KR102330086B1 - 확산방지층을 포함하는 아연-이산화망간 이차전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아연-이산화망간 이차전지에 관한 것으로, 상세하게는 분리막, 상기 분리막의 일측에 배치되고 이산화망간(MnO2)을 포함하는 양극 및 상기 분리막의 타측에 배치되고 아연(Zn)을 포함하는 음극을 포함하고, 상기 분리막 및 상기 양극 사이에 확산방지층이 배치되는 것인 아연-이산화망간 이차전지를 제공한다.

Description

확산방지층을 포함하는 아연-이산화망간 이차전지 {Zinc-Manganese dioxide secondary battery with diffusion barrier layer}
본 발명은 분리막 및 이를 포함하는 아연-이산화망간 수계전지 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 카본층을 포함하는 분리막 및 이를 포함하는 아연-이산화망간 수계전지 시스템에 관한 것이다.
현재 널리 사용되고 있는 리튬이온 이차전지의 경우 한정된 자원으로 인한 높은 제조비용, 사용상의 위험성 등 여러 가지 문제점을 지니고 있으며, 이를 극복하기 위한 기술 개발의 필요성이 높아지고 있다.
이에 대한 대한으로서 이산화망간을 양극으로 가지고 아연을 음극으로 가지며, 전해질로 약산성 수용액을 포함하는 아연-이산화망간 전지를 구성하여 충방전을 반복하고 이차전지로의 활용을 시도하였다. 기존의 아연-이산화망간 전지의 경우 기존의 알카라인 전지에 약산성 전해액을 도입하여 반복적인 충방전이 가능함을 보이고 이차전지로의 활용가능성을 제시하였으나, 사이클이 진행됨에 따라 용량이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 이는 이산화망간 전극에 포함된 활물질은 방전과정에서 환원되어 전해액 상으로 용출된 이후 충전과정을 거쳐 회복하게 되는데 이 과정에서 활물질의 손실이 발생하게 된다.
또한, 이산화망간 전지는 다공성 막을 분리막으로 적용한 셀 구조 상 용출된 활물질의 이동을 차단하지 못하여 반복되는 충방전으로 인한 활물질의 손실이 더욱 커지고, 이에 따라 도 1과 같이 사이클 횟수에 따른 셀 수명의 열화로 이어지는 문제점이 있다.
본 발명의 일 목적은 망간이온의 용출로 인하여 활물질 손실로 인한 용량 감소를 방지하기 위하여, 확산방지층을 포함하는 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 이차전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 분리막, 상기 분리막의 일측에 배치되고 이산화망간(MnO2)을 포함하는 양극 및 상기 분리막의 타측에 배치되고 아연(Zn)을 포함하는 음극을 포함하고, 상기 분리막 및 상기 양극 사이에 확산방지층이 배치되는 것인 아연-이산화망간 이차전지를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극은 이산화망간을 포함하는 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하고, 상기 활물질, 상기 도전재 및 상기 바인더를 혼합하여 집전체에 도포하여 양극을 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 확산방지층은 탄소재료를 포함하고, 상기 확산방지층은 다공성의 펠트 형태인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 확산방지층의 표면은 표면처리를 통하여 친수성을 띄는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소재료는 탄소나노섬유(carbon nano fiber), 케트젠 블랙(Ketjen black). 카본나노튜브(Carbon Nanotube), 아세틸렌 블랙(Acetylene black), 카본블랙(Carbon black), 그래핀(Graphene), 그래핀 옥사이드(GO), 환원된 그래핀 옥사이드(rGO), 수퍼-P(Super-P) 및 흑연 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 확산방지층을 포함하는 아연-이산화망간 이차전지의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 아연-이산화망간 이차전지에 따르면, 망간이온의 용출로 인하여 활물질 손실로 인한 용량 감소를 방지하는 효과를 제공할 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래의 아연-이산화망간 전지의 수명특성을 나타낸 그래프이다.
도 2은 종래의 아연-이산화망간 코인 셀의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간 이차전지의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 4는 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간 3극 코인 셀의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 5는 일 실시예에 따른, 충전 및 방전 조건을 나타낸 모식도이다.
도 6은 일 비교예에 따른, 종래의 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 전지의 방전 전후 전해액의 EPR 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 일 비교예에 따른, 종래의 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 전지의 방전 후 전해액의 ICP 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 일 비교예에 따른, 종래의 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 이차전지의 충방전 곡선을 나타낸 것이다.
