KR102626418B1

KR102626418B1 - Redox flow battery preventing electrolyte leakage and stacking method thereof

Info

Publication number: KR102626418B1
Application number: KR1020230079289A
Authority: KR
Inventors: 박원식; 서혜경; 정연태; 정승훈; 김강산
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2023-06-20
Publication date: 2024-01-17
Also published as: KR20230096943A; KR102626417B1; KR20230096947A; KR20230098113A; KR102626416B1; KR20230096946A; KR20220166679A; KR102626426B1; KR102626387B1; KR20230098751A; KR20230096942A; KR102626419B1; KR102626421B1; KR102626414B1; KR102626424B1; KR20230096941A; KR20230093407A; KR102626422B1; KR102626413B1; KR102626427B1

Abstract

본 발명은 실링이 강화된 레독스 흐름전지 및 이의 적층방법에 관한 것으로, 엔드 플레이트, PVC경판, 제1 집전체, 제1양극판, 셀, 제2양극판, 제2 집전체 및 중앙 전해질 분배관으로 구성된 스택을 포함하는 것으로,상기 셀은 양극 플로우 프레임, 제1 전극, 분리막, 음극 플로우 프레임, 제2전극으로 구성되고, 상기 양극 플로우 프레임 및 상기 음극 플로우 프레임은 커버 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a redox flow battery with reinforced sealing and a lamination method thereof, comprising an end plate, a PVC head plate, a first current collector, a first positive electrode plate, a cell, a second positive electrode plate, a second current collector, and a central electrolyte distribution pipe. Comprising a stack, the cell is composed of an anode flow frame, a first electrode, a separator, a cathode flow frame, and a second electrode, and the anode flow frame and the cathode flow frame include a cover plate. .

Description

Redox flow battery preventing electrolyte leakage and stacking method thereof}

본 발명은 레독스 흐름전지에 관한 것으로, 상세하게는 전해질의 누설을 방지한 레독스 흐름전지 및 상기 레독스 흐름전지의 적층방법에 관한 것이다.The present invention relates to a redox flow battery, and more specifically, to a redox flow battery that prevents electrolyte leakage and a method of stacking the redox flow battery.

최근 화석연료의 고갈과 환경오염으로 인한 에너지의 사용이 제한됨에 따라 신재생 에너지들에 대한 비중이 확대되고 있다. 하지만 신재생 에너지원으로부터 발생되는 전력은 일정하지 않아 안정적인 전력공급을 위한 에너지저장 장치(ESS; Energy Storage System) 및 대용량화가 가능하고, 운전 안정성이 우수한 전력저장장치로 레독스 흐름전지(RFB, Redox Flow Battery)가 연구되고 있다. Recently, as the use of energy has been restricted due to depletion of fossil fuels and environmental pollution, the proportion of renewable energy has been increasing. However, the power generated from renewable energy sources is not constant, so an energy storage system (ESS) for stable power supply and a redox flow battery (RFB) are used as power storage devices that enable large capacity and have excellent operational stability. Flow Battery) is being researched.

도 1은 레독스 흐름전지를 나타낸 것으로, 도 1(a)를 참고하면, 상기 레독스 흐름전지는 외부 전력계통이나 신재생 발전원으로부터 전기를 받아 양극과 음극의 전해질내로 전자를 내고 반대쪽은 전자를 받아 전기 흐름을 만드는 전지이다. 또한, 전기를 저장하여 충전하고, 반대로 레독스 흐름전지의 양극과 음극의 전해질내의 전자를 전력계통으로 내놓는 것이 가능하며, 전력계통의 최고부하 및 최저부하시점의 부하를 크게 조정해주는 역할이 가능하여 안정적인 전력공급에 대응할 수 있는 전력저장 장치이다. 또한, 충방전 반복에 따른 용량손실이 적어 수명이 길고, 운전비용이 적어 전력저장장치에 대한 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.Figure 1 shows a redox flow battery. Referring to Figure 1(a), the redox flow battery receives electricity from an external power system or a renewable power source and emits electrons into the electrolyte of the anode and cathode, and the other side emits electrons. It is a battery that receives electricity and creates a flow of electricity. In addition, it is possible to store and charge electricity and, conversely, release electrons in the electrolyte of the anode and cathode of the redox flow battery into the power system, and it can play a role in greatly adjusting the load at the highest and lowest load points of the power system. It is a power storage device that can respond to stable power supply. In addition, power storage devices are continuously being developed because they have a long lifespan and low operating costs due to low capacity loss due to repeated charging and discharging.

일반적으로 종래의 레독스 흐름전지는 도 1(b)에 도식화된 바와 같이 전극, 분리판, 양극판(바이폴라 플레이트, BP, Bipolar plate), 집전체 및 플로우 프레임을 적층하여 셀을 구성하는 것으로, 상기 셀 내에 전해질이 흘러 작동하게 된다. In general, a conventional redox flow battery constitutes a cell by stacking an electrode, a separator plate, a bipolar plate (BP, Bipolar plate), a current collector, and a flow frame, as schematized in FIG. 1(b). The electrolyte flows within the cell and operates.

이때, 종래의 레독스 흐름전지는 적층된 후 가장자리 부분을 볼트와 너트 등의 체결수단을 통해 고정 결합되기 때문에, 셀 프레임들의 가장자리 부분 특히 전해액이 흐르는 유입구와 배출구를 포함하는 매니폴드 부분에 지속적인 압력과 열이 가해지게 되어 변형이 발생되고 전해액의 누수 및 쇼트가 발생되는 문제점이 있다.At this time, since the conventional redox flow battery is laminated and then fixedly coupled to the edges through fastening means such as bolts and nuts, continuous pressure is exerted on the edges of the cell frames, especially the manifold including the inlet and outlet through which the electrolyte flows. There is a problem in that overheating causes deformation, electrolyte leakage, and short circuits.

이에, 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 전해질 누설을 방지한 레독스 흐름전지 및 이의 적층방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention seeks to provide a redox flow battery and a stacking method thereof that prevent electrolyte leakage in order to improve the above problems.

본 발명은 전해질 누설을 방지한 레독스 흐름전지 및 이의 적층방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a redox flow battery that prevents electrolyte leakage and a stacking method thereof.

또한, 스택의 반응면적을 최대화하고, 스택의 형상치수(높이, 폭, 두께)를 최소화하면서 효율적인 실링을 위한 구조를 제시하는 것을 목적으로 한다.In addition, the purpose is to present a structure for efficient sealing while maximizing the reaction area of the stack and minimizing the geometric dimensions (height, width, thickness) of the stack.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these tasks are illustrative and do not limit the scope of the present invention.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 엔드 플레이트, PVC경판, 제1집전체, 제1양극판, 셀, 제2양극판, 제2집전체 및 중앙 전해질 분배관으로 구성된 스택을 포함하는 것으로, 상기 셀은 양극 플로우 프레임, 제1 전극, 분리막, 음극 플로우 프레임, 제2전극으로 구성되고, 상기 양극 플로우 프레임 및 상기 음극 플로우 프레임은 커버 플레이트를 포함하는 것인 실링이 강화된 바나듐 레독스 흐름전지를 제공한다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, it includes a stack consisting of an end plate, a PVC head plate, a first current collector, a first positive electrode plate, a cell, a second positive electrode plate, a second current collector, and a central electrolyte distribution pipe. In this way, the cell is composed of an anode flow frame, a first electrode, a separator, a cathode flow frame, and a second electrode, and the anode flow frame and the cathode flow frame include a cover plate. We provide DOX flow batteries.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 엔드 플레이트는 금속경판으로 구성되는 것으로, 상기 엔드 플레이트의 후면부는 프레임을 포함하고, 상기 프레임의 두께는 엔드플레이트의 두께의 두 배 이상인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the end plate is composed of a metal mirror plate, the rear portion of the end plate includes a frame, and the thickness of the frame may be more than twice the thickness of the end plate.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스택은 복수의 셀을 포함하는 것으로 상기 셀을 연속으로 적층하여 형성하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the stack includes a plurality of cells and may be formed by sequentially stacking the cells.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스택은 2N(N+N)개의 셀을 적층하여 형성하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the stack may be formed by stacking 2N (N+N) cells.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 플로우 프레임은 제1 양극 플로우 프레임 및 제2 양극 플로우 프레임을 포함하는 것으로, 상기 제1 양극 플로우 프레임의 정면부는 외곽 실링부, 전해질 유로 및 매니폴드 실링부를 포함하고, 상기 제1 양극 플로우 프레임의 후면부는 양극판(바이폴라 플레이트, BP) 실링부를 포함하며, 상기 제2 양극 플로우 프레임의 정면부는 외곽 실링부, 전해질 유로 및 매니폴드 실링부를 포함하고, 상기 제2 양극 플로우 프레임의 후면부는 양극판 실링부 및 외곽 실링부를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the anode flow frame includes a first anode flow frame and a second anode flow frame, and the front portion of the first anode flow frame includes an outer sealing portion, an electrolyte flow path, and a manifold sealing portion. A rear portion of the first anode flow frame includes a bipolar plate (BP) sealing portion, and a front portion of the second anode flow frame includes an outer sealing portion, an electrolyte flow path, and a manifold sealing portion, and the second anode flow frame includes an outer sealing portion, an electrolyte flow path, and a manifold sealing portion. The rear portion of the anode flow frame may include a positive plate sealing portion and an outer sealing portion.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 플로우 프레임은 제1 음극 플로우 프레임 및 제2 음극 플로우 프레임을 포함하는 것으로, 상기 제1 음극 플로우 프레임의 정면부는 외곽 실링부, 전해질 유로 및 매니폴드 실링부 및 분리막 실링부를 포함하고, 상기 제1 음극 플로우 프레임의 후면부는 양극판 실링부 양극판(바이폴라 플레이트, BP)실링부 및 외곽 실링부를 포함하며,상기 제2 음극 플로우 프레임의 정면부는 외곽 실링부, 전해질 유로 및 매니폴드 실링부 및 분리막 실링부를 포함하고, 상기 제2 음극 플로우 프레임의 후면부는 양극판(바이폴라 플레이트, BP) 실링부를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the cathode flow frame includes a first cathode flow frame and a second cathode flow frame, and the front portion of the first cathode flow frame includes an outer sealing portion, an electrolyte flow path, and a manifold sealing portion. and a separator sealing portion, wherein the rear portion of the first cathode flow frame includes an anode plate seal portion, a bipolar plate (BP) seal portion, and an outer seal portion, and a front portion of the second cathode flow frame includes an outer seal portion and an electrolyte flow path. and a manifold sealing portion and a separator sealing portion, and the rear portion of the second cathode flow frame may include a positive plate (bipolar plate, BP) sealing portion.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스택은 복수개의 양극판(바이폴라 플레이트, BP)을 포함하는 것으로, 상기 복수개의 양극판(바이폴라 플레이트, BP)은 상기 셀의 개수(2N 개) 보다 2개 더 많은 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the stack includes a plurality of bipolar plates (bipolar plates, BP), wherein the plurality of bipolar plates (BP) is 2 more than the number of cells (2N). It may be.

