KR20150009489A - Stack for Redox Flow Battery with Bipolar Plate Assembly and Bipolar Plate Tab - Google Patents

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KR20150009489A KR1020140137034A KR20140137034A KR20150009489A KR 20150009489 A KR20150009489 A KR 20150009489A KR 1020140137034 A KR1020140137034 A KR 1020140137034A KR 20140137034 A KR20140137034 A KR 20140137034A KR 20150009489 A KR20150009489 A KR 20150009489A
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한창훈
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Abstract

The present invention relates to a stack for a redox flow battery assembled by stacking a plurality of plates. The stack (1) for a redox flow battery or a fuel cell comprises: a bipolar plate (14); and a bipolar plate frame (19) contacting with the outside of the bipolar plate (14), wherein the bipolar plate frame (19) has an electrolyte channel (19a) formed thereon.

Description

분리판 결합체 및 분리판 탭을 포함하는 레독스 흐름 전지용 스택{Stack for Redox Flow Battery with Bipolar Plate Assembly and Bipolar Plate Tab}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a stack for a redox flow battery including a separator plate assembly and a separator plate tab,

본 발명은 레독스 흐름 전지 또는 연료전지용 스택의 주요 부품인 분리판의 조립성 및 유지보수성을 향상시킨 분리판 결합체 및 분리판의 전압 측정을 위한 분리판 탭을 포함하는 레독스 흐름 전지 또는 연료 전지용 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a redox flow cell or a redox flow cell or a fuel cell including a separator plate for voltage measurement of a separator plate which improves the assemblability and maintainability of the separator plate, Stack.

레독스 흐름전지는 최근 전 세계적으로 가장 큰 관심을 불러일으키고 있는 신재생에너지, 온실가스 감축, 2차 전지, 스마트그리드 등과 긴밀하게 연관된 핵심 제품 중 하나이고, 연료전지는 환경오염 물질 배출이 없이 화석연료를 대체할 신에너지발전원으로써 전 세계적으로 급격한 시장의 확대가 진행중인 제품이다. 현재 대부분의 에너지를 화석 연료로부터 얻고 있으나, 이러한 화석 연료의 사용은 대기오염, 산성비 및 지구 온난화 같이 환경에 심각한 악영향을 미치고 있으며, 에너지 효율도 낮은 문제점이 있다. The redox flow cell is one of the core products closely related to renewable energy, greenhouse gas reduction, rechargeable battery, and smart grid, which have been attracting the greatest attention in the world in recent years. As a new energy generation source to replace fuel, the market is rapidly expanding worldwide. Currently, most of the energy is derived from fossil fuels, but the use of these fossil fuels has a serious adverse impact on the environment such as air pollution, acid rain, and global warming, and low energy efficiency.

이러한 화석 연료의 사용에 따른 문제점을 해결하기 위해 근래에는 신재생에너지 및 연료전지에 대한 관심이 급속도로 높아졌다. 이러한 신재생에너지에 대한 관심 및 연구는 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다. In recent years, interest in renewable energy and fuel cells has rapidly increased in order to solve the problems associated with the use of such fossil fuels. Interest in and research on such renewable energy has been actively promoted not only in domestic but also in the world.

신재생에너지 시장의 경우 국내외적으로 성숙 단계에 접어들었다고는 하지만 재생에너지의 특성상 시간 및 날씨 등의 환경 영향에 따라 발생하는 에너지의 양이 크게 변화한다는 문제점이 있어, 이로 인해 신재생에너지 발전의 안정화를 위해 발생된 재생 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)의 보급이 매우 필요한 상황이며, 이러한 대용량 에너지 저장 시스템으로 주목받고 있는 것이 레독스 흐름전지이다. In the case of the renewable energy market, although it has entered the maturity stage both domestically and internationally, there is a problem that the amount of energy generated due to environmental influences such as time and weather changes greatly due to the nature of renewable energy. (ESS: Energy Storage System) that stores the renewable energy generated for the rechargeable battery, and it is a redox flow cell that is attracting attention as such a large capacity energy storage system.

연료전지는 화석연료를 사용하지 않아 친환경적이고 연료전지의 원료가 되는 수소는 무제한적인 수급이 가능하다는 점 때문에 이미 기술 개발이 활발하게 진행되었고, 이를 이용한 연료전지 자동차, 발전기, 난방 공급기 등이 개발되어 판매 중에 있다. 하지만 제작이 난해하고 조립 및 유지보수가 어렵다는 단점을 갖고 있다.Fuel cells are eco-friendly because they do not use fossil fuels, and because they can supply unlimited amounts of hydrogen, which is a raw material of fuel cells, technology development has been actively carried out and fuel cell vehicles, generators, It is on sale. However, it has a disadvantage that it is difficult to manufacture and assembly and maintenance are difficult.

