KR102221363B1 - 페로브스카이트를 포함하는 공기 전극 - Google Patents

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Abstract

양극은 전기적 전도성 스캐폴드, 스캐폴드에 화학적으로 결합되는 전도성 촉매 A-사이트 결핍 페로브스카이트 입자들, 입자들을 연결하는 이온 및 기체 침투성 이오노머, 및 스캐폴드 상의 소수성 다공층을 포함할 수 있다. 2차 공기 전극은 AⅠ-사이트 란탄 양이온들 및 AⅡ-사이트 알칼리 토금속 양이온들을 포함하는 전도성 이작용기성 촉매 A-사이트 결핍 페로브스카이트 입자들, 입자들을 연결하는 이온 및 기체 침투성 이오노머, 및 입자들과 전기 접촉하는 전도성 스캐폴드를 포함할 수 있다.

Description

페로브스카이트를 포함하는 공기 전극{Air electrodes including perovskites}
본 발명은 금속-공기 배터리에 대한 전극에 관한 것이다.
금속-공기 배터리는 금속 음극 및 공기 양극을 포함할 수 있다. 강한 산화제이고, 가볍고, 통상적으로 어디에서나 이용 가능한 산소는 공기 전극의 활성 재료이다. 산소가 배터리의 외부로부터 공급되므로, 배터리의 내부는 주로 음극 재료를 수용하는데 사용될 수 있다. 이는 금속-공기 배터리에 큰 에너지 용량을 부여할 수 있다.
음극 재료에 대한 필요 조건은 음 산화 환원 전위 또는 강한 환원력, 낮은 분자량, 및 방전 동안 큰 원자가 변화를 포함할 수 있다. 후보물은 리튬, 알루미늄, 카드뮴, 코발트, 마그네슘, 아연 및 철을 포함한다.
2차 공기 전극은 AⅠ-사이트 란탄 양이온들 및 AⅡ-사이트 알칼리 토금속 양이온들을 포함하는 전도성 이작용기성(bi-functional) 촉매 A-사이트 결핍 페로브스카이트 입자들, 입자들을 연결하는 이온 및 기체 침투성 이오노머, 및 입자들과 전기 접촉하는 전도성 스캐폴드(scaffold)를 포함한다.
양극은 전기적 전도성 스캐폴드, 스캐폴드에 화학적으로 결합되는 전도성 촉매 A-사이트 결핍 페로브스카이트 입자들, 입자들을 연결하는 이온 및 기체 침투성 이오노머, 및 스캐폴드 상의 소수성 다공층을 포함한다.
도 1은 이작용기성 공기 전극 및 인접한 벌크 전해질의 전도성 페로브스카이트 촉매 구조체의 단면도이다.
도 2는 촉매층의 생성에 대한 과정도이다.
도 3은 외부 회로를 갖는 멤브레인 전극 조립체의 단면의 측면도이다.
본 발명의 실시예들이 본원에 설명된다. 그러나, 개시된 실시예들은 단지 예들이고 다른 실시예들은 다양하고 대안적인 형태들을 취할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 도면들은 반드시 일정 비율이 아니며; 일부 특징은 특정 구성 요소들의 상세들을 나타내기 위해 과장되거나 최소화될 수 있다. 그러므로, 본원에 개시되는 구체적인 구조적이고 기능적인 상세들은 제한적인 것으로서가 아닌 본 발명을 다양하게 이용하는 것을 당업자에게 교시하는 단지 대표적인 기반으로서 해석되어야 한다. 당업자가 이해할 것인 바와 같이, 도면들 중 임의의 하나를 참조하여 예시되고 설명되는 다양한 특징은 명확하게 예시되거나 설명되지 않은 실시예들을 만들어 내는 하나 이상의 다른 도면들에 도시되는 특징들과 조합될 수 있다. 예시되는 특징들의 조합들은 통상적 응용들을 위한 대표적인 실시예들을 제공한다. 그러나, 본 발명의 교시들과 일관된 특징들의 다양한 조합 및 변경은 특정 응용들 또는 구현들에 대해 바람직할 수 있다.
