KR20140148151A - 이차전지의 제조방법 - Google Patents

이차전지의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140148151A
KR20140148151A KR20130071691A KR20130071691A KR20140148151A KR 20140148151 A KR20140148151 A KR 20140148151A KR 20130071691 A KR20130071691 A KR 20130071691A KR 20130071691 A KR20130071691 A KR 20130071691A KR 20140148151 A KR20140148151 A KR 20140148151A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
exchange membrane
ion exchange
electrode
cathode
anode
Prior art date
Application number
KR20130071691A
Other languages
English (en)
Inventor
정택민
Original Assignee
현대중공업 주식회사
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 현대중공업 주식회사 filed Critical 현대중공업 주식회사
Priority to KR20130071691A priority Critical patent/KR20140148151A/ko
Publication of KR20140148151A publication Critical patent/KR20140148151A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
    • H01M10/38—Construction or manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/18—Regenerative fuel cells, e.g. redox flow batteries or secondary fuel cells
    • H01M8/184—Regeneration by electrochemical means
    • H01M8/188—Regeneration by electrochemical means by recharging of redox couples containing fluids; Redox flow type batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은, 이온교환막 및 전극을 준비하는 공정; 상기 이온교환막 상에 상기 전극을 위치시키는 공정; 및 상기 전극을 상기 이온교환막에 접합(bonding)시키는 공정을 포함하여 이루어진 이차전지의 제조방법에 관한 것이다.

Description

이차전지의 제조방법{Method of manufacturing Secondary Battery}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 산화환원 유동 에너지 저장 장치(redox flow energy storage device)에 관한 것이다.
일반적으로 전력 공급 시스템은 화력 발전이 주를 이루고 있으나, 화력 발전은 화석 연료의 연소로 발생하는 많은 양의 이산화 탄소로 인해서 환경 오염 문제를 야기하고 있으며, 이와 같은 환경 오염 문제를 해결하기 위해서 친환경 에너지에 대한 관심이 증가하고 있다.
산화환원 유동 에너지 저장 장치(redox flow energy storage device)는 친환경 에너지의 활용과 밀접한 관련이 있는 것으로서, 산화환원 유동 에너지 저장 장치는 탱크 용량 및 전지 스택수를 가변하여 출력 및 에너지 밀도를 용이하게 변경할 수 있고 반영구적으로 사용할 수 있는 등의 장점이 있어 대용량 전력 저장용으로 각광받고 있다.
이와 같은 산화환원 유동 에너지 저장 장치는 가수가 변하는 금속 이온의 산화 환원 반응을 이용하여 충전 및 방전하는 전지로서, 이하 도면을 참조로 종래의 산화환원 유동 에너지 저장 장치에 대해서 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 산화환원 유동 에너지 저장 장치의 개략적 단면도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 종래의 산화환원 유동 에너지 저장 장치는 이온 교환막(10), 및 상기 이온 교환막(10)을 사이에 두고 형성된 양극(20)과 음극(30)을 포함하여 이루어진다.
금속 이온의 산화 환원 반응은 상기 이온교환막(10)을 통해서 상기 양극(20) 및 음극(30) 사이에서 일어나며, 이와 같은 산화 환원 반응에 의해서 전기가 생성되게 된다.
상기 양극(20)은 상기 이온교환막(10)의 일측에 배치되어 있고, 상기 음극(30)은 상기 이온교환막(10)의 타측에 배치되어 있다. 특히, 상기 양극(20)과 상기 음극(30)은 각각 상기 이온교환막(10)의 일측 및 타측에 배치되어 있을 뿐 상기 이온교환막(10)과 접합(bonding)되어 있지 않다.
이와 같이 종래의 산화환원 유동 에너지 저장 장치의 경우, 상기 양극(20)과 상기 음극(30)이 상기 이온교환막(10)과 접합되어 있지 않기 때문에 다음과 같은 단점이 있다.
상기 이온교환막(10)을 통해서 상기 양극(20)과 음극(30) 사이에서 이온이 이동하게 되는데, 이차전지를 장기간 사용하게 되면 상기 이온이 이동하는 통로가 확장되어 상기 이온교환막(10)에 부품(Swelling) 현상이 발생한다.
이와 같이 상기 이온교환막(10)에 부품 현상이 발생하면, 상기 양극(20) 및 음극(30) 사이에서 전해질이 이동하는 크로스 오버(cross over) 현상이 생겨 전지의 전압이 떨어지는 문제가 발생한다.