도 9는 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간(Zn-MnO2)이차전지의 이산화망간 나노막대의 SEM 이미지 및 XRD 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 10은 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간(Zn-MnO2)이차전지 내에 포함되는 확산방지층의 SEM 이미지를 관찰한 것이다.
도 11은 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간(Zn-MnO2)이차전지의 충전 이후 확산방지층의 SEM 이미지 및 EDS 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 12는 일 실시예에 따른, 확산 방지층의 충전 이후 XPS 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 이차전지의 수명특성을 비교한 것이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 지시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는 다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 “부”한, 특정 기능을 수행하는 한 개의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
도 2은 종래의 아연-이산화망간 코인 셀의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2을 참고하면, 종래의 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 수계전지 시스템은 분리막, 양극, 음극 및 약산의 전해질을 포함한다. 상기 분리막을 기준으로 분리막의 일측에는 이산화망간(MnO2)을 포함하는 양극이 배치되고, 상기 분리막을 기준으로 분리막의 타측에는 아연을 포함하는 음극(Zn)이 배치된다.
나아가, 종래의 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 이차전지에서 분리막은 다공성 분리막으로 형성될 수 있다. 따라서 충방전이 진행됨에 따라 이산화망간 활물질에서 용출되는 망간이온(Mn2+)이 분리막을 통과하여 아연전극으로 확산될 수 있다. 또한, 이렇게 용출된 망간이온은 재사용이 되지 않기 때문에, 최종적으로 양극 활물질 감소로 인하여 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 수계전지의 수명특성 저하의 원인이 되게 된다.
이에, 본 발명에서는 망간이온의 용출로 인하여 활물질 손실로 인한 용량 감소를 방지하고, 수명특성이 향상된 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 이차전지에 대하여 제공하고자 한다.
도 3은 일 실시예에 따른 아연-이산화망간(Zn-MnO2)이차전지 시스템에 대한 개념도이다.
도 3를 참고하면, 본 발명의 아연-이산화망간(Zn-MnO2)이차전지는 분리막(130), 양극(110), 음극(120) 및 확산방지층(140)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 분리막(110)을 기준으로 일측에 양극(110)이 배치될 수 있으며, 상기 분리막(130)을 기준으로 타측에 음극(120)이 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 양극(110)은 분리막(130)을 기준으로 일측에 배치될 수 있는 것으로, 이산화망간을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상세하게는 상기 양극은 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하며, 상기 활물질, 도전재 및 바인더를 혼합하고 집전체에 도포하여 상기 양극을 형성하는 것으로, 상기 활물질, 상기 도전재 및 상기 바인더는 6:2:2 비율로 혼합하고 캐스팅하여 형성할 수 있다.
이때, 상기 활물질은 이산화망간을 포함하는 것으로, 상기 이산화망간은 알파상(α)의 이산화망간을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 알파상의 이산화망간은 나노막대(nano bar) 형태일 수 있다. 이때, 상기 나노막대는 수열합성 등을 통하여 제조할 수 있으며, 제조방법에 제한은 없다.
상기 음극(120)은 분리막(110)을 기준으로 타측에 배치될 수 있는 것으로, 아연을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상세하게는 아연금속이 배치 될 수 있다.
상기 분리막(110)은 수소이온의 이동은 허용하되 망간이온 및 아연이온의 이동을 억제하는 고분자 소재의 수소이온 전도성 양이온 교환막으로 형성될 수 있다. 특히, 본 발명의 수소이온 전도성 양이온 교환막은 약산성 수용액의 수소 이온이 상기 분리막을 통하여 전달될 수 있다. 즉, 수소이온 전도성 양이온 교환막은 수소 이온 전도도가 우수한 교환막일 수 있다.
일 실시예서, 상기 분리막은 나피온(Nafion) 또는 술폰화 폴리이미드(sulfonated polyimide)를 포함할 수 있다. 상세하게, 1968년 듀폰에서 개발한 나피온(Nafion)은 테프론이라고 알려진 소수성의 고분자 주쇄에 가지 형태로 친수성인 술폰산기(Sulfonic Acid)가 달려있다. 이러한 특이한 화학 구조로 인해 물에 의해 가습 될 경우 물과 친한 술폰산기 영역과 물과 친하지 않은 고분자 주쇄 영역이 미세상분리를 일으키고 친수성 영역에서 프로톤이 통과할 수 있는 미세 구멍(Cluster)이 형성되어 수소이온을 선택적으로 통과시킬 수 있다. 덧붙여, 술폰화 폴리이미드(sulfonated polyimide)에서도 유사한 반응으로 수소이온이 선택적으로 통과될 수 있다.
