KR20150095037A - 레독스 플로우 전지 평가 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레독스 플로우 전지를 평가하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치는 검출용 셀과 레독스 플로우 전지의 전해액 탱크 사이에 연결된 유로 또는 상기 검출용 셀과 교반기 사이에 연결된 유로의 경로를 제어하는 제어부 및 상기 제어부의 경로 제어에 따라 상기 검출용 셀의 전류 또는 전압을 측정하여 상기 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도, 산화수 균형 중 어느 하나를 평가하는 평가부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 양극 전해액과 음극 전해액의 전지 용량 저하량에 대한 정보 및 가수 균형에 대한 정보를 IN-SITU로 평가함으로써 레독스 플로우 전지의 용량 저하 문제에 신속하게 대응할 수 있는 장점이 있다.

Description

레독스 플로우 전지 평가 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR EVALUATING REDOX FLOW BATTERY}
본 발명은 레독스 플로우 전지를 평가하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레독스 플로우 전지의 용량 저하 현상을 해결하기 위하여 전해액의 상태를 IN-SITU로 평가하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
레독스 플로우 전지는 전해액에 포함된 이온의 산화/환원 반응을 통해 전기에너지를 충전 또는 방전하는 전기화학적 축전 장치이다. 레독스 플로우 전지의 양극 전해액과 음극 전해액은 전해질 막에 의해 분리되어 있으며, 이를 중심으로 양 쪽에 존재하는 이온의 농도차에 의해 확산현상이 발생한다.
그런데 활물질의 종류에 따라 확산속도가 다르기 때문에, 시간이 지남에 따라 활물질의 양이 양극 또는 음극 중 어느 한 쪽으로 쏠리는 현상이 발생하는데, 이는 활물질의 용량 불균형을 야기해 전해액 이용률의 저하를 일으켜 전지 용량을 저하시키는 원인으로 작용한다. 이러한 현상을 활물질의 크로스오버(cross-over)에 의한 용량 저하(capacity fade)라 한다.
활물질의 용량 불균형에 의해 발생하는 용량 저하를 해결하기 위하여, 양극 및 음극의 전해액 전체를 혼합한 뒤 이를 절반으로 분배함으로써 양극 및 음극 모두 동일한 산화수를 갖는 활물질을 갖게하는 방법이 존재한다. 이러한 방법을 토탈 믹싱법(total mixing method)라 한다. 하지만, 이 경우 양극 및 음극 전해액 모두를 혼합하는데 필요한 펌프 에너지와 충전 상태에 있는 전지의 에너지를 모두 손실하게 되며, 토탈 믹싱이 완료되기까지 시간이 많이 걸린다는 단점이 존재한다.
이러한 에너지 및 시간의 낭비를 방지하고자 사용되는 기술은 전지 용량 저하량에 해당하는 활물질을 부분적으로 한쪽에서 다른 쪽 전해액 탱크로 넘겨주는 것이다. 이를 부분 트랜스퍼(partial transfer)라 하는데, 이 기술을 적용하기 위해서는 양극 전해액과 음극 전해액의 전지 용량 저하량에 대한 정보가 선행적으로 평가되어야 한다.
한편, 양극 및 음극 전해액의 활물질 용량 불균형에 의한 용량 저하 외에도 활물질 가수 불균형에 따른 용량 저하가 발생할 수 있다. 이론적으로는 양극 전해액과 음극 전해액이 산화-환원 쌍을 이루면서 전체 용액의 가수 균형이 항상 일정하게 유지되어야 하나, 전지 사용 시 공기의 유입, 과전압 등의 부반응에 의해 한쪽 전해액에서만 독립적으로 산화-환원 반응이 일어날 수 있다. 그 결과, 전체 전해액의 가수 균형이 깨지는 현상이 발생한다. 앞서 언급하였듯이, 크로스오버에 의해 발생하는 용량 저하의 경우 경우 토탈 믹싱 혹은 부분 트랜스퍼에 의해 이론상 100% 용량 회복이 가능하지만, 비가역적 반응에 의해 초래된 활물질 가수 불균형은 영구적인 전지 용량 저하를 초래하기 때문에, 전해액 평가시 용량 저하와는 별개로 가수 균형에 대한 평가가 독립적으로 이루어질 필요가 있다.
본 발명은 양극 전해액과 음극 전해액의 전지 용량 저하량에 대한 정보 및 가수 균형에 대한 정보를 IN-SITU로 평가함으로써 레독스 플로우 전지의 용량 저하 문제에 신속하게 대응할 수 있는 레독스 플로우 전지 평가 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 레독스 플로우 전지의 효율적인 에너지 관리, 에너지의 안정적인 사용 및 기기 성능의 신뢰성 향상을 달성할 수 있는 레독스 플로우 전지 평가 방법 및 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 레독스 플로우 전지 평가 장치에 있어서, 검출용 셀과 레독스 플로우 전지에 연결된 유로 및 상기 검출용 셀과 교반기 사이에 연결된 유로 중 하나 이상의 유로 경로를 제어하는 제어부; 및 상기 제어부의 경로 제어에 따라 상기 검출용 셀의 전류 또는 전압을 측정하여 상기 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도 및 산화수 균형 중 적어도 하나를 평가하는 평가부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 레독스 플로우 전지 시스템에 있어서, 레독스 플로우 전지, 상기 레독스 플로우 전지에서 유출되는 전해액이 유입되는 검출용 셀, 상기 레독스 플로우 전지에서 유출되는 전해액을 교반하기 위한 교반기, 상기 검출용 셀과 상기 레독스 플로우 전지에 연결된 유로 및 상기 검출용 셀과 상기 교반기 사이에 연결된 유로 중 하나 이상의 유로 경로를 제어하는 제어부 및 상기 제어부의 경로 제어에 따라 상기 검출용 셀의 전류 또는 전압을 측정하여 상기 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도 및 산화수 균형 중 적어도 하나를 평가하는 평가부를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.