본 발명이 적용되는 레독스 흐름전지의 일반적인 구조는 도 1과 같이 전기화학 반응이 일어나는 셀을 적층한 스택(1), 전해질을 보관하는 탱크(3) 및 전해질 탱크에서 스택으로 전해질을 공급하는 펌프(4)로 구성되어 있다.The general structure of the redox flow cell to which the present invention is applied includes a stack 1 in which cells for electrochemical reaction are stacked, a tank 3 for storing an electrolyte, and a pump for supplying an electrolyte to the stack in the electrolyte tank, (4).

도 2는 본 발명이 적용되는 스택(1)의 구조를 단순화 하여 보여주고 있으며 좌측에서부터 엔드플레이트(11)-절연판(12)-전류 플레이트(13)-분리판(14)-가스켓(15)-플로우 프레임(16)-전극(17)-가스켓(15)-이온교환막(18)-가스켓(15)-전극(17)-플로우 프레임(16)-가스켓(15)-분리판(14)-전류판(13)-절연판(12)-엔드 플레이트(11)를 도시하고 있고, 분리판(14)~분리판(14)까지 단위 셀을 이루며 일반적으로 하나의 스택은 수십~수백 개의 단위셀을 적층하여 구성된다.2 shows a simplified structure of the stack 1 to which the present invention is applied and shows the structure of the end plate 11, the insulating plate 12, the current plate 13, the separator plate 14, the gasket 15, Flow frame 16 electrode 17 gasket 15 ion exchange membrane 18 gasket 15 electrode 17 flow frame 16 gasket 15 separator 14 current The plate 13, the insulating plate 12, and the end plate 11 are shown and form a unit cell ranging from the separating plate 14 to the separating plate 14. Generally, one stack stacks several tens to several hundred unit cells. .

분리판(14)은 전기 전도성을 갖고 있으며 일반적으로 내산성을 지닌 재질인 카본그라파이트가 많이 사용된다. 하지만 이 카본 그라파이트는 제조 방법의 난해함으로 인해 단가가 매우 높아서 스택 전체 제작비의 30% 가량을 차지한다. 또한 전기 전도성을 갖고 있기 때문에 스택의 외부에 노출되었을 경우에 감전 및 합선 사고 등이 발생할 수 있다. 분리판에 홀을 가공하여 전해질 통로(flow hole)을 구성하게 된다면 전해질이 분리판의 가공된 면을 따라 흐르게 된다. 분리판(14)의 재질인 카본 그라파이트는 강성이 매우 약하기 때문에 전해질의 흐름에 따라서 부식이 발생하게 된다. 이러한 분리판의 부식은 스택의 성능을 떨어뜨리는 결정적인 요인이 된다. 분리판의 부식을 막기 위해서 전해질 통로 홀 부위에 테프론을 코팅하는 방법(Teflon coated bipolar 플레이트)등이 사용되고 있으나 테프론 코팅은 가격이 매우 비싸고 코팅 시간이 오래 걸리기 때문에 스택의 가격이 높아지는 원인이 되는 문제점이 있다.The separator 14 is made of carbon graphite, which is electrically conductive and generally has acid resistance. However, this carbon graphite is very expensive due to the difficulty of the manufacturing method, and it takes about 30% of the total production cost of the stack. Also, since it has electric conductivity, when it is exposed to the outside of the stack, electric shock and short-circuit accident may occur. If a hole is formed in the separator to form an electrolyte passage, the electrolyte flows along the processed surface of the separator. Carbon graphite, which is a material of the separator plate 14, is very weak in rigidity, so corrosion occurs according to the flow of the electrolyte. Corrosion of these separator plates is a decisive factor in reducing the performance of the stack. Teflon coated bipolar plate (Teflon coated bipolar plate) is used to prevent corrosion of the separator. However, Teflon coating is very expensive and takes a long time to coat. have.

또한, 스택의 유지보수를 위해서는 우수한 조립성을 통해서 스택의 분해 및 조립, 셀의 교환 등이 쉽게 이루어져야 하며 각각의 셀의 성능을 쉽게 파악할 수 있어야 한다. 특히 스택은 수 십~수 백 개의 셀로 이루어지기 때문에 문제점의 파악을 위하여 셀 별 전압을 측정하는 것이 필요하다. 셀 별 전압 측정이 가능하다면 과전압, 저전압 등이 발생하는 셀을 파악하여, 셀의 문제점 유무 및 원인을 쉽게 진단할 수 있다. In order to maintain the stack, disassembly and assembly of the stack and exchange of the cells should be easily performed through excellent assemblability, and the performance of each cell should be easily understood. In particular, since the stack is made up of tens to hundreds of cells, it is necessary to measure the cell voltage to identify the problem. If the cell voltage measurement is possible, it is possible to easily identify the cause and the cause of the cell by recognizing the cell in which the overvoltage and the undervoltage are generated.