본 발명의 또 다른 일 관점에 따르면, 중앙 전해질 분배관을 중심으로 스택을 적층하는 방법에 있어서, 엔드 플레이트 상에 PVC경판을 적층하는 제1단계, 상기 PVC경판에 제1 집전체를 적층하는 제2단계, 상기 제1 집전체 상에 제1 양극판(바이폴라 플레이트, BP)를 적층하는 제3단계, 상기 제1 양극판(바이폴라 플레이트, BP) 상에 셀을 적층하는 제4단계, 상기 셀 상에 제2 양극판(바이폴라 플레이트, BP)를 적층하는 제5단계, 상기 제2 양극판(바이폴라 플레이트, BP) 상에 제2 집전체를 적층하는 제6단계 및 상기 제2 집전체 상에 중앙 전해질 분배관을 적층하는 제7단계를 포함하는 것인 실링이 강화된 레독스 흐름전지의 적층방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, in a method of stacking a stack around a central electrolyte distribution pipe, the first step is to laminate a PVC head plate on an end plate, and the first step is to laminate a first current collector to the PVC head plate. Step 2, Step 3, stacking a first positive electrode plate (bipolar plate, BP) on the first current collector, Step 4, stacking cells on the first positive plate (bipolar plate, BP), On the cells A fifth step of laminating a second positive plate (bipolar plate, BP), a sixth step of laminating a second current collector on the second positive plate (bipolar plate, BP), and a central electrolyte distribution pipe on the second current collector. It provides a method of stacking a redox flow battery with reinforced sealing, which includes a seventh step of stacking.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 셀을 적층하는 제4단계는 상기 제1 양극판(바이폴라 플레이트, BP)에 상기 양극 플로우 프레임을 적층하는 단계, 상기 양극 플로우 프레임의 정면부에 제1전극을 삽입하는 단계 상기 제1전극 상에 분리막을 적층하는 단계, 상기 양극 플로우 프레임의 정면부에 음극 플로우 프레임의 정면부가 맞닿게 적층하는 단계 상기 음극 플로우 프레임의 후면부에 제2전극을 삽입하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fourth step of stacking the cells includes stacking the anode flow frame on the first anode plate (bipolar plate, BP), and placing a first electrode on the front part of the anode flow frame. Inserting a separator on the first electrode, stacking the front part of the cathode flow frame in contact with the front part of the anode flow frame, and inserting the second electrode into the rear part of the cathode flow frame. It may be.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 셀을 적층하는 제4단계는 상기 양극 플로우 프레임 및 상기 음극 플로우 프레임을 형성하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fourth step of stacking the cells may include forming the anode flow frame and the cathode flow frame.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 플로우 프레임 및 상기 음극 플로우 프레임을 형성하는 단계는, 상기 양극 플로우 프레임 및 음극 플로우 프레임의 전해질 유로를 커버 플레이트로 접착하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of forming the anode flow frame and the cathode flow frame may include adhering the electrolyte passages of the anode flow frame and the cathode flow frame with a cover plate.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극 플로우 프레임을 적층하는 단계는 제1 양극 플로우 프레임을 적층하는 단계 및 제2 양극 플로우 프레임을 적층하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of stacking the anode flow frames may include stacking a first anode flow frame and a step of stacking a second anode flow frame.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 양극 플로우 프레임을 적층하는 단계는, 상기 제1 양극 플로우 프레임의 정면부에 외곽 실링제 및 매니폴드 실링제를 삽입하고, 상기 제1 양극 플로우 프레임의 후면부에 양극판(바이폴라 플레이트, BP) 실링제를 삽입하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of stacking the first anode flow frame includes inserting an outer sealing agent and a manifold sealing agent into the front portion of the first anode flow frame, and inserting an outer sealing agent and a manifold sealing agent into the front portion of the first anode flow frame. This may be by inserting a positive plate (bipolar plate, BP) sealant into the rear part.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 양극 플로우 프레임을 적층하는 단계는, 상기 제2 양극 플로우 프레임의 정면부에 외곽 실링제 및 매니폴드 실링제를 삽입하고, 상기 제2 양극 플로우 프레임의 후면부에 양극판(바이폴라 플레이트, BP) 실링제 및 외곽 실링제를 삽입하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of stacking the second anode flow frame includes inserting an outer sealing agent and a manifold sealing agent into the front portion of the second anode flow frame, and inserting an outer sealing agent and a manifold sealing agent into the front portion of the second anode flow frame. This may be by inserting a positive plate (bipolar plate, BP) sealing agent and an outer sealing agent into the rear part.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 음극 플로우 프레임을 적층하는 단계는 제1 음극 플로우 프레임을 적층하는 단계 및 제2 음극 플로우 프레임을 적층하는 단계를 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of stacking the cathode flow frames may include stacking a first cathode flow frame and a step of stacking a second cathode flow frame.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 음극 플로우 프레임을 적층하는 단계는, 상기 제1 음극 플로우 프레임의 정면부에 외곽 실링제, 매니폴드 실링제 및 분리막 실링제를 삽입하고, 상기 제1 음극 플로우 프레임의 후면부에 양극판(바이폴라 플레이트, BP) 실링제와 외곽 실링제를 삽입하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of laminating the first cathode flow frame includes inserting an outer sealing agent, a manifold sealing agent, and a separator sealing agent into the front portion of the first cathode flow frame, and inserting the first cathode flow frame into the front portion. A positive plate (bipolar plate, BP) sealant and an outer sealant may be inserted into the rear part of the cathode flow frame.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 음극 플로우 프레임을 적층하는 단계는, 상기 제2 음극 플로우 프레임의 정면부에 외곽 실링제, 매니폴드 실링제 및 분리막 실링제를 삽입하고, 상기 제2 음극 플로우 프레임의 후면부에 양극판(바이폴라 플레이트, BP) 실링제를 삽입하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step of stacking the second cathode flow frame includes inserting an outer sealing agent, a manifold sealing agent, and a separator sealing agent into the front portion of the second cathode flow frame, and inserting the second cathode flow frame. A positive plate (bipolar plate, BP) sealant may be inserted into the rear portion of the negative flow frame.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 셀을 적층하는 제4단계는 셀을 연속적으로 적층하는 것으로, 상기 연속적으로 적층되는 셀과 셀 사이에 양극판(바이폴라 플레이트, BP)을 포함하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the fourth step of stacking the cells is to continuously stack the cells, and may include a positive plate (bipolar plate, BP) between the continuously stacked cells.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 양극판과 접촉하도록 형성된 셀이 제1 양극플로우 프레임이면 제2 양극판에 접촉하는 셀은 제2 음극 플로우 프레임이고, 제1 양극판과 접촉하도록 형성된 셀이 제1 음극플로우 프레임이면, 제2 양극판에 접촉하는 셀은 제2 양극 플로우 프레임인 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, if the cell formed to contact the first positive plate is a first anode flow frame, the cell in contact with the second positive plate is the second negative flow frame, and the cell formed to contact the first positive plate is the second negative flow frame. If it is 1 cathode flow frame, the cell in contact with the second anode plate may be the second anode flow frame.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스택을 적층하는 방법은 상기 중앙 전해질 분배관의 일면에 N개의 셀이 연속으로 적층되고, 상기 중앙 전해질 분배관의 타면에 N개의 셀이 연속으로 적층되는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the method of stacking the stack involves stacking N cells in succession on one side of the central electrolyte distribution pipe, and N cells in succession on the other side of the central electrolyte distribution pipe. You can.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙 전해질 분배관을 중심으로 일면에 적층하는 셀 및 타면에 적층하는 셀의 극이 동일한 것으로, 상기 중앙 전해질 분배관의 타면에 셀을 적층하는 단계는 상기 중앙 전해질 분배관의 일면에 셀을 적층하는 단계의 역순으로 적층하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the poles of cells stacked on one side of the central electrolyte distribution pipe and the cells stacked on the other side are the same, and the step of stacking cells on the other side of the central electrolyte distribution pipe is performed on the central electrolyte distribution pipe. The cells may be stacked on one side of the electrolyte distribution pipe in the reverse order of the step of stacking them.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중앙 전해질 분배관을 중심으로 일면에 적층하는 셀 및 타면에 적층하는 셀의 극이 상이한 것으로,상기 중앙 전해질 분배관의 타면에 셀을 적층하는 단계는 상기 중앙 전해질 분배관의 일면에 셀을 적층하는 단계와 동일한 순서로 적층하는 것일 수 있다According to one embodiment of the present invention, the poles of cells stacked on one side of the central electrolyte distribution pipe and the cells stacked on the other side are different, and the step of stacking cells on the other side of the central electrolyte distribution pipe is performed on the central electrolyte distribution pipe. It may be stacked in the same order as the step of stacking cells on one side of the electrolyte distribution pipe.

본 발명은 전해질 누설을 방지한 레독스 흐름전지 및 이의 적층방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing a redox flow battery that prevents electrolyte leakage and a stacking method thereof.

