KR20120130953A - 레독스 플로우 전지 - Google Patents

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KR20120130953A
KR20120130953A KR1020110049053A KR20110049053A KR20120130953A KR 20120130953 A KR20120130953 A KR 20120130953A KR 1020110049053 A KR1020110049053 A KR 1020110049053A KR 20110049053 A KR20110049053 A KR 20110049053A KR 20120130953 A KR20120130953 A KR 20120130953A
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carbon
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김희탁
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Abstract

레독스 플로우 전지에 관한 것으로서, 이 레독스 플로우 전지는 격리막과, 이 격리막 양쪽에 각각 위치하는 양극 및 음극을 포함하는 전극 어셈블리; 상기 양극에 공급되는 양극 활물질 액을 포함하는 양극 공급부; 및 상기 음극에 공급되는 음극 활물질 액을 포함하는 음극 공급부를 포함하고, 상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는 전자 전도성 기재 및 이 전자 전도성 기재에 형성된 미세 탄소층을 포함하고, 이 미세 탄소층은 카본 블랙, 탄소 나노 튜브 또는 카본 블랙과 탄소 나노 튜브의 혼합물을 포함한다.

Description

레독스 플로우 전지{REDOX FLOW BATTERY}
본 기재는 레독스 플로우 전지에 관한 것이다.
전기 에너지를 화학 에너지로 변환하여 저장하였다가 필요시 다시 전기 에너지로 변환하여 쓸 수 있으며, 경량화가 가능한 이차 전지에 대한 개발이 활발하게 진행되고 있다.
이러한 이차 전지 중, 최근 전력 저장 등 대향화 시스템에 가장 적합한 고용량 및 고효율 이차 전지로서 레독스 플로우 전지(redox flow battery)가 각광받고 있다.
이러한 레독스 플로우 전지는 다른 전지와는 다르게 활물질을 고체 상태가 아닌 수용액 상태의 이온으로 사용하여, 양극과 음극에서 각 이온들의 산화/환원 반응에 의하여 에너지를 저장하는 메카니즘을 갖는 전지이다.
본 발명의 일 구현예는 향상된 전압 효율을 나타내는 레독스 플로우 전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 격리막과, 이 격리막 양쪽에 각각 위치하는 양극 및 음극을 포함하는 전극 어셈블리; 상기 양극에 공급되는 양극 활물질 액을 포함하는 양극 공급부; 및 상기 음극에 공급되는 음극 활물질 액을 포함하는 음극 공급부를 포함하는 레독스 플로우 전지에서, 상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는 전자 전도성 기재 및 이 전자 전도성 기재에 형성된 미세 탄소층을 포함한다.
상기 미세 탄소층은 카본 블랙, 탄소 나노 튜브 또는 카본 블랙과 탄소 나노 튜브의 혼합물을 포함할 수 있으며, 미세 탄소층은 카본 블랙과 탄소 나노 튜브의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 미세 탄소층의 두께는 5㎛ 내지 100㎛일 수 있고, 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다.
상기 미세 탄소층으로 카본 블랙과 탄소 나노 튜브의 혼합물을 사용하는 경우, 카본 블랙과 탄소 나노 튜브의 혼합 비율은 90 : 10 중량% 내지 50 : 50 중량%일 수 있다.
상기 전자 전도성 기재는 탄소 페이퍼(carbon paper), 탄소 천(carbon cloth), 탄소 펠트(carbon felt) 또는 이들의 조합일 수 있다.
상기 격리막은 측쇄에 술폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 또는 이들의 유도체의 양이온 교환기를 갖는 양이온 전도성 고분자 또는 다공성 폴리에틸렌, 다공성 폴리프로필렌, 다공성 폴리비닐클로라이드 또는 이들의 조합의 다공성 고분자를 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질은 +5가 내지 +4가의 바나듐계 화합물일 수 있고, 이 양극 활물질의 예로는 (VO2)2SO4, VO(SO4)또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 양극 활물질 용액은 황산과 물의 혼합물을 용매로 포함할 수 있다.
상기 양극 활물질 용액의 농도는 1M 내지 10M일 수 있다.
상기 음극 활물질은 +2가 내지+3가의 바나듐계 화합물일 수 있고, 이 음극 활물질의 예로는 VSO4, V2(SO4)3 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 음극 활물질 용액은 황산과 물의 혼합물을 용매로 포함할 수 있다.