하지만 현재 시장에 출시된 바나듐 레독스 흐름 전지의 경우 이러한 전압 측정 장치가 없고, 개발품 단계에서 한시적으로 사용할 뿐이다. 전압 측정 장치가 없는 스택의 경우 하나의 셀에서 문제가 발생하여 전체 스택의 성능 저하에 영향을 미치더라도 원인을 파악할 수 없는 문제점이 있다.However, vanadium redox flow cells, which are currently on the market, do not have such a voltage measurement device and only use it for a limited period of time at the development stage. In the case of a stack without a voltage measuring device, even if a problem occurs in one cell and the performance of the entire stack is affected, there is a problem that the cause can not be grasped.

또한, 국내 등록 특허 10-834057 및 공개등록 특허10-2009-67980에 연료전지의 분리판에 대한 발명이 공개되어 있으나 상기 문제점에 대한 언급은 없다.In addition, Korean Patent No. 10-834057 and Japanese Patent Laid-Open No. 10-2009-67980 disclose inventions for a separator for a fuel cell, but there is no mention of the problem.

본 발명은 스택을 조립하기 전, 반복적으로 적층되는 분리판(14)을 강성을 가진 별도의 프레임 (이하 '분리판 프레임'이라 한다)과 결합하여 미리 조립하여 유닛으로 구성하고, 상기 유닛을 미리 구성함으로서 스택의 조립을 간편하게 하여 스택 조립시간을 단축하고, 분리판(14)이 아닌 분리판 프레임에 전해질 통로를 형성하여 분리판의 내구성을 향상시키며 분리판을 저렴한 가격에 이용할 수 있도록 하고자 한다.In the present invention, the separator plate 14, which is repeatedly stacked before assembling the stack, is combined with a rigid separate frame (hereinafter referred to as a separator frame) to constitute a unit in advance, It is possible to simplify the assembly of the stack to shorten the stacking time and to improve the durability of the separator plate by forming the electrolyte passage in the separator plate frame rather than the separator plate 14 and to utilize the separator plate at low cost.

또한, 본 발명은 분리판에 분리판 탭(40)을 부착하여 분리판의 전압을 측정하여 셀 별 전압 측정을 통해서 과전압, 저전압 등의 특징을 보였을 때, 셀의 문제점 유무 및 원인 파악이 가능하게 하고자 하는 것이다.In addition, when the separator plate 40 is attached to the separator plate, the voltage of the separator plate is measured. When the characteristics of over-voltage and under-voltage are shown by measuring the voltage per cell, I would like to.

본 발명은 다수의 플레이트를 적층하여 조립되는 레독스 흐름 전지 또는 연료 전지용 스택에 있어서, 상기 스택(1)은 분리판(14); 및 상기 분리판(14)의 외곽 부분이 접촉되는 분리판 프레임(19)을 포함하며, 상기 분리판 프레임(19)에는 전해질 통로(19a)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지 또는 연료 전지용 스택에 관한 것이다.The present invention relates to a stack for redox flow cells or fuel cells assembled by stacking a plurality of plates, wherein the stack (1) comprises a separation plate (14); And a separator plate frame (19) to which an outer portion of the separator plate (14) is in contact. An electrolyte passage (19a) is formed in the separator plate frame (19) Battery stack.

또한, 본 발명의 분리판(14)은 상기 분리판(14)을 코어로 사출성형 되는 분리판 프레임(19)에 고정되거나, 상기 분리판(14)이 양쪽에 배치되는 2개의 분리판 프레임(19)에 고정될 수 있다.The separator plate 14 of the present invention is fixed to the separator plate frame 19 which is formed by injection molding the separator plate 14 into the core or the two separator plate frames 14 19).

또한, 본 발명의 상기 2개의 분리판 프레임(19)은 분리판(14)의 외곽부가 삽입될 수 있는 형상을 구비하여 분리판(14) 주위에서 빈 공간이 생성되지 않도록 할 수 있다.In addition, the two separation plate frames 19 of the present invention have a shape in which the outer frame portion of the separation plate 14 can be inserted, so that voids are not generated around the separation plate 14.

또한, 본 발명의 상기 2개의 분리판 프레임(19)이 상기 분리판(14) 주위에서 빈 공간을 형성하는 경우에는, 상기 빈 공간은 분리판 스페이서(20)가 채워지며 상기 분리판 스페이서(20)에는 전해질 통로(20a)가 형성되어 있을 수 있다.When the two separator plates 19 of the present invention form an empty space around the separator plate 14, the empty space is filled with separator plate spacers 20, and the separator plate spacers 20 The electrolyte passage 20a may be formed.

또한, 본 발명의 상기 분리판(14)은 분리판 프레임(19)의 외부 프레임(19b)과 접착제, 양면 테이프, 또는 에프아이피지에 의해 부착될 수 있다.Further, the separation plate 14 of the present invention can be attached to the outer frame 19b of the separation plate frame 19 by an adhesive, a double-sided tape, or an FFA.