또한 본 발명은 레독스 플로우 전지 평가 방법에 있어서, 검출용 셀과 레독스 플로우 전지에 연결된 유로 및 상기 검출용 셀과 교반기 사이에 연결된 유로 중 하나 이상의 유로 경로를 제어하는 단계 및 상기 경로 제어에 따라 상기 검출용 셀의 전류 또는 전압을 측정하여 상기 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도 및 산화수 균형 중 적어도 하나를 평가하는 단계를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 양극 전해액과 음극 전해액의 전지 용량 저하량에 대한 정보 및 가수 균형에 대한 정보를 IN-SITU로 평가함으로써 레독스 플로우 전지의 용량 저하 문제에 신속하게 대응할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면 레독스 플로우 전지의 효율적인 에너지 관리, 에너지의 안정적인 사용 및 기기 성능의 신뢰성 향상을 달성할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치에서 사용되는 3방향 밸브의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의해 측정된 충전률과 이론적으로 계산된 충전률을 비교하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의해 측정된 검출용 셀의 용량과 레독스 플로우 전지의 주 스택의 용량을 비교하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따라 생성되는 검출용 셀의 충전량에 대한 전압 곡선을 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 방법의 흐름도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 및 이에 연결되는 레독스 플로우 전지 평가 장치의 구성도이다.
먼저 레독스 플로우 전지는 주 스택(102), 제1 전해액 탱크(104) 및 제2 전해액 탱크(106)로 이루어진다. 제1 전해액 탱크(104)는 주 스택(102)에서 사용되는 제1 전해액이 저장된다. 제1 전해액 탱크(104)에서 유출된 제1 전해액은 유로(152)를 통해 주 스택(102)에 공급되고, 주 스택(102)에서 사용된 제1 전해액은 유로(150)를 통해 제1 전해액 탱크(104)로 유입된다. 마찬가지로, 제2 전해액 탱크(106)에서 유출된 제2 전해액은 유로(156)를 통해 주 스택(102)에 공급되고, 주 스택(102)에서 사용된 제2 전해액은 유로(154)를 통해 제2 전해액 탱크(106)로 유입된다.
본 발명의 일 실시예에서, 제1 전해액 탱크(104)는 유로(602) 및 유로(604)를 통해 검출용 제1 셀(108)에 연결되며, 제2 전해액 탱크(106)는 유로(606) 및 유로(608)를 통해 검출용 제2 셀(110)에 연결된다. 따라서 레독스 플로우 전지의 운전 시 주 스택(102)에 공급되는 제1 전해액 및 제2 전해액이 검출용 셀(108, 110)에도 동일하게 공급되어 본 발명에 의한 전해액의 IN-SITU 평가가 가능해진다.
도 1에서, 유로(602, 604)는 각각 3방향 밸브(120, 118)에 연결되고, 유로(606, 608)는 각각 3방향 밸브(122, 124)에 연결된다. 3방향 밸브(120, 118)는 유로(402)에 의해 서로 연결될 수 있고, 3방향 밸브(122, 124)는 유로(404)에 의해 서로 연결될 수 있다.
3방향 밸브(120)는 제1 전해액의 공급을 위한 제1 펌프(114)를 거쳐 3방향 밸브(128)에 연결되고, 3방향 밸브(124)는 제2 전해액의 공급을 위한 제2 펌프(116)를 거쳐 3방향 밸브(132)에 연결된다. 3방향 밸브(128, 132)는 각각 유로(802, 804)를 통해 3방향 밸브(126, 130)에 직접 연결될 수도 있고, 교반기(112)를 거쳐 3방향 밸브(126, 130)에 연결될 수도 있다. 그리고 3방향 밸브(126)는 검출용 제1 셀(108)에 연결되고, 3방향 밸브(130)는 검출용 제2 셀(110)에 연결된다.
위와 같은 경로를 통해 검출용 제1 셀(108)로 유입된 제1 전해액은 3방향 밸브(118)를 거쳐 제1 전해액 탱크(104)로 회수된다. 또한 검출용 제2 셀(110)로 유입된 제2 전해액은 3방향 밸브(122)를 거쳐 제2 전해액 탱크(106)로 회수된다.
한편, 검출용 셀(108, 110)의 양극에는 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치(10)가 연결될 수 있다. 레독스 플로우 전지 평가 장치(10)는 제어부(20) 및 평가부(30)를 포함한다.
제어부(20)는 검출용 셀(108, 110)과 전해액 탱크(104, 106) 사이에 연결된 유로 또는 검출용 셀(108, 110)과 교반기(112) 사이에 연결된 유로의 경로를 제어하는 역할을 한다. 이러한 각 유로의 경로를 제어하기 위하여, 제어부(20)는 각 유로에 연결된 3방향 밸브들(118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132)의 온(on)/오프(off) 상태를 제어할 수 있다. 제어부(20)에 의한 3방향 밸브들의 동작은 도 2 및 도 3을 통해 보다 상세히 설명된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치에서 사용되는 3방향 밸브의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 2는 제어부(20)에 의해 3방향 밸브가 오프 상태를 유지할 때의 유체 흐름을 나타낸다. 3방향 밸브가 오프 상태인 경우, 유체는 도 2의 (a)와 같이 좌측 단부(202)에서 우측 단부(204) 방향으로 흐르거나, 도 2의 (b)와 같이 우측 단부(204)에서 좌측 단부(202) 방향으로 흐른다.
