KR20110113514A - A redox flow secondary cell with carbon felt electrode applied surface treatment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면 처리된 카본 펠트 전극을 가지는 레독스 플로우 이차 전지에 관한 것으로, 이러한 본 발명은, 방사선 조사를 통해 표면 처리된 카본 펠트를 이용하여 형성한 한 쌍의 전극을 포함하는 단위 셀; 상기 단위 셀의 양면에 접합되는 한 쌍의 집전체; 및 상기 집전체의 바깥 면 각각에 부착되는 한 쌍의 셀프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지를 제공한다. The present invention relates to a redox flow secondary battery having a surface-treated carbon felt electrode, the present invention, a unit cell including a pair of electrodes formed using the surface-treated carbon felt through irradiation; A pair of current collectors joined to both sides of the unit cell; It provides a redox flow secondary battery comprising a; and a pair of cell frames attached to each of the outer surface of the current collector.
Description
본 발명은 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표면 처리된 카본 펠트(carbon felt) 전극을 가지는 레독스 플로우(redox flow) 이차 전지에 관한 것이다. The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a redox flow secondary battery having a surface treated carbon felt electrode.
최근 환경오염 및 지구 온난화로 인하여 전 세계적으로 온실 가스를 줄이고자 하는 노력을 진행하고 있으며, 그 일환으로 신재생 에너지의 도입 확대, 친환경 자동차 개발, 전력 수급 시스템의 개선을 위한 전력 저장 시스템 개발과 같은 다양한 노력이 시도되고 있다.Recently, efforts are being made to reduce greenhouse gases globally due to environmental pollution and global warming.As part of these efforts, such as expanding the introduction of renewable energy, developing eco-friendly vehicles, and developing electric power storage systems to improve power supply and demand systems. Various efforts are being made.
대부분의 전력 공급 시스템은 화력 발전이 주를 이루고 있으나 화력 발전은 화석 연료의 사용으로 인하여 엄청난 양의 CO2 가스가 배출되며 이로 인한 환경오염 문제가 매우 심각한 실정으로 이러한 문제를 해결하기 위하여 친환경 에너지(풍력, 태양 에너지, 조력 등)를 이용한 전력 공급 시스템 개발이 급속히 증가하고 있는 실정이다.Most power supply systems are thermal power generation, but thermal power generation generates huge amounts of CO 2 gas due to the use of fossil fuels, and the environmental pollution problem is very serious. Development of a power supply system using wind power, solar energy, tidal power, etc. is rapidly increasing.
대부분의 신재생 에너지는 자연에서 발생하는 청정에너지를 사용하기 때문에 환경오염과 관련된 배기가스의 배출이 없어 매력적이기는 하나 자연환경에 영향을 많이 받기 때문에 시간에 따른 출력 변동폭이 매우 크기 때문에 그 사용에 한계점을 가지고 있는 실정이다.Most of renewable energy uses clean energy generated from nature, so it is attractive because there is no emission of exhaust gas related to environmental pollution, but because it is affected by the natural environment, the fluctuation of output over time is very large. I have a situation.
전력 저장 기술은 전력 이용의 효율화, 전력 공급 시스템의 능력이나 신뢰성 향상, 시간에 따른 변동폭이 큰 신재생 에너지의 도입 확대 등 에너지 전체에 걸쳐 효율적 이용을 위해 중요한 기술이며, 그 발전 가능성 및 사회적 기여에 대한 요구가 점점 증대되고 있는 실정이다. 특히, 이러한 분야에서 이차 전지의 활용도에 대한 기대치가 높아지고 있다.Electric power storage technology is an important technology for efficient use throughout the energy, such as the efficient use of power, the improvement of the power supply system's ability and reliability, and the expansion of the introduction of new and renewable energy that fluctuates over time. The demand for this is increasing. In particular, expectations for the utilization of secondary batteries in these fields are increasing.
레독스 플로우 이차 전지는 가변적으로 탱크 용량 및 전지 스택수를 변화시켜 출력 및 에너지 밀도를 손쉽게 바꿀 수 있고 반영구적으로 사용할 수 있는 장점을 가지고 있어 고용량 및 고효율 이차 전지가 적용되어야 하는 대용량 전력 저장용으로 가장 각광 받고 있는 이차 전지이다.The redox flow secondary battery has the advantage of being able to easily change the output and energy density by changing the tank capacity and the number of cell stacks variably and use it semi-permanently, which is the most suitable for the large capacity power storage where high capacity and high efficiency secondary battery should be applied. It is a secondary battery attracting attention.
레독스 플로우 이차 전지는 가수가 변하는 금속 이온의 산화 환원 반응을 이용하여 충전 및 방전 하는 전지를 말한다. The redox flow secondary battery refers to a battery that is charged and discharged by using a redox reaction of a metal ion whose valence is changed.
레독스 플로우 이차 전지는 셀프레임이 전체 셀의 윤곽을 형성하고 있으며 셀 중앙이 이온 교환막에 의해 분리되며 이온 교환막을 중심으로 양극 및 음극의 전극이 위치하고 있으며 전기 전도를 위한 바이폴라 플레이트와 집전체가 구성되어 있으며 전해질을 담아놓는 양극 탱크와 음극 탱크 그리고 전해질이 들어가는 유입구와 전해질이 다시 나오는 유출구로 구성된다.In the redox flow secondary battery, the cell frame forms the outline of the entire cell, the center of the cell is separated by the ion exchange membrane, and the electrodes of the positive and negative electrodes are located around the ion exchange membrane, and the bipolar plate and the current collector are configured for electrical conduction. It consists of a positive and negative tank containing electrolyte, an inlet for the electrolyte and an outlet for the electrolyte to come back.
상기에 언급한 레독스 플로우 전지를 전력 저장용 이차 전지로 적용하기 위해서는 출력 및 에너지 효율을 증가시켜야 하는데 이를 위해서는 레독스 커플의 산화환원 반응이 발생하는 양극 및 음극의 반응 면적을 넓히고 전해액과의 친화성을 향상시켜야 한다.In order to apply the above-mentioned redox flow battery as a secondary battery for power storage, the output and energy efficiency must be increased. To this end, the reaction area of the positive electrode and the negative electrode where the redox couple of the redox couple occurs and the reaction area with the electrolyte are increased. Mars should be improved.