또한, 스택의 반응면적을 최대화하고, 스택의 형상치수(높이, 폭, 두께)를 최소화하면서 효율적일 실링을 위한 구조를 제시하는 효과가 있다.In addition, it has the effect of providing a structure for efficient sealing while maximizing the reaction area of the stack and minimizing the geometric dimensions (height, width, thickness) of the stack.

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.Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description that follows. However, since various changes and modifications within the spirit and scope of the present invention may be clearly understood by those skilled in the art, the detailed description and specific embodiments, such as preferred embodiments of the present invention, should be understood as being given by way of example only.

도 1은 레독스 흐름전지의 구조 및 스택의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 스택의 적층 구조를 나타낸 개략도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 엔드 플레이트의 정면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 엔드 플레이트의 후면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 PVC 경판의 정면도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 PVC 경판의 후면도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 제1양극 플로우 프레임의 정면도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 제1양극 플로우 프레임의 후면도이다.
도 9는 일 실시예에 따른 플로우 프레임 커버 플레이트의 개략도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 제1음극 플로우 프레임의 정면도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 제1음극 플로우 프레임의 후면도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 제2양극 플로우 프레임의 정면도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 제2양극 플로우 프레임의 후면도이다.
도 14는 일 실시예에 따른 제2음극 플로우 프레임의 정면도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 제2음극 플로우 프레임의 후면도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 스택 내부 적층구조 및 실링구조를 나타낸 개략도이다.
도 17을 일 실시예에 따른 플로우 프레임의 거울상 구조를 나타낸 개략도이다.
도 18은 일 실시예에 따른 거울상 구조의 전극의 배치를 나타낸 개략도이다.
도 19는 일 실시예에 따른 비거울상 구조의 전극의 배치를 나타낸 개략도이다.
도 20은 일 실시예에 따른 80개의 셀을 적층한 레독스 흐름전지의 스택을 나타낸 개략도이다.
도 21은 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택의 사이클별 효율을 나타낸 그래프이다.
도 22는 일 실시예에 ㄸㆍ른 레독스 흐른전지 스택의 사이클별 충방전 용량 및 이용률을 나타낸 그래프이다.Figure 1 is a schematic diagram showing the structure and stack of a redox flow battery.
Figure 2 is a schematic diagram showing the stack structure according to one embodiment.
Figure 3 is a front view of an end plate according to one embodiment.
Figure 4 is a rear view of an end plate according to one embodiment.
Figure 5 is a front view of a PVC end plate according to one embodiment.
Figure 6 is a rear view of a PVC head plate according to one embodiment.
Figure 7 is a front view of a first anode flow frame according to an embodiment.
Figure 8 is a rear view of the first anode flow frame according to one embodiment.
9 is a schematic diagram of a flow frame cover plate according to one embodiment.
Figure 10 is a front view of a first cathode flow frame according to one embodiment.
Figure 11 is a rear view of the first cathode flow frame according to one embodiment.
Figure 12 is a front view of a second anode flow frame according to an embodiment.
Figure 13 is a rear view of a second anode flow frame according to an embodiment.
Figure 14 is a front view of a second cathode flow frame according to one embodiment.
Figure 15 is a rear view of the second cathode flow frame according to one embodiment.
Figure 16 is a schematic diagram showing the internal stack structure and sealing structure according to one embodiment.
Figure 17 is a schematic diagram showing a mirror image structure of a flow frame according to an embodiment.
Figure 18 is a schematic diagram showing the arrangement of electrodes with a mirror image structure according to one embodiment.
Figure 19 is a schematic diagram showing the arrangement of electrodes with a non-mirror structure according to one embodiment.
Figure 20 is a schematic diagram showing a stack of a redox flow battery stacked with 80 cells according to an embodiment.
Figure 21 is a graph showing the cycle-by-cycle efficiency of the redox flow battery stack according to one embodiment.
Figure 22 is a graph showing the charge/discharge capacity and utilization rate by cycle of a redox flow battery stack according to an embodiment.

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 당·업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention and drawings. These examples are merely illustrative instructions to explain the present invention in more detail, and it is obvious to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples. something to do.

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. Additionally, unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in this specification have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains, and in case of conflict, this specification including definitions The description will take precedence.

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.In order to clearly explain the proposed invention in the drawings, parts unrelated to the description have been omitted, and similar reference numerals have been assigned to similar parts throughout the specification. And when it is said that a part “includes” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that it can further include other components, unless specifically stated to the contrary. In addition, the “part” described in the specification refers to one unit or block that performs a specific function.

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.Identification codes (first, second, etc.) for each step are used for convenience of explanation. The identification codes do not describe the order of each step, and each step does not clearly state a specific order in context. It may be carried out differently from the order specified above.

즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.That is, each step may be performed in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the opposite order.

레독스 흐름전지는 전지 내부로 양극(positive electrode)과 음극(negative electrode)의 액체 전해질이 분리된 상태로 흘러야 한다. 그러나 레독스 흐름전지의 전해질은 도 1에 개시한 바와 같이 외부의 탱크에서 펌프에 의해 가압된 상태로 전지 내부로 공급하는 것으로 전지 내부에서 전해질 섞임 현상, 전해질의 외부로의 누설 현상이 발생할 수 있으며, 상기 현상에 의하여 레독스 흐름전지의 효율 및 가용용량이 감소하게 된다. 따라서 상기 전해질 섞임 현상, 전해질의 외부로의 누설현상을 방지하기 위한 실링구조는 레독스 흐름전지에 필수적인 요소이다. In a redox flow battery, the liquid electrolyte of the positive electrode and negative electrode must flow inside the battery in a separated state. However, as shown in FIG. 1, the electrolyte of a redox flow battery is supplied into the battery in a pressurized state from an external tank by a pump, so electrolyte mixing within the battery and leakage of the electrolyte to the outside may occur. , the efficiency and usable capacity of the redox flow battery decrease due to the above phenomenon. Therefore, a sealing structure to prevent electrolyte mixing and electrolyte leakage to the outside is an essential element of a redox flow battery.

이에, 본 발명은 상기 전해질의 누설 현상을 방지하는 바나듐 레독스 흐름전지 및 이의 적층방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the purpose of the present invention is to provide a vanadium redox flow battery and a stacking method thereof that prevent leakage of the electrolyte.

도 2는 일 실시예에 따른 스택(1000)의 적층 구조를 나타낸 개략도이다. 도 2를 참고하면, 바나듐 레독스 흐름전지 스택은 엔드 플레이트(100), PVC 경판(200), 제1 집전체(300), 제1양극판(B1, 바이폴라 플레이트, BP), 셀(500, 600, 700), 제2양극판(B2), 제2집전체(800) 및 중앙 전해질 분배관(900)으로 구성된다. Figure 2 is a schematic diagram showing the stacked structure of the stack 1000 according to one embodiment. Referring to Figure 2, the vanadium redox flow battery stack includes an end plate 100, a PVC head plate 200, a first current collector 300, a first positive electrode plate (B1, bipolar plate, BP), and cells 500 and 600. , 700), a second positive electrode plate (B2), a second current collector 800, and a central electrolyte distribution pipe 900.

도 3은 일 실시예에 따른 엔드 플레이트(100,100‘)의 정면도이며, 도 4는 일 실시예에 따른 엔드 플레이트(100, 100‘)의 후면도이다.Figure 3 is a front view of the end plate (100, 100') according to an embodiment, and Figure 4 is a rear view of the end plate (100, 100') according to an embodiment.

도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 엔드 플레이트(100, 100‘)는 얇은 금속경판으로 스택(1000)의 최외곽에 배치되는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 금속경판은 알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다.Referring to FIGS. 3 and 4, the end plates 100 and 100' are thin metal plates and are disposed on the outermost side of the stack 1000. At this time, it is preferable to use aluminum as the metal mirror plate.

한편, 상기 스택(1000) 적층을 완료하고 가장자리에 볼트와 너트를 체결할 경우 중앙부분에 볼록 현상이 일어날 수 있다. 이에, 상기 볼록 현상을 방지하고 상기 엔드 플레이트(100,100‘)를 평평하게 지탱하기 위하여 상기 엔드 플레이트(100)의 후면부에 프레임(110,120)을 포함하는 것으로, 상기 프레임(110, 120)의 두께는 상기 엔드 플레이트(100, 100‘) 두께의 두 배 이상인 것이 바람직하다. Meanwhile, when stacking the stack 1000 is completed and bolts and nuts are fastened to the edges, a convex phenomenon may occur in the center portion. Accordingly, in order to prevent the convex phenomenon and support the end plates 100 and 100' flatly, frames 110 and 120 are included at the rear portion of the end plate 100, and the thickness of the frames 110 and 120 is as described above. It is preferable that the thickness is more than twice the thickness of the end plates (100, 100').

한편, 상기 프레임은 상기 엔드 플레이트(100)의 후면부에 배치되는 형태는 후면부의 휨을 방지하는 형태이면 제한이 없다. 예를 들어, 상기 프레임을 막대 형태로 형성하여 상기 엔드 플레이트(100)의 후면부에 세로 또는 가로로 배치할 수 있으며, 가로 및 세로로 동시에 배치할 수 있다. 또한, 상기 후면부의 전체 면적을 감싸도록 배치할 수 있다.Meanwhile, the shape of the frame disposed on the rear portion of the end plate 100 is not limited as long as it is shaped to prevent bending of the rear portion. For example, the frame can be formed in a bar shape and placed vertically or horizontally on the rear part of the end plate 100, and can be placed both horizontally and vertically at the same time. Additionally, it can be arranged to surround the entire area of the rear portion.

도 5는 일 실시예에 따른 PVC 경판(200, 200‘)의 정면도이며, 도 6은 일 실시예에 따른 PVC 경판(200, 200‘)의 후면도이다. Figure 5 is a front view of a PVC light plate (200, 200') according to an embodiment, and Figure 6 is a rear view of a PVC light plate (200, 200') according to an embodiment.