또한, 본 발명의 분리판(14)에는 분리판 탭(40)이 부착되며, 분리판 탭(40)은 상기 분리판(14)과 부착되는 전도성 접착 부분(41)과 상기 분리판 탭(40)이 상기 분리판 프레임(19) 또는 상기 분리판 스페이서(20)로부터 외부로 노출되는 전압 측정용 단자(44)를 포함할 수 있다.A separator plate tab 40 is attached to the separator plate 14 of the present invention and the separator plate tab 40 has a conductive adhesive portion 41 attached to the separator plate 14, May include a voltage measuring terminal (44) exposed to the outside from the separator plate frame (19) or the separator spacer (20).

또한, 본 발명의 상기 분리판 탭(40)의 전도성 접착 부분(41)은 상기 분리판(14)과 전도성 접착제 또는 전도성 테이프에 의하여 부착될 수 있다.Further, the conductive adhesive portion 41 of the separator tab 40 of the present invention may be attached to the separator plate 14 by a conductive adhesive or a conductive tape.

또한, 본 발명의 상기 분리판 탭(40)의 두께는 상기 분리판(40)에 비하여 얇고, 분리판이 연성의 재질인 경우에는 상기 분리판 탭(40)의 전도성 접착 부분(41)을 상기 분리판(40)의 측면에 밀어서 삽입하여 고정할 수 있다.The thickness of the separator plate tab 40 of the present invention is thinner than the separator plate 40 and when the separator plate is made of a flexible material, It can be inserted and fixed by pushing it on the side surface of the plate 40. [

또한, 본 발명의 분리판 탭(40)은 전도성 접착 부분(41)과 전압 측정용 단자(44) 사이에 돌출 형상부(45)를 포함하며, 상기 돌출 형상부(45)는 전도성 접착 부분(41) 및 전압 측정용 단자(44)의 폭보다 더 큰 폭을 구비하고, 상기 분리판(14), 상기 분리판 프레임(19) 및 상기 스페이서(20)중 어느 하나에 상기 분리판 탭(40)의 전도성 접착부분(41)과 돌출 형상부(45)에 대응되는 홈(14a, 19a, 20a)이 형성되어 상기 홈(14a, 19a, 20a)에 상기 분리판 탭(40)의 전도성 접착부분(41)과 돌출 형상부(45)가 삽입되어 외부에서 분리판에 힘을 주었을 때 움직임이 없게 할 수 있다.The separating plate tab 40 of the present invention further includes a protruding portion 45 between the conductive adhesive portion 41 and the voltage measuring terminal 44. The protruding portion 45 is formed of a conductive adhesive portion 41 and the voltage measuring terminal 44 and the width of the separating plate tabs 40 and 40 is larger than that of each of the separating plate 14, 19a and 20a corresponding to the conductive adhesive portion 41 and the protruding portion 45 of the separator tab 40 are formed in the grooves 14a and 19a and 20a, (41) and the protruding portion (45) are inserted to prevent movement when a force is applied to the separating plate from the outside.

또한, 본 발명의 전압 측정용 단자(44)에는 볼트 체결용 홀(42) 또는 양극 및 음극용 2개 단자(43)가 형성될 수 있으며 또한 상기 단자(44)는 1개의 단자 형태로 형성될 수 있다.The voltage measuring terminal 44 of the present invention may be formed with a bolt fastening hole 42 or two terminals 43 for an anode and a cathode and the terminal 44 may be formed as one terminal .

스택을 조립하기 전, 분리판 프레임(19)이 분리판(14)을에워싸는 유닛을 미리 형성하여, 스택의 적층 조립을 용이하게 하고, 상기 분리판 프레임(19)과 분리판(14)을 별개의 유닛으로 관리하여 품질관리를 용이하게 하여 높은 품질의 스택을 기대할 수 있게 하였다.Before assembling the stack, a unit in which the separator plate frame 19 surrounds the separator plate 14 is formed in advance to facilitate stacking and stacking of the stack, and the separator plate frame 19 and the separator plate 14 are separated from each other To manage the quality, and to expect a high quality stack.

또한, 분리판(14)이 아닌 분리판을 둘러싸는 분리판 프레임(19) 또는 분리판 스페이서(20)에 전해질 통로를 형성하여 값 비싼 분리판의 크기를 줄였으며, 분리판(14)의 외곽을 절연된 분리판 프레임(19)으로 둘러싸서, 감전, 합선 등의 사고를 방지할 수 있게 하였다.An electrolyte passage is formed in the separator plate frame 19 or the separator spacer 20 surrounding the separator plate 14 instead of the separator plate 14 to reduce the size of the expensive separator plate, Is surrounded by an insulated separator frame (19), so that an accident such as electric shock, short circuit, etc. can be prevented.

또한 각 분리판 마다 전압을 측정할 수 있는 분리판 탭(40)을 포함하여 각 셀의 전압을 측정하고 개별 셀의 문제를 쉽게 진단할 수 있도록 하였다.In addition, each separator plate includes a separator plate tab 40 capable of measuring a voltage, so that the voltage of each cell can be measured and the problem of each cell can be easily diagnosed.