상용 레독스 플로우 이차 전지의 양극 및 음극에 사용되는 카본펠트의 경우 표면적이 작고 전해액과의 친화성이 매우 떨어지기 때문에 아무런 표면 처리 없이 사용할 경우 에너지 효율이 낮아진다. 이러한 문제를 해결하고자 카본 펠트에 다양한 표면 처리가 수행되어지고 있으나, 그 표면 처리 시간이 매우 길기 때문에 표면 처리를 수행하는 효율성이 떨어진다는 결점이 있다. Carbon felt used for the positive electrode and the negative electrode of a commercial redox flow secondary battery has a low surface area and a very low affinity with an electrolyte solution, and thus energy efficiency is lowered when used without any surface treatment. In order to solve this problem, various surface treatments have been performed on the carbon felt, but since the surface treatment time is very long, there is a drawback that the efficiency of surface treatment is reduced.
따라서 상술한 바와 같은 종래의 문제를 감안한 본 발명의 목적은 단시간의 표면 처리로 반응 표면적과 전해액과의 친화성을 향상시킨 카본 펠트 전극을 가지는 레독스 플로우 이차 전지를 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention in view of the above-described conventional problems is to provide a redox flow secondary battery having a carbon felt electrode having improved affinity between a reaction surface area and an electrolyte solution by a short surface treatment.
또한, 본 발명의 다른 목적은 단시간의 표면 처리로 반응 표면적과 전해액과의 친화성을 향상시킨 카본 펠트 전극을 가지는 단위 셀이 복수개 형성된 레독스 플로우 이차 전지를 제공함에 있다. Another object of the present invention is to provide a redox flow secondary battery in which a plurality of unit cells having a carbon felt electrode having improved affinity between a reaction surface area and an electrolyte solution by a short surface treatment are formed.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레독스 플로우 이차 전지는, 방사선 조사를 통해 표면 처리된 카본 펠트(carbon felt)를 이용하여 형성한 한 쌍의 전극을 포함하는 단위 셀; 상기 단위 셀의 양면에 접합되는 한 쌍의 집전체; 및 상기 집전체 각각의 바깥 면에 부착되는 한 쌍의 셀프레임;을 포함한다. Redox flow secondary battery according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object, a unit including a pair of electrodes formed by using a carbon felt (carbon felt) surface-treated through irradiation Cell; A pair of current collectors joined to both sides of the unit cell; And a pair of cell frames attached to an outer surface of each of the current collectors.
상기 카본 펠트는 폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile) 계열 및 레이온(Rayon) 계열 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다. The carbon felt is characterized by using any one of polyacrylonitrile (PAN, polyacrylonitrile) series and Rayon series.
상기 방사선 조사는 10 내지 200 kGy 범위의 선량으로 수행하는 것이 바람직하다. The irradiation is preferably carried out at a dose in the range of 10 to 200 kGy.
상기 방사선 조사는 감마 레이(Gamma ray) 및 전자 빔(Electron beam) 중 적어도 하나를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다. The irradiation is preferably performed using at least one of a gamma ray and an electron beam.
상기 단위 셀은 이온교환막; 양극 및 음극 한 쌍이며 상기 이온교환막 양면에 양극 및 음극 한 쌍이 각각 접합되는 상기 한 쌍의 전극; 및 일면이 상기 한 쌍의 전극 각각의 바깥 면에 접합되고 타면이 상기 집전체에 접합되는 한 쌍의 플레이트;를 포함한다. The unit cell includes an ion exchange membrane; A pair of anodes and cathodes, each of the pair of electrodes in which a pair of anodes and cathodes are bonded to both sides of the ion exchange membrane; And a pair of plates having one surface bonded to an outer surface of each of the pair of electrodes and the other surface bonded to the current collector.
상기 전극은 실버 페이스트 또는 카본 페이스트를 상기 전극의 내면에 사용하여 상기 플레이트와 부착되는 것을 특징으로 한다. The electrode is attached to the plate using a silver paste or carbon paste on the inner surface of the electrode.
상기 단위 셀은 상기 전극 상호간 상기 이온교환막을 통해 산화 환원 반응에 따라 전기를 발생하는 것을 특징으로 한다. The unit cell is characterized in that for generating electricity by the redox reaction through the ion exchange membrane between the electrodes.
상기 집전체는 상기 플레이트를 통해 상기 발생된 전기를 인출하는 것을 특징으로 한다. The current collector draws out the generated electricity through the plate.
또한, 상기 이차 전지는, 상기 셀프레임 각각의 좌우에 배치되어 각각 양극 및 음극 전해질을 인출할 수 있도록 저장하는 양극 및 음극 탱크; 상기 양극 및 음극 탱크와 각각 연결되어 상기 전해질을 공급하는 펌프; 상기 전해질이 상기 셀프레임을 통해 상기 단위 셀로 들어가도록 상기 펌프와 상기 셀프레임을 연결하는 유입구; 및 상기 단위 셀로부터 유출되는 전해질이 상기 양극 및 음극 탱크에 유입되도록 상기 셀프레임과 상기 양극 및 음극 탱크 각각을 연결하는 유출구;를 더 포함한다. In addition, the secondary battery includes a positive and negative electrode tanks disposed on left and right sides of each of the cell frames to store the positive and negative electrolytes, respectively; A pump connected to the anode and cathode tanks to supply the electrolyte; An inlet connecting the pump and the cell frame such that the electrolyte enters the unit cell through the cell frame; And an outlet for connecting the cell frame and the anode and cathode tanks so that the electrolyte flowing out of the unit cell flows into the anode and cathode tanks.
여기서, 상기 양극 전해질로 V4+/V5+ 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 V2+/V3+ 레독스 커플올 사용하는 것을 특징으로 한다. Here, the positive electrode electrolyte is used as the V4 + / V5 + couple, the negative electrode electrolyte is characterized in that using the V2 + / V3 + redox coupleol.
또한, 상기 양극 전해질로 브로민 레독스 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 설파이드 레독스 커플을 사용하는 것을 특징으로 한다. In addition, a bromine redox couple is used as the cathode electrolyte, and a sulfide redox couple is used as the anode electrolyte.
