KR20140111724A - Integrated electrodes-bipolar plate and manufacturing method thereof - Google Patents

Integrated electrodes-bipolar plate and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20140111724A
KR20140111724A KR1020130025912A KR20130025912A KR20140111724A KR 20140111724 A KR20140111724 A KR 20140111724A KR 1020130025912 A KR1020130025912 A KR 1020130025912A KR 20130025912 A KR20130025912 A KR 20130025912A KR 20140111724 A KR20140111724 A KR 20140111724A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bipolar plate
resin
electrode
adhesive sheet
thermosetting adhesive
Prior art date
Application number
KR1020130025912A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101498597B1 (en
Inventor
이범석
전재덕
심준목
양정훈
신경희
진창수
박세국
김병춘
박상준
윤재돈
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020130025912A priority Critical patent/KR101498597B1/en
Publication of KR20140111724A publication Critical patent/KR20140111724A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101498597B1 publication Critical patent/KR101498597B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04Interconnection of layers
    • B32B7/12Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2309/00Parameters for the laminating or treatment process; Apparatus details
    • B32B2309/02Temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2309/00Parameters for the laminating or treatment process; Apparatus details
    • B32B2309/12Pressure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00Electrical equipment
    • B32B2457/18Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

The present invention relates to an integrated electrode-bipolar plate and a method for manufacturing the same. An electrode and a bipolar plate are joined and integrated by a thermostatic adhesive sheet. The thermostatic adhesive sheet contains a certain kind of thermostatic resin and conductive filler, thus enhancing energy efficiency due to contact resistance at interfaces. Moreover, the adhesive sheet is also capable of performing the role as a protective coating surface, such as against acidity, in order to provide an integrated electrode-bipolar plate which can provide excellent durability stability, work stability and continuity of the processes.

Description

일체화된 전극-바이폴라 플레이트 및 이의 제조방법 {INTEGRATED ELECTRODES-BIPOLAR PLATE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}[0001] INTEGRATED ELECTRODES-BIPOLAR PLATE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF [0002]

본 발명은 에너지 효율이 향상된 일체화된 전극-바이폴라 플레이트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an integrated electrode-bipolar plate with improved energy efficiency and a method of manufacturing the same.

레독스 흐름전지(Redox flow battery)는 최근 전 세계적으로 가장 큰 관심을 불러일으키고 있는 에너지 혁명, 신재생에너지, 온실가스 감축, 2차전지, 스마트그리드와 긴밀하게 연관된 핵심 제품 중 하나로, 발생된 재생에너지를 저장하는 대용량의 에너지저장시스템(ESS, Energy Storage System)으로 주목 받고 있다.Redox flow battery is one of the core products closely related to the energy revolution, renewable energy, greenhouse gas reduction, rechargeable battery and smart grid, which have recently attracted the greatest attention in the world. Energy storage system (ESS, Energy Storage System) that stores energy.

이중, 전 바나듐계 레독스 흐름전지는 바나듐 자원이 풍부한 호주에서 New South Wales university의 Maria Kazacos(1995년)에 의해 연구개발이 시작되어 현재, 실증화 및 상업화 단계로 진행되고 있다.Among them, the entire vanadium redox flow cell has been developed by Maria Kazacos (1995) of the New South Wales university in Australia, which is rich in vanadium resources, and is now undergoing the demonstration and commercialization stage.

전 바나듐계 레독스 흐름전지는 집전체인 전도성 금속판; 집전체를 강산으로부터 부식을 방지하고 고전도성 집전체의 역할을 동시에 하는 바이폴라플레이트; 전극으로 사용되는 탄소섬유인 카본펠트류; 전해액은 바나듐이온의 산화상태에 따라 V4 +(양극), V2 +(음극)이온 및 양이온 교환막으로 구성되는 기본 단위 셀이 적층되어 특정 용량에 해당하는 전력저장용 스택으로 제작되고 있다. The pre-vanadium based redox flow cell comprises a conductive metal plate as a current collector; A bipolar plate that prevents corrosion of the current collector from strong acid and simultaneously acts as a high-conductivity collector; Carbon felts which are carbon fibers used as electrodes; The electrolytic solution is prepared by stacking basic unit cells composed of V 4 + (anode), V 2 + (cathode) ions and cation exchange membrane according to the oxidized state of vanadium ions and corresponding to a specific capacity.

이러한 레독스 흐름전지 성능은 전압, 전류 및 에너지효율 특성으로 평가되며, 상기 특성은 전극인 탄소섬유와 바이폴라플레이트의 계면간 접촉저항, 전극인 탄소섬유의 다발간 접촉저항, 이온교환막의 이온교환능력 등이 주요 인자로 작용한다.The performance of the redox flow cell is evaluated by voltage, current and energy efficiency characteristics. The characteristics are the contact resistance between the interface between the carbon fiber and the bipolar plate as the electrode, the multi-sheet contact resistance of the carbon fiber as the electrode, And so on.

이에, 일본공개특허 제2001-196071호는 탄소섬유상의 전극과 바이폴라플레이트를 결합하되, 별도의 결합 바인더 없이 가압식으로 접촉하는 방법이 제시되어 있다. 그러나, 이 방법은 초기 셀 저항이 높고, 장기간 사용하는 경우 바이폴라 플레이트가 강산에 의해 부식 열화되어 바이폴라 플레이트와 전극의 지속적인 압접촉점 유지가 곤란하게 되는 문제가 있다. 즉, 장기간 사용 시 에너지 효율 특성이 저하되는 단점이 있다.Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2001-196071 discloses a method in which a carbon fiber-shaped electrode and a bipolar plate are bonded to each other without a separate binding binder. However, this method has a problem that the initial cell resistance is high, and when the bipolar plate is used for a long period of time, the bipolar plate is corroded by strong acid, which makes it difficult to maintain the pressure contact point of the bipolar plate and the electrode continuously. That is, there is a disadvantage in that the energy efficiency characteristic is deteriorated when it is used for a long period of time.

또한 상기 탄소섬유상의 전극은 탄소섬유의 다발 사이의 접촉점을 만들기 위해 레진을 혼합 후 열압 성형한 것으로, 바인더로 사용된 수지의 접착량이 불균하고 응집되는 경우가 많고, 이러한 부분이 초기 셀 저항으로 작용하여 에너지 효율을 저하시키는 단점이 있다.In addition, the carbon fiber-shaped electrode is formed by mixing resin to form a contact point between the bundles of carbon fibers and then subjecting it to hot-pressing. In many cases, the amount of resin used as the binder is uneven and aggregates, And the energy efficiency is lowered.

이러한 단점을 개선하기 위하여 평균입경이 20㎛ 이하인 수지와 단섬유를 혼합, 결합, 열압성형 및 탄화하는 단계를 수행하는 경우, 종래 부직포 내에 수지를 분산하는 경우 보다 균일한 상을 가지며, 이에 의해 결합력이 향상된 전극접합체로 제조될 수 있다. 그러나, 이는 수지로 인해 응집부가 발생되거나 밀도의 증가로 인해 이온교환막의 손상을 야기할 수 있다.In order to improve these disadvantages, the steps of mixing, bonding, thermoforming and carbonizing a resin having an average particle diameter of 20 탆 or less and a short fiber have a more uniform phase than that of dispersing the resin in the conventional nonwoven fabric, Can be manufactured with the improved electrode assembly. However, this may cause aggregation due to the resin or damage of the ion exchange membrane due to an increase in density.