도 5 및 도 6을 참고하면, 상기 PVC 경판(200, 200’)은 상기 엔드 플레이트(100,100‘)와 상기 제1집전체(300) 사이에 배치하여 상기 제1집전체(300)의 위치를 고정하고 상기 엔드 플레이트(100)와 상기 제1집전체(300)를 절연시키는 것을 특징으로 한다. Referring to Figures 5 and 6, the PVC head plates (200, 200') are disposed between the end plates (100, 100') and the first current collector (300) to determine the position of the first current collector (300). It is characterized by fixing and insulating the end plate 100 and the first current collector 300.

상기 양극판(B1, B2, B3, B4, 바이폴라 플레이트, BP)는 전기를 전도하는 역활을 하는 것으로, 제1 양극판(B1) 및 제2 양극판(B2)을 포함하는 것을 특징으로 한다. The positive electrode plates (B1, B2, B3, B4, bipolar plates, BP) serve to conduct electricity and include a first positive electrode plate (B1) and a second positive electrode plate (B2).

상기 셀(500, 600, 700)은 양극 플로우 프레임(510, 610, 710), 제1전극(520, 620, 720), 분리막(530, 630, 730), 제2 전극(540, 640, 740) 및 음극 플로우 프레임(550, 650, 750)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The cells (500, 600, 700) include an anode flow frame (510, 610, 710), a first electrode (520, 620, 720), a separator (530, 630, 730), and a second electrode (540, 640, 740). ) and a cathode flow frame (550, 650, 750).

상세하게는, 상기 스택(1000)은 복수의 셀(400)을 포함하는 것으로, 상기 중앙 전해질 분배관(900)을 기준으로 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 일면에 N개의 셀을 배치하고, 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 타면에 N개의 셀을 배치하여 2N(N+N)개의 셀을 포함하는 것을 특징으로 한다. In detail, the stack 1000 includes a plurality of cells 400, and N cells are arranged on one side of the central electrolyte distribution pipe 900 with respect to the central electrolyte distribution pipe 900, It is characterized in that N cells are arranged on the other side of the central electrolyte distribution pipe 900 to include 2N (N + N) cells.

또한, 상기 복수의 셀(400)은 상기 셀(500, 600, 700)과 셀(500, 600, 700) 사이에 전기를 전도하기 위하여 상기 양극판(B1, B2, B3, B4)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the plurality of cells 400 further include the positive electrode plates (B1, B2, B3, B4) to conduct electricity between the cells 500, 600, and 700. It is characterized by

상세하게는, 상기 셀(500, 600, 700)을 구성하는 상기 제1전극(520, 620, 720) 및 제2 전극(540, 640, 740) 사이에 전기를 전도하기 위하여 제3양극판(B3) 및 제4양극판(B4)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 양극판(B1, B2, B3, B4)은 복수의 셀(400)의 개수보다 2개 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 양극판(B1, B2, B3, B4)는 2N+2개로 포함하는 것이 바람직하다. In detail, a third positive electrode plate (B3) is used to conduct electricity between the first electrodes (520, 620, 720) and the second electrodes (540, 640, 740) constituting the cells (500, 600, 700). ) and a fourth positive electrode plate (B4). At this time, it is preferable that the positive electrode plates (B1, B2, B3, B4) include two more than the number of cells 400. That is, it is preferable to include 2N+2 positive electrode plates (B1, B2, B3, B4).

도 7은 일 실시예에 따른 제1양극 플로우 프레임(510)의 정면도이고, 도 8은 일 실시예에 따른 제1양극 플로우 프레임(510‘)의 후면도이다. 도 9는 일 실시예에 따른 플로우 프레임 커버 플레이트의 개략도이다. FIG. 7 is a front view of the first anode flow frame 510 according to an embodiment, and FIG. 8 is a rear view of the first anode flow frame 510′ according to an embodiment. 9 is a schematic diagram of a flow frame cover plate according to one embodiment.

도 7 및 도 8을 참고하면, 상기 제1 양극 플로우 프레임(510)의 정면부는 외곽 실링부(512), 전해질 유로(511) 및 매니폴드 실링부(513)을 포함하고, 상기 제1 양극 플로우 프레임의 후면부는 양극판 실링부(516)을 포함한다. Referring to FIGS. 7 and 8, the front portion of the first anode flow frame 510 includes an outer sealing portion 512, an electrolyte flow path 511, and a manifold sealing portion 513, and the first anode flow frame 510 The rear portion of the frame includes a positive plate sealing portion 516.

상기 전해질 유로(511)는 상기 제1 양극 플로우 프레임(510)의 상부 및 하부에 배치되는 것으로, 전해질이 새어나와 흐르지 않도록 상기 플로우 프레임 커버 플레이트(C1, C2)를 각 각 전해질 유로의 상부 및 하부에 끼우고 접착제로 접착하여 붙이는 것을 특징으로 한다. The electrolyte flow path 511 is disposed at the top and bottom of the first anode flow frame 510, and the flow frame cover plates C1 and C2 are placed at the top and bottom of the electrolyte flow path, respectively, to prevent electrolyte from leaking out. It is characterized by inserting it into the and attaching it with adhesive.

상기 매니폴드 실링부(513)는 매니폴드를 통하여 적층된 셀(500, 600, 700)간 전해질이 흐르는 동안 상기 전해질이 새어 흐르지 않도록 상기 매니폴드 실링부(513)를 실링제를 이용하여 실링하는 것을 특징으로 한다. The manifold sealing part 513 is sealed using a sealing agent to prevent the electrolyte from leaking while the electrolyte flows between the stacked cells 500, 600, and 700 through the manifold. It is characterized by

상기 외곽 실링부(512)는 상기 제1 양극 플로우 프레임(510)의 최외곽에 배치되는 것으로, 상기 제1 양극 플로우 프레임의 전해질 유로(511) 및 매니폴드 실링부(513)를 둘러싸는 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.The outer sealing part 512 is disposed at the outermost part of the first anode flow frame 510 and is formed to surround the electrolyte flow path 511 and the manifold sealing part 513 of the first anode flow frame. It is characterized by being formed.

이때, 상기 외곽 실링부(512)는 양극 및 음극의 틈새로 전해질이 새어나가 스택 밖으로 흐르는 것을 방지하기 위한 것으로, 외곽 실링부(512)는 외곽 실링제를 이용하여 실링하는 것을 특징으로 한다. At this time, the outer sealing part 512 is used to prevent the electrolyte from leaking through the gap between the anode and the cathode and flowing out of the stack, and the outer sealing part 512 is characterized by sealing using an outer sealing agent.

상기 양극판 실링부(516)는 상기 제1 양극 플로우 프레임(510‘)의 후면부의 중앙부에 배치되는 것으로, 상기 제1 양극 플로우 프레임(510’) 및 제1 양극판(B1) 사이의 틈새로 전해질이 새어 흐르지 않도록 상기 양극판 실링부(516)를 실링제를 이용하여 실링하는 것을 특징으로 한다. The anode plate sealing portion 516 is disposed at the center of the rear portion of the first anode flow frame 510', and allows electrolyte to pass through the gap between the first anode flow frame 510' and the first anode plate B1. The positive plate sealing portion 516 is sealed using a sealing agent to prevent leakage.

도 10은 일 실시예에 따른 제1음극 플로우 프레임(550)의 정면도이며, 도 11은 일 실시예에 따른 제1음극 플로우 프레임(550‘)의 후면도이다. FIG. 10 is a front view of the first cathode flow frame 550 according to an embodiment, and FIG. 11 is a rear view of the first cathode flow frame 550′ according to an embodiment.

도 10 및 도 11을 참고하면, 상기 제1 음극 플로우 프레임의 정면부(550)는 외곽 실링부(552), 전해질 유로(551), 매니폴드 실링부(553) 및 분리막 실링부(554)를 포함하고, 상기 제1 음극 플로우 프레임의 후면부(550’)는 양극판 실링부(556) 및 외곽실링부(557)를 포함하는 것을 특징으로 한다. Referring to Figures 10 and 11, the front part 550 of the first cathode flow frame includes an outer sealing part 552, an electrolyte flow path 551, a manifold sealing part 553, and a separator sealing part 554. and the rear portion 550' of the first cathode flow frame is characterized in that it includes a positive plate sealing portion 556 and an outer sealing portion 557.

상기 분리막 실링부(554)는 상기 제1 음극 플로우 프레임(550) 정면부의 빈 공간을 둘러싸도록 배치되는 것으로, 분리막 및 전극, 제1 양극 플로우 프레임(510) 및 제1 음극 플로우 프레임(550)의 사이로 전해질이 새어 흐르지 않도록 상기 분리막 실링부(554)를 실링제를 이용하여 실링하는 것을 특징으로 한다.The separator sealing part 554 is arranged to surround the empty space of the front part of the first cathode flow frame 550, and is used to form a space between the separator and the electrode, the first anode flow frame 510, and the first cathode flow frame 550. The separator sealing portion 554 is sealed using a sealing agent to prevent electrolyte from leaking through.

도 12는 일 실시예에 따른 제2양극 플로우 프레임(610)의 정면도이며, 도 13은 일 실시예에 따른 제2양극 플로우 프레임(610‘)의 후면도이다. FIG. 12 is a front view of the second anode flow frame 610 according to an embodiment, and FIG. 13 is a rear view of the second anode flow frame 610′ according to an embodiment.

도 12 및 도 13을 참고하면, 상기 제2 양극 플로우 프레임(610)의 정면부는 외곽 실링부(612), 전해질 유로(611) 및 매니폴드 실링부(613)을 포함하고, 상기 제2 양극 플로우 프레임(610‘)의 후면부는 외곽 실링부(612’), 양극판 실링부(616) 및 매니폴드 실링부(613’)를 포함한다. Referring to FIGS. 12 and 13, the front portion of the second anode flow frame 610 includes an outer sealing portion 612, an electrolyte flow path 611, and a manifold sealing portion 613, and the second anode flow frame 610 The rear portion of the frame 610' includes an outer sealing portion 612', a positive plate sealing portion 616, and a manifold sealing portion 613'.