또한, 상기 이온교환막(10)에 부품 현상이 발생하면, 상기 이온교환막(10)과 상기 양극(20) 사이 또는 상기 이온교환막(10)과 상기 음극(30) 사이의 접촉 저항이 증가되어 전지 효율이 저하되는 문제가 발생한다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 이온교환막에서 발생하는 부품(Swelling) 현상을 방지할 수 있는 이차전지의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 이온교환막 및 전극을 준비하는 공정; 상기 이온교환막 상에 상기 전극을 위치시키는 공정; 및 상기 전극을 상기 이온교환막에 접합(bonding)시키는 공정을 포함하여 이루어진 이차전지의 제조방법을 제공한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이온교환막에 전극을 접합하기 때문에, 전극이 이온교환막의 형태유지를 위한 지지체로서 기능하게 되어, 이온교환막의 부품(swelling) 현상이 방지될 수 있다. 따라서, 이온교환막의 부품 현상으로 인해 발생하는 양극 및 음극 사이의 크로스 오버(cross over) 현상이 방지되고, 이온교환막과 전극 사이의 접촉 저항이 줄어들어, 결과적으로 전지 효율이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이온교환막에 전극이 접합된 상태로 단위셀을 구성하기 때문에, 이차전지 제작을 위한 조립공정이 보다 용이한 장점이 있다.
도 1은 종래의 산화환원 유동 에너지 저장 장치의 개략적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화환원 유동 에너지 저장 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화환원 유동 에너지 저장 장치를 구성하는 단위셀의 개략적인 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화환원 유동 에너지 저장 장치의 제조 공정을 도시한 공정도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화환원 유동 에너지 저장 장치의 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화환원 유동 에너지 저장 장치를 구성하는 단위셀의 개략적인 단면도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 산화환원 유동 에너지 저장 장치는, 이온교환막(100), 전극(200a, 200b), 바이폴라 플레이트(300a, 300b), 집전체(400a, 400b), 탱크(500a, 500b), 및 배관(610a, 610b, 620a, 620b)을 포함하여 이루어진다.
상기 이온교환막(100)은 이차 전지의 충전 및 방전시 상기 전극(200a, 200b) 사이에서 이온이 이동하는 통로역할을 한다. 이와 같은 이온교환막(100)은 높은 이온 선택 투과성, 높은 전도도, 높은 내화학성 및 내구성 특성을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 상기 이온교환막(100)으로는 양이온 교환막 또는 음이온 교환막을 이용할 수 있고, 구체적으로 나피온(Nafion)을 이용할 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
상기 전극(200a, 200b)은 상기 이온교환막(100)의 일측에 위치하는 양극(200a), 및 상기 이온교환막(100)의 타측에 위치하는 음극(200b)으로 이루어진다.
이와 같은 이온교환막(100), 양극(200a) 및 음극(200b)의 조합에 의해서 단위셀이 구성되고, 상기 단위셀에서 산화환원 반응이 일어난다. 즉, 금속 이온의 산화 환원 반응은 상기 이온교환막(100)을 통해서 상기 양극(200a) 및 음극(200b) 사이에서 일어나며, 이와 같은 산화 환원 반응에 의해서 전기가 생성된다. 또한, 생성된 전기는 상기 바이폴라 플레이트(300a, 300b) 및 집전체(400a, 400b)를 경유하여 인출된다.
특히, 본 발명의 일 실시예는 바나듐 이온을 이용하는 바나듐 산화환원 유동 에너지 저장 장치로 이루어질 수 있다. 바나듐 산화환원 유동 에너지 저장 장치는 대용량 전력 저장과 함께 전력 평준화에 기여할 수 있는 이차 전지이다. 다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 바나듐 이외의 다양한 전해질을 이용한 산화환원 유동 에너지 저장 장치에 적용될 수 있다.
상기 양극(200a) 및 음극(200b)은 탄소 펠트(carbon felt)를 포함하여 이루어진다. 상기 탄소 펠트는 탄화의 정도에 따라 탄소, 흑연, 또는 탄소와 흑연의 혼합 상태로 이루어질 수 있다. 상기 탄소 펠트는 그 표면에 대해 표면처리가 이루어질 수 있다. 즉, 상기 탄소 펠트에 대한 수계 전해질에서의 젖음성을 향상시키기 위해서, 상기 탄소 펠트에 대해서 산처리 또는 전기화학적 처리와 같은 표면처리가 수행될 수 있다.