페로브스카이트는 실험식 ABO3을 갖는 무기 복합 산화물이다. A-사이트 양이온은 통상적으로 희토류 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고, B-사이트 양이온은 통상적으로 혼합된 원자가 상태를 갖는 전이 금속이다. 또한, 'A' 원자는 'B' 원자보다 더 크다. 혼합된 A-사이트 페로브스카이트가 또한 알려져 있다(실험식 AⅠAⅡBO3). AⅠ-사이트 양이온은 통상적으로 희토류 금속이고, AⅡ-사이트 양이온은 통상적으로 알칼리 토금속이고, B-사이트 양이온은 통상적으로 혼합된 원자가 상태를 갖는 전이 금속이다. 더욱이, A-사이트 원소 비율의 화학량적 조작은 A-사이트 결핍 페로브스카이트들을 생성할 수 있다.
일정 페로브스카이트들은 특히 1차 및/또는 2차 전기 화학 산소 교환 반응들(산소 환원 및/또는 산소 발생)에 대하여 촉매 활성도를 나타낸다. 알려진 산소 교환 페로브스카이트 촉매들은 LaxCa1 - xCoO3 및 LaxSr1 - xCoO3를 포함한다(여기서 x는 0.3 내지 0.9의 범위일 수 있다). A-사이트 결핍, ?는 전하 중성을 통한 산소 결여, ?를 야기할 수 있으며, 이는 결국 이온 전도도, 전자 전도도 및/또는 촉매 활성도를 증가시킬 수 있다. A-사이트 결핍 페로브스카이트들의 예들은 (LaxCa1 -x)1-?CoO3-? 및 (LaxSr1 -x)1-?CoO3 -?이다(여기서 x는 0.3 내지 0.9의 범위 일 수 있고 ?는 0 내지 0.2의 범위일 수 있음).
AⅠ = 란탄, AⅡ= 칼슘, B = 코발트 및 x = 0.6 (La0 . 6Ca0 . 4CoO3)인 혼합된 A-사이트 페로브스카이트들은 특히 높은 전류 밀도를 갖는 것으로 나타났다: 0.6 V에서, 280 ㎃/㎠까지 산소 환원 동안 관측되었고, 1.6 V에서, 300 ㎃/㎠까지 산소 발생 동안 관측되었다. 페로브스카이트들의 활성도는 속도 결정 O2 -2 / OH 교환 반응에서 반결합성 eg 궤도(σ*) 전자 밀도의 중요성의 개념을 통해 최근에 설명되었다. 반결합성 궤도의 에너지 및 개체군이 분자 조성에 의해 영향을 받으므로, 이러한 이론은 AⅠ, AⅡ 및 B 원소 비율에 대한 조정을 페로브스카이트의 촉매 활성도와 관련시키는데 사용될 수 있다.
전도성의 바람직한 특성이 AⅡ-사이트; 높은 전도성이 생성되는 이중 페로브스카이트 Α2VΜoO6의 A-사이트 상의 스트론튬 및 칼슘 둘 다의 성질에 의해 영향을 받는 것으로 또한 알려져 있다. 이러한 발견은 알칼리 토금속들(예를 들어, 스트론튬 및 칼슘)이 La1 - xAⅡ xCoO3 페로브스카이트들에서 AⅡ-사이트에 대한 후보물들인 것을 제안한다.
철 이온, 니켈 이온, 팔라듐 이온 등과 같은 많은 대안적 다원자가 B-사이트 양이온이 사용될 수도 있다.
또한 페로브스카이트 촉매들이 열 충격으로 어떻게 처리될 수 있는지가 설명되었다. 일련의 테스트들에서, La0.6Ca0.4CoO3 페로브스카이트의 촉매 성능은 열 충격을 통해 현저하게 개선되었다. 이는 이론적으로 활성도를 증가시킬 표면적의 증가에 기인하였다.
페로브스카이트 촉매에 대한 추가의 개선은 A-사이트 원소 개체군의 조작을 통해 실현될 수 있다. 이중 페로브스카이트(Sr2VMoO6) 촉매들이 (10%까지의) A-사이트 결여들의 의도적인 조작을 통한 재료 전도성의 현저한 증가를 입증한다는 것이 알려져 있다. 이러한 효과가 란탄 칼슘 코발트 산화물 시스템에 존재하며, 여기서 열적 유도 결핍들이 페로브스카이트의 촉매 활성도를 강화하는 것으로 관측되었다는 일부 징후가 또한 있다.