이외에, 일본공개특허 제1999-162496호는 전극인 카본펠트를 적층하여 적층체를 형성하고, 상기 각 적층체의 양단면에 열경화형 수지를 충진하여 일체화한 극판를 사용하는 방법이 제시되어 있다. 상기 방법은 전극판, 기판, 전극판의 접촉저항을 제거하거나 면방향의 전지내부 저항을 줄일 수는 있으나, 열경화형 수지의 불균일한 충진 등으로 오히려 저항이 증가될 수 있는 단점이 있다.
In addition, Japanese Laid-Open Patent Application No. 1999-162496 discloses a method of using a plate integrally formed by laminating carbon felt as an electrode to form a laminate, and filling both ends of each laminate with a thermosetting resin. Although the above method can reduce the contact resistance between the electrode plate, the substrate and the electrode plate or reduce the internal resistance of the battery in the planar direction, there is a disadvantage that the resistance can be increased due to uneven filling of the thermosetting resin.

본 발명은 전극과 바이폴라 플레이트의 접합으로 인한 접촉 저항을 감소시킬 수 있고, 접합 시 불균일상으로 인한 접촉 저항 등의 발생을 감소시켜 에너지 효율을 개선할 수 있는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 제공하고자 한다.The present invention provides an integrated electrode-bipolar plate capable of reducing the contact resistance due to the bonding of the electrode and the bipolar plate and reducing the occurrence of contact resistance and the like due to non-uniformity during bonding, thereby improving energy efficiency .

또한, 본 발명은 상기 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 작업 안정성 확보 및 공정의 연속성을 유지할 수 있는 이점이 있다.
In addition, the present invention has an advantage in that the integrated electrode-bipolar plate can maintain the operation stability and continuity of the process.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전극과 바이폴라 플레이트가 열경화 접착시트에 의해 접합되어 일체화되며, 상기 열경화 접착시트는 열경화성 수지 및 전도성 충진제를 함유하는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 제공한다In order to achieve the above object, the present invention provides an integrated electrode-bipolar plate, wherein the electrode and the bipolar plate are joined together by a thermosetting adhesive sheet, and the thermosetting adhesive sheet contains a thermosetting resin and a conductive filler. provides

상기 열경화 접착시트는 열경화성 수지 100중량부에 대하여 1 내지 50중량부 함유할 수 있다. The thermosetting adhesive sheet may be contained in an amount of 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermosetting resin.

상기 열경화 접착시트는 그 두께가 1 내지 500㎛일 수 있다.The thermosetting adhesive sheet may have a thickness of 1 to 500 mu m.

상기 열경화성 수지는 폴리에스테르 수지, 우레아 수지, 아미노 수지, 폴리우레탄 수지, 알키드 수지, 푸란 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The thermosetting resin may be at least one selected from the group consisting of a polyester resin, a urea resin, an amino resin, a polyurethane resin, an alkyd resin, a furan resin, a melamine resin, an epoxy resin and a phenol resin.

상기 전도성 충진제는 입자크기가 10nm 내지 900㎛이고, 천연흑연, 인조흑연, 탄소섬유 및 탄소나노섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The conductive filler has a particle size of 10 nm to 900 탆 and may be at least one selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, carbon fiber and carbon nanofiber.

또한, 본 발명은 전극과 바이폴라 플레이트 사이에, 열경화성 수지 및 전도성 충진제가 함유된 열경화 접착시트를 삽입하여 적층체를 제조하는 단계 및 상기 적층체를 열압 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법를 제공한다.The present invention also relates to a method for manufacturing an integrated circuit comprising a step of inserting a thermosetting resin and a thermosetting adhesive sheet containing a conductive filler between an electrode and a bipolar plate to produce a laminate, A bipolar plate having an electrode-bipolar plate.

상기 적층체는 전극의 일면에 열경화 접착시트를 저온가압 조건에서 접합한 후, 상기 열결화 접착시트 상에 바이폴라 플레이트를 접합하여 제조할 수 있다.The laminate can be manufactured by bonding a thermosetting adhesive sheet to one surface of an electrode under low-temperature pressurizing conditions, and then bonding a bipolar plate to the thermosetting adhesive sheet.

상기 저온가압은 상온 내지 60℃의 온도 및 0.1 내지 1㎫의 압력에서 수행될 수 있다.The low-temperature pressurization can be carried out at a temperature of room temperature to 60 ° C and a pressure of 0.1 to 1 MPa.

상기 적층체는 바이폴라 플레이트의 일면에 열경화 접착시트 형성용 조성물을 도포 및 건조하여 바이폴라 플레이트가 접합된 열경화 접착시트를 제조한 후, 상기 열경화 접착시트 상에 전극을 접합하여 제조할 수 있다.The laminate can be produced by applying a composition for forming a thermosetting adhesive sheet on one surface of a bipolar plate and drying the thermosetting adhesive sheet to produce a thermosetting adhesive sheet to which a bipolar plate is bonded, and then bonding electrodes on the thermosetting adhesive sheet .

상기 열경화성 수지는 폴리에스테르 수지, 우레아 수지, 아미노 수지, 폴리우레탄 수지, 알키드 수지, 푸란 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The thermosetting resin may be at least one selected from the group consisting of a polyester resin, a urea resin, an amino resin, a polyurethane resin, an alkyd resin, a furan resin, a melamine resin, an epoxy resin and a phenol resin.

상기 전도성 충진제는 입자크기가 10nm 내지 900㎛이고, 천연흑연, 인조흑연, 탄소섬유 및 탄소나노섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.The conductive filler has a particle size of 10 nm to 900 탆 and may be at least one selected from the group consisting of natural graphite, artificial graphite, carbon fiber and carbon nanofiber.

상기 열압 경화는 60 내지 180℃의 온도 및 1 내지 10㎫의 압력에서 0.3 내지 5시간 동안 수행될 수 있다.The pressure-hardening can be carried out at a temperature of 60 to 180 DEG C and a pressure of 1 to 10 MPa for 0.3 to 5 hours.

상기 열압 경화는 경화전의 전극 두께 1에 대하여 경화후의 전극 두께가 0.3 내지 0.5가 되도록 수행될 수 있다.The pressure-hardening may be performed so that the electrode thickness after curing is 0.3 to 0.5 with respect to the electrode thickness before curing.

상기 전극은 500 내지 600℃에서 3 내지 12시간동안 열 산화된 것일 수 있다.The electrode may be thermally oxidized at 500 to 600 占 폚 for 3 to 12 hours.

상기 열경화 접착시트는 열경화성 수지 100중량부에 대하여 1 내지 50중량부 함유할 수 있다.The thermosetting adhesive sheet may be contained in an amount of 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermosetting resin.

상기 열경화 접착시트는 그 두께가 1 내지 500㎛일 수 있다.
The thermosetting adhesive sheet may have a thickness of 1 to 500 mu m.