도 3은 제어부(20)에 의해 3방향 밸브가 온 상태를 유지할 때의 유체 흐름을 나타낸다. 3방향 밸브가 온 상태인 경우, 유체는 도 3과 같이 90도의 각도를 유지하며 흐른다. 즉, 유체는 도 3의 (a)와 같이 좌측 단부(202)에서 중앙 단부(206) 방향으로 흐르거나, 도 3의 (b)와 같이 중앙 단부(206)에서 좌측 단부(202) 방향으로 흐를 수 있다. 또한 유체는 도 3의 (c)와 같이 우측 단부(204)에서 중앙 단부(206) 방향으로 흐르거나, 도 3의 (d)와 같이 중앙 단부(206)에서 우측 단부(204) 방향으로 흐를 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 평가부(30)는 제어부(20)의 경로 제어에 따라 검출용 셀(108, 110)의 전류 또는 전압을 측정함으로써 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도, 산화수 균형 중 어느 하나를 평가한다.
이하에서는 각 실시예에 따른 제어부(20)에 의한 경로 제어 및 평가부(30)에 의한 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도, 산화수 균형 평가에 대하여 보다 상세히 설명한다.
제1 실시예 - 충전량 평가 모드
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제어부(20)는 3방향 밸브들(118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132)의 온/오프 상태 제어를 통해, 전해액 탱크(104, 106)에서 유출된 전해액이 검출용 셀(108, 110)을 거쳐 다시 전해액 탱크(104, 106)로 유입되도록 각 유로의 경로를 제어한다. 제1 실시예에서 제어부(20)에 의해 제어되는 3방향 밸브들의 온/오프 상태는 다음과 같다.
- 118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132 : 오프
즉, 제1 실시예에서 3방향 밸브들(118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132)은 모두 오프 상태를 유지하며, 이에 따른 제1 전해액과 제2 전해액의 이동 경로는 각각 다음과 같다.
- 제1 전해액의 이동 경로: 전해액 탱크(104) → 3방향 밸브(120) → 제1 펌프(114) → 3방향 밸브(128) → 유로(802) → 3방향 밸브(126) → 검출용 제1 셀(108) → 3방향 밸브(118) → 전해액 탱크(104)
- 제2 전해액의 이동 경로: 전해액 탱크(106) → 3방향 밸브(124) → 제2 펌프(116) → 3방향 밸브(132) → 유로(804) → 3방향 밸브(130) → 검출용 제2 셀(110) → 3방향 밸브(122) → 전해액 탱크(106)
이와 같이 전해액이 전해액 탱크(104, 106)에서 유출된 전해액이 검출용 셀(108, 110)을 거쳐 다시 전해액 탱크(104, 106)로 유입되는 상태에서, 평가부(30)는 검출용 셀(108, 110)의 전압, 즉 개방회로 전압(Open Circuit Voltage, OCV)을 측정하고, 측정된 개방회로 전압에 기초하여 레독스 플로우 전지의 충전량(State of Charge, SOC)을 결정한다. 이 때 다음 [수학식 1]이 사용된다.
Figure pat00001
[수학식 1]에서 SOC는 레독스 플로우 전지의 충전량, OCV는 검출용 셀(108, 110)의 개방회로 전압, R은 기체 상수, T는 절대 온도, F는 패러데이 상수를 나타낸다.
평가부(30)는 측정된 검출용 셀(108, 110)의 개방회로 전압을 [수학식 1]에 대입함으로써 검출용 셀(108, 110)의 전해액의 충전량을 계산할 수 있다. 이 때 검출용 셀(108, 110)은 주 스택(102)과 전해액을 공유하므로, 평가부(30)는 [수학식 1]에 의해 계산된 검출용 셀(108, 110)의 전해액의 충전량을 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량으로 결정할 수 있다. [수학식 1]은 SOC (%)와 OCV (V) 와의 상관관계를 나타내는 예시적인 수식 중 하나이며, 반드시 [수학식 1]에 따라 SOC를 계산할 필요는 없다.
평가부(30)에 의해 결정된 충전량은 현재 레독스 플로우 전지의 에너지 저장 상태를 알려주는 지표가 되며, 전지의 에너지 충전 또는 방전의 상한선과 하한선을 결정하는데 이용될 수 있다. 따라서 평가부(30에 의한 충전량의 평가는 레독스 플로우 전지의 안정적인 에너지 관리에 있어 핵심적인 요소이다.
참고로 [수학식 1]은 다음과 같이 유도될 수 있다. 먼저, 산화물과 환원물의 농도 비율에 따른 전해액의 전압은 다음과 같이 결정된다.
Figure pat00002
[수학식 2]에서 여기서, V는 전해액의 전압값, V0는 전해액의 산화물과 환원물의 농도가 같을 때 계산되는 전해액의 고유 특성값, R은 기체 상수, T는 절대 온도, z는 1몰 반응에서 산화물과 환원물이 주고받는 전자의 몰수, F는 패러데이 상수이다. 즉, [수학식 2]에 산화물의 농도 및 환원물의 농도를 각각 대입하면 전해액의 전압 값이 계산될 수 있다.
예를 들어, 바나듐 레독스 플로우 전지에서 양극 측의 산화물은 VO2 +(= V5+), 환원물은 VO2+(= V4+)이며, 음극 측의 산화물은 V3+, 환원물은 V2+ 이다. 이 때 [수학식 2]를 적용하면 다음과 같이 양극 전해액의 전압([수학식 3]) 및 음극 전해액의 전압([수학식 4])을 각각 계산할 수 있다.