도 1은 본 발명이 적용되는 레독스 흐름전지의 개략도이다.
도 2는 종래 레독스 흐름전지 스택의 분해 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 분리판 및 분리판 프레임 유닛의 분해 사시도이다.
도 3b는 본 발명의 도 3에의 유닛의 조립된 상태도면이다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 분리판 및 분리판 프레임의 조립상태도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 분리판 탭의 예시도이다.
도 6은 분리판 탭이 분리판에 부착된 구성을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 분리판 탭과 연결되는 접속 단자의 예시도이다.
도 8 내지 도 9는 분리판 탭이 분리판에 부착되는 예시도이다.1 is a schematic view of a redox flow cell to which the present invention is applied.
2 is an exploded perspective view of a conventional redox flow cell stack.
3A is an exploded perspective view of a separator plate and a separator plate frame unit of the present invention.
Figure 3b is an assembled state view of the unit of Figure 3 of the present invention.
4A to 4C are assembly views of the separator plate and the separator plate frame of the present invention.
5A to 5C are views showing examples of the separator plate tab of the present invention.
6 is a view showing a configuration in which a separation plate tab is attached to a separation plate;
7 is an exemplary view of a connection terminal connected to a separation plate tab of the present invention.
Figs. 8 to 9 are views showing an example in which the separator tab is attached to the separator.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.

본 발명의 레독스 흐름전지 또는 연료전지용 스택들은 반복적으로 적층되는 구조이다.The redox flow cells or stacks for fuel cells of the present invention are stacked repeatedly.

도 3a는 본 발명의 분리판 및 분리판 프레임 유닛인 분리판 프레임(19)-분리판(14)-분리판 스페이서(20)-분리판 프레임(19)과 분리판 스페이서(20)의 홈(20a)에 삽입되는 분리판 탭(40)을 도시하고 있다.3A is a plan view of the separator plate and the separator plate frame unit according to the present invention in which the separator plate frame 19, the separator plate 14, the separator spacer 20, the grooves of the separator plate frame 19 and the separator spacer 20 20a of the separating plate tab 40. As shown in Fig.

도 3b는 도 3a의 구성요소가 결합된 상태로 분리판 탭(40)이 분리판(14), 분리판 프레임(19) 및 분리판 스페이서(20)의 측면에서 돌출되어 있는 것이 도시되어 있다.3B shows that the separator plate tab 40 protrudes from the side surfaces of the separator plate 14, the separator plate frame 19 and the separator spacer 20 with the components of FIG. 3A coupled thereto.

도 3a 내지 도 3b 및 도 4a는 평판 형태의 분리판 프레임(19)을 사용할 경우, 분리판(14) 주위에서 분리판 프레임(19)사이의 빈 공간이 생기므로 분리판 스페이서(20)에 의해 상기 빈 공간을 채운 구조이다.3A to 3B and 4A show that when using the plate-shaped separator plate frame 19, a void space is formed between the separator plate frames 19 around the separator plate 14, And the empty space is filled.

도 4b와 4c는 분리판 프레임(19)에 분리판(14)이 삽입될 수 있는 홈(19b)을 형성하여 도 4a와는 다르게 분리판 프레임(19)이 분리판 주위에서 빈 공간이 형성되지 않도록 하여 분리판 스페이서(20)가 필요 없게 하였다.4B and 4C show a groove 19b into which the separation plate 14 can be inserted in the separation plate frame 19 so that the separation plate frame 19 does not have an empty space around the separation plate So that the separator spacer 20 is not required.

도 4b는 분리판 프레임(19)의 한쪽에만 분리판(14)의 외곽부분이 삽입되는 홈(19b)이 형성되어 있는 것이고 도 4c는 분리판 프레임(19)의 양쪽에 분리판(14)의 외곽부분이 삽입되는 홈(19b)이 형성되어 있다.4B shows a state in which a groove 19b for inserting an outer portion of the separating plate 14 is formed on only one side of the separating plate frame 19, And a groove 19b into which the outer portion is inserted is formed.

또한, 분리판(14)을 코어로 분리판 프레임(19)을 사출성형하면 도 4b 도 4c에서처럼 분리판(19) 사이에 빈 공간이 발생하지 않으므로 분리판 스페이서(20)는 필요하지 않을 것이다.In addition, when the separator plate 14 is injection molded into the separator plate frame 19, the separator plate 20 will not be needed since voids do not occur between the separator plates 19 as shown in FIG. 4B, FIG. 4C.