페로브스카이트들을 생성하는데 사용되는 2가지 알려진 방법은 페치니(Pechini) 공정 및 글리신 질산염 연소 합성이다. 페치니 공정은 탈이온수 및 시트르산의 조합으로 원하는 화학량적 양의 금속 질산염 전구체들(예를 들어, 란탄 질산염, 칼슘 질산염 및 코발트 질산염) 및 폴리에틸렌 글리콜을 용해하는 것을 포함한다. 용액은 그 다음 물이 제거되고 산화물들이 형성될 때까지 가열된다. 산화물들은 그 다음 하소되어 페로브스카이트상을 생성한다. 대안적 글리신 질산염 방법은 열을 공급하고 혼합물에 연료로서 글리신을 부가하면서 탈이온수에서 동일 화학량적 양의 금속 질산염 전구체들을 용해하는 것을 포함한다. 질산염들과 글리신 사이의 상응하는 높은 온도 반응은 원하는 페로브스카이트상을 산출하는 것으로 나타났다.
이작용기성 촉매층에 대한 페로브스카이트에서 사용되는 원하는 원소 화학량적 비율의 선택은 실험에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 금속염들은 그 다음 공기 전극들로 포함되는 촉매 재료들을 합성하기 위해 다양한 비율로 조합될 수 있다. 이러한 전극들은 타당한 범위의 원소 조성들을 포함하는 실험적 계획에 사용될 수 있다. 실험의 결과들은 그 다음 보간법 또는 다른 통계 기법들을 통한 최적의 조성을 결정하는데 사용될 수 있다.
페로브스카이트 촉매들의 활성도에 대한 상기 개선들이 관측되었지만, 이러한 재료들의 낮은 절대 전도성은 그것들의 전체 활용을 방해하였다. 결과적으로, 금속-공기 전기 화학 반응의 효율은 통상적으로 원하는 것 미만이다.
금속 발포체(예를 들어, 니켈 개방 셀 발포체) 스캐폴드와 같은 적절한 기재는, 산소의 높은 확산성 유동률을 유지하면서, A-사이트 결핍 페로브스카이트 촉매 입자들 사이에 연결을 제공할 수 있다. 이러한 구성은 연관된 금속-공기(예를 들어, 아연-공기) 에너지 저장 셀들의 효율을 증가시키는 것으로 예기치 않게 밝혀졌다. 2차 금속 발포체 매트가 코일 또는 평판 구성을 통해 전도성을 더 개선하는데 사용될 수 있다. 다른 예들에서, 다공성 금속 기재, 기재와 접촉하는 전도성 A-사이트 결핍 페로브스카이트, 그리고 페로브스카이트를 코팅하는 산소 및 이온 침투성 이오노머는 공기가 조립체를 통해 흐를 수 있고 이오노머 및 공기 통로들이 지속적이도록 구성될 수 있다. 다른 구성들이 물론 또한 가능하다.
도 1을 참조하면, 전도성 페로브스카이트 촉매층(10)은 스캐폴드(12), 스캐폴드(12)와 접촉하는 A-사이트 결핍 페로브스카이트 촉매 입자들(14), 및 입자들(14)을 벌크 전해질(17)에 이온성으로 연결하는 기체 침투성 또는 다공성 이오노머(16)를 포함한다. 전도성 첨가물들(18)이 일정 예들에서, 입자들(14)과 스캐폴드(12) 사이에 부가 전류 경로들을 제공하기 위해 포함될 수 있다. 스캐폴드(12)의 다공성은 공동 공간들(공기 통로들)(20)이 공동 공간들(공기 통로들)(20)을 통한 기체의 흐름을 용이하게 하는 정도이다. 도 1의 예에서 스캐폴드 다공성은 대략 0.8이다. 그러나, 다공성은 대략 0.2 내지 0.95의 범위일 수 있다. 전도성 스테이크(stake)(22)는 구조체를 완전하게 하기 위해 스캐폴드(12)에 부착될 수 있다.
후보물 스캐폴드는 니켈 발포체, 니켈 파이버, 니켈 메쉬, 펀칭된 금속(니켈 도금 스틸), 소결된 니켈 파우더, 티타늄 파이버, 금도금 구조체, 백금 도금 스틸 또는 다른 금속, 카본 발포체, 카본 파이버, 전도성 세라믹 또는 전도성 플라스틱을 포함한다. 이러한 후보물 스캐폴드들은 500 ℃ 미만의 온도에서 높은 후보물 스캐폴드 전도성으로 인해 고체 산화물 연료 셀 전극들에서 스캐폴드로서 사용되는 전류 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ) 촉매 기재들과 실질적으로 다르다.