상기 음극 활물질 용액의 농도는 1M 내지 10M일 수 있다.
기타 본 발명의 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 레독스 플로우 전지는 매우 우수한 효율을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 레독스 플로우 전지의 전극 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 레독스 플로우 전지 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 3은 실시예 1 내지 5에 따라 제조된 전극 표면을 나타낸 SEM 사진.
도 4는 비교예 1의 전극 표면을 나타낸 SEM 사진.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예는 레독스 플로우 전지에 관한 것이다. 일반적으로, 레독스 플로우 전지는 양극 활물질과 음극 활물질을 수용액 상태로 사용하며, 이러한 양극 활물질과 음극 활물질 용액을, 양극, 음극 및 격리막을 포함하는 전극 어셈블리에 공급하면, 양극과 음극에서 각 이온들의 산화/환원 반응이 일어나서 전기 에너지를 발생시킨다.
즉, 충전 반응시, 양극에서는 4가의 바나듐 이온이 산화되어 5가의 바나듐으로 변환되고, 전자가 소모되며 수소이온은 격리막을 통하여 양극에서 음극으로 이동하는 산화반응이 일어나게 되고, 음극에서는 3가의 바나듐이 전자를 받아들여 2가의 바나듐으로 변환하는 즉 환원반응이 일어나게 된다. 방전반응시에는 이와 반대로 바나듐 이온의 산화수가 변화되는 산화/환원 반응, 즉 레독스 반응이 일어나게 되는 것이다.
상기 격리막은 수소 이온은 전달시키고, 양극 및 음극 활물질의 양이온이 상대극으로 이동하는 것은 차단시켜주는 역할을 한다.
또한, 상기 양극 및 음극은 전자 전도성 기재로 구성되며, 이 전자 전도성 기재의 공극을 통하여 활물질 용액이 이동하여 전자 전도성 기재를 구성하는 탄소 섬유(carbon fiber) 표면에서 전기화학적 반응이 일어난다. 그러나 기존 사용되고 있는 탄소 펠트와 같은 전자 전도성 기재만으로는 전기 화학적 반응에 필요한 충분한 반응 면적을 제공해주지 못하여, 효율이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명의 일 구현예에 레독스 플로우 전지는, 양극 및 음극 중 적어도 하나가, 전자 전도성 기재와 이 전자 전도성 기재에 형성된 미세 탄소층을 포함하므로, 반응 면적을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 레독스 플로우 전지는 전극이 발수성을 나타내는 것에 비하여, 친수성을 나타내는 것이 전지 물성 향상에 적절하다.
즉, 본 발명의 일 구현예에 따른 전극(양극 및 음극 중 적어도 하나, 1)은 도 1에 나타낸 것과 같이, 전자 전도성 기재(3)와 이 전자 전도성 기재에 형성된 미세 탄소층(5)을 포함한다.
상기 미세 탄소층(5)은 카본 블랙, 카본 나노 튜브 또는 카본 블랙과 카본 나노 튜브의 혼합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 미세 탄소층(5)은 카본 블랙과 카본 나노 튜브의 혼합물을 포함할 수 있다. 이때, 카본 블랙과 카본 나노 튜브의 혼합물에서, 카본 블랙과 카본 나노 튜브의 혼합 비율은 90 : 10 중량% 내지 50 : 50 중량%일 수 있다. 카본 블랙과 카본 나노 튜브의 혼합 비율이 상기 범위에 포함되는 경우, 전기 화학적 반응이 일어나는 표면적은 증가하고, 활물질의 양이온이 이동하는 기공이 적절하게 분포할 수 있다.
상기 미세 탄소층의 두께는 5㎛ 내지 100㎛일 수 있고, 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다. 미세 탄소층의 두께가 상기 범위에 포함되면, 반응 표면적이 충분하면서, 활물질의 양이온 이동시 전달 저항 증가가 없어, 결과적으로 전압 효율을 매우 향상시킬 수 있다.