상기 양극(200a) 및 음극(200b) 중 적어도 하나는 상기 이온교환막(100)에 접합(bonding)되어 있다. 즉, 상기 양극(200a)만이 상기 이온교환막(100)의 일측에서 상기 이온교환막(100)에 접합될 수 있고, 상기 음극(200b)만이 상기 이온교환막(100)의 타측에서 상기 이온교환막(100)에 접합될 수 있고, 상기 양극(200a) 및 음극(200b) 모두 상기 이온교환막(100)에 접합(bonding)될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 상기 양극(200a) 및 음극(200b) 중 적어도 하나가 상기 이온교환막(100)에 접합(bonding)되어 있기 때문에, 다시 말하면, 상기 양극(200a) 및 음극(200b) 중 적어도 하나가 상기 이온교환막(100)과 분리되지 않고 상기 이온교환막(100)에 고정되어 있기 때문에, 상기 이온교환막(100)을 통해서 이온이 이동할 때 상기 이온교환막(100)에서 부품(Swelling) 현상의 발생이 방지될 수 있다.
즉, 상기 이온교환막(100)에 상기 양극(200a) 및/또는 상기 음극(200b)이 접합되어 있기 때문에, 상기 양극(200a) 및/또는 음극(200b)이 상기 이온교환막(100)의 형태유지를 위한 지지체로서 기능하게 되어, 상기 이온교환막(100)이 부풀어오르지 않게 된다. 따라서, 종래의 이온교환막(10) 부품현상으로 인한 크로스 오버(cross over) 문제 및 접촉저항 증가 문제가 해소될 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 양극(200a) 및 상기 음극(200b)을 상기 이온교환막(100)에 접합(bonding)함에 있어서, 상기 양극(200a) 및 상기 음극(200b)을 구성하는 탄소 펠트(carbon felt)가 상기 이온교환막(100)의 표면을 뚫고 그 내부까지 침투하도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 탄소 펠트가 상기 이온교환막(100)의 표면을 뚫고 그 내부까지 침투하도록 구성될 경우, 상기 양극(200a)과 상기 이온교환막(100) 사이의 접합력 및 상기 음극(200b)과 상기 이온교환막(100) 사이의 접합력이 증진될 수 있다. 또한, 상기 탄소 펠트가 상기 이온교환막(100)의 표면을 뚫고 그 내부까지 침투하도록 구성될 경우, 상기 이온교환막(100)을 통해서 상기 양극(200a)과 음극(200b) 사이에서의 이온의 이동이 보다 원활이 이루어질 수 있다.
도 3에는 상기 양극(200a) 및 상기 음극(200b)을 구성하는 탄소 펠트(carbon felt) 모두가 상기 이온교환막(100)의 표면을 뚫고 그 내부까지 침투하도록 구성된 모습을 도시하였지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 상기 양극(200a) 및 상기 음극(200b)을 구성하는 탄소 펠트(carbon felt) 중 어느 하나만이 상기 이온교환막(100)의 표면을 뚫고 그 내부까지 침투하도록 구성될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 상기 바이폴라 플레이트(300a, 300b)는 전하를 전달하는 전도체 역할을 한다. 상기 바이폴라 플레이트(300a, 300b)는 도 2에 도시된 바와 같이 집전체(400a, 400b)와 연결되어 있어 상기 전극(200a, 200b)에서 발생된 전하를 상기 집전체(400a, 400b)를 통해 인출할 수 있도록 한다. 또한, 도시되지는 않았지만, 복수 개의 단위셀이 적층되는 경우 하나의 단위셀의 양극(200a)과 다른 하나의 단위셀의 음극(200b) 사이에 바이폴라 플레이트(300a, 300b)가 위치할 수 있고 그 경우의 바이폴라 플레이트(300a 300b)는 상기 하나의 단위셀의 양극(200a)과 다른 하나의 단위셀의 음극(200b) 중 어느 하나의 전극을 통해 발생된 전하를 다른 하나의 전극으로 전달하는 역할을 한다.
상기 바이폴라 플레이트(300a, 300b)는 흑연, 흑연 또는 탄소가 포함된 플라스틱 복합체, 금/백금 코팅된 금속 중 선택된 소재로 이루어질 수 있다.