후보물 기체 침투성 이오노머는 친수성 선형 폴리에테르 폴리우레탄, 셀룰로오스 캐스트 멤브레인, 및 이후에 세척되는 알칼리 또는 산 가용성 첨가물들로 함침되고 주조되는 Nafion® 또는 Fujifilm® 타입 1 및 2와 같은 이온성 전도성 멤브레인을 포함한다.
후보물 첨가물은 전도성 그래파이트 입자, 귀금속 파이버, 귀금속 입자, 아세틸렌 블랙, 나노 카본 또는 전도성 폴리머 파이버를 포함한다.
공기 전극을 생성하기 위해, 니켈 발포체 기재(전류 집전체)는 세정되고, 열간 압연에 의해 원하는 두께로 캘린더링(calendareding)되고, 테이프 주조 베드 상에 배치된다. 소수성 바인더, 전도성 첨가물 및 적절한 용제로 만들어진 슬러리가 그 다음 혼합되고 표준 테이프 주조 절차들을 활용하여 닥터 블레이드를 통해 기재의 일측으로 압출 성형된다. 이는 니켈 발포체의 일측 상에 소수성 층을 생성하며, 이는 공기 흐름에 대한 물 손실을 감소시키는 것을 돕는다. 소수성 층이 건조하면, 니켈 메쉬의 타측은 활성층에 대한 기재로서 활용된다. 활성층 슬러리는 페로브스카이트(촉매) 파우더, 바인더, (필요하다면) 전도성 첨가물 및 적절한 용제로 만들어지고, 동일 테이프 주조 절차들을 활용하여 니켈 발포체로 주조될 수 있다. 활성층, 니켈 발포체 및 소수성 층의 조합은 그 다음 열간 압연기 프레스에서 캘린더링된다. 전도성 스테이크는 앞서 논의된 바와 같이 기재에 부착될 수 있다.
도 2를 대안적으로 참조하면, 높은 온도 안정 전도성 스캐폴드(26)의 공동들(24)은 용제, 시트르산, 겔화제 및 금속 질산염들과 같은 목표 화학량적 양의 금속염 전구체들을 포함하는 이동상(28)으로 침투되어 함침된 스캐폴드(30)를 형성할 수 있다. 용제는 통상적으로 물이고 겔화제는 통상적으로 폴리에틸렌 글리콜이다. 함침된 스캐폴드(30)는 그 다음 공기 건조되어 공기 통로들(34)을 생성하고 파우더(36)를 증착시키는 그린 그룹 스캐폴드(32)를 형성한다. 그린 그룹 스캐폴드(32)는 대략 900 ℃에서 하소되어 촉매층(40)을 형성하도록 전도성 스캐폴드(26)에 화학적으로 결합되는 상 순수 페로브스카이트(38)를 전개한다. 하소는 불활성 분위기, 환원성 분위기 또는 산화 분위기에서 행해져 일정 화학량론들을 조장하거나 스캐폴드의 무결성을 보존할 수 있다.
게다가, 선택적 하소후 급랭 공정은 높은 표면적, 높은 활성도, 낮은 전기 저항 페로브스카이트(42)를 생성할 것이다. 급랭은 액침 또는 기체 냉각(예를 들어, 공기, 질소, 액체 질소)에 의해 달성될 수 있다. 전극면들은 촉매층(40)의 일측(GDL과 연관되는 측부)으로 소수성 폴리머 바인더를 테이프 주조함으로써(즉, 현탁액을 확산시키고 그 다음 임의의 잔류 용제를 증발시킴으로써) 완료될 수 있다. 전극은 필요한 두께 및 밀도로 캘린더링함으로써 추가로 처리될 수 있다. 공기 전극 제작을 완료하기 위해, 전도성 스테이크는 앞서 논의된 바와 같이 기재에 부착될 수 있다.
도 3을 참조하면, 멤브레인 전극 조립체(MEA)(44)는 기체 확산층(GDL)(46), 소수성 층(50)(예를 들어, 폴리비닐리덴 플루오라이드)을 포함하는 공기 전극(48), (도 1을 참조하여 설명되는 전도성 페로브스카이트 촉매 구조체(10)와 유사한) 촉매층(52), 분리기(54)(예를 들어, 리넨, 면직물, 여과지) 및 저장소(56)(예를 들어, 여과지)를 포함할 수 있다. MEA(44)는 음극(58), 전류 집전체(60)(예를 들어, 금속 포일, 강망) 및 공기 전극(48)로부터 음극(58)으로의 이온성 도전 브리지를 형성하는 전해질(62)을 더 포함할 수 있다. (서로 인접하게 도시되는 구성 요소들은 일반적으로 서로 접촉한다.) 다른 구성들이 또한 고려된다. 저장소(56)는 예를 들어, 생략될 수 있으며; 고체 전해질이 사용될 수 있는 등이다.