상기 전자 전도성 기재로는 탄소 페이퍼(carbon paper), 탄소 천(carbon cloth), 탄소 펠트(carbon felt) 또는 이들의 조합일 수 있다. 전자 전도성 기재의 두께는 100 내지 400㎛일 수 있다. 전자 전도성 기재의 두께가 상기 범위에 포함되는 경우, 반응이 일어날 수 있는 표면적이 충분하므로, 율 특성이 저하하지 않고, 또한 전도성 기재층에서 활물질의 확산경로가 적정 수준을 유지하므로, 확산경로가 길어짐에 따른 율 특성 저하의 문제가 없고, 또한 적절한 전지 부피를 유지할 수 있어, 출력밀도 및 에너지 밀도를 적절하게 유지할 수 있다.
상기 전극은 카본 블랙, 탄소 나노 튜브 또는 카본 블랙과 탄소 나노 튜브의 혼합물 중 하나의 카본 물질을 용매에 첨가하여 미세 탄소층 조성물을 제조하고, 이 미세 탄소층 조성물을 전자 전도성 기재에 도포하여 형성할 수 있다. 상기 용매로는 이소프로필알코올, 물, 에탄올, 프로판올 또는 이들의 조합을 사용할 수 있다. 또한, 상기 미세 탄소층 조성물에 바인더를 더욱 첨가할 수도 있다. 이러한 바인더로는 폴리퍼플루오로설폰산(나피온), 폴리비닐디플루오라이드 또는 폴리테트라플루오로에텔렌등을 사용할 수 있다. 상기 카본 물질과 용매의 혼합 비율은 3 : 97 내지 45 : 55 중량비일 수 있고, 상기 바인더의 첨가량은 바인더와 상기 카본 물질의 무게 비(바인더 무게/카본 물질 무게)가 3/97 내지 30/70이 되도록 첨가할 수 있다. 바인더는 고상으로 사용할 수도 있으며, 일반적으로 액상으로 시판되기에 액상으로 사용할 수도 있다. 액상으로 사용하는 경우, 바인더와 카본 물질의 무게비는 고형분의 무게비를 의미한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 레독스 플로우 전지는 상기 양극 및 상기 음극 사이에 위치하는 격리막을 포함하고, 상기 양극에 공급되는 양극 활물질 용액을 포함하는 양극 탱크 및 상기 음극에 공급되는 음극 활물질 용액을 포함하는 음극 탱크를 포함한다.
상기 격리막은 측쇄에 술폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 또는 이들의 유도체의 양이온 교환기를 갖는 양이온 전도성 고분자 또는 다공성 폴리에틸렌, 다공성 폴리프로필렌, 다공성 폴리비닐클로라이드 또는 이들의 조합의 다공성 고분자를 포함할 수있다. 이러한 양이온 전도성 고분자의 구체적인 예로는 측쇄에 상기 양이온 교환기를 가지면서, 플루오르계 고분자, 벤즈이미다졸계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에테르이미드계 고분자, 폴리페닐렌술파이드계 고분자, 폴리술폰계 고분자, 폴리에테르술폰계 고분자, 폴리에테르케톤계 고분자, 폴리에테르-에테르케톤계 고분자 또는 폴리페닐퀴녹살린계 고분자 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
상기 격리막을 구성하는, 고분자의 보다 구체적인 예로는 폴리(퍼플루오로술폰산)(일반적으로 나피온으로 시판됨), 폴리(퍼플루오로카르복실산), 설폰산기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌과 플루오로비닐에테르의 공중합체, 설폰산을 포함하는 폴리 아릴렌 에테르, 황화 폴리에테르케톤, 아릴 케톤, 폴리[(2,2'-m-페닐렌)-5,5'-바이벤즈이미다졸][poly(2,2'-(m-phenylene)-5,5'-bibenzimidazole] 또는 폴리(2,5-벤즈이미다졸)에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.
또한 다공성 폴리에틸렌, 다공성 폴리프로필렌, 다공성 폴리비닐클로라이드등 다공성 고분자를 사용할 수 있다.
상기 양극 활물질은 +5가 내지 +4가의 바나듐계 화합물일 수 있고, 이 양극 활물질의 예로는 (VO2)2SO4, VO(SO4) 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 양극 활물질 용액에서, 용매로는 황산과 물의 혼합물, 즉 황산 수용액을 사용할 수 있다. 상기 황산과 물의 혼합물, 즉 황산 수용액으로는 0.5M 내지 4M의 농도를 갖는 황산 수용액을 적절하게 사용할 수 있다. 황산 수용액의 농도가 상기 범위에 포함되는 경우, 황산 수용액의 수소 이온 전도성이 적절하여, 출력 성능을 유지할 수 있고, 용액의 점도가 적절하게 유지될 수 있어, 활물질의 반응 속도를 감소시키지 않아 적절하다.