상기 확산방지층(140)은 분리막(130) 및 상기 양극(110)사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상세하게는, 상기 확산방지층(140)은 탄소재료를 포함하는 것으로, 상기 확산방지층은 다공성의 펠트 형태인 것이 바람직하며, 상기 다공성 펠트의 표면에 표면처리를 통하여 친수성을 띄는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확산방지층(140)을 구성하는 상기 탄소재료는 탄소나노섬유(carbon nano fiber), 케트젠 블랙(Ketjen black). 카본나노튜브(Carbon Nanotube), 아세틸렌 블랙(Acetylene black), 카본블랙(Carbon black), 그래핀(Graphene), 그래핀 옥사이드(GO), 환원된 그래핀 옥사이드(rGO), 수퍼-P(Super-P) 및 흑연 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 탄소재료는 탄소나노섬유인 것이 바람직하다. 즉, 상기 탄소나노섬유를 포함하는 탄소재료를 확산방지층(140)으로 구비함으로써, 방전 시 상기 양극(110)에서 용출되는 망간이온이 음극(120)으로 확산되는 것을 방지할 수 있다.
다시 말해, 상기 양극(110)으로부터 용출된 망간이온이 상기 확산방지층(140)의 표면에서 망간산화물로 전착되어 상기 음극(120)으로 확산되지 않아, 사이클 과정에서 망간 용출로 인한 활물질 손실을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 전지의 수명특성을 개선시킬 수 있다.
본 발명에 따른 아연-이산화망간 이차전지는 전해질을 더 포함할 수 있다. 상기 전해질은 약산성으로, 황산아연(ZnSO4)을 포함할 수 있으며, 상세하게는 1M 내지 3M로 포함될 수 있다. 또한, 상기 약산의 전해질은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 황산망간(MnSO4)일 수 있으며, 상기 황산망간은 0.1M 내지 0.4M의 농도로 포함될 수 있다. 이때, 첨가제의 농도가 0.1M보다 낮을 경우 전지 시스템의 성능향상에 영향을 주지 않으며, 0.4M 보다 클 경우 음극(120)의 표면에 원하지 않은 반응물이 생성되어 전지의 성능이 감소할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 실험예.
실시예 1. 양극활 물질의 제조.
양극활물질을 합성하고, 전극을 제조한 다음 분리막을 포함하는 이차전지 셀이 제조될 수 있다.
먼저 양극활물질을 합성하는 방법은 KMnO4와 MnSO4·H2O를 각각 증류수에 50:21 무게비로 교반하며 제1용액을 형성한다. 이후, 제1용액을 160℃의 온도에서 12시간동안 수열 합성을 실시한다. 합성이 완료된 분말을 여과한 후 증류수로 세척한 후 80℃ 진공오븐 건조를 통해 나노와이어 형태의 최종 샘플을 수득한다.
이어서, Active material : Super-P : PVdF = 60 : 20 : 20 무게비로 전극을 제조하고, N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) 용액으로 제조된 슬러리를 SUS316 집전체 위에 도포시킨다. 상기 슬러리가 도포된 집전체를 10분 이상 100℃오븐에서 건조한다.
실시예 2. 확산방지층을 포함하는 3극 코인셀의 제조
도 4는 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간 3극 코인셀(200)의 구조를 나타낸 개략도로, 확산방지층의 특성을 확인하기 위하여 확산방지층을 포함하는 아연-이산화망간 3극 코인셀을 제조하였다. 상세하게는 아연 음극(220)과 이산화망간 양극(210) 사이에 분리막(230)을 배치하고 상기 분리막과 상기 양극 사이에 확산방지층(240)을 배치하였다. 또한, 상기 확산방지층(240)과 상기 양극(210) 사이에 유리섬유 형태의 집전체(250)를 연결하여 전류를 인가할 수 있도록 구성하였다.