상세하게는, 상기 제2 양극 플로우 프레임(610, 610‘)은 복수의 셀(400) 중앙부에 배치되는 것으로, 상기 셀과 셀 사이의 전해질이 새어 흐르는 것을 방지해야 한다. 이에, 상기 제2 양극 플로우 프레임의 정면부(610) 뿐만 아니라 상기 제2 양극 플로우 프레임의 후면부(610’)에도 매니폴드 실링부(613‘)를 포함하는 것이 바람직하다. In detail, the second anode flow frames 610 and 610' are disposed in the center of the plurality of cells 400 and must prevent electrolyte from leaking between the cells. Accordingly, it is preferable to include a manifold sealing portion 613′ not only on the front portion 610 of the second anode flow frame but also on the rear portion 610′ of the second anode flow frame.

이때, 상기 제1 양극 플로우 프레임의 후면부(510’)는 상기 제1 양극판(B1)과 접촉하는 것으로 전해질이 흐르는 공간이 없다. 이에, 매니폴드가 존재하지 않으며, 이에 매니폴드 실링부 또한 존재하지 않는다.At this time, the rear portion 510' of the first anode flow frame is in contact with the first anode plate B1 and there is no space for electrolyte to flow. Accordingly, the manifold does not exist, and the manifold sealing part also does not exist.

도 14는 일 실시예에 따른 제2음극 플로우 프레임(750)의 정면도이며, 도 15는 일 실시예에 따른 제2음극 플로우 프레임(750‘)의 후면도이다.FIG. 14 is a front view of the second cathode flow frame 750 according to an embodiment, and FIG. 15 is a rear view of the second cathode flow frame 750′ according to an embodiment.

도 14 및 도 15를 참고하면, 상기 제2음극 플로우 프레임(750)의 정면부는 외곽 실링부(752), 전해질 유로(751), 매니폴드 실링부(753) 및 분리막 실링부(754)를 포함하고, 상기 제2 음극 플로우 프레임(750‘)의 후면부는 양극판 실링부(756)을 포함하는 것을 특징으로 한다. Referring to FIGS. 14 and 15, the front portion of the second cathode flow frame 750 includes an outer sealing portion 752, an electrolyte flow path 751, a manifold sealing portion 753, and a separator sealing portion 754. And the rear portion of the second cathode flow frame 750' is characterized in that it includes a positive plate sealing portion 756.

한편, 상기 제1양극 플로우 프레임(510)은 상기 제1 양극판(B1)과 접촉하도록 위치하고, 상기 제2음극 플로우 프레임(750)은 상기 제2 양극판(B2)과 접촉하도록 위치하는 것으로, 중앙부에 위치하는 상기 제1음극 플로우 프레임(550) 및 상기 제2 양극 플로우 프레임(610)과 대비하여 두께가 두꺼운 것이 바람직하다.Meanwhile, the first anode flow frame 510 is positioned to contact the first anode plate (B1), and the second cathode flow frame 750 is positioned to contact the second anode plate (B2), and is located in the center. It is preferable that the thickness is thick compared to the first cathode flow frame 550 and the second anode flow frame 610 located therein.

이는, 중앙에 위치하는 상기 제1음극 플로우 프레임(550) 및 상기 제2 양극 플로우 프레임(610)의 경우 중앙에 위치하는 제3 양극판(B3) 또는 제4 양극판(B4)의 의 두께를 각 반반씩 공유하나, 상기 제1양극 플로우 프레임(510) 및 상기 제2음극 플로우 프레임(750)은 제1양극판(B1) 또는 제2양극판(B2) 두께만큼을 더 포함하기 때문이다. This means that, in the case of the first cathode flow frame 550 and the second anode flow frame 610 located in the center, the thickness of the third anode plate B3 or the fourth anode plate B4 located in the center is divided into half and half. Although they share each other, the first anode flow frame 510 and the second cathode flow frame 750 further include a thickness equal to the thickness of the first anode plate B1 or the second anode plate B2.

도 16은 일 실시예에 따른 스택 내부 적층구조 및 실링구조를 나타낸 개략도이다.Figure 16 is a schematic diagram showing the internal stack structure and sealing structure according to one embodiment.

도 16을 참고하면, 상기 외곽 실링부는 양극 플로우 프레임의 정면부 및 후면부, 음극 플로우 프레임의 정면부 및 후면부에 형성되는 것으로 지그재그로 배치하여 실링제가 서로 맞붙지 않게 배치하는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 16, the outer sealing portions are formed on the front and rear portions of the anode flow frame and the front and rear portions of the cathode flow frame, and are preferably arranged in a zigzag manner so that the sealing agents do not come into contact with each other.

예를 들면, 상기 양극 플로우 프레임의 정면부에 포함되는 외곽 실링부는 상기 음극 플로우 프레임의 정면부에 포함되는 외곽 실링부보다 외곽으로 위치하게 배치하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 상기 음극 플로우 프레임의 정면부에 포함되는 외곽 실링부는 상기 양극 플로우 프레임의 정면부에 포함되는 외곽 실링부보다 안쪽에 배치되는 것이 바람직하다.For example, it is preferable that the outer sealing part included in the front part of the anode flow frame is positioned outside the outer sealing part included in the front part of the cathode flow frame. In other words, it is preferable that the outer sealing part included in the front part of the cathode flow frame is disposed inside the outer sealing part included in the front part of the anode flow frame.

또한, 상기 음극 플로우 프레임의 후면부에 포함되는 외곽 실링부는 상기 양극 플로우 프레임의 후면부에 포함되는 외곽 실링부보다 외곽으로 위치하게 배치하는 것이 바람직하다. 다시 말해, 상기 양극 플로우 프레임의 후면부에 포함되는 외곽 실링부는 상기 음극 플로우 프레임의 후면부에 포함되는 외곽 실링부보다 안쪽에 배치되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the outer sealing part included in the rear part of the cathode flow frame is located outside the outer sealing part included in the rear part of the anode flow frame. In other words, it is preferable that the outer sealing part included in the rear part of the anode flow frame is disposed inside the outer sealing part included in the rear part of the cathode flow frame.

즉, 상기 외곽 실링부의 위치를 지그재그로 배치함에 따라 실링의 효과를 향상시킬 수 있다.In other words, the sealing effect can be improved by arranging the outer sealing portion in a zigzag manner.

나아가, 상기 각 실링부에 포함되는 실링제는 내식성, 내수성 재질을 갖는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 아쿠아플렉스 실링재질, 아세틱 실리콘 재질, EPDM(에틸렌프로필렌디엔) 가스켓 및 플라스틱 실런트(polyester resin) 등의 재질로 이와 동등하거나 이 이상의 내구성을 갖는 재질의 실링제를 사용하는 것이 바람직하다. Furthermore, the sealing agent included in each of the sealing parts is characterized by being made of a corrosion-resistant and water-resistant material. For example, it is desirable to use a sealing agent made of materials such as Aquaflex sealing material, acetic silicone material, EPDM (ethylene propylene diene) gasket, and plastic sealant (polyester resin) with durability equal to or greater than these. .

또한, 상기 실링부에 포함되는 실링제는 오링(o-ring)을 포함하는 것으로 NBR O-ring, HNBR O-ring, VITON O-ring 및 EPDM O-ring 중 선택되는 1종을 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the sealing agent included in the sealing part includes an O-ring, and preferably includes one selected from NBR O-ring, HNBR O-ring, VITON O-ring, and EPDM O-ring. do.

하기에는, 상기 스택(1000)을 적층하는 방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 상기 스택(1000)을 적층하기 위하여 엔드 플레이트(100) 상에 PVC경판(200)을 적층하는 제1단계, 상기 PVC경판(200)에 제1 집전체(300)를 적층하는 제2단계, 상기 제1 집전체(300) 상에 제1 양극판(B1, 바이폴라 플레이트, BP)를 적층하는 제3단계, 상기 제1 양극판(B1, 바이폴라 플레이트, BP) 상에 셀(500,600,700)을 적층하는 제4단계, 상기 셀(500,600,700) 상에 제2 양극판(B2, 바이폴라 플레이트, BP)를 적층하는 제5단계, 상기 제2 양극판(B2, 바이폴라 플레이트, BP) 상에 제2 집전체(800)를 적층하는 제6단계 및 상기 제2 집전체 상에 중앙 전해질 분배관을 적층하는 제7단계를 포함한다.Below, the method of stacking the stack 1000 will be described in detail. A first step of laminating the PVC hard plate 200 on the end plate 100 to form the stack 1000, a second step of laminating the first current collector 300 on the PVC hard plate 200, A third step of stacking the first positive plate (B1, bipolar plate, BP) on the first current collector 300, and a fourth step of stacking cells 500, 600, and 700 on the first positive plate (B1, bipolar plate, BP). Step 5, stacking the second positive electrode plate (B2, bipolar plate, BP) on the cells (500, 600, 700), stacking the second current collector 800 on the second positive electrode plate (B2, bipolar plate, BP) It includes a sixth step and a seventh step of stacking a central electrolyte distribution pipe on the second current collector.

상기 제1단계는 엔드 플레이트(100) 상에 PVC경판(200)을 적층하는 것으로, 상기 엔드 플레이트(100)의 정면부 PVC경판(200)의 정면부가 접촉하도록 적층하는 것을 특징으로 한다.The first step is to laminate the PVC head plate 200 on the end plate 100, and is characterized in that the front face of the PVC head plate 200 of the end plate 100 is in contact with the front face.

상기 제2단계는 상기 제1 집전체(300)를 상기 PVC 경판(200)에 적층하는 것으로, 상기 PVC 경판(200‘) 후면부의 중앙부분(210)에 상기 제1 집전체(300)를 적층하여 고정하는 것을 특징으로 한다. The second step is to laminate the first current collector 300 on the PVC head plate 200, by laminating the first current collector 300 on the central portion 210 of the rear portion of the PVC head plate 200'. It is characterized by fixing it.

상기 제3단계는 상기 제1 양극판(B1)을 상기 제1집전체(300) 상에 적층하는 것을 특징으로 한다.The third step is characterized in that the first positive electrode plate (B1) is stacked on the first current collector 300.