그리고 상기 양극 전해질로 바나듐 레독스 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 브로민 레독스 커플을 사용하는 것을 특징으로 한다. The vanadium redox couple is used as the cathode electrolyte, and the bromine redox couple is used as the anode electrolyte.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 레독스 플로우 이차 전지는, 서로 마주보며 이격되어 형성되는 한 쌍의 셀프레임; 상기 한 쌍의 셀프레임 안쪽 면 각각에 부착되는 한 쌍의 집전체; 및 상기 한 쌍의 집전체 사이에 형성되는 적어도 2개의 단위 셀;을 포함하며, 상기 단위 셀은 방사선 조사를 통해 표면 처리된 카본 펠트를 이용하여 형성한 한 쌍의 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다. Redox flow secondary battery according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, a pair of cell frames facing each other formed spaced apart; A pair of current collectors attached to each of inner surfaces of the pair of cell frames; And at least two unit cells formed between the pair of current collectors, wherein the unit cells include a pair of electrodes formed using carbon felt surface-treated through irradiation. .
여기서, 상기 적어도 2개의 단위 셀은 서로 직렬로 연결됨을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. Here, the at least two unit cells are connected to each other in series redox flow secondary battery.
상기 카본 펠트는 폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile) 계열 및 레이온(Rayon) 계열 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 한다. The carbon felt is characterized by using any one of polyacrylonitrile (PAN, polyacrylonitrile) series and Rayon series.
상기 방사선 조사는 10 내지 200 kGy 범위의 선량으로 수행하는 것이 바람직하다. The irradiation is preferably carried out at a dose in the range of 10 to 200 kGy.
상기 방사선 조사는 감마 레이(Gamma ray) 및 전자 빔(Electron beam) 중 적어도 하나를 사용하여 수행하는 것이 바람직하다. The irradiation is preferably performed using at least one of a gamma ray and an electron beam.
상기 단위 셀은 이온교환막; 양극 및 음극 한 쌍이며 상기 이온교환막 양면에 양극 및 음극 한 쌍이 각각 접합되는 상기 한 쌍의 전극; 및 일면이 상기 한 쌍의 전극 각각의 바깥 면에 접합되고 타면이 상기 집전체에 접합되는 한 쌍의 플레이트;를 포함한다. The unit cell includes an ion exchange membrane; A pair of anodes and cathodes, each of the pair of electrodes in which a pair of anodes and cathodes are bonded to both sides of the ion exchange membrane; And a pair of plates having one surface bonded to an outer surface of each of the pair of electrodes and the other surface bonded to the current collector.
상기 전극은 실버 페이스트 또는 카본 페이스트를 상기 전극의 내면에 사용하여 상기 플레이트와 부착되는 것을 특징으로 한다. The electrode is attached to the plate using a silver paste or carbon paste on the inner surface of the electrode.
상기 단위 셀은 상기 전극 상호간 상기 이온교환막을 통해 산화 환원 반응에 따라 전기를 발생하는 것을 특징으로 한다. The unit cell is characterized in that for generating electricity by the redox reaction through the ion exchange membrane between the electrodes.
상기 집전체는 상기 플레이트를 통해 상기 발생된 전기를 인출하는 것을 특징으로 한다. The current collector draws out the generated electricity through the plate.
또한, 상기 이차 전지는, 상기 셀프레임 각각의 좌우에 배치되어 각각 양극 및 음극 전해질을 인출할 수 있도록 저장하는 양극 및 음극 탱크; 상기 양극 및 음극 탱크와 각각 연결되어 상기 전해질을 공급하는 펌프; 상기 전해질이 상기 셀프레임을 통해 상기 단위 셀로 들어가도록 상기 펌프와 상기 셀프레임을 연결하는 유입구; 및 상기 단위 셀로부터 유출되는 전해질이 상기 양극 및 음극 탱크에 유입되도록 상기 셀프레임과 상기 양극 및 음극 탱크 각각을 연결하는 유출구;를 더 포함한다. In addition, the secondary battery includes a positive and negative electrode tanks disposed on left and right sides of each of the cell frames to store the positive and negative electrolytes, respectively; A pump connected to the anode and cathode tanks to supply the electrolyte; An inlet connecting the pump and the cell frame such that the electrolyte enters the unit cell through the cell frame; And an outlet for connecting the cell frame and the anode and cathode tanks so that the electrolyte flowing out of the unit cell flows into the anode and cathode tanks.
여기서, 상기 양극 전해질로 V4+/V5+ 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 V2+/V3+ 레독스 커플올 사용하는 것을 특징으로 한다. Here, the positive electrode electrolyte is used as the V4 + / V5 + couple, the negative electrode electrolyte is characterized in that using the V2 + / V3 + redox coupleol.
또한, 상기 양극 전해질로 브로민 레독스 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 설파이드 레독스 커플을 사용하는 것을 특징으로 한다. In addition, a bromine redox couple is used as the cathode electrolyte, and a sulfide redox couple is used as the anode electrolyte.
그리고 상기 양극 전해질로 바나듐 레독스 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 브로민 레독스 커플을 사용하는 것을 특징으로 한다. The vanadium redox couple is used as the cathode electrolyte, and the bromine redox couple is used as the anode electrolyte.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 방사선이 조사된 카본펠트를 레독스 플로우 이차 전지의 양극 및 음극에 적용할 경우, 방사선 조사에 의한 카본 펠트의 표면 처리로 인하여 표면적이 향상 될 뿐 아니라, 전해액과의 친화성이 향상되어 레독스 플로우 이차전지의 에너지 효율을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 1시간 이내의 빠른 표면 처리로 인하여 생산 효율성 또한 향상되는 효과가 있다. According to the present invention as described above, when applying the carbon felt irradiated to the positive electrode and the negative electrode of the redox flow secondary battery, not only the surface area is improved due to the surface treatment of the carbon felt by radiation irradiation, but also the electrolyte solution and The affinity of the improved redox flow secondary battery has the effect of improving the energy efficiency. In addition, due to the fast surface treatment within 1 hour has the effect of improving the production efficiency.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 설명하기 위한 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 설명하기 위한 도면.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 효과를 설명하기 위한 그래프.1 to 3 are views for explaining a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are views for explaining a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
6 and 7 are graphs for explaining the effect of the secondary battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the embodiment of the present invention will be described, it should be noted that the description of other parts will be omitted so as not to distract from the gist of the present invention.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 이차 전지에 대해서 설명하기로 한다. 도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지를 설명하기 위한 도면이다. First, a secondary battery according to an embodiment of the present invention will be described. 1 to 3 are views for explaining a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
여기서, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 각 구성을 분해하여 도시한 분해도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 단면을 도시한 단면도이고, 도 3은 도 1 및 도 2의 이차 전지에서 양극 및 음극을 포함하는 전극의 미세구조를 도시한 도면이다. Here, FIG. 1 is an exploded view showing an exploded view of each configuration of a rechargeable battery according to an embodiment of the present invention, FIG. And a microstructure of an electrode including a cathode and an anode in the secondary battery of FIG. 2.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 가수가 변하는 금속 이온의 산화 환원 반응을 이용하여 충전 또는 방전하는 레독스 플로우 이차 전지이다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 플로우 이차 전지는 2.0 V 이상의 전압 영역에서 구동된다. 1 and 2, a secondary battery according to an embodiment of the present invention is a redox flow secondary battery that is charged or discharged by using a redox reaction of a metal ion whose valence is changed. In addition, the redox flow secondary battery according to the embodiment of the present invention is driven in a voltage region of 2.0V or more.