Figure pat00003
Figure pat00004
이에 따라 각각의 바나듐 이온의 농도는 다음과 같이 유도될 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
[수학식 5] 및 [수학식 6]에서, Cv는 양극 전해액 및 음극 전해액 각각에 포함된 바나듐의 총 몰농도이다. 통상적으로 황산을 용매로 사용하는 경우 Cv는 1~3몰농도 정도이며, 전해액 제조시 Cv는 고정된 값이다. 전지의 충전량이 증가하면 양극 전해액이 저장된 탱크에는 VO2 +(= V5+)가 많아지고, 음극 전해액이 저장된 탱크에는 V2+ 가 많아진다. 예를 들어, SOC가 100%인 상태라면 양극 전해액이 저장된 탱크에서 V4+ 이온의 양은 0이 되므로, V5+의 양은 Cv 자체가 된다.
따라서 양극 전해액의 전압([수학식 7]) 및 음극 전해액의 전압([수학식 8])은 각각 다음과 같이 정리될 수 있다.
Figure pat00007
Figure pat00008
[수학식 7]에 나타난 양극 전해액의 전압 값과 [수학식 8]에 나타난 음극 전해액의 전압 값의 차이가 레독스 플로우 전지의 개방회로 전압이 된다. 이를 정리하면 다음과 같이 레독스 플로우 전지의 개방회로 전압(OCV)과 충전량(SOC) 간의 관계식을 얻을 수 있다.
Figure pat00009
결국 [수학식 9]의 마지막 줄에 나타난 OCV와 SOC의 관계식을 이용하여 [수학식 1]을 유도할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 의해 측정된 충전률과 이론적으로 계산된 충전률을 비교하기 위한 그래프이다.
도 5에서 곡선(504)은 양극 전해액의 전압을, 곡선(502)은 음극 전해액의 전압을 각각 나타낸다. 참고로 곡선(504) 및 곡선(502)은 각각 [수학식 7] 및 [수학식 8]에 의해 이론적으로 도출된 값에 의한 곡선이다. 또한 곡선(512)는 본 발명의 평가부(30)에 의해 측정된 양극 전해액의 전압과 음극 전해액의 전압 간 차이를 계산하여 도출된 OCV 값을 나타내고, 곡선(514)은 [수학식 7] 및 [수학식 8]에 의해 이론적으로 도출된 OCV 값을 나타낸다.
도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 평가부(30)에 의해 측정된 OCV 값과 [수학식 7] 및 [수학식 8]에 의해 이론적으로 계산된 OCV 값의 차이는 매우 작다. 따라서 본 발명의 평가부(30)에 의해 측정된 OCV 값을 통해 도출되는 레독스 플로우 전지의 충전량 또한 이론적인 충전량과 차이가 없음을 알 수 있다.
제2 실시예 - 용량 저하도 평가 모드
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제어부(20)는 3방향 밸브들(118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132)의 온/오프 상태 제어를 통해, 검출용 셀(108, 110)에서 유출된 전해액이 전해액 탱크(104, 106)나 교반기(112)를 거치지 않고 다시 검출용 셀(108, 110)로 유입되도록 각 유로의 경로를 제어한다. 제1 실시예에서 제어부(20)에 의해 제어되는 3방향 밸브들의 온/오프 상태는 다음과 같다.
- 126, 128, 130, 132 : 오프
- 118, 120, 122, 124 : 온
이에 따른 제1 전해액과 제2 전해액의 이동 경로는 각각 다음과 같다.
- 제1 전해액의 이동 경로: 검출용 제1 셀(108) → 3방향 밸브(118) → 유로(402) → 3방향 밸브(120) → 제1 펌프(114) → 3방향 밸브(128) → 유로(802) → 3방향 밸브(126) → 검출용 제1 셀(108)
- 제2 전해액의 이동 경로: 검출용 제2 셀(110) → 3방향 밸브(122) → 유로(404) → 3방향 밸브(124) → 제2 펌프(116) → 3방향 밸브(132) → 유로(804) → 3방향 밸브(130) → 검출용 제2 셀(110)
이와 같이 전해액이 검출용 셀(108, 110)을 통해서만 순환되는 상태에서, 평가부(30)는 검출용 셀(108, 110)에 전류를 인가하여 1사이클의 완전 충전 및 완전 방전을 진행한다. 이 때 평가부(30)는 검출용 셀(108, 110)에 대한 전류 인가가 종료된 이후 검출용 셀(108, 110)의 전해액의 용량을 기록한다. 여기서 전해액의 용량이란 부피가 아닌 충전 혹은 방전 전기용량을 의미한다. 전해액의 용량은 다음과 같이 인가된 전류를 인가 시간에 따라 적분하여 계산될 수 있다.
Figure pat00010
이 때 검출용 셀(108, 110)에 인가되는 전류의 밀도는 20-200 mA/cm2 이 바람직하다. 전류 밀도가 높을수록 평가부(30)에 의한 전해액 평가 시간이 빨라지나, 전류 밀도가 지나치게 높으면 충, 방전시의 저항이 높아져 부반응의 위험성이 커진다. 따라서 검출용 셀(108, 110)에 인가되는 전류의 밀도는 100-150 mA/cm2 인 것이 바람직하다.
검출용 셀(108, 110)에서 순환되고 있는 전해액은 주 스택(102)을 순환하고 있는 전체 전해액의 구성 성분을 그대로 반영한다. 따라서 검출용 셀(108, 110)의 용량 저하도는 주 스택(102)에 포함된 전해액의 용량 저하도와 동일한 것으로 볼 수 있다. 이에 따라 평가부(30)는 다음과 같이 검출용 셀(108, 110)의 용량 저하도를 계산함으로써 주 스택(102)에 포함된 전해액, 즉 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 용량 저하도를 결정한다.