본 발명에 따른 일체화된 전극-바이폴라 플레이트는 접착시트에 의해 전극과 바이폴라 플레이트가 접합되어, 종래 접합 계면의 접촉저항 등의 에너지 효율 저하 등의 문제를 개선할 수 있는 이점이 있다. The integrated electrode-bipolar plate according to the present invention is advantageous in that the electrode and the bipolar plate are bonded by the adhesive sheet, and problems such as lowering of energy efficiency such as contact resistance of the conventional junction interface can be improved.

또한, 본 발명에 따른 일체화된 전극-바이폴라 플레이트는 접착시트가 내산성 보호코팅면으로서의 역할을 수행하여, 전극 및 바이폴라 플레이트의 내구 안정성을 확보할 수 있는 이점이 있다. In addition, the integrated electrode-bipolar plate according to the present invention has an advantage that the adhesive sheet serves as an acid-resistant protective coating surface, and durability stability of the electrode and the bipolar plate can be secured.

또한, 본 발명에 따른 일체화된 전극-바이폴라 플레이트는 접착시트 내에 전도성 충진제가 균일하게 분산되고, 시트 두께 조절이 용이하며, 접착시트 형성용 조성물을 저온 경화시켜 시트형으로 제조하므로 제조 시 작업 안정성 확보 및 공정의 연속성을 유지할 수 있는 이점이 있다.
In addition, the integrated electrode-bipolar plate according to the present invention can uniformly disperse the conductive filler in the adhesive sheet, easily adjust the thickness of the sheet, and cure the composition for forming an adhesive sheet at low temperature, There is an advantage that the continuity of the process can be maintained.

도 1은 본 발명에 따른 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 단면도(a) 및 이를 이용한 기본 단위 셀의 단면도(b)를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 접합면의 SEM사진이고,
도 3은 실시예 1의 일체화된 전극-바이폴라 플레이트 및 비교예 1의 전극, 바이폴라 플레이트를 이용한 충방전 실험 결과를 나타낸 것이다.
1 is a cross-sectional view (a) of an integrated electrode-bipolar plate according to the present invention and a cross-sectional view (b) of a basic unit cell using the same.
FIG. 2 is a SEM photograph of a joint surface of an integrated electrode-bipolar plate according to the present invention,
3 is a graph showing the results of charge / discharge tests using the electrode-bipolar plate of Example 1 and the electrode and bipolar plate of Comparative Example 1. Fig.

본 발명은 에너지 효율이 향상된 일체화된 전극-바이폴라 플레이트 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an integrated electrode-bipolar plate with improved energy efficiency and a method of manufacturing the same.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 일체화된 전극-바이폴라 플레이트는 도 1의 (a)와 같이, 전극(1)과 바이폴라 플레이트(2)가 열경화 접착시트(4)에 의해 접합되어 일체화된다. 1 (a), the electrode 1 and the bipolar plate 2 of the integrated electrode-bipolar plate of the present invention are joined together by the thermosetting adhesive sheet 4 and integrated.

상기 열경화 접착시트는 열경화성 수지 및 전도성 충진제를 함유한 열경화 접착시트 제조용 조성물을 사용하여 형성된다.The thermosetting adhesive sheet is formed using a composition for producing a thermosetting adhesive sheet containing a thermosetting resin and a conductive filler.

열경화성 수지는 폴리에스테르 수지, 우레아 수지, 아미노 수지, 폴리우레탄 수지, 알키드 수지, 푸란 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있으며, 접착 성능 및 저온 경화형을 고려하면 저 기포성 경화 수지, 저온 경화형 수지 또는 바이폴라 플레이트 표면과 상용성을 위해 소수성 분자 구조를 갖는 것이 바람직하다.The thermosetting resin may be at least one selected from the group consisting of a polyester resin, a urea resin, an amino resin, a polyurethane resin, an alkyd resin, a furan resin, a melamine resin, an epoxy resin and a phenol resin, It is preferable to have a hydrophobic molecular structure for compatibility with a low-foaming curing resin, a low-temperature curing resin or a bipolar plate surface.

또한, 상기 전도성 충진제는 인조흑연, 활성탄소, 천연흑연, 카본블랙, 탄소섬유, 탄소나노튜브, 그래핀으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 고전도성 접착시트 제조를 고려하면, 전기전도율이 높거나 수지 내 높은 분산성을 갖는 것이 바람직하다.The conductive filler may be at least one selected from the group consisting of artificial graphite, activated carbon, natural graphite, carbon black, carbon fiber, carbon nanotube, and graphene. Considering the production of a highly conductive adhesive sheet, it is preferable that the conductive sheet has a high electrical conductivity or a high dispersibility in the resin.

상기 전도성 충진제는 입자크기가 10nm 내지 900㎛, 열경화성 수지와의 혼화성 및 분산성을 고려하면 바람직하기로는 10nm 내지 300㎛, 보다 바람직하기로는 1 내지 100㎛인 것이 좋다. 입자크기가 10nm 미만이면 경우에는 낮은 밀도로 충진 부피가 증가하여 분산상 어려움이 하고 900㎛을 초과하는 경우에는 분산 후 응집 문제가 발생할 수 있다.The conductive filler preferably has a particle size of 10 nm to 900 占 퐉, preferably 10 nm to 300 占 퐉, more preferably 1 to 100 占 퐉 in consideration of compatibility with a thermosetting resin and dispersibility. If the particle size is less than 10 nm, the filling volume increases with a low density to make it difficult to disperse. When the particle size exceeds 900 탆, aggregation problems after dispersion may occur.

이러한 열경화 접착시트는 열경화성 수지 100중량부에 대하여 전도성 충진제가 1 내지 50중량부, 바람직하기로는 5 내지 50중량부를 함유하는 것이 좋다. 상기 함유량이 1중량부 미만이면 전도성 접착시트제조 후 수지량이 과량으로 존재하여 전기저항 특성 상승 및 에너지 효율이 저하될 수 있고, 50중량부를 초과하는 경우에는 수지량이 낮아 접착성능이 줄어들거나 바이폴라 플레이트와 전극의 계면 접합부의 공극 형성 문제가 발생할 수 있다.The thermosetting adhesive sheet preferably contains 1 to 50 parts by weight, preferably 5 to 50 parts by weight, of the conductive filler per 100 parts by weight of the thermosetting resin. If the content is less than 1 part by weight, the amount of resin after the production of the conductive adhesive sheet may be excessively present, resulting in an increase in electrical resistance and energy efficiency. If the content is more than 50 parts by weight, A void formation problem may occur in the interface junction of the electrode.

본 발명에 따른 열경화 접착시트 제조용 조성물은 경화성, 시트 제조상의 용이성 및 점도 조절 등을 고려하여, 유기용매, 경화제 등을 추가로 함유할 수 있다. The composition for preparing a thermosetting adhesive sheet according to the present invention may further contain an organic solvent, a curing agent and the like in consideration of curability, ease of sheet production, and viscosity control.