본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 판형의 다층 구조로 이루어진 단위 셀(100)과 단위 셀(100)의 외곽 양면에 접합되며 판형으로 이루어진 한 쌍의 집전체(40)와 각 집전체(40)의 바깥 면에 접합되며 판형으로 형성된 셀프레임(50)을 포함한다. Secondary battery according to an embodiment of the present invention is bonded to the outer surface of the
여기서, 단위 셀(100)은 각각 판형인 이온교환막(10), 전극(20) 및 바이폴라 플레이트(이하, "플레이트"로 축약함)(30)를 포함한다. 단위 셀(100)은 이온교환막(10)을 중심으로, 이온교환막(10) 양면에 양극(cathode)과 음극(anode)이 한 쌍인 전극(20)이 마주보며 접합되며, 각 전극(20)의 바깥 면에 플레이트(30)가 접합되는 구조를 가진다. 즉, 각 양극 및 음극의 전극(20)은 각 플레이트(30)의 안쪽 면에 부착된다. 이때, 전기 전도성을 향상시키기 위하여, 실버 페이스트 또는 카본 페이스트를 전극(20)의 내면에 사용하여 전극(20)을 플레이트(30)에 부착시킨다. 이와 같이, 각각이 판형인 이온교환막(10), 전극(20) 및 플레이트(30)가 다층 구조로 하나의 단위 셀(100)을 이룬다. 단위 셀(100)에서 가수가 변하는 금속 이온의 산화 환원 반응이 이루어지며, 산화 환원 반응은 이온교환막(10)을 통해 양극 및 음극의 전극(20) 상호간 이루어진다. 이러한 산화 환원 반응에 따라 전기가 발생한다. 이와 같이, 단위 셀(100)의 양극과 음극의 전극(20)에서 전기가 발생하면, 플레이트(30)와 집전체(40)는 발생된 전기를 인출한다. 셀프레임(50)은 상술한 이온교환막(10), 한 쌍의 전극(20), 한 쌍의 플레이트(30) 및 한 쌍의 집전체(40)의 형상을 유지 및 지지한다. Here, the
본 발명의 실시예에 따른 전극(20)은 망사형의 구조의 카본 펠트 전극이다. 이러한 카본 펠트 전극은 다공성 구조이며, 카본 펠트 전극은 폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile) 계열 또는 레이온(Rayon) 계열로 형성한 것이다. The
본 발명의 실시예에 따르면 이러한 카본 펠트 전극에 방사선을 조사시킨다. 이와 같이 방사선을 조사한 카본 펠트 전극의 미세 구조를 도 3에 도시하였다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 방사선이 조사된 카본 펠트 전극은 방사선 표면 처리로 인하여 반응 사이트가 증가하였고, 이러한 이유로 인하여 상용 카본 펠트가 가지고 있는 반응 표면적이 적다는 단점을 보완할 수 있다. 특히, 산화 환원 반응이 발생할 수 있는 반응 사이트(site)가 증가하였기 때문에 에너지 효율 및 전압 효율을 향상 시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, the carbon felt electrode is irradiated with radiation. The fine structure of the carbon felt electrode irradiated with radiation in this manner is shown in FIG. 3. As shown in FIG. 3, the radiation-treated carbon felt electrode increased the reaction site due to the radiation surface treatment, and for this reason, it is possible to compensate for the disadvantage that the reaction surface area of the commercially available carbon felt is small. In particular, since the reaction site (red) site where the redox reaction can occur is increased, it is possible to improve the energy efficiency and voltage efficiency.
이러한 방사선 조사의 선량은 10 내지 200 kGy 범위에서 조사함이 바람직하다. 또한, 감마 레이(Gamma ray) 또는 전자 빔(Electron beam)과 같은 방법을 이용하여 방사선을 조사함이 바람직하다. 그리고 방사선 조사 시간은 1 시간 미만임이 바람직하다. The dose of such radiation is preferably irradiated in the range of 10 to 200 kGy. In addition, it is preferable to irradiate the radiation by using a method such as gamma ray or electron beam. And it is preferable that irradiation time is less than 1 hour.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 양극 탱크(60)와 음극 탱크(70), 펌프(Pump)(61, 71), 유입구(63, 73) 및 유출구(65, 75)를 더 포함하여 구성된다. 양극 탱크(60)와 음극 탱크(70)는 필요한 경우 인출할 수 있도록 전해질을 저장한다. 양극 탱크(60)는 양극의 전극(20)에 제공하기 위한 양극 전해질을 저장하며, 음극 탱크(70)는 음극의 전극(20)에 제공하기 위한 음극 전해질을 저장한다. 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)는 각각 상술한 단위 셀(100)의 전극(20)에서 양극 및 음극에 대응하여 단위 셀(100)의 좌우에 배치된다. 또한, 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)는 유입구(63, 73) 및 유출구(65, 75)를 통해 셀프레임(60)과 연결된다. 유입구(63, 73)는 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)의 전해질이 단위 셀(100)로 들어가는 통로이며, 유출구(65, 75)는 전해질이 다시 나오는 통로이다. 또한, 펌프(Pump)(61, 71)는 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)로부터 전해질을 인출하여 단위 셀(100)에 공급하기 위한 것이며, 각각의 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)와 유입구(63, 73) 사이에 개재된다. 즉, 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)로부터 인출된 전해질은 펌프(Pump)(61, 71), 유입구(63, 73), 각 셀프레임(50), 및 각 집전체(40)를 통해 단위 셀(100)에 공급되며, 역순으로 다시 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)에 저장된다. In addition, the secondary battery according to the embodiment of the present invention further includes a
본 발명의 실시예에 따르면, 양극 전해질로 V4+/V5+ 커플을 사용하고, 음극 전해질로 V2+/V3+ 레독스 커플올 사용할 수 있다. 또한, 양극 전해질로 브로민(Br) 레독스 커플을 사용하고, 음극 전해질로 설파이드 레독스 커플을 사용할 수 있다. 그리고 양극 전해질로 바나듐 레독스 커플을 사용하고, 음극 전해질로 브로민(Br) 레독스 커플을 사용할 수 있다. According to the exemplary embodiment of the present invention, V4 + / V5 + couplers may be used as the positive electrolyte and V2 + / V3 + redox coupleols may be used as the negative electrolyte. In addition, bromine (Br) redox couple may be used as the positive electrolyte, and sulfide redox couple may be used as the negative electrolyte. The vanadium redox couple may be used as the positive electrolyte, and the bromine (Br) redox couple may be used as the negative electrolyte.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 복수개의 단위 셀(100)이 플레이트(30)에 의해 직렬로 연결된 이차 전지에도 적용이 가능하다. 이러한 복수개의 단위 셀(100)을 사용하는 이차 전지에 대해서 설명하기로 한다. In addition, the secondary battery according to the embodiment of the present invention may be applied to a secondary battery in which a plurality of
도 4 및 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지를 설명하기 위한 도면이다. 4 and 5 are views for explaining a secondary battery according to another embodiment of the present invention.