Figure pat00011
[수학식 11]에서 QI는 주 스택(102)에 포함된 전해액의 초기 용량, QF는 주 스택(102)에 포함된 전해액의 전류 인가 종료 후 용량을 의미한다. 또한 qI는 검출용 셀(108, 110)의 전해액의 초기 용량, qF는 검출용 셀(108, 110)의 전해액의 전류 인가 종료 후 용량을 의미한다. 여기서 “용량”이라는 용어는 충전 용량 혹은 방전 용량 두 의미로 모두 사용 가능하나, 충전 용량을 기준으로 [수학식 11]을 사용하는 경우 비교의 일관성을 위해 [수학식 11]에서 모든 용량 값을 충전 용량 값으로 사용하는 것이 바람직하다. “용량”이 방전 용량의 의미로 사용되는 경우에도 마찬가지이다. q1 값은 배터리 시스템 운영 전, 즉 용량 저하가 발생하기 전 상태의 전해액을 대상으로 제 2 실시예를 실행하여 획득된 후 평가부에 미리 입력되는 것이 바람직하다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 의해 측정된 검출용 셀의 용량과 레독스 플로우 전지의 주 스택의 용량을 비교하기 위한 그래프이다.
도 7에는 주 스택(102)을 직접 충전 및 방전하면서 측정된 주 스택(102)의 전해액 용량과, 본 발명의 평가부(30)에 의해 측정된 검출용 셀(108, 110)의 전해액 용량이 각각 나타나 있다. 도 7에 나타난 바와 같이, 전해액의 용량이 100%에서 약 75%로 저하될 때까지 본 발명의 평가부(30)에 의해 측정된 검출용 셀(108, 110)의 전해액의 용량 저하도는 실제로 측정된 주 스택(102)의 용량 저하도와 일치함을 알 수 있다.
제3 실시예 - 산화수 평가 모드
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제어부(20)는 3방향 밸브들(118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132)의 온/오프 상태 제어를 통해, 검출용 셀(108, 110)로부터 유출된 전해액이 교반기(112)를 통과하여 검출용 셀(108, 110)로 유입되도록 각 유로의 경로를 제어한다. 제1 실시예에서 제어부(20)에 의해 제어되는 3방향 밸브들의 온/오프 상태는 다음과 같다.
- 118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132 : 온
즉, 제1 실시예에서 3방향 밸브들(118, 120, 122, 124, 126, 128, 130, 132)은 모두 온 상태를 유지하며, 이에 따른 제1 전해액과 제2 전해액의 이동 경로는 각각 다음과 같다.
- 제1 전해액의 이동 경로: 검출용 제1 셀(108) → 3방향 밸브(118) → 유로(402) → 3방향 밸브(120) → 제1 펌프(114) → 3방향 밸브(128) → 교반기(112) → 3방향 밸브(126) → 검출용 제1 셀(108)
- 제2 전해액의 이동 경로: 검출용 제2 셀(110) → 3방향 밸브(122) → 유로(404) → 3방향 밸브(124) → 제2 펌프(116) → 3방향 밸브(132) → 교반기(112) → 3방향 밸브(130) → 검출용 제2 셀(110)
이에 따라 검출용 제1 셀(108)로부터 유출된 제1 전해액과 검출용 제2 셀(110)로부터 유출된 제2 전해액은 교반기(112)를 통해 서로 완전히 섞이게 된다. 교반기(112)를 통해 섞인 전해액은 다시 검출용 셀(108, 110)로 유입되므로, 검출용 셀(108, 110)에는 결과적으로 완전히 섞인 전해액이 존재하게 된다.
교반기(112)를 통해 전해액이 섞인 후, 평가부(30)는 검출용 셀(108, 110)에 전류를 인가한다. 본 발명의 일 실시예에서, 평가부(30)가 검출용 셀(108, 110)에 전류를 인가하기 전에 제어부(20)는 3방향 밸브(126, 128, 130, 132)를 오프시켜 전해액이 더 이상 교반기(112)로 유입되지 않게 할 수 있다.
평가부(30)는 검출용 셀(108, 110)에 전류를 인가하는데, 이 때 검출용 셀(108, 110)의 충전 사이클 동안만 전류를 인가하거나, 검출용 셀(108, 110)의 방전 사이클 동안만 전류를 인가할 수 있다. 다른 실시예에서, 평가부(30)는 제2 실시예에서와 마찬가지로 검출용 셀(108, 110)의 충전 및 방전 사이클 동안 전류를 인가할 수도 있다.
평가부(30)는 검출용 셀(108, 110)에 충전 전류를 인가하면서 충전량(SOC)에 따른 검출용 셀(108, 110)의 전압을 측정한다. 이러한 전압 측정에 따라, 평가부(30)는 검출용 셀(108, 110)의 충전량에 대한 전압 곡선을 나타내는 그래프를 생성할 수 있다. 평가부(30)는 생성된 전압 곡선의 변곡점의 위치 및 개형에 기초하여 검출용 셀(108, 110)의 전해액의 산화수 균형을 평가할 수 있다. 또한 평가부(30)는 변곡점에서 검출용 셀(108, 110)의 전해액의 충전량에 기초하여 검출용 셀(108, 110)의 전해액의 산화수를 결정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따라 생성되는 검출용 셀의 충전량에 대한 전압 곡선을 나타내는 그래프이다. 여기서 도 9는 검출용 셀(108, 110)에 전류를 인가하여 충전만을 진행할 때 생성되는 그래프이다.
도 9에 나타난 전압 곡선의 변곡점((-) 변곡점, (+) 변곡점)은 전해액 내 산화물의 농도 혹은 환원물의 농도가 100%에 가까워질 때 발생된다. 이는 [수학식 2]에서 산화물의 농도 혹은 환원물의 농도가 log 함수 내에 들어있기 때문이다. 다시 말해서, 전지의 충, 방전에 의해 전해액 내 활물질이 대부분 산화되거나 혹은 대부분 환원되는 경우 전압 곡선에 변곡점이 형성된다.