상기 제4단계는 상기 제1양극판(B1)에 상기 양극 플로우 프레임을 적층하는 단계, 상기 양극 플로우 프레임의 정면부에 제1전극을 삽입하는 단계, 상기 제1전극 상에 분리막을 적층하는 단계, 상기 양극 플로우 프레임의 정면부에 음극 플로우 프레임의 정면부가 맞닿게 적층하는 단계 및 상기 음극 플로우 프레임의 후면부에 제2전극을 삽입하는 단계를 포함한다.The fourth step includes laminating the anode flow frame on the first anode plate (B1), inserting a first electrode into the front part of the anode flow frame, laminating a separator on the first electrode, It includes stacking the front part of the cathode flow frame in contact with the front part of the anode flow frame and inserting a second electrode into the rear part of the cathode flow frame.

상세하게는, 상기 셀을 적층하는 제4단계는 상기 제1 양극판(B1)상에 상기 제1 양극 플로우 프레임의 후면부(510‘)가 접촉하도록 적층하는 단계, 상기 제1 양극 플로우 프레임의 정면부(510)에 제1전극(520)을 적층하는 단계, 상기 제1전극(520) 상에 분리막(530)을 적층하는 단계, 상기 분리막(530) 상에 상기 제1 양극 플로우 프레임의 정면부(510)와 상기 제1 음극 플로우 프레임의 정면부(550)가 맞닿게 적층하는 단계 및 상기 제1 음극 플로우 프레임의 후면부(550’)에 제2 전극(540)을 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In detail, the fourth step of stacking the cells includes stacking the cells so that the rear portion 510' of the first anode flow frame contacts the first anode plate B1, and the front portion of the first anode flow frame Laminating a first electrode 520 on 510, laminating a separator 530 on the first electrode 520, front portion of the first anode flow frame on the separator 530 ( 510) and the front part 550 of the first cathode flow frame are stacked in contact with each other, and inserting the second electrode 540 into the rear part 550' of the first cathode flow frame. Do it as

이때, 상기 제1 양극 플로우 프레임의 정면부(510) 및 상기 제1 음극 플로우 프레임의 정면부(550)다 맞닿게 적층하는 것은 상기 제1양극 플로우 프레임 정면부(510)의 오른쪽 체결부(514)가 상기 제1음극 플로우 프레임 정면부의 왼쪽 체결부(555)가 서로 맞닿게 적층하는 것으로, 서로 맞닿은 플로우 프레임으로 흐르는 각각의 전해질이 다른 통로로 흐르게 된다.At this time, the front portion 510 of the first anode flow frame and the front portion 550 of the first cathode flow frame are stacked in contact with each other using the right fastening portion 514 of the first anode flow frame front portion 510. ) is stacked so that the left fastening portions 555 of the front part of the first cathode flow frame come into contact with each other, so that each electrolyte flowing into the flow frames that come into contact with each other flows through a different passage.

나아가, 상기 셀을 적층하는 4단계는 셀을 연속적으로 적층하는 것으로, N개의 셀을 적층하는 것을 특징으로 한다. 상세하게는, 상기 제5단계를 수행하기 위하여 상기 셀을 적층하는 제4단계는 셀을 연속적으로 적층하는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the fourth step of stacking the cells is to continuously stack the cells, and is characterized by stacking N cells. In detail, the fourth step of stacking the cells to perform the fifth step is characterized by continuously stacking the cells.

즉, 상기 제2전극(540)을 삽입한 상기 제1 음극 플로우 프레임의 후면부(550‘) 상에 셀을 연속적으로 적층하는 것으로, 연속적으로 적층되는 셀과 셀 사이(도2 참고, 500 및 600의 사이, 600 및 700의 사이) 에 양극판(바이폴라 플레이트, BP)을 포함하는 것이 바람직하다. That is, cells are continuously stacked on the rear portion 550' of the first cathode flow frame into which the second electrode 540 is inserted, and between the continuously stacked cells (see FIG. 2, 500 and 600) It is desirable to include a positive electrode plate (bipolar plate, BP) between 600 and 700.

구체적으로, 상기 셀을 연속적으로 적층하기 위하여 상기 제2 전극(540) 상에 제3 양극판(B3)을 적층하는 단계, 상기 제3 양극판(B3)상에 제2 양극 플로우 프레임의 후면부(610‘)가 접촉하도록 적층하는 단계, 상기 제2 양극 플로우 프레임의 정면부(610)에 제1전극(620)을 삽입하는 단계, 상기 제1전극(620) 상에 분리막(630)을 적층하는 단계, 상기 분리막(630) 상에 상기 제2 양극 플로우 프레임의 정면부(610)와 제1 음극 플로우 프레임의 정면부(650)가 맞닿게 적층하는 단계 및 상기 제1 음극 플로우 프레임의 후면부(650) 상에 제2 전극(640)을 삽입하는 것이 바람직하다.Specifically, stacking a third positive electrode plate (B3) on the second electrode 540 to continuously stack the cells, and stacking the rear portion 610' of the second positive electrode flow frame on the third positive electrode plate (B3). ) to contact, inserting the first electrode 620 into the front portion 610 of the second anode flow frame, stacking the separator 630 on the first electrode 620, stacking the front portion 610 of the second anode flow frame and the front portion 650 of the first cathode flow frame on the separator 630 in contact with each other, and stacking the front portion 650 of the first cathode flow frame on the separator 630. It is desirable to insert the second electrode 640 into.

이때, 상기 셀을 연속적으로 적층하기 위하여 상기의 단계를 반복하여 적층하는 것이 바람직하며, 가장 마지막 셀의 음극 플로우 프레임은 제1 음극 플로우 프레임(550, 650)이 아닌 제2 음극 플로우 프레임(750)을 적층하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to repeat the above steps to continuously stack the cells, and the cathode flow frame of the last cell is the second cathode flow frame 750, not the first cathode flow frame 550, 650. It is desirable to laminate.

다시 말해, 상기 제1 양극판(B1)과 접촉하는 셀에 포함되는 상기 양극 플로우 프레임은 제1 양극 플로우 프레임(510)이고, 상기 제1 양극판(B1)과 접촉하지 않는 셀에 포함되는 양극 플로우 프레임은 제2 양극 플로우 프레임(610, 710)인 것을 특징으로 한다.In other words, the anode flow frame included in the cell in contact with the first anode plate (B1) is the first anode flow frame 510, and the anode flow frame included in the cell that is not in contact with the first anode plate (B1) is characterized in that it is a second anode flow frame (610, 710).

또한, 상기 제2 양극판(B2)과 접촉하는 셀에 포함되는 상기 음극 플로우 프레임은 제2 음극 플로우 프레임(750)이고, 상기 제2 양극판(B2)과 접촉하지 않는 셀에 포함되는 음극 플로우 프레임은 제1 음극 플로우 프레임(550, 650)을 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the negative electrode flow frame included in the cell that is in contact with the second positive plate (B2) is the second negative electrode flow frame 750, and the negative electrode flow frame included in the cell that is not in contact with the second positive plate (B2) is It is characterized in that it includes a first cathode flow frame (550, 650).

나아가, 상기 제1 양극판(B1) 및 상기 제2 양극판(B2)에 접촉하는 플로우 프레임의 극은 서로 다른 것을 특징으로 한다. 즉, 제1 양극판(B1)에 접촉하는 플로우 프레임이 양극 플로우 프레임이면, 상기 제2 양극판(B2)에 접촉하는 플로우 프레임은 음극 플로우 프레임인 것이 바람직하며, 상기 제1 양극판(B1)에 접촉하는 플로우 프레임이 음극 플로우 프레임이며, 상기 제2 양극판(B2)에 접촉하는 플로우 프레임은 양극 플로우 프레임인 것을 특징으로 한다. 예를 들어,상기 제1 양극판과 접촉하도록 형성된 셀이 제1 양극플로우 프레임이면 제2 양극판에 접촉하는 셀은 제2 음극 플로우 프레임이고, 제1 양극판과 접촉하도록 형성된 셀이 제1 음극플로우 프레임이면, 제2 양극판에 접촉하는 셀은 제2 양극 플로우 프레임인 것이 바람직하다.Furthermore, the poles of the flow frame in contact with the first positive plate (B1) and the second positive plate (B2) are characterized in that they are different from each other. That is, if the flow frame in contact with the first positive plate (B1) is a positive flow frame, the flow frame in contact with the second positive plate (B2) is preferably a negative flow frame, and the flow frame in contact with the first positive plate (B1) is preferably a positive flow frame. The flow frame is a negative flow frame, and the flow frame in contact with the second positive plate B2 is a positive flow frame. For example, if the cell formed to contact the first positive plate is a first anode flow frame, the cell in contact with the second positive plate is a second negative electrode flow frame, and if the cell formed to contact the first positive plate is a first negative electrode flow frame, , Preferably, the cell in contact with the second anode plate is a second anode flow frame.

여기서, 상기 제1 양극 플로우 프레임, 제2 양극 플로우 프레임, 제1 음극 플로우 프레임 및 제2 음극 플로우 프레임을 구분하는 것은 배치되는 위치에 따른 것으로, 외곽에 배치되는 제1 양극 플로우 프레임(510) 및 제2 음극 플로우 프레임(750)을 제외한 제2 양극 플로우 프레임(610, 710) 및 제1 음극 플로우 프레임(550, 650)은 동일한 형태를 갖는다Here, the first anode flow frame, the second anode flow frame, the first cathode flow frame, and the second cathode flow frame are distinguished according to their placement positions, including the first anode flow frame 510 disposed on the outside, and Except for the second cathode flow frame 750, the second anode flow frames 610 and 710 and the first cathode flow frames 550 and 650 have the same shape.

한편, 상기 제1 양극 플로우 프레임(510)을 적층하는 단계는 상기 제1 양극 플로우 프레임의 정면부(510)에 외곽 실링제 및 매니폴드 실링제를 삽입하고, 상기 제1 양극 플로우 프레임의 후면부(510‘)에 양극판 실링제를 삽입하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the step of stacking the first anode flow frame 510 includes inserting an outer sealant and a manifold sealant into the front part 510 of the first anode flow frame, and inserting an outer sealant and a manifold sealant into the front part 510 of the first anode flow frame ( It is characterized by inserting a positive plate sealing agent into 510').