이외에 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 상기 열경화 접착시트는 귀금속 충진제, 경화제, 분산제 및 용제 등의 첨가제를 추가로 함유할 수 있다.In addition, the thermosetting adhesive sheet may further contain an additive such as a noble metal filler, a curing agent, a dispersing agent, and a solvent within a range not deviating from the object of the present invention.

상기 유기용매, 경화제 및 첨가제 등은 본 발명이 목적으로 하는 접착시트의 역할 수행이 가능한 범위내에서 그 함량을 적절히 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 유기용매는 열경화성 수지 100중량부에 대하여 100 내지 200중량부를 함유하는 것이 바람직하고, 상기 귀금속 충진제, 경화제 및 첨가제 등은 열경화성 수지 100중량부에 대하여 5중량부 미만 함유하는 것이 바람직하다.
The content of the organic solvent, the curing agent, the additive and the like can be appropriately controlled within a range in which the adhesive sheet of the present invention can perform the role. Specifically, the organic solvent preferably contains 100 to 200 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermosetting resin, and the noble metal filler, curing agent and additives are preferably contained in an amount of less than 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the thermosetting resin .

본 발명에 따른 일체화된 전극-바이폴라 플레이트는 전극과 바이폴라 플레이트 사이에, 열경화성 수지 및 전도성 충진제가 함유된 열경화 접착시트를 삽입하여 적층체를 제조하고 이를 열압 경화하여 제조한다.The integrated electrode-bipolar plate according to the present invention is manufactured by inserting a thermosetting resin and a thermosetting adhesive sheet containing a conductive filler between an electrode and a bipolar plate to produce a laminate and hot-curing the laminate.

이때, 상기 열경화성 수지 및 전도성 충진제는 상기에서 설명한 바와 동일하다.At this time, the thermosetting resin and the conductive filler are the same as those described above.

본 발명의 적층체는 전극의 일면에 열경화 접착시트를 저온가압 조건에서 접합한 후, 상기 열경화 접착시트 상에 바이폴라 플레이트를 접합하여 제조할 수 있다.The laminate of the present invention can be produced by bonding a thermosetting adhesive sheet to one surface of an electrode under low temperature pressurization, and then bonding a bipolar plate to the thermosetting adhesive sheet.

열경화 접착시트의 제조는 마이크로미터 필름 어플리케이터 등과 같은 접착시트 제조용 장치를 이용하여 수행한다. 상기 장치를 이용하여 제조된 접착시트는 미세기포가 발생되므로 탈포 공정을 수행한다. 상기 탈포는 30 내지 60℃에서 10 내지 30분간 건조하는 저온 탈포 공정이 바람직하다. The production of the thermosetting adhesive sheet is carried out using an apparatus for producing an adhesive sheet such as a micrometer film applicator or the like. The adhesive sheet produced by using the apparatus performs defoaming because microbubbles are generated. The degassing is preferably a low-temperature defoaming process for drying at 30 to 60 DEG C for 10 to 30 minutes.

제조된 열경화 접착시트는 그 두께가 1 내지 500㎛를 유지하는 것이 바람직하며, 두께가 1㎛ 미만이면 바이폴라 플레이트-전극 계면간 접합층을 유지하기 어려울 수 있고 500㎛를 초과하는 경우에는 바이폴라 플레이트-전극간 계면저항이 증가하여 에너지 효율의 저하 문제가 발생할 수 있다. If the thickness of the heat-cured adhesive sheet is less than 1 탆, it may be difficult to maintain the bipolar plate-electrode interfacial bonding layer. If the thickness exceeds 500 탆, the bipolar plate The interfacial resistance between the electrodes increases and the energy efficiency may decrease.

접합하는 전극 및 바이폴라 플레이트의 표면은 클리닝 작업을 수행하는 것이 바람직하며, 특히 전극은 표면 활성화 처리는 일반적으로 가장 안정한 공정인 열 산화를 수행하는 것이 바람직하며, 열 산화는 500 내지 600℃에서 3 내지 12시간동안 수행하는 것이 좋다.It is preferable that the bonding electrode and the surface of the bipolar plate perform a cleaning operation. In particular, the electrode is preferably subjected to surface oxidation, which is generally the most stable process, It is advisable to perform for 12 hours.

상기 열 산화 온도가 500℃ 미만이면 전극 표면의 작용기 형성에 수일이 소요되거나 최적의 활성화가 어려울 수 있고 600℃를 초과하는 경우에는 전극소재의 열산화에 의해 애쉬(ash)화되어 소재의 기능을 상실할 수 있다.If the thermal oxidation temperature is less than 500 ° C, it may take several days to form functional groups on the electrode surface or may be difficult to optimize the activation. When the temperature exceeds 600 ° C, the electrode material is thermally oxidized by ashing, You can lose.

이후에, 표면이 열 산화된 전극면에 상기 제조된 열경화 접착시트를 저온가압 조건에서 접합하여 전극이 접합된 열경화 접착시트를 제조한다. 상기 저온가압은 상온 내지 60℃의 온도 및 0.1 내지 1㎫의 압력 조건이 바람직하다. 본 발명의 열경화 접착시트는 이를 구성하는 열경화성 수지가 저온에서 경화가 가능하므로 일정량의 압력만 가하면 접합이 가능하다. Thereafter, the prepared thermosetting adhesive sheet is bonded to the thermally oxidized electrode surface on the low temperature-pressurized condition to produce a thermosetting adhesive sheet to which the electrodes are bonded. The low temperature pressurization is preferably carried out at a temperature of from room temperature to 60 DEG C and a pressure of from 0.1 to 1 MPa. Since the thermosetting resin constituting the thermosetting adhesive sheet of the present invention can be cured at a low temperature, bonding can be performed when a certain amount of pressure is applied.

상기 전극이 접합된 열경화 접착시트 상에 바이폴라 플레이트를 접합하여 적층제를 제조한다.A bipolar plate is bonded to the thermosetting adhesive sheet to which the electrode is bonded to produce a laminate.

또한, 본 발명의 적층체는 바이폴라 플레이트의 일면에 열경화 접착시트 형성용 조성물을 도포 및 건조하여 바이폴라 플레이트가 접합된 열경화 접착시트를 제조한 후, 상기 열경화 접착시트 상에 전극을 접합하여 제조할 수 있다.The laminate of the present invention is obtained by applying a composition for forming a thermosetting adhesive sheet on one surface of a bipolar plate and drying the thermosetting adhesive sheet to produce a thermosetting adhesive sheet to which a bipolar plate is bonded, Can be manufactured.

상기 도포 및 건조는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지 않으며, 건조는 열경화 접착시트 형성용 조성물의 용매가 휘발되어 시트 형상이 이루어질 때까지 수행되는 것이 바람직하다. 건조 조건은 휘발되는 용매의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다.The above coating and drying are generally used in the art and are not particularly limited, and drying is preferably performed until the solvent of the composition for forming a thermosetting adhesive sheet volatilizes to form a sheet. The drying conditions can be appropriately selected depending on the type of the solvent to be volatilized.

이후에, 상기 적층체를 열압 경화하여 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 제조한다.Thereafter, the laminate is thermocompression-cured to produce an integrated electrode-bipolar plate.