예컨대 본 발명의 제3 실시예에서 바나듐 레독스 플로우 전지가 사용될 때, 음극 전해액에는 V2+/V3+ 이온이 존재하며, 양극 전해액에는 V4+/V5+이온이 존재한다. 이 때 전지에 전류를 인가하여 충전을 진행하는 경우 음극 전해액에서는 V3+이온이 V2+이온으로 환원되며, 환원이 끝나는 시점에서 V2+ 이온(환원물)의 농도가 100%에 가까워지므로 도 9의 (-) 변곡점이 형성된다. 같은 원리로, 전지의 충전 시 양극 전해액에서는 V4+이온이 V5+이온으로 산화되며 반응의 종료 시점에서 V5+ 이온(산화물)의 농도가 100%에 가까워지므로 도 9의 (+) 변곡점이 형성된다.
도 9에는 나타나지 않았으나, 본 발명의 다른 실시예에서 검출용 셀(108, 110)에 전류를 인가하여 방전이 진행되는 경우, 반응의 종료 지점에서 음극 전해액은 V3+ 이온의 농도, 양극 전해액은 V4+ 이온의 농도가 100%에 가까워진다. 따라서 도 9와 유사한 전압 곡선 및 변곡점이 형성된다.
양극 전해액과 음극 전해액의 산화수 균형이 완전한 경우, 양극 전해액과 음극 전해액을 섞게 되면 전해액에 포함된 바나듐 이온의 평균 산화수는 3.5가 된다. 이는 동일한 양의 V2+/V3+ 이온과 V4+/V5+ 이온이 섞이기 때문이다. 여기서 평균 산화수가 3.5라는 것은 실제 바나듐 이온의 산화수가 3.5라는 것이 아니라 동등한 양의 3가 이온과 동등한 양의 4가 이온이 섞여있는 것으로 이해되어야 한다.
예컨대 1배위수의 3.5가의 바나듐 이온을 이용하여 검출용 셀(108, 110)의 충전을 진행하는 경우, 양극에서는 먼저 0.5배위수의 V3+이온이 산화되어 V4+이온으로 바뀔 때 1차 변곡점이 발생하며, 1배위수의 V4+이온이 V5+ 이온으로 산화될 때 충전의 마지막 시점에서 2차 변곡점이 발생한다. 음극에서는 먼저 0.5배위수의 V4+이온이 V3+이온으로 환원될 때 1차 변곡점이 발생하며, 1배위수의 V3+이온이 V2+이온으로 환원될 때 충전의 마지막 시점에서 2차 변곡점이 발생한다.
이를 검출용 셀(108, 110)에서 측정되는 전압의 측면에서 보면, 검출용 셀(108, 110)의 전압은 (+)측 전압 곡선(904)과 (-)측 전압 곡선(906)의 차이이므로 정확히 0.5배위수 이온의 충전이 이루어지는 시점에서 (+)측과 (-)측의 1차 변곡점이 서로 겹쳐져서 하나로 보이게 된다. 따라서 검출용 셀(108, 110)에 전류를 인가한 후 측정되는 전압 곡선에서 나타나는 1차 변곡점이 1개이면 양극 전해액의 산화수 균형이 완전하다고 판단할 수 있다. 산화수 균형을 판단하기 위해서는 양극 측의 1차 변곡점에 대한 정보만 있으면 가능하다.
양극 전해액과 음극 전해액의 산화수 균형이 불완전한 경우는 다음과 같다. 첫째는 혼합된 전해액의 평균 산화수가 3.5 이하일 때이고, 둘째는 혼합된 전해액의 평균 산화수가 3.5 이상일 때이다.
본 발명의 일 실시예에서, 검출용 셀(108, 110) 내의 혼합된 전해액의 평균 산화수가 3.4일 때, 검출용 셀(108, 110)의 충전시 양극에서는 0.6배위수의 V3+이온이 모두 V4+이온으로 산화될 때 변곡점이 발생하고, 음극에서는 0.4배위수의 V4+이온이 모두 V3+이온으로 환원될 때 변곡점이 발생한다. 따라서 검출용 셀(108, 110)의 전압 곡선 상에서는 0.4배위의 이온과 0.6배위의 이온에 의해 2개의 변곡점이 나타난다.
본 발명의 다른 실시예에서, 검출용 셀(108, 110) 내의 혼합된 전해액의 평균 산화수가 3.6인 경우, 검출용 셀(108, 110)의 충전시 양극에서는 0.4배위수의 V3+이온이 모두 V4+이온으로 산화될 때 변곡점이 발생하고, 음극에서는 0.6배위수의 V4+이온이 모두 V3+이온으로 환원될 때 변곡점이 발생한다. 따라서 검출용 셀(108, 110)의 전압 곡선 상에서는 0.4배위의 이온과 0.6배위의 이온에 의해 2개의 변곡점이 나타난다.
결국 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 검출용 셀(108, 110)의 전압 곡선의 변곡점의 위치 및 개형에 기초하여 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액 내 활물질의 산화수 불균형이 일어났는지 판단할 수 있다.
또한 본 발명의 제3 실시예에 따르면 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액 내 활물질의 산화수를 계산할 수 있다. 예를 들어 전해액 내 활물질이 바나듐 이온인 경우, 다음과 같은 수식에 따라 바나듐 이온의 산화수를 계산할 수 있다.
Figure pat00012
도 9에서, V3+ 이온의 충전량은 (+) 변곡점에서의 충전량과 동일하고, V4+ 이온의 충전량은 (-) 변곡점에서의 충전량과 동일하다. 따라서 [수학식 12]와 같이 검출용 셀(108, 110) 내의 전해액에 포함된 바나듐 이온의 산화수를 계산할 수 있으며, 계산된 산화수를 레독스 플로우 전지의 산화수로 간주할 수 있다.