본 발명의 상기 분리판 프레임(19) 및 분리판 스페이서(20)에는 전해질 통로 역할을 하는 홀(19a, 20a)이 형성되어 전해질이 홀을 따라 흐를 수 있도록 하였으며, 카본 그라파이트 재질의 분리판(14)에는 전해질 통로를 형성하지 않아, 전해질에 의한 분리판의 부식을 막을 수 있도록 하였다.Holes 19a and 20a serving as electrolyte passages are formed in the separator plate frame 19 and the separator spacer 20 of the present invention so that the electrolyte can flow along the holes and the separator plate 14 made of carbon graphite ), An electrolyte passage was not formed and corrosion of the separator plate by the electrolyte was prevented.

본 발명에서는, 분리판에 전해질 통로를 형성할 필요가 없으므로 분리판의 크기를 최소화할 수 있게 하였으며, 종래 분리판과 비교하여 전해질 통로를 형성하기 위해 불필요하게 소모되는 분리판의 크기를 줄일 수 있게 되었다.In the present invention, since it is not necessary to form an electrolyte passage in the separator plate, the size of the separator plate can be minimized and the size of the separator plate unnecessarily consumed for forming the electrolyte passage compared to the conventional separator plate can be reduced .

특히, 분리판의 가격이 매우 높으므로 분리판의 크기를 줄임으로써 스택의 제조비용을 절감할 수 있게 되었다.Particularly, since the price of the separator is very high, the manufacturing cost of the stack can be reduced by reducing the size of the separator.

또한, 분리판이 분리판 프레임(19) 내부에 삽입되어 있기 때문에 분리판의 외부 노출을 막음으로써 감전 및 합선 사고 등을 미리 예방할 수 있게 되었다.Further, since the separator plate is inserted into the separator plate frame 19, the external exposure of the separator plate is prevented, thereby preventing electric shock and short-circuit accident.

이러한 분리판 및 분리판 프레임(19) 유닛은 위에서 설명한 것처럼 a) 분리판(14)을 코어로 사용하여 분리판 프레임(19)을 사출 성형하거나, b) 2장의 분리판 프레임(19) 사이에 분리판을 삽입 후 조립하여 구성할 수 있다. This separating plate and separating plate frame 19 unit can be manufactured by a) injection molding the separating plate frame 19 using a separating plate 14 as a core or b) It can be assembled after inserting the separator plate.

2장의 분리판 프레임(19) 사이에 분리판을 삽입 후 조립하는 방법은 에프아이피지, 접착제 또는 양면 테이프를 이용하여 결합하는 방법으로 제작될 수 있다. The method of inserting and assembling the separator plate between the two separator plate frames 19 can be manufactured by a method of joining using an adhesive tape, adhesive or double-sided tape.

참고로, 에프아이피지를 이용한 조립방법이란, 접착제 또는 액상가스켓을 이용하여 실링 하는 방법으로, 디스펜서를 이용하여 밀봉하고자 하는 면 위에 접착제 또는 액상가스켓 등을 도포한다. 이때 접착제 또는 액상가스켓이 굳기 전, 즉 경화되기 전에 부품끼리 조립을 하면 에프아이피지(foamed in place gasket)가 된다. 에프아이피지는 형상이 복잡하고, 오링(O-ring)과 같은 가스켓 홈을 구현하기 어려운 제품에 많이 사용되며, 일반적으로는 반도체, 연료전지, 자동자 엔진 등에 많이 사용된다.For reference, an assembly method using an FFA is a method of sealing using an adhesive or a liquid gasket, and an adhesive or a liquid gasket is coated on a surface to be sealed using a dispenser. In this case, before the adhesive or liquid gasket is hardened, that is, before the gasket is hardened, the components are assembled together to form a foamed in place gasket. FFA is used in products that are complicated in shape and difficult to realize gasket grooves such as O-rings, and are generally used in semiconductors, fuel cells, automobile engines, and the like.

또한, 본 발명은 분리판(14)에 분리판 탭(40)을 부착하여 분리판의 전압을 측정하고자 하는 것이다.In addition, the present invention is intended to measure the voltage of a separation plate by attaching a separation plate tab 40 to the separation plate 14.

본원 발명에서는 전압 측정용 동판인 분리판 탭(40)이 분리판 프레임(19), 분리판 스페이서(20) 또는 분리판(14)에 삽입될 수 있도록 가공하고 상기 분리판 탭(40)을 분리판에 연결하여 외부에서 분리판의 전압을 측정할 수 있도록 구현하였다.In the present invention, the separating plate tab 40, which is a copper plate for voltage measurement, is processed to be inserted into the separating plate frame 19, the separating plate spacer 20 or the separating plate 14, And to measure the voltage of the separation plate from the outside.

분리판 탭의 재질은 구리 재질이 가장 바람직하며, 전압측정이 가능한 전도성 재질은 모두 사용가능하다. The material of the separator tab is most preferably copper, and any conductive material capable of voltage measurement is available.