음극(58)은 연결된(예를 들어, 융합된, 소결된, 압축된) 활성 재료 입자들, 활성 재료와 접촉하고/하거나 이것에 매입되는 전도성 구조체들, 및 활성 재료 (및 활성 재료의 산화의 임의의 산물들) 상의 기체 불침투성의, 이온 침투성 외피를 포함할 수 있다.
후보 음극 활성 재료 입자는 아연 입자, 알루미늄 입자 또는 리튬 입자를 포함한다.
후보물 전도성 구조체는 전도성 파이버, 전도성 나노튜브, 그래파이트 파우더, 금속 파우더, 전도성 폴리머, 금속 휘스커, 압축된 금속 파이버, 금속 펠트 또는 카본 펠트를 포함한다.
후보물 외피는 이온 침투성 폴리머(예를 들어, 변화된 폴리스티렌 수지, 퍼플루오로술폰산) 또는 금속 산화물을 포함한다.
방전 반응 동안, 음극(58)의 활성 재료는 전기 화학적으로 산화되어 전자들을 외부 회로(64)에 방출한다. 결과로서 생기는 산화된 활성 재료 산물은 또한 전해질(62)로 적어도 부분적으로 용해된다. 공기 전극(48)에서 동시에, 외부 회로(64)로부터의 전자들은 수산화물 이온들을 생성하도록 셀로부터 유입되는 산소 및 물을 전기 화학적으로 환원시킨다. 결과로서 생기는 수산화물 이온들은 전해질(62)을 통해 음극(58)으로 확산성으로 이송되어, 그 결과 수산화물 이온들은 산화된 활성 재료와 결합되어 고체 산화물들 및 물을 형성한다. 물은 그 다음 공기 전극(48)으로 확산성으로 이송되어 산소 환원 반응을 지속시킨다. 이러한 과정은 외부 전기 회로(64)가 차단되거나, 음극(58)의 활성 재료가 소모되거나, 공기 전극(48)이 산소를 받지 않거나, 물이 순환에서 제거되거나, 수산화물이 순환에서 제거될 때까지 계속된다.
충전 반응 동안, 음극(58) 상의 산화된 재료들은 외부 회로(64)에 의해 공급되는 전자들에 의해 전기 화학적으로 환원된다. 셀에서의 물은 이러한 반응이 발생하는데 필요하다. 결과로서 생기는 환원된 활성 재료는 함께 생성된 수산화물 이온들이 공기 전극(48)으로 확산성으로 이송되는 동안, 통상적으로 금속으로서 음극(58) 상에 증착된다. 공기 전극(48)에서 동시에, 전자들이 회로(64)에 제공되어, 산소 기체 및 물을 생성하도록 수산화물 이온들을 전기 화학적으로 산화시킨다. 결과로서 생기는 산소는 통상적으로 확산성 수단을 통해 셀에서 제거된다. 결과로서 생기는 물은 전해질(62)을 통해 음극(58)으로 확산성으로 이송되어, 그 결과 물은 상기와 같이 음극(58)의 활성 재료 산화물들 및 외부 회로(64)로부터의 전자들과 전기 화학적으로 결합된다. 이러한 과정은 외부 전기 회로(64)가 차단되거나, 음극(58)의 활성의 산화된 재료가 소모되거나, 물이 순환에서 제거되거나, 수산화물이 순환에서 제거될 때까지 계속된다.