상기 열압 경화는 60 내지 180℃의 온도 및 1 내지 10㎫의 압력에서 0.3 내지 5시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 열압 경화 온도가 60℃ 미만이면 경화시간이 장시간 지연되고 미경화물이 남아 계면저항체로 작용할 수 있고 180℃를 초과하는 경우에는 가스발생 및 조직의 기공으로 인한 저항 문제가 발생할 수 있다.The thermosetting is preferably performed at a temperature of 60 to 180 ° C and a pressure of 1 to 10 MPa for 0.3 to 5 hours. If the hot-curing temperature is less than 60 ° C, the curing time is delayed for a long time. Uncalated materials may remain as an interfacial resistance. If the temperature exceeds 180 ° C, resistance to gas generation and pores of the structure may occur.

이때, 열압 경화는 경화전 전극 두께 1에 대하여 경화후 전극 두께의 0.3 내지 0.5가 되도록 하중을 가하여 수행하는 것이 바람직하다. 상기 경화후 전극 두께가 0.3 미만이면 바이폴라 플레이트-전극 계면간 접합부의 결합력이 저하될 수 있고 0.5를 초과하는 경우에는 전극이 손상될 수 있다. At this time, it is preferable that the pressure-hardening is performed by applying a load to the electrode thickness 1 before curing to 0.3 to 0.5 of the electrode thickness after curing. If the thickness of the electrode after curing is less than 0.3, the bonding force of the interface between the bipolar plate and the electrode can be deteriorated. If the thickness is more than 0.5, the electrode may be damaged.

또한, 본 발명에 따른 일체화된 전극-바이폴라 플레이트(도 1의 (a))를 포함하여 전 바나듐계 레독스 흐름전지를 제공할 수 있다. 상기 전 바나듐계 레독스 흐름전지는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트가 포함된 기본 단위 셀(도 1의 (b))이 구비되며, 이외의 구성은 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 구성은 당 업자라면 용이하게 구현할 수 있는 것으로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.It is also possible to provide a pre-vanadium based redox flow cell comprising an integrated electrode-bipolar plate (FIG. 1 (a)) according to the present invention. The entire vanadium-based redox flow cell is provided with a basic unit cell (FIG. 1 (b)) including an integrated electrode-bipolar plate, and the other configurations are not limited to those generally used in the art . Such a configuration can be easily implemented by those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention. Such variations and modifications are intended to be within the scope of the appended claims.

실시예 1Example 1

1)열경화 접착제 조성물1) Thermosetting adhesive composition

폴리에스테르 수지(Liza Ad2300제품, Calix chem사) 90중량부에, 유기용제로 톨루엔(삼전화학) 20중량부를 혼합하고, 전도성 충진제로 인조흑연(입자크기 2㎛, synthetic-graphite, Asbury사)을 10중량부로 투입하여 1000rpm 및 6시간동안 교반하여 열경화 접착제 조성물을 제조하였다.20 parts by weight of toluene (Samseon Chemical Co., Ltd.) as an organic solvent was mixed with 90 parts by weight of a polyester resin (Liza Ad 2300, product of Calix chem), and 20 parts by weight of artificial graphite (synthetic-graphite, Asbury) as a conductive filler 10 parts by weight, and the mixture was stirred at 1000 rpm for 6 hours to prepare a thermoset adhesive composition.

2)열경화 접착시트2) Thermosetting adhesive sheet

마이크로미터 필름 어플리케이터를 이용하여, 상기 1)에서 제조된 열경화 접착제 조성물을 125㎛ 두께의 열경화 접착시트로 제조하였다. 상기 접착시트는 미세기포를 제거하기 위하여 30 내지 60℃에서 10 내지 30분간 건조하는 저온 탈포 공정을 수행하였다.Using the micrometer film applicator, the thermosetting adhesive composition prepared in 1) above was made into a thermosetting adhesive sheet having a thickness of 125 탆. The adhesive sheet was subjected to a low temperature defoaming process of drying at 30 to 60 ° C for 10 to 30 minutes to remove minute bubbles.

3)일체화된 전극-바이폴라 플레이트3) Integrated electrode-bipolar plate

바이폴라 플레이트(SK507제품, Morgan Korea사) 표면은 클리닝 작업을 수행하고, 전극인 카본펠트(WDF제품, Morgan AM&T사)는 550℃에서 5시간동안 열 산화하였다.The surface of the bipolar plate (SK507 product, Morgan Korea) was cleaned and the electrode carbon felt (WDF product, Morgan AM & T) was thermally oxidized at 550 ° C for 5 hours.

상기 2)에서 제조된 열경화 접착시트를 전극의 크기에 맞게 재단하여, 전극의 일면에 저온 접착하였다. 이때, 저온 접착은 60℃의 온도 및 0.5㎫의 압력에서 수행하였다.The thermosetting adhesive sheet prepared in 2) was cut to fit the size of the electrode, and was bonded to one surface of the electrode at low temperature. At this time, the low-temperature bonding was carried out at a temperature of 60 DEG C and a pressure of 0.5 MPa.

이후에, 상기 전극이 접합된 열경화 접착시트 상에 바이폴라 플레이트를 접합한 후, 열압 경화하여 도 1의 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 제조하였다. 이때, 열압 경화는 155℃의 온도 및 7MPa의 압력에서 수행하였으며, 열압 경화전의 두께는 125㎛이고, 열압 경화후의 두께는 80㎛이었다.Thereafter, a bipolar plate was bonded on the thermosetting adhesive sheet to which the electrode was bonded, and then thermocompression-cured to produce the integrated electrode-bipolar plate of Fig. 1. At this time, the thermocompression hardening was performed at a temperature of 155 캜 and a pressure of 7 MPa, and the thickness before hot-pressing was 125 탆 and the thickness after hot-pressing was 80 탆.

도 2는 전극과 바이폴라 플레이트 접합 계면의 SEM 사진을 나타낸 것이다.
2 is a SEM photograph of the interface between the electrode and the bipolar plate.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리에스테르 수지(Liza Ad2300제품, Calix chem사) 70중량부에, 유기용제로 톨루엔(삼전화학) 20중량부를 혼합하고, 전도성 충진제로 인조흑연(입자크기 2㎛, synthetic-graphite, Asbury사)을 30중량부을 사용하여 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 제조하였다.
Except that 20 parts by weight of toluene (SEMON CHEMICAL CO., LTD.) As an organic solvent was mixed with 70 parts by weight of a polyester resin (Liza Ad 2300, product of Calix chem Co., Ltd.) Mu] m, synthetic-graphite, Asbury) was used to prepare an integrated electrode-bipolar plate.

실시예Example 3 3

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리에스테르 수지(Liza Ad2300제품, Calix chem사) 50중량부에, 유기용제로 톨루엔(삼전화학) 20중량부를 혼합하고, 전도성 충진제로 인조흑연(입자크기 2㎛, synthetic-graphite, Asbury사)을 50중량부을 사용하여 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 제조하였다.
Except that 20 weight parts of toluene (Samseon Chemical Co., Ltd.) as an organic solvent was mixed with 50 weight parts of a polyester resin (Liza Ad2300, product of Calix chem) and 100 weight parts of artificial graphite (particle size 2 Mu] m, synthetic-graphite, Asbury) was used to prepare an integrated electrode-bipolar plate.