전압 측정은 셀 간의 전위차 측정을 통해 이루어지는데, 이 때 전류량은 전압 측정에 무관하다. 따라서 분리판 탭(40)은 저항이 높은 재질이라고 할지라도 전도성 재질이라면 상관없다.Voltage measurements are made by measuring the potential difference between cells, where the amount of current is independent of the voltage measurement. Therefore, the separator tab 40 may be made of a conductive material even if it is made of a material having a high resistance.

분리판과 분리판 탭을 연결하는 방법으로는 a) 얇은 분리판 탭을 연성의 분리판 측면에 압력을 가하여 삽입하는 방법 (도 8), b) 전도성 접착제 또는 전도성 테이프를 이용하여 분리판 탭을 분리판에 부착하는 방법, c) 분리판에 분리판 탭이 조립될 수 있는 홈을 가공하여 분리판 탭을 조립하는 방법 등이 있다.The method of connecting the separator plate to the separator plate taps includes: a) a method of inserting a thin separator tab with a pressure on the side of the separator plate (FIG. 8); b) a method of separating the separator plate tab using a conductive adhesive or a conductive tape A method of attaching the separator plate to the separator plate, and (c) a method of assembling the separator plate tab by machining a groove into which the separator plate tab can be assembled to the separator plate.

본 발명의 분리판 탭(40)은 도 5a 내지 도 5c에 도시된 것처럼 상기 분리판(14)과 부착되는 전도성 접착 부분(41)과 상기 분리판 탭(40)이 상기 분리판 프레임(19) 또는 상기 분리판 스페이서(20)로부터 외부로 노출되는 전압측정용 단자(44)를 포함한다.The separating plate tab 40 of the present invention has the conductive adhesive portion 41 attached to the separating plate 14 and the separating plate tab 40 attached to the separating plate frame 19 as shown in Figures 5A to 5C. Or a voltage measuring terminal (44) exposed to the outside from the separator spacer (20).

또한, 전압 측정용 단자(44)와 전도성 접착 부분(41) 사이에 돌출 형상부(45)를 형성하고 상기 돌출 형상부(45)는 전압 측정용 단자(44) 및 전도성 접착 부분(41)에 비하여 폭을 크게 형성하며, 분리판 프레임(19) 또는 분리판 스페이서(20) 또는 분리판(14)에 상기 분리판 탭(40)의 돌출 형상부(45)에 대응되는 형상을 구비하도록 하여 분리판 탭(40)이 분리판 프레임(19) 또는 분리판 스페이서(20)또는 분리판(14)에 삽입되어 조립하였을때, 분리판 탭(40)이 분리판 프레임(19) 또는 분리판 스페이서(20) 또는 분리판(14)에 구조상으로 고정되어 분리판 탭(40)에 외부 힘이 가해져도 분리판 탭이 움직이지 않도록 하였다.A protruding portion 45 is formed between the voltage measuring terminal 44 and the conductive adhesive portion 41 and the protruding portion 45 is formed on the voltage measuring terminal 44 and the conductive adhesive portion 41 The separator plate frame 19 or the separator plate 20 or the separator plate 14 may have a shape corresponding to the protruding portion 45 of the separator tab 40, When the plate tab 40 is inserted and assembled into the separator plate frame 19 or the separator spacer 20 or the separator plate 14, the separator plate tab 40 is separated from the separator plate frame 19 or the separator spacer 20 or the separating plate 14 so as not to move the separating plate tab even when an external force is applied to the separating plate tab 40. [

도 5a에 도시된 분리판 탭(40)은 전압 측정용 단자(44)에 양극과 음극의 단자 2개를 형성하여 셀과 셀 사이의 전압을 측정하는데 필요한 양극과 음극의 단자를 형성할 수 있게 하였다.The separator plate tab 40 shown in FIG. 5A is formed by forming two positive and negative terminals on the voltage measuring terminal 44 to form the terminals of the positive and negative electrodes necessary for measuring the voltage between the cell and the cell Respectively.

또한, 도 5c의 전압 측정용 단자(44)와 같이 볼트가 조립될 수 있는 홀(42)을 구성하여, 볼트를 이용하여 조립할 수 있도록 하거나, 도 7에 도시된 것과 같은 상용화되어 판매되는 삽입형 접속단자와 연결할 수 있는 구성으로 할 수 있다 (도 5b).In addition, it is also possible to configure the hole 42 in which the bolt can be assembled like the voltage measurement terminal 44 of Fig. 5C to assemble it by using bolts, or to insert it into a commercially available insertion type connection Terminal (Fig. 5B).

도 7의 삽입형 접속단자와 분리판 탭(40)의 전압 측정용 단자(44)가 결합하기 위해 전압 측적용 단자(44) 너비는 삽입형 접속단자 외형도의 D2와 같은 폭으로 하고, 돌출 길이는 삽입형 접속단자 외형도의 L-L1 보다 짧게 구성한다. 7, the width of the voltage-side application terminal 44 is made to be the same as the width D2 of the insertion-type connection terminal external view so that the voltage measurement terminal 44 of the separation plate tab 40 is engaged, Is configured to be shorter than the L-L1 of the insertion type connection terminal external view.