여기서, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 각 구성을 분해하여 도시한 분해도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지의 단면을 도시한 단면도이다. Here, FIG. 4 is an exploded view illustrating the components of the rechargeable battery according to another exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a cross section of the rechargeable battery according to another exemplary embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지는 가수가 변하는 금속 이온의 산화 환원 반응을 이용하여 충전 또는 방전하는 레독스 플로우 이차 전지이다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 레독스 플로우 이차 전지는 2.0 V 이상의 전압 영역에서 구동된다. 4 and 5, a secondary battery according to an embodiment of the present invention is a redox flow secondary battery that is charged or discharged by using a redox reaction of a metal ion having a valence. In addition, the redox flow secondary battery according to the embodiment of the present invention is driven in a voltage region of 2.0V or more.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 한 쌍의 셀프레임(50), 한 쌍의 집전체(40) 및 복수개의 단위 셀(100)을 포함한다. A secondary battery according to another embodiment of the present invention includes a pair of cell frames 50, a pair of
한 쌍의 셀프레임(50)은 서로 소정 간격 이격하여 대향한다. 이와 같이, 서로 마주보는 한 쌍의 셀프레임(50) 각각의 안쪽 면에 한 쌍의 집전체(40) 각각이 접합된다. 집전체(50) 사이에는 복수개의 단위 셀(100)이 개재된다. 앞서 설명한 바와 같이, 복수개의 단위 셀(100)은 이온교환막(10), 양극과 음극을 포함하는 전극(20) 및 플레이트(30)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 복수의 단위 셀(100)은 서로 직렬로 연결되며, 연결되는 부분의 플레이트(30)를 서로 공유한다. 예컨대, 도 4 및 도 5에서는 3개의 단위 셀(100)이 형성된 이차 전지를 도시하였다. 도시된 바와 같이, 3개의 단위 셀은 연결되는 2개의 플레이트(30)를 공유하므로, 4개의 플레이트(30)가 존재한다. 이때, 전기 전도성을 향상시키기 위하여 실버 페이스트 또는 카본 페이스트를 전극(20)의 내면에 사용하여 전극(20)을 플레이트(30)에 부착시킨다.The pair of cell frames 50 face each other at a predetermined interval. As such, each of the pair of
이와 같이, 복수개의 단위 셀(100)이 직렬로 연결된 구조에서 각 전극(20)은 도 3에 개시된 바와 같이, 망사형의 구조의 카본 펠트 전극이다. 이러한 카본 펠트 전극은 다공성 구조이며, 카본 펠트 전극은 폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile) 계열 또는 레이온(Rayon) 계열로 형성한 것이다. 본 발명의 실시예에 따르면 이러한 카본 펠트 전극에 방사선을 조사시킨다. 이와 같이 방사선을 조사한 카본 펠트 전극의 미세 구조를 도 3에 도시한 바와 같다. 도시된 바와 같이, 방사선이 조사된 카본 펠트 전극은 방사선 표면 처리로 인하여 반응 사이트가 증가하였고, 이러한 이유로 반응 표면적이 적은 상용 카본 펠트의 단점을 보완할 수 있다. 특히, 산화 환원 반응이 발생할 수 있는 반응 사이트(site)가 증가하였기 때문에 에너지 효율 및 전압 효율을 향상 시킬 수 있다.As described above, in the structure in which the plurality of
이러한 방사선 조사의 선량은 10 내지 200 kGy 범위에서 조사함이 바람직하다. 또한, 감마 레이(Gamma ray) 또는 전자 빔(Electron beam)과 같은 방법을 이용하여 방사선을 조사함이 바람직하다. 그리고 방사선 조사 시간은 1 시간 미만임이 바람직하다.The dose of such radiation is preferably irradiated in the range of 10 to 200 kGy. In addition, it is preferable to irradiate the radiation by using a method such as gamma ray or electron beam. And it is preferable that irradiation time is less than 1 hour.