실시예Example 4 4

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리에스테르 수지(Liza Ad2300제품, Calix chem사) 90중량부에, 유기용제로 톨루엔(삼전화학) 50중량부를 혼합하고, 전도성 충진제로 천연흑연(입자크기 25㎛, graphite, Brazil Graphite사)을 10중량부을 사용하여 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 제조하였다.
90 parts by weight of a polyester resin (product of Liza Ad 2300, Calix chem) was mixed with 50 parts by weight of toluene (Samseon Chemical Co., Ltd.) as an organic solvent, and natural graphite (particle size 25 Mu] m, graphite, Brazil Graphite) was used to prepare an integrated electrode-bipolar plate.

실시예Example 5 5

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 폴리에스테르 수지(Liza Ad2300제품, Calix chem사) 90중량부에, 유기용제로 톨루엔(삼전화학) 50중량부를 혼합하고, 전도성 충진제로 탄소나노튜브(지름150nm, 길이6㎛, carbon nano-tube, VGCF-H제품, Showa Denko사)을 5중량부을 사용하여 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 제조하였다.
Except that 90 parts by weight of a polyester resin (product of Liza Ad 2300, Calix chem) and 50 parts by weight of toluene (Organic Chemistry) were mixed as the organic solvent, and carbon nanotubes having a diameter of 150 nm , Length 6 μm, carbon nano-tube, VGCF-H product, Showa Denko) were used to prepare an integrated electrode-bipolar plate.

실시예Example 6 6

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 에폭시 수지(YD127제품, 국도화학사) 90중량부에, 경화제(HN2200제품, 국도화학사) 60중량부를 혼합하고, 전도성 충진제로 인조흑연(입자크기 2㎛, synthetic-graphite, Asbury사)을 10중량부 및 촉진제(BDMA제품, 국도화학사)을 사용하여 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 제조하였다.
60 parts by weight of a curing agent (HN2200, manufactured by Kukdo Chemical Co., Ltd.) was mixed with 90 parts by weight of an epoxy resin (product YD127, manufactured by Kukdo Chemical Co., Ltd.) -graphite, Asbury) and an accelerator (BDMA product, Kukdo Chemical Co., Ltd.) were used to fabricate an electrode-bipolar plate integrated with each other.

실시예Example 7 7

상기 실시예 1과 동일하게 실시하되, 레졸계 페놀 수지(KC6301, 강남화성) 90중량부에, 유기용제로 메탄올(삼전화학) 50중량부를 혼합하고, 전도성 충진제로 인조흑연(입자크기 2㎛, synthetic-graphite, Asbury사)을 10중량부을 사용하여 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 제조하였다. 이때, 열경화 접착시트는 250㎛가 되도록 하였다.
(KC6301, Kangnam Chemical Co., Ltd.) was mixed with 50 parts by weight of methanol as an organic solvent (manufactured by Seonjeon Chemical Co., Ltd.), and 100 parts by weight of artificial graphite (particle size 2 탆, synthetic-graphite, Asbury) was used to prepare an integrated electrode-bipolar plate. At this time, the thermosetting adhesive sheet was made to have a thickness of 250 mu m.

비교예Comparative Example 1 One

상기 실시예 1의 전극 및 바이폴라 플레이트를 접합하지 않고, 각각을 이용하였다.
The electrode and the bipolar plate of Example 1 were used without bonding each other.

시험예Test Example

상기 실시예의 일체화된 전극-바이폴라 플레이트를 이용하여 단위셀을 제조하고 이를 이용하여 전기, 화학적 특성을 평가하였다.
Unit cells were fabricated using the integrated electrode-bipolar plates of the above examples and their electrical and chemical properties were evaluated.

구체적으로, 한 쌍의 엔드플레이트; 상기 엔드플레이트 내측에 형성된 한 쌍의 집전체(5); 상기 집전체 내측에 형성된 한 쌍의 일체화된 전극-바이폴라 플레이트 및 상기 일체화된 전극-바이폴라 플레이트 사이에 양이온 교환막(6)을 포함하는 단위셀을 제작하였다(도 1). Specifically, a pair of end plates; A pair of current collectors (5) formed inside the end plate; A unit cell including a pair of integrated electrode-bipolar plates formed inside the current collector and a cation exchange membrane 6 between the integrated electrode-bipolar plates was fabricated (FIG. 1).

상기 단위셀과 2M 황산(덕산화학사)/바나듐(Aldrich, 97%)용액의 전해액에 이온교환막으로 Nafion117제품(Dupont사)을 사용하여 전기 화학적 특성(전류밀도, 저항, 전류효율, 전압효율 및 에너지 효율)을 평가하였다. The electrochemical characteristics (current density, resistance, current efficiency, voltage efficiency, and energy) of the unit cell and the electrolyte solution of the 2 M sulfuric acid (Duksan Chemical Company) / vanadium (Aldrich, 97%) solution were measured by using Nafion 117 product Efficiency) was evaluated.

이때, 전류밀도는 40mA/㎠이고, 인가되는 전압범위는 0.6 내지 1.6V이다.At this time, the current density is 40 mA / cm 2, and the applied voltage range is 0.6 to 1.6 V.

상기 저항은 1.6V 충전 차단전압 및 0.8V 방전 차단전압 하에서, 40mA/㎠의 정전류로 충방전하고, 개회로전압 1.6V에서 5초간 전류를 차단하여 전압의 전위차에 대한 저항을 측정하였다. 상기 전류효율(%)은 방전용량/충전용량100, 전압효율(%)은 방전전압/충전전압100, 에너지효율(%)은 전류효율전압효율/100을 이용하여 산출하였다.The resistor was charged and discharged at a constant current of 40 mA / cm 2 under a charge cut-off voltage of 1.6 V and a discharge cut-off voltage of 0.8 V, and the resistance against the potential difference of the voltage was measured by cutting off the current for 5 seconds at the open circuit voltage of 1.6 V. The current efficiency (%) was calculated using discharge capacity / charge capacity 100, voltage efficiency (%) using discharge voltage / charging voltage 100, and energy efficiency (%) using current efficiency voltage efficiency / 100.

비교예 1은 전극 및 바이폴라 플레이트를 각각 이용하여 단위셀을 제조하고, 이를 이용하여 전기, 화학적 특성을 평가하였다.In Comparative Example 1, a unit cell was manufactured using an electrode and a bipolar plate, respectively, and electrical and chemical properties were evaluated using the unit cell.