도 8은 분리판 탭(40)이 분리판 프레임(19) 또는 분리판 스페이서(20)에 고정되는 것을 도시하고 있으며, 상기 분리판 프레임(19) 또는 분리판 스페이서(20)에는 분리판 탭(40)의 전압 측정용 단자(44)의 일부, 돌출 형상부(45) 및 전도성 접착 부분(41)의 형상의 적어도 일부에 대응되는 홈이 형성되어 분리판 탭(40)이 상기 홈에 삽입되어 조립될 수 있는 것을 보여준다.8 shows that the separator plate tab 40 is fixed to the separator plate frame 19 or the separator spacer 20 and the separator plate frame 19 or the separator spacer 20 is provided with a separator plate tab A groove corresponding to at least a part of the shape of the protruding portion 45 and the conductive adhesive portion 41 of the terminal 44 for measuring voltage of the separating plate tab 40 is inserted into the groove It shows what can be assembled.

도 9는 분리판(14)에 분리판 탭(40)의 전압 측정용 단자(44)의 일부, 돌출 형상부(45) 및 전도성 접착 부분(41)의 형상에 대응되는 홈이 형성되어 분리판 탭(40)이 상기 홈에 삽입되어 조립될 수 있는 것을 보여준다.9 shows a state in which a part of the voltage measuring terminal 44 of the separating plate tab 40, the protruding part 45 and the groove corresponding to the shape of the conductive adhesive part 41 are formed in the separating plate 14, Tabs 40 can be inserted and assembled into the grooves.

또한, 도 8 및 도 9에는 분리판 프레임(19) 또는 분리판 스페이서(20)에 분리판 탭(40)의 전압 측정용 단자(44)의 일부가 외부로 노출될 수 있는 오목 형상부(19c, 20c)가 형성되어 있어, 상기 분리판 탭(40)이 스택의 측면 외부로 노출되지 않도록 할 수 있다.8 and 9 show a case in which a part of the voltage measuring terminal 44 of the separating plate tab 40 is exposed to the outside in the separating plate frame 19 or the separating plate spacer 20, And 20c so that the separator plate tab 40 is not exposed to the outside of the side surface of the stack.

11: 엔드플레이트 12: 절연판
13: 전류 플레이트 14: 분리판
15: 가스켓 16: 플로우 프레임
17: 전극 18: 이온교환막
19: 분리판 프레임 20: 분리판 스페이서
40: 분리판 탭 41: 분리판 탭 전도성 접착 부분
44: 분리판 탭 전압 측정용 단자 11: end plate 12: insulating plate
13: current plate 14: separator plate
15: gasket 16: flow frame
17: Electrode 18: ion exchange membrane
19: Split plate frame 20: Split plate spacer
40: separator tab 41: separator tab conductive adhesive portion
44: Terminal for voltage measurement

Claims (2)

다수의 플레이트를 적층하여 조립되는 레독스 흐름 전지용 스택에 있어서,
상기 스택(1)은
분리판(14) 및 상기 분리판(14)의 양쪽면에서 상기 분리판(14) 외곽 부분을 감싸는 2개의 분리판 프레임(19)을 포함하며,
상기 2개의 분리판 프레임(19)은 상기 분리판(14)을 코어로 사출 성형되며 전해질 통로(19a)가 형성되거나,
상기 2개의 분리판 프레임(19)은 평평한 형태로 이루어지며 상기 분리판(14)의 양쪽에 배치되고 상기 분리판(14)의 주위 및 상기 2개의 분리판 프레임(19) 사이에 형성되는 빈공간에는 분리판 스페이서(20)가 배치되어 상기 빈 공간을 채우며 상기 분리판 프레임(19) 및 상기 분리판 스페이서(20)에는 전해질 통로(19a, 20a)가 형성된 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지용 스택.A stack for a redox flow battery, which is assembled by stacking a plurality of plates,
The stack (1)
And two separator plate frames (19) for enclosing parts of the separator plate (14) outside the separator plate (14) and on both sides of the separator plate (14)
The two separator plates 19 are formed by injection molding the separator plate 14 into the core and the electrolyte passage 19a is formed,
The two separation plate frames 19 are formed in a flat shape and are disposed on both sides of the separation plate 14 and are arranged in a space between the separation plate 14 and the two separation plate frames 19 Wherein the separator plate spacer 20 is disposed to fill the void space and electrolyte passages 19a and 20a are formed in the separator plate frame 19 and the separator spacer 20. [ 제1항에 있어서,
상기 분리판(14)은 분리판 프레임(19)의 외부 프레임(19b)과 접착제, 양면 테이프, 또는 에프아이피지에 의해 부착되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지용 스택.The method according to claim 1,
Characterized in that the separator plate (14) is attached to the outer frame (19b) of the separator plate frame (19) by means of an adhesive, a double-sided tape or an FFA.
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