상기 집전체(400a, 400b)는 상기 바이폴라 플레이트(300a, 300b), 특히, 복수 개의 단위셀이 적층된 경우에는 최외곽의 바이폴라 플레이트(300a, 300b)에 각각 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 다만, 복수 개의 단위셀이 적층된 경우, 최외곽이 아닌 하나의 단위셀의 양극과 다른 하나의 단위셀의 음극 사이에 위치하는 바이폴라 플레이트에 집전체를 추가로 연결할 수도 있다.
상기 집전체(400a, 400b)로는 전도성이 좋은 물질을 모두 사용할 수 있으나, 바람직하게는 구리를 사용할 수 있다.
상기 탱크(500a, 500b)는 상기 양극(200a)과 연결된 양극 전해질 탱크(500a) 및 상기 음극(200b)과 연결된 음극 전해질 탱크(500b)로 이루어진다.
상기 양극 전해질 탱크(500a)에는 양극 전해질이 저장되어 있어, 상기 양극 전해질 탱크(500a)와 상기 양극(200a) 사이에서 상기 양극 전해질이 유동하게 된다. 또한, 상기 음극 전해질 탱크(500b)에는 음극 전해질이 저장되어 있어, 상기 음극 전해질 탱크(500b)와 상기 음극(200b) 사이에서 상기 음극 전해질이 유동하게 된다.
상기 양극 전해질은 바나듐 4가 이온 또는 바나듐 5가 이온을 포함할 수 있고, 상기 음극 전해질은 바나듐 2가 이온 또는 바나듐 3가 이온을 포함할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 실시예는 바나듐 이온을 이용하는 바나듐 산화환원 유동 에너지 저장 장치로 이루어질 수 있다. 다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 바나듐 이외의 다양한 전해질을 이용한 산화환원 유동 에너지 저장 장치에 적용될 수 있다.
상기 배관(610a, 610b, 620a, 620b)은 양극 전해질 유입 배관(610a), 음극 전해질 유입 배관(610b), 양극 전해질 유출 배관(620a), 및 음극 전해질 유출 배관(620b)으로 이루어진다.
상기 양극 전해질 유입 배관(610a)은 상기 양극 전해질 탱크(500a)와 양극(200a) 사이를 연결하여 상기 양극 전해질 탱크(500a)에 저장된 양극 전해질을 상기 양극(200a)으로 전달한다. 상기 음극 전해질 유입 배관(610b)은 상기 음극 전해질 탱크(500b)와 음극(200b) 사이를 연결하여 상기 음극 전해질 탱크(500b)에 저장된 음극 전해질을 상기 음극(200b)으로 전달한다.
상기 양극 전해질 유출 배관(620a)은 상기 양극 전해질 탱크(500a)와 양극 (200a) 사이를 연결하여 상기 양극(200a)에서 상기 양극 전해질 탱크(500a)로 양극 전해질을 전달한다. 상기 음극 전해질 유출 배관(620b)은 상기 음극 전해질 탱크(500b)와 음극(200b) 사이를 연결하여 상기 음극(200b)에서 상기 음극 전해질 탱크(500b)로 음극 전해질을 전달한다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 산화환원 유동 에너지 저장 장치의 제조 공정을 도시한 공정도로서, 특히, 단위셀의 제조 공정을 도시한 것이다.
우선, 도 4a에서 알 수 있듯이, 이온교환막(100)의 일측, 예로서, 이온교환막(100)을 수평으로 위치시킨 상태에서 상기 이온교환막(100)의 상측에 제1 지그(700a) 및 양극(200a)을 준비하고, 상기 이온교환막(100)의 타측, 예로서, 이온교환막(100)을 수평으로 위치시킨 상태에서 상기 이온교환막(100)의 하측에 제2 지그(700b) 및 음극(200b)을 준비한다.
상기 제1 지그(700a)는 그 내부에 제1 개구부(701a)을 구비하고 있어, 상기 제1 개구부(701a) 내에 상기 양극(200a)이 삽입될 수 있다. 또한, 상기 제2 지그(700b)는 그 내부에 제2 개구부(701b)을 구비하고 있어, 상기 제2 개구부(701b) 내에 상기 음극(200b)이 삽입될 수 있다. 이와 같이, 상기 양극(200a)이 삽입될 수 있는 제1 개구부(701a)를 구비한 제1 지그(700a) 및 상기 음극(200b)이 삽입될 수 있는 제2 개구부(701b)를 구비한 제2지그(700b)를 이용함으로써, 상기 양극(200a)과 상기 음극(200b)에 대한 얼라인(alignment) 공정이 용이하게 된다.