또한, 도 4 및 도 5에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차 전지는 양극 탱크(60)와 음극 탱크(70), 펌프(Pump)(61, 71), 유입구(63, 73) 및 유출구(65, 75)를 더 포함한다. In addition, although not shown in Figures 4 and 5, the secondary battery according to another embodiment of the present invention is a
양극 탱크(60)와 음극 탱크(70)는 필요한 경우 인출할 수 있도록 각각 양극과 음극 전해질을 저장한다. 여기서, 양극 전해질로 V4+/V5+ 커플을 사용하고, 음극 전해질로 V2+/V3+ 레독스 커플올 사용할 수 있다. 또한, 양극 전해질로 브로민(Br) 레독스 커플을 사용하고, 음극 전해질로 설파이드 레독스 커플을 사용할 수 있다. 그리고 양극 전해질로 바나듐 레독스 커플을 사용하고, 음극 전해질로 브로민(Br) 레독스 커플을 사용할 수 있다. The
이러한 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)는 각각 상술한 단위 셀(100)의 전극(20)에서 양극 및 음극에 대응하여 단위 셀(100)의 좌우에 배치된다. 또한, 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)는 유입구(63, 73) 및 유출구(65, 75)를 통해 셀프레임(60)과 연결된다. 또한, 펌프(Pump)(61, 71)는 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)로부터 전해질을 인출하여 단위 셀(100)에 공급하며, 각각의 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)와 유입구(63, 73) 사이에 개재된다. 즉, 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)로부터 인출된 전해질은 펌프(Pump)(61, 71), 유입구(63, 73), 각 셀프레임(50), 및 각 집전체(40)를 통해 단위 셀(100)에 공급되며, 역순으로 다시 양극 탱크(60) 및 음극 탱크(70)에 저장된다. The
다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 효과를 일반적인 이차 전지를 비교하여 설명하기로 한다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 이차 전지의 효과를 설명하기 위한 그래프이다. Next, the effect of the secondary battery according to the embodiment of the present invention will be described by comparing the general secondary battery. 6 and 7 are graphs for explaining the effect of the secondary battery according to an embodiment of the present invention.
먼저, 본 발명의 실시예에 따라 니켈로 제작된 두께 5 mm의 카본 펠트를 50mm ㅧ 60mm 크기로 잘라 방사선을 조사하였다. 이와 같이, 방사선이 조사된 카본 펠트를 이용하여 카본 펠트 전극을 형성하고, 이러한 카본 펠트 전극을 이용하여 단위 셀(100)을 형성한다. 이때, 단위 셀(100)에서 플레이트(30)는 흑연(Graphite)을 사용하였고, 이온교환막(10)은 나피온을 사용하였다. 한편, 비교예로서 일반적인 이차 전지는 방사선을 조사하지 않은 카본 펠트를 이용하여 카본 펠트 전극을 형성하고, 이를 이용하여 단위 셀을 형성하였다. First, a 5 mm thick carbon felt made of nickel was cut to a size of 50 mm × 60 mm according to an embodiment of the present invention to irradiate the radiation. In this way, the carbon felt electrode is formed using the carbon felt irradiated with radiation, and the
이어서, 방사선을 조사한 카본 펠트 전극과 조사하지 않은 카본 펠트 전극이 적용된 이차 전지 각각의 IOR(Internal Ohmic Resistance) 및 차지 트랜스퍼(Charge Transfer) 저항을 측정하고, 충전 및 방전을 실시하였고 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다.Subsequently, the internal ohmic resistance (IOR) and the charge transfer resistance of each of the secondary batteries to which the irradiated carbon felt electrode and the irradiated carbon felt electrode were applied were measured, and charging and discharging were performed. And FIG. 7.
도 6은 방사선을 조사한 카본 펠트 전극과 방사선을 조사하지 않은 카본 펠트 전극이 적용된 이차 전지의 IOR 및 차지 트랜스퍼 저항 측정 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다. FIG. 6 is a graph illustrating a comparison of IOR and charge transfer resistance measurement results of a secondary battery to which a carbon felt electrode irradiated with a carbon felt electrode not irradiated with radiation is applied.
여기서, 도면 부호 (a)는 비교예로서 방사선을 조사 하지 않은 카본 펠트 전극이 적용된 단위 셀에 대한 측정 결과이며, 도면 부호 (b)는 방사선을 조사한 카본 펠트 전극이 적용된 단위 셀의 측정 결과를 나타낸 것이다. Here, reference numeral (a) is a measurement result of a unit cell to which a carbon felt electrode not irradiated with radiation is used as a comparative example, and reference numeral (b) shows a measurement result of a unit cell to which a carbon felt electrode is irradiated with radiation. will be.
도 6에 도시된 바와 같이, 방사선을 조사하지 않은 카본 펠트 전극을 적용한 (a)의 경우 IOR은 0.035이고 차지 트랜스퍼 저항은 0.059를 나타낸다. 반면, 방사선을 조사한 카본 펠트 전극을 적용한 (b)의 경우 IOR은 0.029이고, 차지 트랜스퍼 저항은 0.043을 나타낸다. As shown in FIG. 6, in the case of applying (a) the carbon felt electrode which is not irradiated, the IOR is 0.035 and the charge transfer resistance is 0.059. On the other hand, in the case of applying (b) the carbon felt electrode irradiated with radiation, the IOR is 0.029 and the charge transfer resistance is 0.043.
개시된 결과를 통해 알 수 있듯이, 방사선이 조사된 카본 펠트를 적용한 (b)의 IOR과 차지 트랜스퍼 저항이 방사선이 조사되지 않은 카본펠트를 적용한 (a)에 비해서 작게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 이는 방사선이 조사된 카본 펠트의 경우 표면 처리를 수행하였기 때문에 방사선이 조사되지 않은 카본 펠트보다 전해액과의 친화성 및 반응 사이트가 증가되었다는 것을 나타내는 것이다. 이러한 결과는 방사선이 조사된 카본펠트 전극이 사용되어 저항이 감소하게 되므로 출력 특성을 증가시키는데 효과가 있다는 것을 나타낸다. As can be seen from the disclosed results, it can be seen that the IOR and charge transfer resistance of (b) to which the irradiated carbon felt is smaller than those of (a) to which the carbon felt is not irradiated. This indicates that since the surface treatment was performed in the case of the irradiated carbon felt, the affinity with the electrolyte and the reaction site were higher than those of the non-irradiated carbon felt. These results indicate that the carbon felt electrode irradiated with radiation is used to increase the output characteristics since the resistance is reduced.
도 7은 방사선을 조사한 카본 펠트 전극과 방사선을 조사하지 않은 카본 펠트 전극이 적용된 이차 전지의 단위 셀 충전 및 방전 결과를 비교하여 나타낸 그래프이다. FIG. 7 is a graph showing unit cell charging and discharging results of a secondary battery to which a carbon felt electrode irradiated with a carbon felt electrode not irradiated with radiation is applied.