상기 양극 활물질 용액의 농도는 1M 내지 10M일 수 있다. 양극 활물질 용액의 농도가 상기 범위에 포함될 때, 높은 에너지 밀도와 높은 출력밀도의 장점이 있을 수 있다. 양극 활물질 용액의 농도가 1M 보다 낮은 경우에는 단위 부피당 활물질의 양이 낮아 에너지 밀도가 낮아지는 반면, 10M 보다 높은 경우에는 활물질 용액의 점도가 급격히 증가하여 산화/환원 반응속도가 현저히 감소하여 출력밀도가 낮아지게 된다.
상기 음극 활물질은 +2가 내지+3가의 바나듐계 화합물일 수 있고, 이 음극 활물질의 예로는 VSO4, V2(SO4)3 또는 이들의 조합을 들 수 있다.
상기 음극 활물질 용액에서, 용매로는 양극 활물질 용액과 동일하게 황산과 물의 혼합물, 즉 황산 수용액을 사용할 수 있다.
상기 음극 활물질 용액의 농도는 1M 내지 10M 일 수 있다.
음극 활물질 용액의 농도가 상기 범위에 포함될 때, 높은 에너지 밀도와 높은 출력밀도의 장점이 있을 수 있다. 음극 활물질 용액의 농도가 1M 보다 낮은 경우에는 단위 부피당 활물질의 양이 낮아 에너지 밀도가 낮아지는 반면, 10M 보다 높은 경우에는 활물질 용액의 점도가 급격히 증가하여 산화/환원 반응속도가 현저히 감소하여 출력밀도가 낮아지게 된다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따른 레독스 플로우 전지에 있어서, 상기 전자 전도성 기재의 일면, 즉 격리막과 대향하는 일면에 폴라 플레이트(polar plate)를 더욱 포함할 수 있다. 상기 폴라 플레이트로는 흑연으로 형성된 것을 사용할 수 있다. 이러한 폴라 플레이트는 유로를 형성하여 사용할 수도 있다.
이러한 레독스 플로우 전지의 구조를 도 2에 개략적으로 나타내었다. 도 2에 나타낸 것과 같이, 레독스 플로우 전지(20)는 격리막(22) 및 이 격리막(22) 양쪽에 각각 위치하는 양극(24) 및 음극(26)을 포함하는 전극 어셈블리를 포함하고, 상기 양극(24)에 공급되는 양극 활물질을 포함하는 양극 탱크(28)와, 상기 음극(25)에 공급되는 음극 활물질을 포함하는 음극 탱크(30)를 포함한다. 상기 양극 탱크(28)에 저장된 양극 활물질은 펌프(51)을 통하여 양극 활물질 유입구(31)를 통하여 양극(24)에 전달된 후, 레독스 반응이 완료되면, 양극 활물질 유출구(41)를 통하여 다시 양극 탱크(28)로 이동된다. 음극 탱크(30)에 저장된 음극 활물질 또한 펌프(52)를 통하여 음극 활물질 유입구(32)를 통하여 음극(26)에 전달된 후, 레독스 반응이 완료되면 음극 활물질 유출구(42)를 통하여 음극 탱크(30)로 이동된다.
이하 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
(실시예 1)
카본 블랙(1g)을 이소프로필알코올(20g)에 첨가하여 혼합하고, 이 혼합물에, 5 중량% Nafion 용액(용매:이소프로필알코올/물=1/1)을, Nafioin의 무게와 카본 블랙의 무게 비(바인더 무게/카본 블랙 무게)가 0.33이 되도록 첨가 혼합하여, 미세 탄소층 조성물을 제조하였다.
상기 미세 탄소층 조성물을 280 마이크론 두께의 탄소 펠트의 일면에 도포하여 30㎛ 두께의 미세 탄소층이 형성된 전극을 제조하였다.
나피온 117(두께 180㎛)의 격리막의 양면에 상기 전극을 위치시키고, 격리막과 대항하는 상기 양극 및음극의 일면에, 흑연 폴라 플레이트를 각각 위치시킨 후, 체결하여(clamping)하여 단위셀을 제조하였다. 이때, 전극 면적은 6㎠로 하였다.
1.5M VO(SO4)를 3M 농도의 황산 수용액에 녹여 양극 활물질 용액을 제조하였다. 또한, 1.5M V2(SO4)3를 3M의 농도의 황산 수용액에 녹여 음극 활물질 용액을 제조하였다. 상기 전극 어셈블리, 상기 양극 활물질 용액 및 음극 활물질 용액을 사용하여, 도 3에 나타낸 구조를 갖는 레독스 플로우 전지를 제조하였다.
(실시예 2)
카본 블랙 및 카본 나노 튜브를 83.3 중량% 및 16.7 중량%의 비율로 이소프로필알코올 용매에서 혼합하였다. 이때, 상기 카본 블랙 및 카본 나노 튜브의 함량은 1g이었고, 이소프로필알코올 용매의 함량은 20g이었다. 얻어진 혼합물에 5 중량% Nafion 용액(용매: 이소프로필알코올/물=1/1)을, Nafioin의 무게와 카본블랙 및 카본 나노 튜브의 무게 비가 0.33이 되도록 첨가하여 제조된 미세 탄소층 조성물을 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 레독스 플로우 전지를 제조하였다.
(실시예 3)
카본 블랙 및 카본 나노 튜브를 67.7 중량% 및 33.3 중량%의 비율로 이소프로필알코올 용매에 혼합하였다. 이때, 상기 카본 블랙 및 카본 나노 튜브의 함량은 1g이었고, 이소프로필알코올 용매의 함량은 20g이었다. 상기 얻어진 혼합물에 5 중량% Nafion 용액(용매: 이소프로필알코올/물=1/1)을, Nafioin의 무게와 카본블랙 및 카본 나노 튜브의 무게 비가 0.33이 되도록 첨가하여 제조된 미세 탄소층 조성물을 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 레독스 플로우 전지를 제조하였다.
(실시예 4)
카본 블랙 및 카본 나노 튜브를 50 중량% 및 50 중량%의 비율로 이소프로필알코올 용매에서 혼합하였다. 이때, 상기 카본 블랙 및 카본 나노 튜브의 함량은 1g이었고, 이소프로필알코올 용매의 함량은 20g이었다.
상기 얻어진 혼합물에 5 중량% Nafion 용액(용매: 이소프로필알코올/물=1/1)을, Nafioin의 무게와 카본블랙의 무게 비가 0.33이 되도록 첨가하여 제조된 미세 탄소층 조성물을 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 레독스 플로우 전지를 제조하였다.
(실시예 5)
카본 나노 튜브(1g)를 이소프로필알코올(20g) 용매에 첨가하여 혼합하고, 이 혼합물에, 5 중량% Nafion 용액(용매: 이소프로필알코올/물=1/1)을, Nafioin의 무게와 카본 나노 튜브의 무게 비가 0.33이 되도록 첨가하여 제조된 미세 탄소층 조성물을 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 레독스 플로우 전지를 제조하였다.
(비교예 1)
280 마이크론 두께의 탄소 펠트를 전극으로 이용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 레독스 플로우 전지를 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 5에서 제조된 전극의 SEM 사진을 도 3에 (a: 실시예 1), (b: 실시예 2), (c: 실시예 3), (d: 실시예 4) 및 (e: 실시예 5)에 나타내었으며, 비교예 1의 전극의 SEM 사진을 도 4에 나타내었다. 도 3와 도 4를 비교하면, 미세 탄소층이 형성된 실시예 1 내지 5의 전극이 미세 탄소층이 없는 비교예 1의 전극에 비하여 매우 넓은 표면적을 형성하면서도 기공 구조가 잘 발달되어 있음을 알 수 있다. 이에, 실시예 1 내지 5의 전극이 활물질의 확산 저항을 감소시켜 줄 수 있음을 예측할 수 있다.
상기 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에 따라 제조된 레독스 플로우 전지에서, 상기 양극 활물질 용액 및 음극 활물질 용액을 상기 전극 어셈블리에 30ml 주입하고, 50mA/㎠의 전류 밀도로 충방전시켜, 전압 효율, 쿨롱 효율 및 에너지 효율을 측정하였다.
