 음극 전해액은 제2 전해질 및 음극 활물질을 포함하고, 상기 음극 활물질은 안트라퀴논 유도체 또는 그의 염을 포함하는 것인 수계 하이브리드 레독스 흐름전지를 제공한다.
또한, 상기 염이 알칼리 금속, 알칼리 토금속 및 전이금속으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 알칼리 금속이 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비늄 및 세슘으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 알칼리 토금속이 마그네슘, 칼슘, 스트론튬, 및 바륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 전이금속이 스칸듐, 티탄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리 및 아연으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 염이 바람직하게는 마그네슘 및 니켈로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 안트라퀴논 유도체가 하기 구조식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.
[구조식 1]
Figure 112019030978438-pat00002
상기 구조식 1에서
R1 내지 R8는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 술폰산기(-SO3H)이고,
R1 내지 R8 중 1종 이상은 술폰산기(-SO3H)이다.
또한, R1 내지 R4 중 어느 하나가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자이고, R5 내지 R8 중 어느 하나가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자일 수 있다.
또한, R1 내지 R4 중 R2가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자이고, R5 내지 R8 중 R6 또는 R7가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자일 수 있다.
또한, R5 내지 R8 중 R7가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자일 수 있다.
또한, 상기 바나듐 화합물이 바나듐(IV) 옥시드 술페이트(VOSO4)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 전해질 및 제2 전해질은 각각 황산(H2SO4)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 양극 전해액은 상기 양극 활물질의 몰농도가 1.0 내지 2.0M일 수 있다.
또한, 상기 음극 전해액은 상기 음극 활물질의 몰농도가 0.1 내지 2.8M일 수 있다.
또한, 상기 음극 및 상기 양극이 각각 카본펠트, 카본나노섬유(CNF), 카본 페이퍼 및 카본나노물질로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 카본펠트를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이온교환막이 나피온계, 다공성 유무기소재, 폴리올레핀, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰, 폴리이미드 및 폴리아미드이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 나피온계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 수계 하이브리드 레독스 흐름전지가 상기 양극 전해액을 상기 양극셀에 공급하는 제1 전해액 탱크; 및 상기 음극 전해액을 상기 음극셀에 공급하는 제2 전해액 탱크;를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 수계 하이브리드 레독스 흐름전지가 충전 시에 양극셀에서 바나듐 4가 이온이 바나듐 5가 이온으로 산화될 수 있다.
또한, 상기 수계 하이브리드 레독스 흐름전지는 충전 시에 음극셀에서 안트라퀴논 유도체 또는 그의 염이 환원될 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 마그네슘(Mg)-9,10-안트라퀴논-2,7- 디설폰산 염
증류수에 1몰의 9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰 나트륨염(Santa Cruz, USA)을 녹인 후 양이온교환 수지인 Amberlyst 15(H)(알드리치)로 45℃에서 1시간 이온교환시켜 1몰의 9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰산 용액을 얻었다. 여기에 0.5몰에 해당되는 수산화마그네슘(Mg(OH)2, 삼전순약공업)을 첨가한 후 45℃에서 1시간 교반가열하여 마그네슘이 치환된 9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰산 염을 얻을 수 있었다.
제조예 2: 니켈( Ni )-9,10-안트라퀴논-2,7- 디설폰산 염
증류수에 1몰의 9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰 나트륨염(Santa Cruz, USA)을 녹인 후 양이온교환 수지인 Amberlyst 15(H)(알드리치)로 45℃에서 1시간 이온교환시켜 1몰의 9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰산 용액을 얻었다. 여기에 0.5몰에 해당되는 수산화니켈(Ni(OH)2, 삼전순약공업)을 첨가한 후 45℃에서 1시간 교반가열하여 니켈이 치환된 9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰산 염을 얻을 수 있었다.
실시예 1: 수계 하이브리드 레독스 흐름전지
전극 크기 25cm2(5 x 5 cm)로 각각 카본펠트 양극과 카본펠트 음극을 사용하고, 이온분리막으로 나피온 막(Nafion 212)을 사용하며, 양극 활물질 VOSO4 1.5M 농도와 황산(H2SO4) 2.0M 농도의 양극 전해액을 제조하고, 음극 활물질 9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰산 0.5M 농도와 황산(H2SO4) 2.0M 농도의 음극 전해액을 제조하였다. 양극 전해액은 40mL를 사용하고, 음극 전해액은 120mL를 사용하여 수계 하이브리드 레독스 흐름전지를 제조하였다.
실시예 2: 수계 하이브리드 레독스 흐름전지
음극 활물질 9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰산을 사용한 것 대신에 제조예 1에 따라 제조된 마그네슘(Mg)-9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰산 염을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수계 하이브리드 레독스 흐름전지를 제조하였다.
실시예 3: 수계 하이브리드 레독스 흐름전지
음극 활물질 9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰산을 사용한 것 대신에 제조예 2에 따라 제조된 니켈(Ni)-9,10-안트라퀴논-2,7-디설폰산 염을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수계 하이브리드 레독스 흐름전지를 제조하였다.