예를 들어 검출용 셀(108, 110) 내의 전해액의 평균 산화수가 3.4인 경우 [수학식 12]를 적용하면, 3 + 0.4 / (0.4 + 0.6) = 3.4 가 도출된다.
이와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 산화수 평가 모드를 통해 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 정확한 평균 산화수를 도출할 수 있으며, 도출된 평균 산화수를 통해 산화수 불균형에 대한 정량적인 정보를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 용량 저하도 평가 모드와 산화수 평가 모드는 서로 독립적으로 수행될 수도 있고 순차적으로 수행될 수도 있다. 예를 들어 용량 저하도 평가 모드의 수행이 완료된 후 산화수 평가 모드가 수행되는 경우, 검출용 셀을 통해 전해액의 충전률 정보가 상시 획득되며, 추가적으로 전해액의 용량 저하량, 산화수 불균형 방향 및 산화수 불균형 정도에 대한 정보가 획득될 수 있다.
본 발명에 따른 용량 저하도 평가 모드와 산화수 평가 모드의 수행 주기는 사용되는 레독스 플로우 전지의 종류, 전지에 쓰이는 전해질 막의 종류 및 충/방전 운용 조건 등에 따라 상이하다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 플로우 전지 평가 방법의 흐름도이다.
먼저 검출용 셀과 레독스 플로우 전지의 전해액 탱크 사이에 연결된 유로 또는 검출용 셀과 교반기 사이에 연결된 유로의 경로를 제어한다(1002). 그리고 나서, 경로 제어에 따라 검출용 셀의 전류 또는 전압을 측정하여 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도, 산화수 균형 중 어느 하나를 평가한다(1004).
본 발명의 일 실시예에서, 경로 제어 단계(1002)는 전해액 탱크에서 유출된 전해액이 검출용 셀을 거쳐 상기 전해액 탱크로 유입되도록 유로의 경로를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도, 산화수 균형 중 어느 하나를 평가하는 단계(1004)는 검출용 셀의 전해액의 충전량을 평가하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 검출용 셀의 충전량을 평가하는 단계는 검출용 셀의 개방회로 전압을 측정하는 단계 및 개방회로 전압에 기초하여 검출용 셀의 전해액의 충전량을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 경로 제어 단계(1002)는 검출용 셀에서 유출된 전해액이 상기 검출용 셀로 유입되도록 유로의 경로를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도, 산화수 균형 중 어느 하나를 평가하는 단계(1004)는 검출용 셀의 전해액의 용량 저하도를 평가하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 검출용 셀의 전해액의 용량 저하도를 평가하는 단계는 검출용 셀에 전류를 인가하는 단계 및 검출용 셀의 전해액의 초기 용량 및 검출용 셀에 대한 전류 인가 종료 후 검출용 셀의 전해액의 용량에 기초하여 검출용 셀의 전해액의 용량 저하도를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 경로 제어 단계(1002)는 검출용 셀로부터 유출된 전해액이 상기 교반기를 통과하여 상기 검출용 셀로 유입되도록 유로의 경로를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 이때 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도, 산화수 균형 중 어느 하나를 평가하는 단계(1004)는 검출용 셀의 전해액의 산화수 균형을 평가하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 검출용 셀의 전해액의 산화수 균형을 평가하는 단계는 검출용 셀에 전류를 인가함으로써 생성되는 검출용 셀의 충전량에 대한 전압 곡선의 변곡점의 위치 및 개형에 기초하여 검출용 셀의 전해액의 산화수 균형을 평가하는 단계를 포함할 수 있다. 또한 검출용 셀의 전해액의 산화수 균형을 평가하는 단계는 변곡점에서 검출용 셀의 전해액의 충전량에 기초하여 검출용 셀의 전해액의 산화수를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (19)

  1. 검출용 셀과 레독스 플로우 전지에 연결된 유로 및 상기 검출용 셀과 교반기 사이에 연결된 유로 중 하나 이상의 유로 경로를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 경로 제어에 따라 상기 검출용 셀의 전류 또는 전압을 측정하여 상기 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도 및 산화수 균형 중 적어도 하나를 평가하는 평가부를
    포함하는 레독스 플로우 전지 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전해액 탱크에서 유출된 전해액이 상기 검출용 셀을 거쳐 상기 전해액 탱크로 유입되도록 유로의 경로를 제어하고,
    상기 평가부는 상기 검출용 셀의 전해액의 충전량을 평가하는
    레독스 플로우 전지 평가 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 평가부는 상기 검출용 셀의 개방회로 전압을 측정하고 상기 개방회로 전압에 기초하여 상기 검출용 셀의 전해액의 충전량을 결정하는
    레독스 플로우 전지 평가 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검출용 셀에서 유출된 전해액이 상기 검출용 셀로 유입되도록 유로의 경로를 제어하고,
    상기 평가부는 상기 검출용 셀의 전해액의 용량 저하도를 평가하는
    레독스 플로우 전지 평가 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 평가부는 상기 검출용 셀에 전류를 인가하고, 상기 검출용 셀의 전해액의 초기 용량 및 상기 검출용 셀에 대한 전류 인가 종료 후 상기 검출용 셀의 전해액의 용량에 기초하여 상기 검출용 셀의 전해액의 용량 저하도를 결정하는
    레독스 플로우 전지 평가 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 검출용 셀로부터 유출된 전해액이 상기 교반기를 통과하여 상기 검출용 셀로 유입되도록 유로의 경로를 제어하고,