구분division 전류밀도
(㎃/㎠)
Current density
(MA / cm2)
저항
(Ω)
resistance
(Ω)
전류효율
(%)
Current efficiency
(%)
전압효율
(%)
Voltage efficiency
(%)
에너지효율
(%)
Energy efficiency
(%)
실시예 1Example 1 4040 0.120.12 88.688.6 92.292.2 81.781.7 실시예 2Example 2 4040 0.140.14 87.287.2 92.192.1 80.380.3 실시예 3Example 3 4040 0.200.20 86.386.3 90.590.5 78.178.1 실시예 4Example 4 4040 0.150.15 84.684.6 92.292.2 78.078.0 실시예 5Example 5 4040 0.250.25 86.586.5 90.290.2 77.777.7 실시예 6Example 6 4040 0.190.19 87.087.0 90.690.6 78.878.8 실시예 7Example 7 4040 0.200.20 85.485.4 90.190.1 76.976.9 비교예 1Comparative Example 1 4040 0.270.27 81.481.4 89.389.3 72.772.7

또한, 도 3은 실시예 1 및 2의 일체화된 전극-바이폴라 플레이트 및 비교예 1의 전극, 바이폴라 플레이트를 이용한 충방전 실험 결과를 나타낸 것이다. 그 결과, 비교예 1에 비해 실시예 1 및 2는 최대전압까지 걸리는 시간이 현저히 감소되었으며, 또한 단위전지 전체 저항이 낮아 전압 및 전류효율 상승에 따른 에너지 효율에 보다 안정하다는 것을 확인할 수 있었다.
3 shows the results of charging / discharging tests using the electrode-bipolar plate of Examples 1 and 2 and the electrode and bipolar plate of Comparative Example 1. Fig. As a result, in Examples 1 and 2, the time taken to reach the maximum voltage was remarkably reduced as compared with Comparative Example 1, and it was also confirmed that the overall efficiency of the unit cell was lower and the energy efficiency due to the increase in voltage and current efficiency was more stable.

1: 전극
2: 바이폴라 플레이트
3: 열경화 접착시트
4: 집전체
6: 이온교환막
6: 셀 고정용 지지판
7: 셀 고정용 핀
1: Electrode
2: bipolar plate
3: Thermosetting adhesive sheet
4: Entire house
6: ion exchange membrane
6: Support plate for cell fixation
7: Pin for fixing the cell

Claims (16)

전극과 바이폴라 플레이트가 열경화 접착시트에 의해 접합되어 일체화되며,
상기 열경화 접착시트는 열경화성 수지 및 전도성 충진제를 함유하는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트.
The electrode and the bipolar plate are joined and integrated by the thermosetting adhesive sheet,
Wherein the thermosetting adhesive sheet contains a thermosetting resin and a conductive filler.
청구항 1에 있어서, 상기 열경화 접착시트는 열경화성 수지 100중량부에 대하여 1 내지 50중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트.
The integrated electrode-bipolar plate according to claim 1, wherein the thermosetting adhesive sheet contains 1 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the thermosetting resin.
청구항 2에 있어서, 상기 열경화 접착시트는 그 두께가 1 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트.
The integrated electrode-bipolar plate according to claim 2, wherein the thermosetting adhesive sheet has a thickness of 1 to 500 μm.
청구항 1에 있어서, 상기 열경화성 수지는 폴리에스테르 수지, 우레아 수지, 아미노 수지, 폴리우레탄 수지, 알키드 수지, 푸란 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트.
The thermosetting resin according to claim 1, wherein the thermosetting resin is at least one selected from the group consisting of a polyester resin, a urea resin, an amino resin, a polyurethane resin, an alkyd resin, a furan resin, a melamine resin, an epoxy resin, Electrode - bipolar plate.
청구항 1에 있어서, 상기 전도성 충진제는 입자크기가 10nm 내지 900㎛이고, 인조흑연, 활성탄소, 천연흑연, 카본블랙, 탄소섬유, 탄소나노튜브 및 그래핀으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트.
The conductive filler according to claim 1, wherein the conductive filler has a particle size of 10 nm to 900 μm and is at least one selected from the group consisting of artificial graphite, activated carbon, natural graphite, carbon black, carbon fiber, carbon nanotube and graphene Lt; RTI ID = 0.0 > electrode-bipolar plate. ≪ / RTI >
전극과 바이폴라 플레이트 사이에, 열경화성 수지 및 전도성 충진제가 함유된 열경화 접착시트를 삽입하여 적층체를 제조하는 단계 및
상기 적층체를 열압 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법.
Inserting a thermosetting resin and a thermosetting adhesive sheet containing a conductive filler between the electrode and the bipolar plate to produce a laminate; and
And thermocompression-curing the laminate. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
청구항 6에 있어서, 상기 적층체는 전극의 일면에 열경화 접착시트를 저온가압 조건에서 접합한 후, 상기 열경화 접착시트 상에 바이폴라 플레이트를 접합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법.
The integrated electrode-bipolar plate according to claim 6, wherein the laminate is manufactured by bonding a thermosetting adhesive sheet to one surface of an electrode under low-temperature pressing conditions, and then bonding a bipolar plate to the thermosetting adhesive sheet. ≪ / RTI >
청구항 7에 있어서, 상기 저온가압은 상온 내지 60℃의 온도 및 0.1 내지 1㎫의 압력에서 수행되는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법.
[8] The method of claim 7, wherein the low-temperature pressing is performed at a temperature ranging from room temperature to 60 [deg.] C and a pressure of 0.1 to 1 MPa.
청구항 6에 있어서, 상기 적층체는 바이폴라 플레이트의 일면에 열경화 접착시트 형성용 조성물을 도포 및 건조하여 바이폴라 플레이트가 접합된 열경화 접착시트를 제조한 후, 상기 열경화 접착시트 상에 전극을 접합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법.
7. The bipolar plate according to claim 6, wherein the laminate is formed by applying a composition for forming a thermosetting adhesive sheet on one surface of a bipolar plate and drying the thermosetting adhesive sheet to produce a thermosetting adhesive sheet having a bipolar plate bonded thereto, Wherein the electrode-bipolar plate is fabricated by the method of manufacturing the electrode-bipolar plate.
청구항 6에 있어서, 상기 열경화성 수지는 폴리에스테르 수지, 우레아 수지, 아미노 수지, 폴리우레탄 수지, 알키드 수지, 푸란 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법.
7. The thermosetting resin composition according to claim 6, wherein the thermosetting resin is at least one selected from the group consisting of a polyester resin, a urea resin, an amino resin, a polyurethane resin, an alkyd resin, a furan resin, a melamine resin, an epoxy resin, (Bipolar plate).
청구항 6에 있어서, 상기 전도성 충진제는 입자크기가 10nm 내지 900㎛이고, 인조흑연, 활성탄소, 천연흑연, 카본블랙, 탄소섬유, 탄소나노튜브 및 그래핀으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법.
The conductive filler according to claim 6, wherein the conductive filler has a particle size of 10 nm to 900 탆 and is at least one selected from the group consisting of artificial graphite, activated carbon, natural graphite, carbon black, carbon fiber, carbon nanotube, Wherein the bipolar plate has a thickness of less than about 1 mm.
청구항 6에 있어서, 상기 열압 경화는 60 내지 180℃의 온도 및 1 내지 10㎫의 압력에서 0.3 내지 5시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법.
[6] The method of claim 6, wherein the thermocompression is performed at a temperature of 60 to 180 DEG C and a pressure of 1 to 10 MPa for 0.3 to 5 hours.
청구항 12에 있어서, 상기 열압 경화는 경화전의 전극 두께 1에 대하여 경화후의 전극 두께가 0.3 내지 0.5가 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법.
[12] The method of claim 12, wherein the thermocompression is performed so that the thickness of the electrode after curing is 0.3 to 0.5 after the curing.
청구항 6에 있어서, 상기 전극은 500 내지 600℃에서 3 내지 12시간동안 열 산화된 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법.
[7] The method of claim 6, wherein the electrode is thermally oxidized at 500 to 600 [deg.] C for 3 to 12 hours.
청구항 6에 있어서, 상기 열경화 접착시트는 열경화성 수지 100중량부에 대하여 1 내지 50중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법.
7. The method for manufacturing an integrated electrode-bipolar plate according to claim 6, wherein the thermosetting adhesive sheet contains 1 to 50 parts by weight per 100 parts by weight of the thermosetting resin.
청구항 6에 있어서, 상기 열경화 접착시트는 그 두께가 1 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 일체화된 전극-바이폴라 플레이트의 제조방법. [7] The method of claim 6, wherein the thermosetting adhesive sheet has a thickness of 1 to 500 [mu] m.
KR1020130025912A 2013-03-12 2013-03-12 Integrated electrodes-bipolar plate and manufacturing method thereof KR101498597B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130025912A KR101498597B1 (en) 2013-03-12 2013-03-12 Integrated electrodes-bipolar plate and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130025912A KR101498597B1 (en) 2013-03-12 2013-03-12 Integrated electrodes-bipolar plate and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140111724A true KR20140111724A (en) 2014-09-22
KR101498597B1 KR101498597B1 (en) 2015-03-04