예시적인 실시예들이 상술되었지만, 이러한 실시예들은 청구항들에 의해 포함되는 모든 가능한 형태들을 설명한다고 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 단어들은 제한하기보다는 오히려 설명하는 단어들이고, 다양한 변경들이 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 행해질 수 있는 것으로 이해된다. 상술된 바와 같이, 다양한 실시예들의 특징들은 명확하게 설명되거나 예시되지 않을 수 있는 본 발명의 추가의 실시예들을 형성하도록 조합될 수 있다. 다양한 실시예들이 이점들을 제공하거나 하나 이상의 원하는 특성들에 대하여 다른 실시예들 또는 종래 기술 구현들보다 바람직한 것으로 설명되었을 수 있지만, 당업자는 하나 이상의 특징 또는 특성이 구체적 응용 및 구현에 따르는 원하는 전체 시스템 속성들을 달성하기 위해 절충될 수 있다는 점을 인식한다. 이러한 속성들은 비용, 견고성, 내구성, 수명 사이클 비용, 시장성, 외관, 패키징, 크기, 유용성, 중량, 제조 가능성, 조립의 용이함 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 이에 따라, 하나 이상의 특성에 대하여 다른 실시예들 또는 종래 기술 구현들보다 덜 바람직한 것으로 설명되는 실시예들이 본 발명의 범위 외에 있지 않고 특정 응용에 바람직할 수 있다.

Claims (23)

  1. 2차 공기 전극으로서, 촉매층을 포함하고, 상기 촉매층은
    AⅠ-사이트 란탄 양이온들 및 AⅡ-사이트 알칼리 토금속 양이온들을 포함하는 전도성 이작용기성(bi-functioanl) 촉매 A-사이트 결핍 페로브스카이트 입자들;
    상기 입자들과 접촉하여 상기 입자들을 전해질에 연결하는 음이온 전도성 및 기체 침투성 이오노머; 및
    상기 입자들과 전기 접촉하는 전도성 스캐폴드를 포함하고,
    상기 전도성 스캐폴드는 다공성 기재인, 2차 공기 전극.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입자들 및 스캐폴드와 접촉하는 전도성 첨가물들을 더 포함하는, 2차 공기 전극.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전도성 첨가물들은 전도성 그래파이트 입자들, 그래파이트 파이버들, 귀금속 파이버들, 귀금속 입자들, 아세틸렌 블랙, 나노 카본 또는 전도성 폴리머 파이버들인, 2차 공기 전극.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스캐폴드 상에 소수성 다공층을 더 포함하는, 2차 공기 전극.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입자들, 이오노머, 스캐폴드 및 층은 양극을 형성하는, 2차 공기 전극.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 AⅡ-사이트 알칼리 토금속 양이온들은 칼슘[Ⅱ] 이온들 또는 스트론튬[Ⅱ] 이온들인, 2차 공기 전극.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입자들은 다원자가 B-사이트 양이온들을 포함하는, 2차 공기 전극.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 다원자가 B-사이트 양이온들은 코발트 이온들, 철 이온들, 니켈 이온들 또는 팔라듐 이온들인, 2차 공기 전극.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입자들은 상기 스캐폴드에 화학적으로 결합되는, 2차 공기 전극.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 기재는 금속 발포체, 카본 발포체 또는 카본 파이버 매트인, 2차 공기 전극.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 기재는 0.2와 0.95 사이의 다공성을 갖는, 2차 공기 전극.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 스캐폴드는 메쉬인, 2차 공기 전극.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 스캐폴드는 금속인, 2차 공기 전극.
  14. 양극으로서, 촉매층을 포함하고, 상기 촉매층은
    전기적 전도성 스캐폴드;
    상기 스캐폴드에 화학적으로 결합되는 전도성 촉매 A-사이트 결핍 페로브스카이트 입자들;
    상기 입자들과 접촉하여 상기 입자들을 전해질에 연결하는 음이온 전도성 및 기체 침투성 이오노머; 및
    상기 스캐폴드 상의 소수성 다공층을 포함하고,
    상기 전도성 스캐폴드는 다공성 기재인, 양극.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전도성 촉매 A-사이트 결핍 페로브스카이트 입자들은 이작용기성인, 양극.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 입자들 및 스캐폴드와 접촉하는 전도성 첨가물들을 더 포함하는, 양극.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전도성 첨가물들은 전도성 그래파이트 입자들, 그래파이트 파이버들, 귀금속 파이버들, 귀금속 입자들, 아세틸렌 블랙, 나노 카본 또는 전도성 폴리머 파이버들인, 양극.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 다공성 기재는 금속 발포체, 카본 발포체 또는 카본 파이버 매트인, 양극.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 다공성 기재는 0.2와 0.95 사이의 다공성을 갖는, 양극.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 전도성 스캐폴드는 메쉬인, 양극.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 전도성 스캐폴드는 금속인, 양극.
  22. 삭제
  23. 삭제
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