즉, 상기 이온교환막(100)의 일측에 위치시키는 제1 지그(700a) 및 상기 이온교환막(100)의 타측에 위치시키는 제2 지그(700b)를 얼라인하는 공정을 통해 상기 양극(200a)과 상기 음극(200b)에 대한 얼라인 공정이 이루어지기 때문에, 상기 양극(200a)과 상기 음극(200b)에 대한 얼라인 공정이 보다 용이하게 수행될 수 있다.
다음, 도 4b에서 알 수 있듯이, 상기 이온교환막(100)의 일측 상에 상기 제1 지그(700a)를 위치시킨 후 상기 제1 지그(700a)의 제1 개구부(701a) 내에 양극(200a)을 삽입하고, 상기 이온교환막(100)에 타측 상에 상기 제2 지그(700b)를 위치시킨 후 상기 제2 지그(700b)의 제2 개구부(701b) 내에 음극(200b)을 삽입한다.
이때, 전술한 바와 같이, 상기 제1 지그(700a) 및 제2 지그(700b)를 얼라인 함으로써, 상기 양극(200a)과 상기 음극(200b)이 서로 대향되는 위치에서 상기 이온교환막(100) 상에 정렬될 수 있다. 상기 제1 지그(700a) 및 제2 지그(700b)에 대한 얼라인 공정은 비젼(vision) 장치 등 당업계에 공지된 다양한 장비를 이용하여 수행할 수 있다.
다음, 도 4c에서 알 수 있듯이, 상기 이온교환막(100)을 가열하여 상기 이온교환막(100)을 유리화시킨다.
구체적으로, 상기 제1 지그(700a)의 일측, 예로서, 상기 제1 지그(700a)의 상측면에 제1 프레스(800a)를 위치시키고, 상기 제2 지그(700b)의 타측, 예로서, 상기 제2 지그(700b)의 하측면에 제2 프레스(800b)를 위치시킨다.
이때, 상기 제1 프레스(800a)는 제1 히터(810a)를 구비하고 있고, 상기 제2 프레스(800b)는 제2 히터(810b)를 구비하고 있으며, 따라서, 상기 제1 히터(810a) 및 제2 히터(810b)를 작동함으로써 상기 이온교환막(100)에 열을 전달하여 상기 이온교환막(100)을 유리화시킨다.
즉, 상기 제1 히터(810a)에서 발생된 열은 상기 제1지그(700a) 및 상기 양극(200a)을 통해 상기 이온교환막(100)에 전달되고, 상기 제2 히터(810b)에서 발생된 열은 상기 제2지그(700b) 및 상기 음극(200b)을 통해 상기 이온교환막(100)에 전달된다. 따라서, 상기 열전달을 용이하게 하기 위해서 상기 제1 지그(700a) 및 제2지그(700b)는 열전달이 우수한 재료, 예로서 금속재료로 이루어진 것이 바람직하다.
한편, 상기 제1 히터(810a) 및 제2 히터(810b)는 상기 이온교환막(100)을 유리화하기 위한 것이므로, 상기 제1 히터(810a) 및 제2 히터(810b)는 상기 이온교환막(100)의 유리전이온도 이상의 온도로 상기 이온교환막(100)을 가열하게 되며, 바람직하게는 상기 이온교환막(100)의 유리전이온도 이상이면서 유리전이온도보다 20℃를 초과하지 않는 온도로 가열할 수 있다. 유리전이온도보다 20도를 초과하게 되면 상기 이온교환막(100)이 너무 유동화될 수 있기 때문이다.
상기 제1 히터(810a) 및 제2 히터(810b)로 상기 이온교환막(100)을 가열하는 공정은 5분 이상 20분 이하로 수행할 수 있다. 상기 가열공정이 5분 미만일 경우 상기 이온교환막(100)에 대한 유리화 공정이 충분하지 않을 수 있고, 상기 가열공정이 20분을 초과하게 되면 공정시간 증가로 생산성이 떨어질 수 있기 때문이다.