이때, 전압 효율은 하기 식 1과 같이 계산하여 얻었다. 하기 평균 전압은, 충방전시 시간에 따라 다소 변화되는 전압 값의 평균을 의미한다.
[식 1]
전압효율(%)=(방전시 평균 전압/충전시 평균 전압) X 100
쿨롱효율(%)=(방전 용량/충전 용량) X 100
에너지 효율(%)= (전압효율/100 X 쿨롱효율/100) X 100
이 실험은 모두 상온에서 실시하였다. 측정된 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
카본 나노 튜브의 함량(중량%) 쿨롱 효율(%) 전압 효율(%) 에너지 효율(%)
비교예 1 - 91.2 92.3 84.2
실시예 1 0 91.2 93.5 86.2
실시예 2 16.7 93.4 94.3 88.1
실시예 3 33.3 93.6 95.8 89.7
실시예 4 50 93.6 96.2 90.0
실시예 5 100 92.5 94.2 87.1
상기 표 1에 나타낸 것과 같이, 미세 탄소층을 더욱 형성한 실시예 1 내지 5의 레독스 플로우 전지가, 쿨롱 효율 및 에너지 효율이, 미세 탄소층이 없는 비교예 1보다 전압 효율 및 에너지 효율이 향상됨을 알 수 있다.
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (15)

  1. 격리막과, 이 격리막 양쪽에 각각 위치하는 양극 및 음극을 포함하는 전극 어셈블리;
    상기 양극에 공급되는 양극 활물질 액을 포함하는 양극 공급부; 및
    상기 음극에 공급되는 음극 활물질 액을 포함하는 음극 공급부
    를 포함하는 레독스 플로우 전지에서,
    상기 양극 및 음극 중 적어도 하나는 전자 전도성 기재 및 이 전자 전도성 기재에 형성된 미세 탄소층을 포함하고, 이 미세 탄소층은 카본 블랙, 탄소 나노 튜브 또는 카본 블랙과 탄소 나노 튜브의 혼합물을 포함하는 것인 레독스 플로우 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세 탄소층은 카본 블랙과 탄소 나노 튜브의 혼합물을 포함하는 것인 레독스 플로우 전지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세 탄소층의 두께는 5㎛ 내지 100㎛인 레독스 플로우 전지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미세 탄소층의 두께는 10㎛ 내지 50㎛인 레독스 플로우 전지.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 카본 블랙과 탄소 나노 튜브의 혼합물에서, 카본 블랙과 탄소 나노 튜브의 혼합 비율은 90 : 10 중량% 내지 50 : 50 중량%인 레독스 플로우 전지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 전도성 기재는 탄소 페이퍼(carbon paper), 탄소 천(carbon cloth), 탄소 펠트(carbon felt) 또는 이들의 조합인 레독스 플로우 전지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 격리막은 측쇄에 술폰산기, 카르복실산기, 인산기, 포스포닌산기 또는 이들의 유도체의 양이온 교환기를 갖는 양이온 전도성 고분자 또는 다공성 폴리에틸렌, 다공성 폴리프로필렌, 다공성 폴리비닐클로라이드 또는 이들의 조합인 다공성 고분자를 포함하는 것인 레독스 플로우 전지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 양극 활물질은 +5가 내지 +4가의 바나듐계 화합물인 레독스 플로우 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양극 활물질은 (VO2)2SO4, VO(SO4) 또는 이들의 조합인 레독스 플로우 전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 양극 활물질 용액은 황산과 물의 혼합물을 용매로 포함하는 것인 레독스 플로우 전지.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 양극 활물질 용액의 농도는 1M 내지 10M인 레독스 플로우 전지.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 음극 활물질은 +2가 내지 +3가의 바나듐계 화합물인 레독스 플로우 전지.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 음극 활물질은 VSO4, V2(SO4)3 또는 이들의 조합인 레독스 플로우 전지.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 음극 활물질 용액은 황산과 물의 혼합물을 용매로 포함하는 것인 레독스 플로우 전지.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 음극 활물질 용액의 농도는 1M 내지 10M인 레독스 플로우 전지.
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