이후, 망간 이온을 포함하지 않는 전해액(2M ZnSO4 수용액)을 추가하여 셀을 조립하여 완성하였다.
또한, 도 5에 개시한 바와 같은 과정으로 전기화학 실험을 진행하였다. 상세하게는, 아연과 이산화망간 전극 간 방전을 진행하여 이산화망간 활물질이 전해액으로 용출되도록 하였으며, 이어서 이산화망간 전극 대신 탄소 중간층을 양극으로 하여 셀을 충전한 후 방전 과정에서 용출되어 전해액에 포함된 상태의 망간 이온이 탄소 중간층의 표면에서 망간 한솨물의 형태로 석출되는지 확인 하였다. 이때, 상기 충방전 과정은 통상적인 아연-이산화망간 전지와 동일한 전압 범위인 1.0 V ~ 1.85 V vs. Zn/Zn2+)에서 수행하였다.
비교예 1.
이산화망간 활물질을 포함하는 전극을 양극, 시판 중인 아연 금속 포일을 음극, 다공성 막을 분리막으로 하고 2M ZnSO4 수용액을 전해액으로 채택하여 도 2와 같은 형태의 2032 코인 셀을 이용하여 아연-이산화망간 전지를 구성하였다.
도 6은 일 비교예에 따른, 종래의 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 전지의 방전 전후 전해액의 EPR 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 6(a)는 방전 전 전해액을 EPR 분석 한 것으로 망간이온의 피크가 나타나지 않는 것을 확인 할 수 있다. 도 6(b)는 방전 후의 전해액을 EPR 분석 한 것이며, 도 6(c)는 망간을 포함하는 염을 전해액에 용해시켜 EPR 분석 한 것으로 두 개의 피크가 3000~3600 mT에서 동일하게 피크가 관찰 되었다. 이에 따라, 방전 시 망간이온이 전해액에 용출되는 것을 확인 할 수 있다.
도 7은 일 비교예에 따른, 종래의 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 전지의 방전 후 전해액의 ICP 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 방전 이후 전해액에서 발견된 망간이온이 방전과정에서 발생한 용출로 인한 것인지를 확인하기 위하여 수행한 것으로, 망간 이온을 포함하지 않는 전해액에 여러 가지 망간 산화물을 14일간 저장한 후 전해액을 ICP분석을 진행하였다.
도 7을 참고하면 전해액 내 망간 이온의 농도는 매우 낮은 것으로 나타나며, 이를 통하여 저장 기간 동안 망간 산화물의 용해는 거의 일어나지 않았음을 확인 할 수 있었다. 즉, 상기 도 5의 EPR 분석 결과에서 나타난 망간이온의 피크는 망가 이온의 자연 상태에서의 활물질의 용해가 아닌, 방전 반응이 진행되는 과정에서 용출로 인해 발생되는 것으로 판단할 수 있다.
도 8은 일 비교예에 따른, 종래의 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 이차전지의 충방전 곡선을 나타낸 것이다.
도 8을 참고하면, 일 비교예에 따라 제조한 아연-이산화망간 전지에 대하여 전압의 범위를 1.0 ~ 1.85 V vs. Zn/Zn2+, 전류밀도를 0.3C로 하는 정전류 시험을 통하여 코인 셀의 충방전을 진행하였다. 그 결과 두 번째 이후의 방전은 두 번 째 방전 곡선과 동일한 형태를 반복하여 나타내나, 첫 번째 방전 곡선은 그 이후의 방전 곡선과 상이한 형태를 가지는 것을 확인 할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간(Zn-MnO2)이차전지의 이산화망간 나노막대의 SEM 이미지 및 XRD 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 9를 참고하면, 종횡비를 갖는 이산화망간 나노막대(nano bar) 가 형성 된 것을 SEM 이미지를 통해 확인 할 수 있다. 또한, XRD 분석을 통하여 상기 나노막대는 α상의 이산화망간 나노막대인 것을 확인 할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간(Zn-MnO2)이차전지 내에 포함되는 확산방지층의 SEM 이미지를 관찰한 것으로, 도 10을 참고하면, 탄소나노섬유의 형태로 이루어지는 것을 확인할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간(Zn-MnO2)이차전지의 충전 이후 확산방지층의 SEM 이미지 및 EDS 분석 결과를 나타낸 것이다. 또한, 이에 대한 EDS 분석 결과를 표 1에 나타내었다.