또한, 상기 제1 히터(810a) 및 제2 히터(810b)로 상기 이온교환막(100)을 가열할 때 상기 제1 프레스(800a) 및 상기 제2 프레스(800b)로 상기 양극(200a), 이온교환막(100), 및 상기 음극(200b)의 적층 구조를 예비 가압할 수 있다. 이때, 상기 예비 가압 공정은 0.01 bar 이상 1bar 이하의 압력으로 수행할 수 있다.
다음, 도 4d에서 알 수 있듯이, 상기 제1 프레스(800a) 및 제2 프레스(800b)를 이용하여 상기 양극(200a), 이온교환막(100), 및 상기 음극(200b)의 적층 구조에 대한 메인 가압 공정을 수행하여, 상기 이온교환막(100)에 양극(200a) 및 음극(200b)을 접합(bonding)시킨다.
상기 메인 가압 공정은 1 bar 이상 15 bar 이하의 압력으로 20분 이상 1시간 이하로 수행할 수 있다. 만약, 상기 메인 가압 공정이 1 bar 미만의 압력 또는 20분 미만의 시간으로 수행할 경우 상기 이온교환막(100)에 대한 상기 양극(200a) 및 음극(200b)의 접합력이 떨어질 수 있고, 상기 메인 가압 공정이 15 bar 초과의 압력으로 수행할 경우 상기 양극(200a) 및 음극(200b)을 구성하는 탄소 펠트의 구조가 파괴될 수 있고, 상기 메인 가압 공정이 1시간을 초과하면 공정 시간 증가로 생산성이 떨어질 수 있다.
다음, 도시하지는 않았지만, 상기 양극(200a) 및 음극(200b)이 접합된 이온교환막(100)을 냉각한다. 상기 냉각공정은 자연 냉각 또는 팬 등의 냉각 장치를 이용하여 상온까지 냉각하는 공정으로 이루어질 수 있다. 상기 냉각 공정시에 상기 제1 프레스(800a) 및 제2 프레스(800b)의 가압상태를 유지할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았지만, 상기와 같은 방법으로 단위셀을 제조한 후, 당업계에 공지된 방법으로 전술한 바이폴라 플레이트(300a, 300b), 집전체(400a, 400b), 탱크(500a, 500b), 및 배관(610a, 610b, 620a, 620b)을 조립함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 산화환원 유동 에너지 저장 장치의 제조를 완성한다.
한편, 전술한 실시예에서는 상기 이온교환막(100)에 양극(200a) 및 음극(200b)을 함께 접합(bonding)시키는 방법에 대해서 설명하였지만, 상기 양극(200a) 및 음극(200b) 중 어느 하나의 전극만 상기 이온교환막(100)에 접합시키는 것도 가능하다.
이상 설명한 산화환원 유동 에너지 저장 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 것으로서, 본 발명이 그에 한정되는 것은 아니고, 본 발명은 전술한 양극(200a) 및/또는 음극(200b)이 이온교환막(100)에 접합된 단위셀을 구비하는 당업계에 공지된 다양한 이차전지의 제조방법을 포함한다.
100: 이온교환막
200a: 양극 200b: 음극
300a, 300b: 바이폴라 플레이트 400a, 400b: 집전체
500a, 500b: 탱크 610a, 610b, 620a, 620b: 배관
700a, 700b: 제1지그, 제2지그 701a, 701b: 제1개구부, 제2개구부
800a, 800b: 제1프레스, 제2프레스
810a, 810b: 제1히터, 제2히터

Claims (12)

  1. 이온교환막 및 전극을 준비하는 공정;
    상기 이온교환막 상에 상기 전극을 위치시키는 공정; 및
    상기 전극을 상기 이온교환막에 접합(bonding)시키는 공정을 포함하여 이루어진 이차전지의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이온교환막 상에 상기 전극을 위치시키는 공정은 상기 이온교환막 상에 개구부를 구비한 지그를 위치시킨 후 상기 개구부 내에 상기 전극을 삽입하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전극을 상기 이온교환막에 접합(bonding)시키는 공정은 상기 이온교환막을 가열하여 상기 이온교환막을 유리화시키는 공정 및 상기 유리화된 이온교환막과 상기 전극을 가압하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이온교환막을 유리화시키는 공정은 상기 이온교환막의 유리전이온도 이상이면서 상기 이온교환막의 유리전이온도보다 20℃를 초과하지 않는 온도로 가열하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이온교환막을 가열하는 공정은 상기 이온교환막을 5분 이상 20분 이하로 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 이온교환막을 가열하는 공정 시 상기 이온교환막을 0.01 bar 이상 1bar 이하의 압력으로 예비 가압하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 유리화된 이온교환막과 상기 전극을 가압하는 공정은 1 bar 이상 15 bar 이하의 압력으로 20분 이상 1시간 이하로 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 전극을 상기 이온교환막에 접합(bonding)시키는 공정은 그 내부에 히터가 구비된 프레스를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 이온교환막 상에 상기 전극을 위치시키는 공정은,
    상기 이온교환막의 일측 상에 제1개구부를 구비한 제1 지그를 위치시킨 후 상기 제1개구부 내에 양극을 삽입하는 공정;