[시험예]
시험예 1: 수계 하이브리드 레독스 흐름전지 충방전 특성
도 2는 실시예 1 및 실시예 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 전류밀도 40mA/cm2, 충방전 전위 0.2 내지 1.6V에서의 충방전 곡선을 나타낸 것이다.
도 2를 참고하면, 실시예 1 및 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지는 0.96V로 높은 작동전압을 얻을 수 있으며, 충방전 특성 또한 거의 유사하게 나타나는 것을 알 수 있다.
시험예 2: 수계 하이브리드 레독스 흐름전지 사이클 특성
도 3은 실시예 1 및 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 전류밀도 80mA/cm2, 충방전 전위 0.2 내지 1.6V에서 충전과 방전을 반복한 수명특성에 대한 그래프이다.
도 3을 참고하면, 실시예 1에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지는 사이클이 진행됨에 따라 충전 및 방전 용량이 점차 감소하는 것을 확인할 수 있으나, 실시예 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지는 사이클이 진행됨에 따라 충전 및 방전 용량이 안정되게 유지되는 것을 확인할 수 있다.
시험예 3: 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 전류밀도에 따른 특성
도 4는 실시예 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 충방전 전위 0.2 내지 1.4V에서 전류밀도에 따른 충방전 곡선을 나타낸 것이고, 도 5는 실시예 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 충방전 전위 0.2 내지 1.4V에서 전류밀도에 따른 충전과 방전 후 쿨롱효율, 전압효율 및 에너지효율을 나타낸 것이다.
도 4 및 5를 참고하면, 실시예 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지가 100mA/cm2의 전류밀도에서도 68% 이상의 높은 에너지효율을 나타내는 것을 알 수 있다.
시험예 4: 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 파워 특성
도 6은 실시예 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지의 충방전 전위 0.2 내지 1.4V에서 전류밀도에 따른 파워특성을 나타낸 것이다.
도 6을 참고하면, 실시예 2에 따라 제조된 수계 하이브리드 레독스 흐름전지가 100mA/cm2의 전류밀도에서도 0.1W/cm2의 우수한 파워특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 양극 및 양극 전해액을 포함하는 양극셀과, 음극 및 음극 전해액을 포함하는 음극셀과, 상기 양극셀과 음극셀 사이에 위치하는 이온 교환막을 포함하는 레독스 흐름전지에 있어서,
    상기 양극 전해액은 제1 전해질 및 양극 활물질을 포함하고,
    상기 양극 활물질은 바나듐 4가 양이온(V4+)을 갖는 바나듐 화합물을 포함하고,
    상기 음극 전해액은 제2 전해질 및 음극 활물질을 포함하고,
    상기 음극 활물질은 안트라퀴논 유도체의 염을 포함하고,
    상기 염은 마그네슘 및 니켈로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안트라퀴논 유도체가 하기 구조식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지:
    [구조식 1]
    Figure 112019030978438-pat00003

    상기 구조식 1에서
    R1 내지 R8는 각각 독립적으로 수소(H) 또는 술폰산기(-SO3H)이고,
    R1 내지 R8 중 1종 이상은 술폰산기(-SO3H)이다.
  5. 제4항에 있어서,
    R1 내지 R4 중 어느 하나가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자이고,
    R5 내지 R8 중 어느 하나가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자인 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  6. 제5항에 있어서,
    R1 내지 R4 중 R2가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자이고,
    R5 내지 R8 중 R6 또는 R7가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자인 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  7. 제6항에 있어서,
    R5 내지 R8 중 R7가 술폰산기이고, 나머지가 수소원자인 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 바나듐 화합물이 바나듐(IV) 옥시드 술페이트(VOSO4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전해질 및 제2 전해질은 각각 황산(H2SO4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 양극 전해액은 상기 양극 활물질의 몰농도가 1.0 내지 2.0M인 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 음극 전해액은 상기 음극 활물질의 몰농도가 0.1 내지 2.8M인 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 음극 및 상기 양극이 각각 카본펠트, 카본나노섬유(CNF), 카본 페이퍼 및 카본나노물질로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 이온 교환막이 나피온계, 다공성 유무기소재, 폴리올레핀, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에테르에테르케톤, 폴리술폰, 폴리이미드 및 폴리아미드이미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 수계 하이브리드 레독스 흐름전지가
    상기 양극 전해액을 상기 양극셀에 공급하는 제1 전해액 탱크; 및
    상기 음극 전해액을 상기 음극셀에 공급하는 제2 전해액 탱크;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 수계 하이브리드 레독스 흐름전지가 충전 시에 양극셀에서 바나듐 4가 이온이 바나듐 5가 이온으로 산화되는 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 수계 하이브리드 레독스 흐름전지는 충전 시에 음극셀에서 안트라퀴논 유도체 또는 그의 염이 환원되는 것을 특징으로 하는 수계 하이브리드 레독스 흐름전지.
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JP2018170131A (ja) * 2017-03-29 2018-11-01 ブラザー工業株式会社 バナジウムレドックス二次電池、レドックス二次電池用隔膜、及びレドックス二次電池用隔膜の製造方法
JP2019023955A (ja) * 2017-07-21 2019-02-14 三菱瓦斯化学株式会社 正極電解液及びレドックスフロー電池

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