여기서, 도면 부호 (a)는 비교예로서 방사선을 조사 하지 않은 카본 펠트 전극이 적용된 단위 셀에 대한 측정 결과이며, 도면 부호 (b)는 방사선을 조사한 카본 펠트 전극이 적용된 단위 셀의 측정 결과를 나타낸 것이다. Here, reference numeral (a) is a measurement result of a unit cell to which a carbon felt electrode not irradiated with radiation is used as a comparative example, and reference numeral (b) shows a measurement result of a unit cell to which a carbon felt electrode is irradiated with radiation. will be.
도 7에 도시된 바와 같이, 방사선이 조사되지 않은 카본 펠트가 적용된 (a)의 경우, 에너지 효율은 70%를 나타낸다. 반면, 방사선이 조사된 카본펠트가 적용된 (b)의 경우 85%의 에너지 효율을 나타낸다. 이는 본 발명의 실시예에 따라 표면 처리를 수행한 카본 펠트 전극을 적용한 이차 전지가 그렇지 않은 전극을 적용한 이차 전지에 비해 에너지 효율이 더 높음을 알 수 있다. As shown in FIG. 7, in the case of (a) to which the carbon felt without radiation is applied, the energy efficiency is 70%. On the other hand, in the case of (b) to which the carbon felt irradiated with radiation shows energy efficiency of 85%. This can be seen that the secondary battery to which the carbon felt electrode subjected to the surface treatment according to the embodiment of the present invention has higher energy efficiency than the secondary battery to which the electrode is not applied.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 방사선이 조사된 카본펠트를 레독스 플로우 이차 전지의 양극 및 음극에 적용할 경우, 방사선 조사에 의한 카본 펠트의 표면 처리로 인하여 표면적이 향상 될 뿐 아니라, 전해액과의 친화성이 향상되어 레독스 플로우 이차전지의 에너지 효율을 향상시키는 효과가 있다. 또한, 1시간 이내의 빠른 표면 처리로 인하여 생산 효율성 또한 향상되는 효과가 있다. As described above, when the carbon felt irradiated with radiation according to the embodiment of the present invention is applied to the positive electrode and the negative electrode of the redox flow secondary battery, not only the surface area is improved due to the surface treatment of the carbon felt by irradiation, Affinity with the electrolyte is improved, thereby improving the energy efficiency of the redox flow secondary battery. In addition, due to the fast surface treatment within 1 hour has the effect of improving the production efficiency.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시 예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시 예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다. While the present invention has been described with reference to several preferred embodiments, these embodiments are illustrative and not restrictive. As such, those of ordinary skill in the art will appreciate that various changes and modifications can be made according to equivalents without departing from the spirit of the present invention and the scope of rights set forth in the appended claims.
100 : 단위 셀
10 : 이온교환막
20 : 전극
30 : 플레이트
40 : 집전체
50 : 셀프레임
60 : 양극 탱크
70 : 음극 탱크
61, 71 : 펌프
63, 73 : 유입구
65, 75 : 유출구100: unit cell
10: ion exchange membrane
20 electrode
30: plate
40: current collector
50: cell frame
60: anode tank
70: cathode tank
61, 71: Pump
63, 73: inlet
65, 75: outlet
Claims (25)
방사선 조사를 통해 표면 처리된 카본 펠트(carbon felt)를 이용하여 형성한 한 쌍의 전극을 포함하는 단위 셀;
상기 단위 셀의 양면에 접합되는 한 쌍의 집전체; 및
상기 집전체 각각의 바깥 면에 부착되는 한 쌍의 셀프레임;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. In a redox flow secondary battery,
A unit cell including a pair of electrodes formed using carbon felt surface-treated through radiation;
A pair of current collectors joined to both sides of the unit cell; And
Redox flow secondary battery comprising a; a pair of cell frames attached to the outer surface of each of the current collector.
폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile) 계열 및 레이온(Rayon) 계열 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 1, wherein the carbon felt
Redox flow secondary battery using any one of a polyacrylonitrile (PAN, polyacrylonitrile) series and Rayon series.
10 내지 200 kGy 범위의 선량으로 수행하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 1, wherein the irradiation is
Redox flow secondary battery, characterized in that performed at a dose in the range of 10 to 200 kGy.
감마 레이(Gamma ray) 및 전자 빔(Electron beam) 중 적어도 하나를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 1, wherein the irradiation is
Redox flow secondary battery, characterized in that performed using at least one of gamma ray and electron beam (Electron beam).
이온교환막;
양극 및 음극 한 쌍이며 상기 이온교환막 양면에 양극 및 음극 한 쌍이 각각 접합되는 상기 한 쌍의 전극; 및
일면이 상기 한 쌍의 전극 각각의 바깥 면에 접합되고 타면이 상기 집전체에 접합되는 한 쌍의 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 1, wherein the unit cell
Ion exchange membrane;
A pair of anodes and cathodes, each of the pair of electrodes in which a pair of anodes and cathodes are bonded to both sides of the ion exchange membrane; And
Redox flow secondary battery comprising a; one surface is bonded to the outer surface of each of the pair of electrodes and the other surface is bonded to the current collector.
실버 페이스트 또는 카본 페이스트를 상기 전극의 내면에 사용하여 상기 플레이트와 부착되는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 5, wherein the electrode
A redox flow secondary battery, wherein a silver paste or carbon paste is attached to the plate using an inner surface of the electrode.
상기 전극 상호간 상기 이온교환막을 통해 산화 환원 반응에 따라 전기를 발생하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 5, wherein the unit cell
A redox flow secondary battery, characterized in that to generate electricity through the ion exchange membrane between the electrodes in accordance with a redox reaction.
상기 플레이트를 통해 상기 발생된 전기를 인출하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 7, wherein the current collector
Redox flow secondary battery, characterized in that for extracting the generated electricity through the plate.
상기 셀프레임 각각의 좌우에 배치되어 각각 양극 및 음극 전해질을 인출할 수 있도록 저장하는 양극 및 음극 탱크;
상기 양극 및 음극 탱크와 각각 연결되어 상기 전해질을 공급하는 펌프;
상기 전해질이 상기 단위 셀로 유입되도록 상기 펌프와 상기 셀프레임을 연결하는 유입구; 및
상기 단위 셀로부터 유출되는 전해질이 상기 양극 및 음극 탱크에 유입되도록 상기 셀프레임과 상기 양극 및 음극 탱크 각각을 연결하는 유출구;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 1,
An anode and a cathode tank disposed on left and right sides of each of the cell frames and configured to store the cathode and anode electrolytes respectively;
A pump connected to the anode and cathode tanks to supply the electrolyte;
An inlet connecting the pump and the cell frame such that the electrolyte flows into the unit cell; And
Redox flow secondary battery further comprises; an outlet for connecting each of the cell frame and the positive and negative electrode tank so that the electrolyte flowing out of the unit cell flows into the positive and negative electrode tank.