또한, 상기 제2 양극 플로우 프레임(610, 710)을 적층하는 단계는 상기 제2 양극 플로우 프레임의 정면부(610, 710)에 외곽 실링제 및 매니폴드 실링제를 삽입하고, 상기 제2 양극 플로우 프레임의 후면부(610‘, 710’)에 양극판 실링제 및 외곽 실링제를 삽입하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of stacking the second anode flow frames 610 and 710 includes inserting an outer sealant and a manifold sealant into the front portions 610 and 710 of the second anode flow frames, and It is characterized by inserting a positive plate sealing agent and an outer sealing agent into the rear portions 610' and 710' of the frame.

또한, 상기 제1 음극 플로우 프레임(550, 650)을 적층하는 단계는 상기 제1 음극 플로우 프레임의 정면부(550, 650)에 외곽 실링제, 매니폴드 실링제 및 분리막 실링제를 삽입하고, 상기 제1 음극 플로우 프레임의 후면부(550‘, 650’)에 양극판(바이폴라 플레이트, BP) 실링제와 외곽 실링제를 삽입하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of stacking the first cathode flow frames 550 and 650 includes inserting an outer sealant, a manifold sealant and a separator sealant into the front portions 550 and 650 of the first cathode flow frame, It is characterized by inserting a positive plate (bipolar plate, BP) sealing agent and an outer sealing agent into the rear portions 550' and 650' of the first cathode flow frame.

또한, 상기 제2 음극 플로우 프레임(750)을 적층하는 단계는 상기 제2 음극 플로우 프레임의 정면부(750)에 외곽 실링제, 매니폴드 실링제 및 분리막 실링제를 삽입하고, 상기 제2 음극 플로우 프레임의 후면부(750‘)에 양극판(바이폴라 플레이트, BP) 실링제를 삽입하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of stacking the second cathode flow frame 750 includes inserting an outer sealing agent, a manifold sealing agent, and a separator sealing agent into the front portion 750 of the second cathode flow frame, and It is characterized by inserting a bipolar plate (BP) sealing agent into the rear portion 750' of the frame.

한편, 상기 셀을 적층하는 제4단계는 셀을 적층하는 단계를 수행하기 전 상기 양극 플로우 프레임 및 상기 음극 플로우 프레임을 형성하는 단계를 포함한다. Meanwhile, the fourth step of stacking the cells includes forming the anode flow frame and the cathode flow frame before performing the step of stacking the cells.

상기 제1양극 플로우 프레임(510), 제2양극 플로우 프레임(610, 710), 제1음극 플로우 프레임(550,650) 및 제2음극 플로우 프레임(750)의 전해질 유로(511, 551, 611, 751)에 커버 플레이트(C1, C2)를 끼우고 접착제로 접착하여 상기 제1양극 플로우 프레임(510), 제2양극 플로우 프레임(610, 710), 제1음극 플로우 프레임(550, 650) 및 제2음극 플로우 프레임(750)을 형성하는 것을 특징으로 한다. Electrolyte passages 511, 551, 611, 751 of the first anode flow frame 510, the second anode flow frame 610, 710, the first cathode flow frame 550, 650, and the second cathode flow frame 750. Insert the cover plates (C1, C2) and adhere them with adhesive to form the first anode flow frame 510, the second anode flow frame 610, 710, the first cathode flow frame 550, 650, and the second cathode. It is characterized by forming a flow frame 750.

이때, 상기 전해질 유로에 커버플레이트를 접착하는 과정은 셀을 적층하기 전에 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the process of adhering the cover plate to the electrolyte channel is performed before stacking the cells.

상기 제5단계는 상기 셀 상에 상기 제2 양극판(B2)를 적층하는 것으로, 상기 제2 음극 플로우 프레임의 후면부(750‘)에 상기 제2 양극판(B2)이 접촉하도록 배치하는 것이 바람직하다.The fifth step is to stack the second positive plate (B2) on the cell, and it is preferable to arrange the second positive plate (B2) in contact with the rear portion (750') of the second negative electrode flow frame.

상기 제6단계는 상기 제2양극판(B2)에 상기 제2집전체(800)를 적층하는 것을 특징으로 하며, 상기 제7단계는 상기 제2집전체(800) 상에 상기 중앙 전해질 분배관(900)을 적층하는 것을 특징으로 한다.The sixth step is characterized by laminating the second current collector 800 on the second positive electrode plate (B2), and the seventh step is the central electrolyte distribution pipe ( 900) is characterized in that it is stacked.

상기 스택을 적층하는 방법은 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 일면에 N개의 셀이 연속으로 적층되고, 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 타면에 N개의 셀이 연속으로 적층되는 것을 특징으로 한다. The method of stacking the stack is characterized in that N cells are sequentially stacked on one side of the central electrolyte distribution pipe 900, and N cells are sequentially stacked on the other side of the central electrolyte distribution pipe 900. .

상세하게는, 상기 중앙 전해질 분배관(900)을 중심으로 상기 중앙 전해질 분배관의 타면에 셀을 적층하는 단계는 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 일면에 셀을 적층하는 단계의 역순으로 적층할 수 있다. 즉, 상기 중앙 전해질 분배관(900)을중심으로 일면에 적층하는 셀 및 타면에 적층하는 셀의 극이 동일하게 적층할 수 있다.In detail, the step of stacking cells on the other side of the central electrolyte distribution pipe 900 is performed in the reverse order of the step of stacking cells on one side of the central electrolyte distribution pipe 900. You can. That is, the poles of the cells stacked on one side and the cells stacked on the other side centered on the central electrolyte distribution pipe 900 can be stacked identically.

예를 들어, 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 타면에 셀을 적층하기 위하여 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 일면에 셀을 적층하는 단계의 역순으로 적층할 경우 제2 집전체(800)을 적층하는 단계, 상기 제2집전체(800) 상세 제2 양극판(B2)을 적층하는 단계, 상기 제2 양극판(B2) 상에 복수의 셀(400)을 적층하는 단계, 상기 복수의 셀 상에 제1 음극판(B1)을 적층하는 단계, 상기 제1 양극판(B1)상에 제1 집전체(300)를 적층하는 단계, 상기 제1 집전체(300) 상에 PVC 경판(200)을 적층하는 단계 및 상기 PVC 경판(200) 상에 엔드 플레이트(100)를 적층하는 단계로 적층될 수 있다.For example, when stacking cells in the reverse order of the step of stacking cells on one side of the central electrolyte distribution pipe 900 in order to stack cells on the other side of the central electrolyte distribution pipe 900, the second current collector 800 Stacking, Detail of the second current collector 800 Laminating a second positive electrode plate (B2), Stacking a plurality of cells 400 on the second positive electrode plate (B2), On the plurality of cells Laminating a first negative electrode plate (B1), laminating a first current collector 300 on the first positive electrode plate (B1), and laminating a PVC hard plate 200 on the first current collector 300. It can be laminated in the following steps: and laminating the end plate 100 on the PVC head plate 200.

이때, 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 타면에 셀을 역순으로 적층할 경우 중앙 전해질 분배관(900)을 중심으로 양쪽의 셀이 거울상의 구조로 이루어지게 된다. 이에, 도 17의 개략도에 나타낸 바와 같이 전해질이 흐르기 위한 입구 및 출구의 위치가 바뀌어야 하는 것으로, 전해질 흐름을 위하여 상기 타면에 배치되는 양극 플로우 프레임 및 음극 플로우 프레임은 일면에 배치되는 양극 플로우 프레임 및 음극 플로우 프레임의 구조와 거울상의 형태를 갖도록 제작되어야 한다. At this time, when cells are stacked on the other side of the central electrolyte distribution pipe 900 in reverse order, the cells on both sides of the central electrolyte distribution pipe 900 are formed in a mirror image structure. Accordingly, as shown in the schematic diagram of FIG. 17, the positions of the inlet and outlet for the electrolyte to flow must be changed, and the anode flow frame and the cathode flow frame disposed on the other side for electrolyte flow are the anode flow frame and the cathode disposed on one side. It must be manufactured to have a shape that is a mirror image of the structure of the flow frame.

즉, 거울상 제1 양극 플로우 프레임 및 거울상 제1 양극 플로우 프레임, 제2 양극 플로우 프레임 및 거울상 제2 양극 플로우 프레임, 제1 음극 플로우 프레임 및 거울상 제1 음극 플로우 프레임, 제2 음극 플로우 프레임 및 거울상 제2 음극 플로우 프레임 즉, 8개의 프레임이 각각 필요하다. That is, a mirror image first anode flow frame and a mirror image first anode flow frame, a second anode flow frame and a mirror image second anode flow frame, a first cathode flow frame and a mirror image first cathode flow frame, a second cathode flow frame and a mirror image first anode flow frame. 2 cathode flow frames, i.e. 8 frames each, are required.

또한, 도 18에 나타낸 바와 같이 거울상 플로우 프레임을 제조하여 중앙 전해질 분배관(900)의 일면 및 타면을 역순으로 적층 할 경우, 상기 중앙 전해질 분배관(900)과 접촉하는 극이 동일한 것으로, 이를 직렬로 연결하기 위하여 중앙 전해질 분배관(900)의 일면에 형성되는 왼쪽 끝의 양극과 중앙 전해질 분배관의 타면에 바로 접촉하는 음극을 연결하고, 중앙 전해질 분배관의 타면에 있는 오른쪽 끝의 양극과 중앙 전해질 분배관의 일면에 바로 접촉되어 있는 음극을 연결해야 하는 것으로, 전선의 길이가 길어지게 되며 이에 따라 저항이 커질 수 있다.In addition, as shown in FIG. 18, when a mirror image flow frame is manufactured and one side and the other side of the central electrolyte distribution pipe 900 are stacked in reverse order, the poles in contact with the central electrolyte distribution pipe 900 are the same, and they are connected in series. In order to connect to the left end positive electrode formed on one side of the central electrolyte distribution pipe 900 and the negative electrode directly in contact with the other side of the central electrolyte distribution pipe, the right end positive electrode on the other side of the central electrolyte distribution pipe and the center Since the cathode that is directly in contact with one side of the electrolyte distribution pipe must be connected, the length of the wire becomes longer and the resistance may increase accordingly.

이에, 상기 중앙 전해질 분배관(900)을 중심으로 상기 중앙 전해질 분배관의 타면에 셀을 적층하는 단계는 상기 중앙 전해질 분배관의 일면에 셀을 적층하는 단계와 동일한 순서로 적층할 수 있다. 즉, 상기 중앙 전해질 분배관(900)을 중심으로 일면에 적층하는 셀 및 타면에 적층하는 셀의 극이 상이하게 적층할 수 있다.Accordingly, the step of stacking cells on the other side of the central electrolyte distribution pipe 900 may be done in the same order as the step of stacking cells on one side of the central electrolyte distribution pipe. That is, the poles of the cells stacked on one side and the cells stacked on the other side around the central electrolyte distribution pipe 900 may be stacked differently.

예를 들어, 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 타면에 셀을 적층하여 스택을 완성시키기 위하여 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 타면에 제1 집전체(300)를 적층하는 단계, 상기 제1집전체(300) 상에세 제1 양극판(B1)을 적층하는 단계, 상기 제1 양극판(B1) 상에 복수의 셀(400)을 적층하는 단계, 상기 복수의 셀 상에 제2 양극판(B2)을 적층하는 단계, 상기 제2 양극판(B2)상에 제2 집전체(800)를 적층하는 단계, 상기 제2 집전체(800) 상에 PVC 경판(200)을 적층하는 단계 및 상기 PVC 경판(200) 상에 엔드 플레이트(100)를 적층하는 단계로 적층할 수 있다.For example, stacking a first current collector 300 on the other side of the central electrolyte distribution pipe 900 to complete the stack by stacking cells on the other side of the central electrolyte distribution pipe 900, the first current collector 300 Stacking a first positive electrode plate (B1) on a current collector 300, stacking a plurality of cells 400 on the first positive electrode plate (B1), and stacking a second positive electrode plate (B2) on the plurality of cells. ), laminating a second current collector 800 on the second positive plate (B2), laminating a PVC head plate 200 on the second current collector 800, and the PVC head plate It can be laminated by stacking the end plate 100 on (200).

상기 중앙 전해질 분배관(900)의 일면 및 타면을 동일한 순서로 셀을 적층함에 따라 타면에 적층하기 위한 거울상의 양극 플로우 프레임 및 음극 플로우 프레임을 제작하지 않아도 된다.Since cells are stacked on one side and the other side of the central electrolyte distribution pipe 900 in the same order, there is no need to manufacture mirror-image anode flow frames and cathode flow frames for stacking on the other side.

또한, 도 19에 나타낸 바와 같이 상기 중앙 전해질 분배관(900)의 일면 및 타면을 동일한 순서로 셀을 적층함에 따라 스택(1000) 내의 전지가 모두 직렬로 연결되는 것으로, 전선 연결이 짧아져 저항의 영향이 적어질 수 있다.In addition, as shown in FIG. 19, by stacking cells on one side and the other side of the central electrolyte distribution pipe 900 in the same order, all the cells in the stack 1000 are connected in series, and the wire connection is shortened, reducing the resistance. The impact may be less.

한편, 상기 스택을 적층한 후 동안 실링을 위하여 엔드 플레이트(100)에 볼트 및 너트를 체결하고 프레스로 압축하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 프레스 압력은 0.5MPa 인 것이 바람직하다. Meanwhile, after stacking the stack, bolts and nuts are fastened to the end plate 100 for sealing and compressed with a press. At this time, the press pressure is preferably 0.5 MPa.

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. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and experimental examples. However, the following examples and experimental examples are merely illustrative of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples and experimental examples.

도 20은 일 실시예에 따른 80개의 셀을 적층한 레독스 흐름전지의 이미지이다. Figure 20 is an image of a redox flow battery stacked with 80 cells according to an embodiment.

도 20을 참고하면, 한쪽 엔드 플레이트를 바닥에 놓고 적층을 시작하게 된다. 각 구성품들을 적층순서대로 적층을 하는데, 각 구성품간의 실링을 고려하여 중앙 전해질 분배관까지 적층의 개수의 반에서 한번 프레스로 압축을 해주고, 중앙 전해질 분배관까지 적층한 후 프레스로 압축을 해주며, 그 이후에도 프레스 압착을 수행하여 최종적으로 볼트 너트 체결을 마무리하여 스택 조립을 완료한다.Referring to Figure 20, one end plate is placed on the floor and stacking begins. Each component is stacked in the stacking order. Considering the sealing between each component, half of the number of stacks up to the central electrolyte distribution pipe are compressed with a press. After stacking up to the central electrolyte distribution pipe, they are compressed with a press. After that, press compression is performed and the bolt and nut are finally fastened to complete the stack assembly.

도 21은 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지 스택의 사이클별 효율을 나타낸 그래프이며, 도 22는 일 실시예에 따른 레독스 흐른전지 스택의 사이클별 충방전 효율 및 용량을 나타낸 그래프이다.Figure 21 is a graph showing the efficiency of the redox flow battery stack per cycle according to an embodiment, and Figure 22 is a graph showing the charge/discharge efficiency and capacity per cycle of the redox flow battery stack according to an embodiment.

도 21 및 도 22를 통하여 사이클이 증가하여도 레독스 흐름전지 스택의 성능 및 전해질 용량이 유지되는 것을 확인 할 수 있다. Through Figures 21 and 22, it can be seen that the performance and electrolyte capacity of the redox flow battery stack are maintained even as the cycle increases.

도 21을 참고하면, 성능의 저하가 거의 없음을 확인할 수 있다. 또한, 도 22를 참고하면, 충방전 용량을 나타내는 것으로 전해질 양에 의한 것이다. 전해질 내의 바나듐이온의 양에 따라 충전과 방전을 하게 되는데, 바나듐이온의 양이 일정하게 유지되면 용량이 일정한 것이다. 누설이 발생하면 전해질 양이 줄고 바나듐이온의 양도 줄어 충전과 방전 시간이 줄게 되는데, 그 시간이 줄어듦이 적음을 보여준다.Referring to Figure 21, it can be seen that there is almost no degradation in performance. Additionally, referring to FIG. 22, the charge/discharge capacity is determined by the amount of electrolyte. Charging and discharging occur depending on the amount of vanadium ions in the electrolyte. If the amount of vanadium ions remains constant, the capacity is constant. When a leak occurs, the amount of electrolyte decreases and the amount of vanadium ions decreases, which reduces charging and discharging time, which shows that the reduction in time is small.

이는, 본 발명에 따라 스택을 적층함에 따라 누설 방지효과가 우수하기 때문인 것으로 판단된다.This is believed to be because the leakage prevention effect is excellent as the stack is stacked according to the present invention.

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.In this specification, only a few examples are described among the various embodiments performed by the present inventors, but the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto, and of course, it can be modified and implemented in various ways by those skilled in the art.

Claims

In a method of stacking a stack centered on a central electrolyte distribution pipe,
A first step of laminating a PVC light plate on an end plate;
A second step of laminating a first current collector on the PVC light plate;
A third step of laminating a first positive electrode plate (bipolar plate, BP) on the first current collector;
A fourth step of stacking cells on the first positive plate (bipolar plate, BP);
A fifth step of stacking a second positive plate (bipolar plate, BP) on the cell;
A sixth step of stacking a second current collector on the second positive plate (bipolar plate, BP); and
A seventh step of stacking a central electrolyte distribution pipe on the second current collector,
The outer sealing portion located at the front of the anode flow frame and the outer sealing portion located at the front of the cathode flow frame are arranged staggered so as not to contact each other,
The fourth step of stacking the cells is,
Stacking the anode flow frame on the first anode plate (bipolar plate, BP);
Inserting a first electrode into the front portion of the anode flow frame;
Laminating a separator on the first electrode;
Laminating a cathode flow frame on the front of the anode flow frame; and
Including a step of inserting a second electrode into the rear portion of the cathode flow frame,
The step of stacking the cathode flow frame is
comprising laminating a first cathode flow frame and laminating a second cathode flow frame,
The step of stacking the first cathode flow frame,
Inserting an outer sealant, a manifold sealant, and a separator sealant into the front portion of the first cathode flow frame,
Inserting a positive plate (bipolar plate, BP) sealing material and an outer sealing material into the rear portion of the first negative flow frame,
The step of stacking the second cathode flow frame,
Inserting an outer sealant, a manifold sealant, and a separator sealant into the front portion of the second cathode flow frame,
Inserting a positive plate (bipolar plate, BP) sealing agent into the rear portion of the second negative flow frame,
Lamination method of redox flow battery with enhanced sealing.

According to paragraph 1,
The fourth step of stacking the cells is
Comprising the step of forming the anode flow frame and the cathode flow frame,
Lamination method of redox flow battery with enhanced sealing.

According to paragraph 2,
Forming the anode flow frame and the cathode flow frame includes,
Adhering the electrolyte flow paths of the anode flow frame and the cathode flow frame with a cover plate,
Lamination method of redox flow battery with enhanced sealing.

According to paragraph 1,
The step of stacking the anode flow frame is
Comprising: stacking a first anode flow frame and stacking a second anode flow frame,
Lamination method of redox flow battery with enhanced sealing.

According to paragraph 4,
The step of stacking the first anode flow frame,
Inserting an outer sealant and a manifold sealant into the front portion of the first anode flow frame,
Inserting a bipolar plate (BP) sealing agent into the rear portion of the first anode flow frame,
Lamination method of redox flow battery with enhanced sealing.

According to paragraph 4,
The step of stacking the second anode flow frame,
Inserting an outer sealant and a manifold sealant into the front part of the second anode flow frame,
Inserting a bipolar plate (BP) sealing agent and an outer sealing agent into the rear portion of the second anode flow frame,
Lamination method of redox flow battery with enhanced sealing.