Family

ID=51757025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130025912A KR101498597B1 (en) 2013-03-12 2013-03-12 Integrated electrodes-bipolar plate and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101498597B1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109192993A (en) * 2018-09-12 2019-01-11 上海电气集团股份有限公司 A kind of electric conductive oxidation graphene board preparation method can be used for bipolar plate of all-vanadium redox flow battery
WO2019124596A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 스탠다드에너지(주) Composite electrode for redox flow battery and manufacturing method therefor
KR102044926B1 (en) * 2018-07-31 2019-11-14 한국생산기술연구원 Bipolar plate-electrode composite, method for preparing the same, and redox flow battery comprising the same
US10629916B2 (en) 2014-09-01 2020-04-21 Korea Institute Of Industrial Technology Preparation method for bipolar plate for redox flow battery
KR20230008420A (en) * 2021-07-07 2023-01-16 한국과학기술원 Separator-electrode integrated structure for vanadium redox flow battery and manufacturing method thereof
CN117423881A (en) * 2023-12-14 2024-01-19 江苏米格新材料股份有限公司 Method for improving effective contact surface of flow battery electrode and bipolar plate

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101870270B1 (en) 2016-04-08 2018-06-22 한국에너지기술연구원 Electrode structure, method for manufacturing thereof and use thereof, and stack structure of redox flow battery

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000133274A (en) * 1998-08-18 2000-05-12 Toshiba Battery Co Ltd Polymer lithium secondary battery
US6770394B2 (en) * 2000-02-11 2004-08-03 The Texas A&M University System Fuel cell with monolithic flow field-bipolar plate assembly and method for making and cooling a fuel cell stack
JP5771780B2 (en) * 2011-03-23 2015-09-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Adhesive composition for fuel cell separator, fuel cell separator, and fuel cell

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10629916B2 (en) 2014-09-01 2020-04-21 Korea Institute Of Industrial Technology Preparation method for bipolar plate for redox flow battery
WO2019124596A1 (en) * 2017-12-22 2019-06-27 스탠다드에너지(주) Composite electrode for redox flow battery and manufacturing method therefor
KR102044926B1 (en) * 2018-07-31 2019-11-14 한국생산기술연구원 Bipolar plate-electrode composite, method for preparing the same, and redox flow battery comprising the same
CN109192993A (en) * 2018-09-12 2019-01-11 上海电气集团股份有限公司 A kind of electric conductive oxidation graphene board preparation method can be used for bipolar plate of all-vanadium redox flow battery
KR20230008420A (en) * 2021-07-07 2023-01-16 한국과학기술원 Separator-electrode integrated structure for vanadium redox flow battery and manufacturing method thereof
CN117423881A (en) * 2023-12-14 2024-01-19 江苏米格新材料股份有限公司 Method for improving effective contact surface of flow battery electrode and bipolar plate
CN117423881B (en) * 2023-12-14 2024-04-02 江苏米格新材料股份有限公司 Method for improving effective contact surface of flow battery electrode and bipolar plate

Also Published As

Publication number Publication date
KR101498597B1 (en) 2015-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101498597B1 (en) Integrated electrodes-bipolar plate and manufacturing method thereof
CN102629694B (en) Water management sheet, gas diffusion sheet, membrane electrode assembly and solid polymer fuel cell
Lee et al. In situ cross-linked carboxymethyl cellulose-polyethylene glycol binder for improving the long-term cycle life of silicon anodes in Li ion batteries
CN106340401B (en) A kind of preparation method and applications of combination electrode material
JP6433071B2 (en) Method for manufacturing electrode material, method for manufacturing electrode, and method for manufacturing redox flow battery
CN108511764B (en) Composite conductive plate and preparation method and application thereof
CN102360960B (en) Super capacitor electrode material and super capacitor electrode production method
US9780354B2 (en) Battery electrode material and method for making the same
CN101894682A (en) High-energy ultracapacitor
JP5665209B1 (en) Membrane electrode assembly, method for producing the same, and polymer electrolyte fuel cell
WO2014109957A1 (en) Improved bipolar plate for flow batteries
JP4797317B2 (en) Method for producing separator for polymer electrolyte fuel cell, and separator for polymer electrolyte fuel cell
CN111261891A (en) Weldable bipolar plate for flow battery and preparation and application thereof
WO2014185491A1 (en) Base material for gas diffusion electrode
KR100801596B1 (en) Hydrophilic inorganic aggregate, its preparation process, hydrophilic composite material and bipolarplate for fuel cell comprising it
KR101586455B1 (en) Electrode current collector for redox flow battery, preparation method for the same, and redox flow battery
KR20150102909A (en) Preparation method of electrode for redox flow battery comprising the same, and redox flow battery
KR101355433B1 (en) Redox flow battery including surface modified carbon fiber
KR102652630B1 (en) Bipolar plate for redox flow battery and method of manufacturing the same
KR101796305B1 (en) Method for preparation of electrode current collector for redox flow battery
CN107591253A (en) A kind of ultracapacitor graphene/zinc sulfide nano-material and preparation method thereof
KR101262665B1 (en) A carbon-graphite complexed bipolar plate and a redox flow secondary cell having the same carbon-graphite complexed bipolar plate
KR101511843B1 (en) Bipolar Plate and Method of manufacturing the same and secondary battery using the same
KR20150059985A (en) Preparation method of electrode for redox flow battery comprising the same, and redox flow battery
KR20190026543A (en) Proton conducting polymer fiber embedded electrode and membrane-electrode assembly employing the same for polymer electrolyte membrane fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180209

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181211

Year of fee payment: 5