상기 양극 전해질로 V4+/V5+ 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 V2+/V3+ 레독스 커플올 사용하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. 10. The method of claim 9,
Redox flow secondary battery, characterized in that the use of V4 + / V5 + couple as the positive electrolyte, and V2 + / V3 + redox coupleol as the negative electrolyte.
상기 양극 전해질로 브로민 레독스 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 설파이드 레독스 커플을 사용하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. 10. The method of claim 9,
A redox flow secondary battery, wherein bromine redox couple is used as the cathode electrolyte and sulfide redox couple is used as the anode electrolyte.
상기 양극 전해질로 바나듐 레독스 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 브로민 레독스 커플을 사용하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. 10. The method of claim 9,
Redox flow secondary battery, characterized in that the vanadium redox couple is used as the cathode electrolyte, bromine redox couple is used as the anode electrolyte.
서로 마주보며 이격되어 형성되는 한 쌍의 셀프레임;
상기 한 쌍의 셀프레임 안쪽 면 각각에 부착되는 한 쌍의 집전체; 및
상기 한 쌍의 집전체 사이에 형성되는 적어도 2개의 단위 셀;을 포함하며,
상기 단위 셀은 방사선 조사를 통해 표면 처리된 카본 펠트를 이용하여 형성한 한 쌍의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. In a redox flow secondary battery,
A pair of cell frames facing each other and spaced apart;
A pair of current collectors attached to each of inner surfaces of the pair of cell frames; And
And at least two unit cells formed between the pair of current collectors,
The unit cell is a redox flow secondary battery, characterized in that it comprises a pair of electrodes formed by using a carbon felt surface treated through irradiation.
상기 적어도 2개의 단위 셀은 서로 직렬로 연결됨을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 13,
The at least two unit cells are connected to each other in series redox flow secondary battery.
폴리아크릴로나이트릴(PAN, polyacrylonitrile) 계열 및 레이온(Rayon) 계열 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 13, wherein the carbon felt
Redox flow secondary battery using any one of a polyacrylonitrile (PAN, polyacrylonitrile) series and Rayon series.
10 내지 200 kGy 범위의 선량으로 수행하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 13, wherein the radiation is
Redox flow secondary battery, characterized in that performed at a dose in the range of 10 to 200 kGy.
감마 레이(Gamma ray) 및 전자 빔(Electron beam) 중 적어도 하나를 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 13, wherein the radiation is
Redox flow secondary battery, characterized in that performed using at least one of gamma ray and electron beam (Electron beam).
이온교환막;
양극 및 음극 한 쌍이며 상기 이온교환막 양면에 양극 및 음극 한 쌍이 각각 접합되는 상기 한 쌍의 전극; 및
일면이 상기 한 쌍의 전극 각각의 바깥 면에 접합되고 타면이 상기 집전체에 접합되는 한 쌍의 플레이트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 13, wherein the unit cell
Ion exchange membrane;
A pair of anodes and cathodes, each of the pair of electrodes in which a pair of anodes and cathodes are bonded to both sides of the ion exchange membrane; And
Redox flow secondary battery comprising a; one surface is bonded to the outer surface of each of the pair of electrodes and the other surface is bonded to the current collector.
실버 페이스트 또는 카본 페이스트를 상기 전극의 내면에 사용하여 상기 플레이트와 부착되는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 18, wherein the electrode
A redox flow secondary battery, wherein a silver paste or carbon paste is attached to the plate using an inner surface of the electrode.
상기 전극 상호간 상기 이온교환막을 통해 산화 환원 반응에 따라 전기를 발생하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 18, wherein the unit cell
A redox flow secondary battery, characterized in that to generate electricity through the ion exchange membrane between the electrodes in accordance with a redox reaction.
상기 플레이트를 통해 상기 발생된 전기를 인출하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 18, wherein the current collector
Redox flow secondary battery, characterized in that for extracting the generated electricity through the plate.
상기 셀프레임 각각의 좌우에 배치되어 각각 양극의 전해질 및 음극의 전해질을 인출할 수 있도록 저장하는 양극 및 음극 탱크;
상기 양극 및 음극 탱크와 각각 연결되어 상기 전해질을 공급하는 펌프;
상기 전해질이 상기 단위 셀로 유입되도록 상기 펌프와 상기 셀프레임을 연결하는 유입구; 및
상기 단위 셀로부터 유출되는 전해질이 상기 양극 및 음극 탱크에 유입되도록 상기 셀프레임과 상기 양극 및 음극 탱크 각각을 연결하는 유출구;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 13,
An anode and a cathode tank disposed on left and right sides of each of the cell frames to store the electrolyte of the anode and the electrolyte of the cathode;
A pump connected to the anode and cathode tanks to supply the electrolyte;
An inlet connecting the pump and the cell frame such that the electrolyte flows into the unit cell; And
Redox flow secondary battery further comprises; an outlet for connecting each of the cell frame and the positive and negative electrode tank so that the electrolyte flowing out of the unit cell flows into the positive and negative electrode tank.
상기 양극 전해질로 V4+/V5+ 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 V2+/V3+ 레독스 커플올 사용하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 22,
Redox flow secondary battery, characterized in that the use of V4 + / V5 + couple as the positive electrolyte, and V2 + / V3 + redox coupleol as the negative electrolyte.
상기 양극 전해질로 브로민 레독스 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 설파이드 레독스 커플을 사용하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 22,
A redox flow secondary battery, wherein bromine redox couple is used as the cathode electrolyte and sulfide redox couple is used as the anode electrolyte.
상기 양극 전해질로 바나듐 레독스 커플을 사용하고, 상기 음극 전해질로 브로민 레독스 커플을 사용하는 것을 특징으로 하는 레독스 플로우 이차 전지. The method of claim 22,
Redox flow secondary battery, characterized in that the vanadium redox couple is used as the cathode electrolyte, bromine redox couple is used as the anode electrolyte.
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