원소 Atomic%
Mn 2.36
O 18.63
Zn 1.14
C 77.63
S 0.23
K 0.01
Total 100.00
도 11(a)을 참고하면, 확산방지층의 표면에 새로운 생성물이 생성되어 전착된 것을 확인 할 수 있다. 또한, 상기 도 11(b) 및 표 1을 통하여 상기 확산방지층의 표면에 망간을 포함하고 있음을 확인 할 수 있으며, 상기 망간은 약 2.36 at%로 포함되어 있는 것을 확인 할 수 있다.
도 12는 일 실시예에 따른, 확산 방지층의 충전 이후 XPS 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 12를 참고하면, 2p 오비탈의 피크는 특정한 에너지 영역인 640~660eV에서 관찰되고 3s 오비탈의 피크는 특정한 에너지 영역인 82~84eV에서 관찰되는데, 이때 망간의 산화수가 감소할수록 더 작은 에너지 영역으로 피크가 이동하는 것을 확인 할 수 있다. 두 에너지 영역에서 망간 산화물의 분석 결과, 충전 후 전착된 망간 산화물의 피크는 반응하기 이전의 이산화망간 전극의 피크에 비하여 낮은 에너지에 위치해 있음을 확인 하였다.
또한, 두 피크 사이의 간격은 망간의 산화수가 감소할수록 넓어지는 경향을 나타내는 것으로, 망간 산화물은 이산화망간 전극에 비하여 넓은 간격을 가지는 것을 확인 할 수 있다.
즉, XPS 결과에 따른 위치 및 간격으로부터 충전과정에서 확산방지층에 전착된 생성물은 이산화망간 전극의 활물질에 비해 약간 더 환원된 상태로 존재하는 망간산화물(MnO2-α)임을 확인할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른, 아연-이산화망간(Zn-MnO2) 이차전지의 수명특성을 비교한 것이다.
도 13을 참고하면, 확산방지층을 포함하는 아연-이산화망간 이차전지가 확산방지층을 포함하지 않은 아연-이산화망간 이차전지와 대비하여 사이클 횟수에 따른 비충전용량이 더 높은 것을 확인 할 수 있다. 즉, 확산방지층을 포함하는 아연-이산화망간 이차전지가 확산방지층을 포함하지 않은 아연-이산화망간 이차전지에 비해 더 우수한 수명특성을 나타내는 것을 확인 할 수 있다
또한, 이를 통하여 방전 시 용출된 망간이온이 충전과정에서 확산방지층에 전착되고, 이를 통하여 망간의 용출에 인한 망간 활물질의 손실을 억제함으로써 수명 특성이 개선되는 것을 확인 할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
110, 210: 양극
120, 220: 음극
130, 230: 분리막
140, 240: 확산방지층
250: 유리섬유 집전체

Claims (5)

  1. 분리막;
    상기 분리막의 일측에 배치되고 이산화망간(MnO2)을 포함하는 양극; 및
    상기 분리막의 타측에 배치되고 아연(Zn)을 포함하는 음극;을 포함하고,
    상기 분리막 및 상기 양극 사이에 확산방지층이 배치되는 것으로,
    상기 확산방지층은 다공성의 펠트 형태이며,
    상기 확산방지층의 표면은 친수성을 띄고,
    상기 확산 방지층의 표면에 상기 양극으로부터 용출된 망간이온이 전착되어 망간산화물(MnO2-α)이 생성되는 것인,
    아연-이산화망간 이차전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극은 이산화망간을 포함하는 활물질, 도전재 및 바인더를 포함하고,
    상기 활물질, 상기 도전재 및 상기 바인더를 혼합하여 집전체에 도포하여 양극을 형성하는 것인,
    아연-이산화망간 이차전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확산방지층은 탄소재료를 포함하는 것인,
    아연-이산화망간 이차전지.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 탄소재료는 탄소나노섬유(carbon nano fiber), 케트젠 블랙(Ketjen black). 카본나노튜브(Carbon Nanotube), 아세틸렌 블랙(Acetylene black), 카본블랙(Carbon black), 그래핀(Graphene), 그래핀 옥사이드(GO), 환원된 그래핀 옥사이드(rGO), 수퍼-P(Super-P) 및 흑연 중에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것인,
    아연-이산화망간 이차전지.
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