    상기 평가부는 상기 검출용 셀의 전해액의 산화수 균형을 평가하는
    레독스 플로우 전지 평가 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 평가부는 상기 검출용 셀에 전류를 인가함으로써 생성되는 상기 검출용 셀의 충전량에 대한 전압 곡선의 변곡점의 위치 및 개형에 기초하여 상기 검출용 셀의 전해액의 산화수 균형을 평가하는
    레독스 플로우 전지 평가 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 평가부는 상기 변곡점에서 상기 검출용 셀의 전해액의 충전량에 기초하여 상기 검출용 셀의 전해액의 산화수를 결정하는
    레독스 플로우 전지 평가 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출용 셀과 상기 레독스 플로우 전지에 연결된 유로는
    상기 검출용 셀의 전해액을 상기 레독스 플로우 전지로 이동시키는 제1 유로;
    상기 레독스 플로우 전지의 전해액을 상기 검출용 셀로 이동시키는 제2 유로;
    상기 제1 유로 상에 설치되는 제1 3방향 밸브;
    상기 제2 유로 상에 설치되는 제2 3방향 밸브; 및
    상기 제1 3방향 밸브와 상기 제2 3방향 밸브를 연결하는 제3 유로로 구성되는
    레독스 플로우 전지 평가 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 검출용 셀과 상기 교반기 사이에 연결된 유로는
    상기 레독스 플로우 전지의 전해액을 상기 검출용 셀로 이동시키는 제4 유로;
    상기 제4 유로 상에 설치되는 제3 3방향 밸브 및 제4 3방향 밸브;
    상기 제3 3방향 밸브와 상기 교반기를 연결하며 상기 제4 유로의 전해액을 상기 교반기로 이동시키는 제5 유로;
    상기 제4 3방향 밸브와 상기 교반기를 연결하며 상기 교반기의 전해액을 상기 제4 유로로 이동시키는 제6 유로로 구성되는
    레독스 플로우 전지 평가 장치.
  11. 레독스 플로우 전지;
    상기 레독스 플로우 전지에서 유출되는 전해액이 유입되는 검출용 셀;
    상기 레독스 플로우 전지에서 유출되는 전해액을 교반하기 위한 교반기;
    상기 검출용 셀과 상기 레독스 플로우 전지에 연결된 유로 및 상기 검출용 셀과 상기 교반기 사이에 연결된 유로 중 하나 이상의 유로 경로를 제어하는 제어부; 및
    상기 제어부의 경로 제어에 따라 상기 검출용 셀의 전류 또는 전압을 측정하여 상기 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도 및 산화수 균형 중 적어도 하나를 평가하는 평가부를
    포함하는 레독스 플로우 전지 시스템.
  12. 검출용 셀과 레독스 플로우 전지에 연결된 유로 및 상기 검출용 셀과 교반기 사이에 연결된 유로 중 하나 이상의 유로 경로를 제어하는 단계; 및
    상기 경로 제어에 따라 상기 검출용 셀의 전류 또는 전압을 측정하여 상기 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도 및 산화수 균형 중 적어도 하나를 평가하는 단계를
    포함하는 레독스 플로우 전지 평가 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 경로 제어 단계는
    상기 전해액 탱크에서 유출된 전해액이 상기 검출용 셀을 거쳐 상기 전해액 탱크로 유입되도록 유로의 경로를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도, 산화수 균형 중 어느 하나를 평가하는 단계는
    상기 검출용 셀의 전해액의 충전량을 평가하는 단계를 포함하는
    레독스 플로우 전지 평가 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 검출용 셀의 충전량을 평가하는 단계는
    상기 검출용 셀의 개방회로 전압을 측정하는 단계; 및
    상기 개방회로 전압에 기초하여 상기 검출용 셀의 전해액의 충전량을 결정하는 단계를
    포함하는 레독스 플로우 전지 평가 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 경로 제어 단계는
    상기 검출용 셀에서 유출된 전해액이 상기 검출용 셀로 유입되도록 유로의 경로를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 레독스 플로우 전지에 사용되는 전해액의 충전량, 용량 저하도, 산화수 균형 중 어느 하나를 평가하는 단계는
    상기 검출용 셀의 전해액의 용량 저하도를 평가하는 단계를 포함하는
    레독스 플로우 전지 평가 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 검출용 셀의 전해액의 용량 저하도를 평가하는 단계는
    상기 검출용 셀에 전류를 인가하는 단계; 및
    상기 검출용 셀의 전해액의 초기 용량 및 상기 검출용 셀에 대한 전류 인가 종료 후 상기 검출용 셀의 전해액의 용량에 기초하여 상기 검출용 셀의 전해액의 용량 저하도를 결정하는 단계를
    포함하는 레독스 플로우 전지 평가 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 경로 제어 단계는
    상기 검출용 셀로부터 유출된 전해액이 상기 교반기를 통과하여 상기 검출용 셀로 유입되도록 유로의 경로를 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 레독스 플로우 전지의 충전량, 용량 저하도, 산화수 균형 중 어느 하나를 평가하는 단계는
    상기 검출용 셀의 전해액의 산화수 균형을 평가하는 단계를 포함하는
    레독스 플로우 전지 평가 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 검출용 셀의 전해액의 산화수 균형을 평가하는 단계는
    상기 검출용 셀에 전류를 인가함으로써 생성되는 상기 검출용 셀의 충전량에 대한 전압 곡선의 변곡점의 위치 및 개형에 기초하여 상기 검출용 셀의 전해액의 산화수 균형을 평가하는 단계를
    포함하는 레독스 플로우 전지 평가 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 검출용 셀의 전해액의 산화수 균형을 평가하는 단계는
    상기 변곡점에서 상기 검출용 셀의 전해액의 충전량에 기초하여 상기 검출용 셀의 전해액의 산화수를 결정하는 단계를
    더 포함하는 레독스 플로우 전지 평가 방법.
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