    상기 이온교환막의 타측 상에 제2개구부를 구비한 제2 지그를 위치시킨 후 상기 제2개구부 내에 음극을 삽입하는 공정; 및
    상기 제1 지그 및 제2 지그를 얼라인하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전극을 상기 이온교환막에 접합(bonding)시키는 공정은 상기 제1 지그의 일측면에 제1 히터를 구비한 제1 프레스를 위치시키고 상기 제2 지그의 타측면에 제2히터를 구비한 제2 프레스를 위치시킴으로써 상기 이온교환막을 가열하여 상기 이온교환막을 유리화시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이온교환막을 유리화시키는 공정 이후에 상기 제1프레스 및 제2프레스를 이용하여 상기 유리화된 이온교환막, 상기 양극 및 상기 음극의 적층구조를 가압하는 공정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전극을 상기 이온교환막에 접합(bonding)시키는 공정은 상기 전극을 상기 이온교환막의 표면을 뚫고 그 내부까지 침투시키는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지의 제조방법.
KR20130071691A 2013-06-21 2013-06-21 이차전지의 제조방법 KR20140148151A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130071691A KR20140148151A (ko) 2013-06-21 2013-06-21 이차전지의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130071691A KR20140148151A (ko) 2013-06-21 2013-06-21 이차전지의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140148151A true KR20140148151A (ko) 2014-12-31

Family

ID=52676605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130071691A KR20140148151A (ko) 2013-06-21 2013-06-21 이차전지의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140148151A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10355303B2 (en) 2015-08-27 2019-07-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly, manufacturing method thereof, and rechargeable battery

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10355303B2 (en) 2015-08-27 2019-07-16 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly, manufacturing method thereof, and rechargeable battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN203674322U (zh) 一种中高温燃料电池集成运行系统
JP2000200619A (ja) レドックス電池
CN101159333A (zh) 一种自呼吸式燃料电池膜电极及其制备方法
JP5665209B1 (ja) 膜電極接合体及びその製造方法、並びに固体高分子形燃料電池
CN104733746B (zh) 一种低温与中高温燃料电池联合运行系统
CN101447583A (zh) 一种燃料电池一体化单元模块及其电堆
CN106450482A (zh) 一种全固态软包锂离子电池制作方法
CN104364954B (zh) 蓄电池
CN102456905A (zh) 液流电池单元、电堆及其制作方法
KR101586455B1 (ko) 레독스 흐름 전지용 전극 집전체, 레독스 흐름 전지용 전극 집전체의 제조 방법 및 레독스 흐름 전지
CN103715441B (zh) 基于阵列热管相变传热的质子交换膜燃料电池热管理方法
KR20140046774A (ko) 레독스 흐름전지용 분리판 및 상기 분리판을 포함한 레독스 흐름전지
JP5786666B2 (ja) 電源システム
KR20140148151A (ko) 이차전지의 제조방법
KR102003541B1 (ko) 레독스 흐름전지용 복합 전극 및 이의 제조방법
CN112072127A (zh) 具有灌封胶的碳毡、包含碳毡的电极以及液流电池电堆
CN203690408U (zh) 一种低温与中高温燃料电池联合运行系统
KR20140148147A (ko) 이차전지
CN101459253B (zh) 一种大面积熔融碳酸盐燃料电池
CN2879437Y (zh) 可提高端部单电池性能的空冷型燃料电池
CN213878251U (zh) 一种免点焊式锂电池组支架
CN106450404A (zh) 液流电池电堆
CN102280645B (zh) 一种熔融碳酸盐燃料电池双极板及其制作方法
CN206976535U (zh) 一种快速加热电池
US20240194900A1 (en) Post-treatment method of polybenzimidazole-based separator for secondary battery and the post-treated polybenzimidazole-based separator

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal