KR20160082626A

KR20160082626A - Unit cell structure manufacturing method of stack for air-electrode battery

Info

Publication number: KR20160082626A
Application number: KR1020140190430A
Authority: KR
Inventors: 정강옥; 강명원
Original assignee: 정강옥; 강명원
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-07-08

Abstract

According to the present invention, provided is a method for manufacturing a unit cell structure of a stack for a metal-air battery which comprises the following steps: mounting a pair of positive electrode collector panels in positive electrode collector panel mounting units formed in a front surface and a rear surface of a cell block, respectively; and forming a predetermined reaction space by enabling one surface of a negative electrode collector panel to face the positive electrode collector panel by inserting the negative electrode collector panel through a negative electrode collector panel insertion unit of the cell block. According to the present invention, current collecting reaction efficiency is improved.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a unit cell structure of a stack for a metal air battery,

본 발명은 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 워터셀 등과 같은 금속과 물을 이용한 금속 공기 배터리의 스택을 구성하는 단위셀에 있어서 단위셀의 구성이 하나의 셀블록에 하나의 음극집전판넬과 한 쌍의 양극집전판넬이 간단하게 조립 구성되도록 하여 조립 효율을 향상시키고 복수개의 셀블록이 스택으로의 적층을 통한 대용량 및 대형화 작업이 용이하도록 할 수 있는 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of manufacturing a unit cell structure of a stack for a metal air battery, and more particularly, to a method of manufacturing a unit cell structure of a stack of metal air batteries using a metal such as a water cell, A single cathode current collecting panel and a pair of anode current collecting panels can be easily assembled and assembled in the cell block to improve the assembling efficiency and facilitate the large-capacity and large- And a method for manufacturing a unit cell structure of a stack for a battery.

최근 자연을 보존하고자 하는 환경정책과 그린 에너지 정책에 부합하여 매연이 발생되지 않는 전기자동차, 모터바이크, 전기버스 등이 화제가 되고 있는 실정이다. 이에, 환경오염물을 전혀 배출하지 않는 고농도의 수소를 연료로 이용하는 수소연료전지 등이 차세대 에너지 자원으로 가장 각광을 받고 있으나, 일산화탄소 등의 불순물의 유입으로 기존의 에너지 자원들 보다 이용이 어려워 다른 연료를 이용하는 금속 공기 배터리가 개발되고 있는 실정이다.In recent years, electric vehicles, motorbikes, electric buses, etc., which do not generate soot in accordance with environmental policy and green energy policy to preserve nature have become hot topic. Thus, hydrogen fuel cells that use high concentration of hydrogen as fuel, which does not emit pollutants at all, are most popular as next generation energy resources. However, due to the inflow of impurities such as carbon monoxide, it is difficult to use other fuel A metal air battery is being developed.

상기와 같은 금속 공기 배터리는, 연료로 사용되는 금속을 통해 일산화탄소 피독의 위험을 제거하고 수소를 대체할 수 있는데, 가장 일반적인 연료로 아연 또는 알루미늄 금속이 사용되며, 양극 활성물질로 공기 중의 산소가 이용되고 음극 활성물질로는 아연 또는 알루미늄이 사용된다. Such a metal-air battery eliminates the risk of poisoning carbon monoxide through the metal used as fuel and can replace hydrogen. The most common fuel is zinc or aluminum metal, and oxygen in the air is used as the positive electrode active material. And zinc or aluminum is used as the negative electrode active material.

즉, 상기 금속 공기 배터리용 스택 어셈블리는, 등록특허 10-1007554호, 공개특허 특2001-0101692호 및 공개특허 10-2012-0024094호 등에 개시된 바와 같이, 금속이 저장되는 복수의 셀블록과, 상기 셀블록이 지지되는 프레임블록을 포함한다. That is, the stack assembly for a metal-air battery includes a plurality of cell blocks in which a metal is stored, as disclosed in Patent Documents 10-1007554, 2001-0101692, and 10-2012-0024094, And a frame block in which the cell block is supported.

여기서, 상기 각 셀블록은 인접한 셀블록들 사이사이에 공기가 유입될 수 있도록 서로 이격되게 배치되고, 상기 셀블록들 사이에 유입되는 공기는 상기 셀블록에 저장된 금속과 반응하여 상기 금속을 산화금속으로 변화시키면서 전기가 발생되도록 한다.Here, each of the cell blocks may be spaced apart from each other to allow air to flow between adjacent cell blocks, and air introduced between the cell blocks may react with the metal stored in the cell block, So that electricity is generated.

다시 말해서, 종래의 금속 공기 배터리용 스택은, 상기 셀블록의 내부에 집전주머니를 구성하고, 상기 집전주머니에 전해질과 함께 볼 타입 또는 펠렛 타입의 금속이 수용되도록 한 후, 전해질 내에서 금속과 공기 중의 산소가 반응하여 생성되는 전기가 집전주머니를 통해 집전되도록 하고 있다.In other words, in the conventional stack for a metal air battery, a current collecting bag is formed inside the cell block, a ball type or pellet type metal is accommodated together with the electrolyte in the current collecting bag, So that electricity generated by the reaction of oxygen in the fuel cell stack is collected through the current collecting bag.

그러나 상기와 같은 종래의 금속 공기 배터리용 스택의 경우, 상기 셀블록의 집전주머니에 공급 수용되는 볼 또는 펠렛 타입의 금속이 공기와의 반응시 산화됨에 따라 그 잔류량이 적어지게 되면 상기 셀블록을 교체해야 한다. However, in the conventional metal-air battery stack, when the ball or pellet-type metal supplied to the current collecting bag of the cell block is oxidized during the reaction with air, Should be.

이에, 상기 문제점을 해결하기 위하여 상기 집전주머니에 금속이 주기적으로 공급되도록 할 수 있으나, 이를 위해서는, 금속의 양을 감지하는 감지수단과 함께 공급수단이 셀블록에 구성되기 때문에 구성이 복잡해지고 제조원가가 증가되며 금속의 과공급시 과충전이 발생하게 되는 등의 동작 제어가 어려운 문제점이 있다. In order to solve the above problems, metal can be periodically supplied to the current collecting bag. However, since the sensing means for sensing the amount of metal and the supplying means are configured in the cell block, There is a problem that it is difficult to control the operation such that overcharging occurs when the metal is overcharged.

또한, 상기 금속 공기 배터리용 스택의 경우, 집전주머니를 가지는 셀블록의 하우징 내부에 음극용 집전전극과 양극용 집전전극이 구성되어 하나의 단위셀로 제조되고 있다.Also, in the case of the stack for a metal air battery, a negative electrode current collecting electrode and a positive electrode current collecting electrode are formed in a housing of a cell block having a current collecting bag, and the unit cell is manufactured.

이에, 상기 단위셀들이 대용량, 대형화 및 증설을 위해서는 복수의 셀블록들이 스택 구조로 연속 배열된 후 각각의 셀블록 마다 전해질과 공기가 순환되도록 하는 유로용 배관과 이에 연결된 펌핑수단 등이 연결 구성되어야 하기 때문에, 그 작업이 매우 복잡하고 제조원가가 증가되는 문제점이 있다.In order for the unit cells to be large-sized, large-sized, and expanded, a plurality of cell blocks are successively arranged in a stack structure, and then a pipe for a flow path for circulating the electrolyte and air for each cell block and a pumping means connected thereto are connected There is a problem that the operation is very complicated and the manufacturing cost is increased.

한편, 상기 금속 공기 배터리용 스택의 경우, 상기 셀블록에 유입되는 공기가 상기 볼 또는 펠렛 타입의 금속에 충분히 고르게 접촉되는 것이 매우 중요한데, 상기와 같이 볼 또는 펠렛 타입의 금속이 셀 하우징의 집전주머니에 공급 충전되는 경우 금속 입자간의 공극 부위에만 접촉이 이루어져 금속의 산화 효율이 저하되고 이에, 집전 반응 효율이 저하되는 문제점이 있다. Meanwhile, in the case of the stack for a metal air battery, it is very important that the air introduced into the cell block is sufficiently evenly contacted with the ball or pellet type metal. As described above, when the ball or pellet- There is a problem that the oxidation efficiency of the metal is lowered and the efficiency of the current collecting reaction is lowered.

따라서 본 발명의 목적은 워터셀 등과 같은 금속과 물을 이용한 금속 공기 배터리의 스택을 구성하는 단위셀에 있어서 단위셀의 구성이 하나의 셀블록에 하나의 음극집전판넬과 한 쌍의 양극집전판넬이 간단하게 조립 구성되도록 하여 조립 효율을 향상시키고 복수개의 셀블록이 스택으로의 적층을 통한 대용량 및 대형화 작업이 용이하도록 할 수 있는 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a unit cell constituting a stack of a metal-air battery using a metal such as a water cell or the like, wherein the unit cell structure includes one negative electrode collecting panel and a pair of positive electrode collecting panels The present invention provides a method of manufacturing a unit cell structure of a stack for a metal-air battery, which can simplify assembly and improve assembly efficiency and facilitate large-capacity and large-sizing work of a plurality of cell blocks through stacking in a stack.

또한, 본 발명의 다른 목적은 음극집전수단이 판넬 타입의 금속으로 구성되도록 하여 금속의 공급을 위한 구성부를 생략하여 조립작업을 간편히 하고 제조비용을 절감할 수 있는 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a unit cell structure of a stack for a metal-air battery, in which a cathode current collector is made of a panel-type metal, and a constituent part for supplying a metal is omitted, And a method for manufacturing the same.

또한, 본 발명의 다른 목적은 양극집전수단이 판넬 타입의 촉매로 구성되도록 하여 상기 음극집전수단 금속의 전면(全面)에 공기중의 산소가 확산되도록 하여 집전 반응 효율을 향상시킬 수 있는 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체 제조방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a metal air battery which can improve the efficiency of the current collection reaction by allowing oxygen in the air to diffuse over the entire surface of the anode current collector metal, The present invention also provides a method for manufacturing a unit cell structure.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 의하면, 셀블록의 정면과 배면에 각각 형성되는 양극집전판넬안착부에 한 쌍의 양극집전판넬이 각각 안착 구성되는 단계와; 셀블록의 음극집전판넬삽입부를 통해 음극집전판넬이 삽입 구성되어 음극집전판넬의 일면과 양극집전판넬이 각각 대면되어 소정의 반응공간이 형성되는 단계를 포함하는 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a battery module, comprising: a step of mounting a pair of positive electrode current collecting panels on a positive current collecting panel seating portion formed on a front surface and a back surface of a cell block; And a negative electrode current collecting panel is inserted through a negative current collecting panel inserting portion of the cell block so that one side of the negative current collecting panel and the positive current collecting panel face each other to form a predetermined reaction space. Method is provided.

여기서, 셀블록은, 소정의 면적과 폭을 가지고 중앙 부위가 개구된 블록 형상의 바디; 바디의 정면부와 배면부에 각각 요홈 형성되며 한 쌍의 양극집전판넬이 각각 안착 구성되도록 하여 상기 바디의 개구 부위가 커버되도록 하는 양극집전판넬안착부; 바디의 측면부로부터 음극집전판넬이 개구 부위를 커버하면서 삽입 구성되도록 하여 한 쌍의 양극집전판넬에 각 일면부위가 대면된 상태를 가지도록 하는 음극집전판넬삽입부; 바디의 상측단과 하측단 또는 좌측단과 우측단에 각각 위치된 상태에서 정면부와 배면부를 향해 관통 형성되어 음극집전판넬의 각 일면부와 이에 대면된 한 쌍의 양극집전판넬의 반응공간 내부로 외부로부터 물이 유입 및 유출되도록 하여 상기 물과 양극집전판넬에 의해 필터링되어 유입되는 공기 중의 산소에 의해 음극집전판넬의 금속이 산화 반응되도록 하는 반응물출입부; 및 바디의 가장자리 부위에 위치되어 정면부로부터 배면부를 향해 관통 형성되어 복수개의 셀블록들끼리 직렬 적층을 통한 스택 구조로 체결되도록 하는 확장체결부를 포함하는 것이 바람직하다.Here, the cell block may be a block-shaped body having a predetermined area and width and an open central portion; A positive electrode current collecting panel seating part formed on the front and back sides of the body so as to cover the opening part of the body so that a pair of positive current collecting panels are respectively seated thereon; A negative current collecting panel inserting part for inserting the negative current collecting panel from the side part of the body while covering the opening part so that each one face part faces the pair of positive current collecting panels; And a pair of anode current collecting panels facing each other. The anode current collecting panel and the pair of anode current collecting panels are disposed in the upper and lower ends of the body, respectively, A reactant inlet and outlet for causing water to flow in and out, allowing the water in the anode current collector panel to be oxidized by oxygen in the air filtered by the water and the cathode collector panel; And an enlarged fastening part which is positioned at an edge part of the body and penetrates from the front part toward the back part to fasten the plurality of cell blocks in a stacked structure through serial lamination.

또한, 양극집전판넬안착부에 한 쌍의 양극집전판넬이 각각 안착 구성되는 단계는, 양극집전판넬의 촉매부 중 니켈촉매메쉬의 가장자리가 양극집전판넬안착부에 접착된 상태에서, 그 상측면에 해당되는 카본촉매판의 가장자리에 윈도우 형상을 가지는 보강판넬의 가장자리가 위치된 후, 양극집전판넬안착부에 볼팅 결합 또는 카본촉매판의 가장자리에 접착되는 과정을 포함하는 것이 바람직하다.The step of forming a pair of positive electrode collecting panels on the positive electrode collecting panel mounting part may include the steps of forming a nickel catalyst mesh on the positive electrode collecting panel, And a step of bonding the edge of the reinforcing panel having a window shape to the edge of the corresponding carbon catalyst plate and then bonding to the edge of the carbon catalyst plate by bolting to the anode current collecting panel mounting portion.

또한, 음극집전판넬삽입부를 통해 음극집전판넬이 삽입 구성되는 단계는, 금속연료부의 금속판이 음극집전판넬삽입부의 삽입구에 위치된 상태에서, 바디의 개구 부위 내주면에 형성된 가이드홈을 따라 삽입되어 개구 부위가 폐쇄된 후, 폐쇄판에 의해 삽입구가 폐쇄되는 과정을 포함하는 것이 바람직하다. Also, the step of inserting the negative electrode current collecting panel through the negative current collecting panel inserting portion may be performed by inserting the metallic plate of the metallic fuel portion along the guide groove formed on the inner peripheral surface of the opening portion of the body in a state where the metal plate is positioned at the inserting port of the negative current collecting panel inserting portion, And closing the insertion port by the closing plate.

따라서 본 발명에 의하면, 중앙이 개구된 단일의 셀블록 정면과 배면에 판넬 형상을 가지는 한쌍의 양극집전판넬이 접착 구성되고 그 사이에 각 양극집전판넬에 대면되어 소정의 반응공간을 형성하는 판넬 형상을 가지는 단일의 음극집전판넬이 삽입 구성됨으로써, 단위셀 구조체의 간단한 조립 구성을 가능하게 하여 조립 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, a pair of anode current collecting panels having a panel shape are adhered to the front surface of a single cell block having a central opening and a panel shape for forming a predetermined reaction space facing each cathode current collecting panel therebetween So that the assembling efficiency of the unit cell structure can be improved.

또한, 단일의 셀블록에 양극집전판넬과 음극집전판넬이 하나의 단위셀 구조체로 구성되도록 한 후 상기와 같은 구성의 복수의 단위셀 구조체들이 직렬 적층되는 스택 구조를 가지도록 하여 대용량, 대형화 및 증설이 용이하도록 할 수 있다.In addition, after a positive electrode collector plate and a negative electrode collector plate are formed as a single unit cell structure in a single cell block, a plurality of unit cell structures having the above-described structure are stacked in series to form a stack structure, .

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체를 나타낸 사시도;
도 2는 도 1의 단위셀 구조체를 나타낸 분해사시도;
도 3과 도 4는 각각 도 1의 단위셀 구조체에 있어서 셀블록의 정면과 배면을 나타낸 사시도; 및
도 5는 도 1의 단위셀 구조체들이 복수개가 직렬 적층된 스택 어셈블리를 나타낸 도면.1 is a perspective view illustrating a unit cell structure of a stack for a metal-air battery according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 2 is an exploded perspective view of the unit cell structure of FIG. 1; FIG.
FIGS. 3 and 4 are perspective views showing front and rear surfaces of the cell block in the unit cell structure of FIG. 1, respectively; FIG. And
FIG. 5 illustrates a stack assembly in which a plurality of unit cell structures of FIG. 1 are stacked in series. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 단위셀 구조체를 나타낸 분해사시도이다. 또한, 도 3과 도 4는 각각 도 1의 단위셀 구조체에 있어서 셀블록의 정면과 배면을 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 1의 단위셀 구조체들이 복수개가 직렬 적층된 스택 어셈블리를 나타낸 도면이다. FIG. 1 is a perspective view illustrating a unit cell structure of a stack for a metal air battery according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the unit cell structure of FIG. 3 and 4 are perspective views showing the front and back surfaces of the cell block in the unit cell structure of FIG. 1, respectively, and FIG. 5 is a view illustrating a stack assembly in which a plurality of unit cell structures of FIG. 1 are stacked in series.

도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체(S)는, 소정의 면적과 폭을 가지고 중앙 부위가 개구된 블록 형상을 가지는 셀블록(100), 셀블록(100)의 정면부와 배면부에 각각 구성되어 상기 셀블록(100)의 개구 부위를 커버 및 밀폐하는 한 쌍의 양극집전판넬(200) 및 셀블록(100)의 측면으로부터 개구 부위에 삽입되어 한 쌍의 양극집전판넬(200)들에 각각 대면된 상태로 위치되는 음극집전판넬(300)을 포함하며, 셀블록(100)의 외부로부터 상기 양극집전판넬(200)과 음극집전판넬(300) 상호간의 대면된 공간에 공기(A) 중의 산소와 물(H)의 유입시 금속과 산소 및 물(H)의 화학 반응이 이루어지도록 하여 상기 양극집전판넬(200)과 음극집전판넬(300)로부터 양극과 음극의 집전이 이루어지도록 한다.1 to 5, a unit cell structure S of a stack for a metal air battery according to a preferred embodiment of the present invention includes a cell having a block shape having a predetermined area and width and an open central portion, A pair of positive electrode current collecting panels 200 and a pair of positive electrode current collecting plates 200 which are respectively formed on the front surface and the back surface of the cell block 100 to cover and close the opening portions of the cell block 100, And a negative electrode current collecting panel 300 inserted into the opening portion of the cell block 100 and positioned facing the pair of positive electrode current collecting panels 200. The positive electrode current collecting panel 200, The anode current collecting panel 300 and the anode current collecting panel 300 are formed in such a manner that the chemical reaction between the metal and oxygen and the water H is performed when the oxygen and water H in the air A flows into the confronting spaces between the cathode current collecting panels 300, And collecting the positive electrode and the negative electrode from the current collecting panel 300.

여기서, 본 발명의 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체(S)는, 상기 셀블록(100)의 정면과 배면 부위에 상기 한 쌍의 양극집전판넬(200)을 각각 커버하는 커버프레임(400)이 더 구성되어 금속 공기 배터리용 스택 어셈블리(SS)의 외관을 형성하며 그 사이에 배열 구성된 단위셀 구조체(S)의 구성 요소들을 보호할 수 있으며, 상기 커버프레임(400)의 내측에 상기 양극집전판넬(200)과 음극집전판넬(300)이 구성된 셀블록(100)이 하나의 단위셀 구조체(S)로 구성되도록 한 후, 상기와 같은 구성의 단위셀 구조체(S)들이 복수개가 직렬 적층되는 스택 구조를 통하여, 대용량, 대형화 및 증설되는 것이 바람직하다.Here, the unit cell structure S of the stack for a metal-air battery of the present invention includes a cover frame 400 covering the pair of the anode current collecting panels 200 on the front and back sides of the cell block 100, (SS) for the metallic air battery and protects the components of the unit cell structure S arranged therebetween. The inside of the cover frame 400 is covered with the positive electrode collector After the cell block 100 including the panel 200 and the cathode collecting panel 300 is configured as one unit cell structure S, a plurality of unit cell structures S having the above-described structure are stacked in series It is preferable to have a large capacity, a large size and an expanded capacity through the stack structure.

상기 셀블록(100)은, 단위셀 구조체(S)의 하우징 수단으로, 소정의 면적과 폭을 가지고 중앙 부위가 개구된 블록 형상의 바디(110), 바디(110)의 정면부와 배면부에 각각 요홈 형성되며 후술된 한 쌍의 양극집전판넬(200)이 각각 안착 구성되도록 하여 상기 바디(110)의 개구 부위가 커버되도록 하는 양극집전판넬안착부(120), 바디(110)의 측면부로부터 후술된 음극집전판넬(300)이 개구 부위를 커버하면서 삽입 구성되도록 하여 한 쌍의 양극집전판넬(200)에 각 일면부위가 대면된 상태를 가지도록 하는 음극집전판넬삽입부(130), 바디(110)의 상측단과 하측단 또는 좌측단과 우측단에 각각 위치된 상태에서 정면부와 배면부를 향해 관통 형성되어 음극집전판넬(300)의 각 일면부와 이에 대면된 한 쌍의 양극집전판넬(200)의 반응공간 내부로 외부로부터 물(H)이 유입 및 유출되도록 하고 이를 통하여 상기 물(H)과 양극집전판넬(200)에 의해 필터링되어 유입되는 공기(A) 중의 산소에 의해 음극집전판넬(300)의 금속이 산화 반응되도록 하는 반응물출입부(140), 바디(110)의 가장자리 부위에 위치되어 정면부로부터 배면부를 향해 관통 형성되어 복수개의 셀블록(100)들끼리 볼팅 수단에 의해 체결 및 결합되도록 하여 복수개의 직렬 적층을 통한 스택 구조를 가능하게 하여 대용량, 대형화 및 증설되도록 하는 확장체결부(150) 등을 포함한다. The cell block 100 is a housing unit of the unit cell structure S and includes a block body 110 having a central opening with a predetermined area and width, A positive electrode current collecting panel mounting part 120 which is formed with a groove and in which a pair of anode current collecting panels 200 described below are respectively seated to cover an opening of the body 110, A cathode current collecting panel inserting unit 130 for inserting the anode current collecting panel 300 into the anode current collecting panel 200 while covering the opening part so as to face the anode current collecting panel 200, The anode current collecting panel 300 and the pair of anode current collecting panels 200 facing each other are formed so as to penetrate toward the front portion and the rear portion in a state of being positioned at the upper end and the lower end or the left end and the right end, Water (H) flows into the space from the outside and And a reactant inlet and outlet 140 for allowing the metal of the anode current collector panel 300 to be oxidized by the oxygen in the air A filtered by the water H and the cathode current collector panel 200, A plurality of cell blocks 100 are connected to each other by bolting means, and the plurality of cell blocks 100 are stacked through a plurality of serial stacks, An enlarged fastening part 150 for allowing a large capacity, a large size, and an enlarged size.

여기서, 상기 셀블록(100)은, 내열성, 내유성 및 내약품성이 우수하고 소정의 강성을 가지는 합성수지 재질로 형성되는 것이 바람직하다. Here, the cell block 100 is preferably formed of a synthetic resin material having excellent heat resistance, oil resistance, chemical resistance, and predetermined rigidity.

상기 바디(110)는, 소정의 면적과 폭을 가지고 중앙에 개구부(111)가 형성된 블록 형상을 가지며, 측면부위에는 바디(110)의 내구성을 향상시킴과 동시에 단위셀 구조체(S) 또는 스택 어셈블리(SS)로의 조립시 해당 설치 위치에 용이하게 안착되도록 하는 안착돌기(112)가 더 형성될 수 있다.The body 110 has a block shape in which an opening 111 is formed at a central portion with a predetermined area and width and a durability of the body 110 is improved at a side portion of the body 110. In addition, A seating protrusion 112 may be further formed to allow the seat assembly 120 to be easily seated in the installation position when assembled into the seat assembly SS.

여기서, 상기 바디(110)의 전체 단면적(정면에서 바라볼 때 기준)에 대한 개구부(111)의 단면적(정면에서 바라볼 때 기준)의 비는, 1:0.6 내지 1:0.7로 설정된다. 여기서, 상기 개구부(111)의 단면적이 0.7 보다 커지면 상기 공기(A)와 양극집전판넬(200)의 접촉면적은 증가하는 반면 바디(110)의 전체 강성이 저하되며, 반대로 0.6 보다 작어지면 상기 공기(A)와 양극집전판넬(200)의 접촉면적은 감소하는 반면 바디(110)의 전체 강성이 향상되므로, 1:0.65로 설정되는 것이 가장 바람직하다.The ratio of the cross-sectional area of the opening 111 (as viewed from the front) relative to the entire cross-sectional area of the body 110 (as viewed from the front) is set at 1: 0.6 to 1: 0.7. If the cross-sectional area of the opening 111 is greater than 0.7, the contact area between the air A and the cathode collector panel 200 increases while the overall stiffness of the body 110 decreases. On the other hand, It is most preferable that the contact area of the anode current collector A and the anode current collecting panel 200 is reduced while the overall rigidity of the body 110 is improved.

상기 양극집전판넬안착부(120)는, 바디(110)의 정면부와 배면부에 각각 요홈 형성되며 한 쌍의 양극집전판넬(200)이 각각 안착 구성되도록 하여 개구부(111)가 커버되도록 하는 양극집전판넬안착홈(121)과, 상기 양극집전판넬안착홈(121)에 소정 간격으로 요철 형성되어 상기 양극집전판넬안착홈(121)에 양극집전판넬(200)의 안착된 상태에서 물(H) 또는 물(H)과 산소를 포함하는 반응물이 누수되는 것을 방지하는 복수개의 격벽(122)과 가이드홈(123)을 포함한다. The anode current collecting panel mounting portion 120 is formed in the front and back portions of the body 110 so that the pair of cathode current collecting panels 200 are respectively seated to form the opening 111, The panel holding groove 121 and the anode current collecting panel receiving groove 121 are formed at predetermined intervals so that the anode current collecting panel 200 is placed in the anode current collecting panel receiving groove 121, And a plurality of partition walls 122 and guide grooves 123 for preventing a reactant containing water (H) and oxygen from leaking.

여기서, 상기 격벽(122)과 가이드홈(123)은, 상기 양극집전판넬(200)의 구성시 요철 구조를 통한 접촉 또는 접합 면적이 증대되도록 하여 내구성을 보다 향상시킬 수 있으며, 보다 바람직하게는, 후술된 촉매부(210)의 니켈촉매메쉬(212)의 접착시 접착 부위인 격벽(122)의 상측면과 니켈촉매메쉬(212)의 하측면 사이에 접촉 불량으로 리크가 발생되더라도 반응물이 누수되지 않고 가이드홈(123)으로 고이도록 하여 오링부재의 기능을 제공할 수 있다. Here, the partition 122 and the guide groove 123 may improve the durability by increasing the contact or bonding area through the concavo-convex structure in the structure of the cathode current collector panel 200, and more preferably, Even if leakage occurs due to poor contact between the upper surface of the partition wall 122, which is an adhesion portion of the catalyst portion 210 described later, of the nickel catalyst mesh 212 and the lower surface of the nickel catalyst mesh 212, And the guide groove 123 can be made high, thereby providing the function of the O-ring member.

또한, 상기 양극집전판넬안착부(120)는, 양극집전판넬안착홈(121)에 후술된 양극집전판넬(200)의 촉매부(210) 안착 구성시 촉매부(210)의 니켈촉매메쉬(212)에 연결되어 양극 집전 기능을 제공하는 양극집전전극(230)이 상기 요홈 구조에 간섭되지 않은 상태로 셀블록(100) 바디(110)의 외부로 노출되도록 할 수 있는 전극노출홈(124)이 양극집전판넬안착홈(121)의 일부구간으로부터 연장 형성되는 것이 바람직하다. The anode current collecting panel mounting portion 120 may be formed in the anode current collecting panel mounting groove 121 so that the catalyst portion 210 of the cathode current collecting panel 200, An electrode exposing groove 124 which is connected to the positive electrode collector 230 to allow the positive electrode collector 230 to be exposed to the outside of the cell block 100 without interfering with the recess structure, It is preferable to extend from a section of the anode current collector panel mounting groove 121.

상기 음극집전판넬삽입부(130)는, 바디(110)의 측면부에 형성된 삽입구(131)와, 이에 연통되며 바디(110)의 개구 부위 내주면에 형성된 가이드홈(132)을 포함하며, 상기 삽입구(131)와 가이드홈(132)을 통해 후술된 음극집전판넬(300)이 바디(110)의 개구 부위를 커버하면서 삽입 구성되고 한 쌍의 양극집전판넬(200)에 각 일면부위가 대면되어 소정의 반응공간이 형성된다.The anode current collector panel insertion portion 130 includes an insertion port 131 formed in a side surface portion of the body 110 and a guide groove 132 formed in an inner circumferential surface of the opening portion of the body 110, The negative electrode current collecting panel 300 described later through the guide grooves 131 and the guide grooves 132 covers the opening of the body 110 and is inserted into a pair of the positive current collecting panels 200, A reaction space is formed.

상기 반응물출입부(140)는, 바디(110)의 상측단과 하측단 또는 좌측단과 우측단에 각각 위치된 상태에서 정면부와 배면부를 향해 관통 형성되거나 또는 측단부에 관통 형성되는 반응물유입구(141) 및 반응물유출구(142)와, 이에 연통되며 바디(110)의 개구 부위 내주면에 형성된 가이드홈(132)에 천공 형성되는 반응물유입공(143)과 반응물유출공(144)을 포함하며, 음극집전판넬(300)의 각 일면부와 이에 대면된 한 쌍의 양극집전판넬(200)의 반응공간 내부로 외부로부터 물(H)이 유입 및 유출되도록 하고 이를 통하여 상기 물(H)과 양극집전판넬(200)에 의해 필터링되어 유입되는 공기(A) 중의 산소에 의해 음극집전판넬(300)의 금속이 산화 반응되도록 한다. 상기 반응공간 내부의 물(H)과 공기(A) 중의 산소는 상기 반응물유출공(144)과 반응물유출구(142)를 통해 반응공간의 외부로 유출된다. The reactant inlet 140 may include a reactant inlet 141 formed at the upper end and the lower end or at the left end and the right end of the body 110 so as to be pierced toward the front portion and the rear portion, And a reactant outlet hole 142 and a reactant inlet hole 143 and a reactant outlet hole 144 formed in the guide groove 132 formed in the inner circumferential surface of the opening portion of the body 110, The water H is introduced into and discharged from the outside into the reaction space of each of the one surface portion of the anode current collecting panel 300 and the pair of anode current collecting panels 200 faced thereto, So that the metal of the cathode current collecting panel 300 is oxidized and reacted with oxygen in the air A to be introduced. The water H in the reaction space and oxygen in the air A flow out of the reaction space through the reactant outflow hole 144 and the reactant outflow port 142.

여기서, 상기 반응물유입구(141)와 반응물유출구(142)는, 복수개의 셀블록(100)들이 스택 구조로 직렬 적층되는 경우, 각각 인접한 셀블록(100)의 반응물유입구(141)와 반응물유출구(142)에 일렬로 연통될 수 있도록 정면부는 요부 형상을 가지고 배면부는 철부 형상을 가지는 요철 구조로 구성되는 것이 바람직하며, 이를 통하여 종래와 같이, 복수개의 셀블록(100)들마다 공기(A)가 순환되도록 하는 유로용 배관이 연결되지 않아도 되어 스택 어셈블리(SS)의 구성이 간단히 이루어지도록 할 수 있다. When the plurality of cell blocks 100 are stacked in a stacked structure, the reactant inlet 141 and the reactant outlet 142 of the adjacent cell block 100 and the reactant outlet 142, respectively, So that the air A is circulated in each of the plurality of cell blocks 100, as is the case with the prior art, through which the air is circulated So that the construction of the stack assembly SS can be simplified.

상기 확장체결부(150)는, 바디(110)의 가장자리 부위에 위치되어 정면부로부터 배면부를 향해 관통 형성되는 복수개의 체결공(151)을 포함하며, 복수개의 셀블록(100)들끼리 볼팅 수단에 의해 체결 및 결합되도록 하여 복수개의 직렬 적층을 통한 스택 구조를 가능하게 하여 대용량, 대형화 및 증설되도록 한다. The expansion joint part 150 includes a plurality of fastening holes 151 that are positioned at edge portions of the body 110 and pass through from the front part toward the back part, So that a stack structure can be formed through a plurality of serial stacks, thereby enabling a large-capacity, large-sized, and expanded system.

따라서 상기 셀블록(100)에 의하면, 단일의 바디(110)에 한 쌍의 양극집전판넬(200)과 상기 양극집전판넬(200)에 각각 일면부위가 대면되는 음극집전판넬(300)이 간단한 구성에 의해 안착되도록 한 상태에서 상기 양극집전판넬(200)과 음극집전판넬(300)이 대면된 반응공간에서 금속 산화 반응을 이루어지도록 할 수 있다.Therefore, according to the cell block 100, the anode current collecting panel 200 having a single body 110 and the anode current collecting panel 300 having one surface facing each of the anode current collecting panel 200 have a simple structure The metal oxide can be oxidized in the reaction space where the cathode current collecting panel 200 and the cathode current collecting panel 300 face each other.

또한, 상기와 같은 구성을 가지는 복수개의 셀블록(100)들이 상호간 볼팅 수단에 의해 체결 및 결합되는 것을 통하여 일렬로 적층 체결됨으로써, 단위셀 구조체(S)들이 용이하게 스택 구조를 가지면서 대용량 또는 대형화 및 증설되도록 할 수 있다.In addition, since the plurality of cell blocks 100 having the above-described structure are fastened and coupled by bolting means to each other, the unit cell structures S are easily stacked and large-capacity or large-sized And can be expanded.

상기 양극집전판넬(200)은, 상기 셀블록(100) 양극집전판넬안착부(120)의 양극집전판넬안착홈(121)에 각각 구성되어 상기 셀블록(100)의 개구 부위를 커버 및 밀폐하고 외부로부터 공기(A)가 상기 반응공간에 유입되도록 하여 촉매 반응시 양극이 집전되도록 하는 양극집전수단으로, 상기 셀블록(100)의 개구부(111)에 대응된 면적을 가지고 양극집전판넬안착홈(121)에 가장자리가 접착 구성되어 외부로부터 유입된 공기(A) 중 산소만이 상기 음극집전판넬(300)과의 반응공간 내부로 유입되도록 하여 상기 반응 공간에서 상기 산소에 의해 음극집전판넬(300)의 금속이 산화 반응되도록 촉매기능을 제공하는 촉매부(210)와, 상기 촉매부(210)의 가장자리 상면으로부터 양극집전판넬안착홈(121)에 상호간 볼팅 결합되거나 또는 촉매부(210)의 가장자리 상면에 접착 구성되어 상기 촉매부(210)가 양극집전판넬안착홈(121)에 고정된 상태를 가지도록 하여 촉매부(210)의 전반적인 강성을 증대시키는 보강판넬부(220)를 포함한다.The anode current collecting panel 200 is respectively formed in the anode current collecting panel mounting grooves 121 of the anode current collector panel mounting portion 120 of the cell block 100 to cover and seal the opening portions of the cell block 100 A positive electrode collector means for collecting the positive electrode during a catalytic reaction by allowing air (A) from the outside to flow into the reaction space, the positive collector collector having an area corresponding to the opening (111) of the cell block (100) 121 of the anode current collecting panel 300 so that only oxygen in the air A introduced from the outside flows into the reaction space with the cathode current collecting panel 300, A catalytic part 210 for providing a catalytic function to allow the metal of the catalytic part 210 to be oxidized and reacted with the catalytic part 210, It is bonded to the configuration And a reinforcement panel 220 for increasing the overall rigidity of the catalytic part 210 so that the catalyst part 210 is fixed to the anode current collector panel mounting groove 121.

여기서, 상기 촉매부(210)는, 외부의 공기(A) 중 산소 성분만이 음극집전판넬(300)과의 반응 공간으로 유입되도록 하여 상기 반응공간에서 산소와 물(H)에 의해 음극집전판넬(300)의 금속이 산화 반응되도록 촉매기능을 제공하는 수단으로, 외부를 향해 노출 구성되는 카본 재질의 카본촉매판(211)과, 반응공간을 향해 대면 구성되는 니켈촉매메쉬(212)를 포함하며, 상호간 부착된 상태를 가진다.Here, the catalytic unit 210 allows only the oxygen component in the external air A to flow into the reaction space with the anode current collecting panel 300, so that oxygen and water H in the reaction space, A carbon catalyst plate 211 made of a carbon material exposed to the outside and a nickel catalyst mesh 212 configured to face the reaction space are provided as means for providing a catalytic function so that the metal of the metal catalyst 300 is oxidized and reacted, , And have mutually attached states.

상기 카본촉매판(211)은, 불소 코팅된 상태를 가지는 것이 바람직하고, 이를 통하여 공기(A) 중의 오염물질을 필터링함과 동시에 산소가 상기 음극집전프레임(300)과의 반응공간에 대해 전면적으로 확산되도록 하는 촉매 기능을 제공한다. The carbon catalyst plate 211 preferably has a fluorine-coated state, and through which the contaminants in the air A are filtered, oxygen is supplied to the reaction space with the cathode current collector frame 300 Diffusion of the catalyst.

또한, 상기 니켈촉매메쉬(212)는, 상기 반응공간으로 유입되는 물(H)과 접촉시 산소를 발생시키는 촉매 기능을 제공함과 동시에, 구리, 황동, 청동, 니켈 등의 전도성물질인 양극집전전극(230)이 연결되어 집전 기능을 제공한다.The nickel catalyst mesh 212 provides a catalytic function of generating oxygen upon contact with water (H) introduced into the reaction space, and at the same time, (230) are connected to provide a current collecting function.

상기 음극집전판넬(300)은, 상기 셀블록(100) 음극집전판넬삽입부(130)의 삽입구(131)로부터 가이드홈(132)을 삽입되어 셀블록(100)의 개구 부위를 커버하고 양극집전판넬(200)과의 반응공간에 공기(A)와 물(H)의 유입에 따른 촉매 반응시 음극이 집전되도록 하는 음극집전수단으로, 상기 셀블록(100)의 개구부(111)에 대응된 면적을 가지고 양극집전판넬(200)의 촉매부(210)와 이격되도록 구성되어 소정의 반응공간이 형성되도록 하고 상기 반응공간에서 물(H) 및 공기(A) 중의 산소에 의해 산화되는 금속을 통하여 연료 기능을 제공하는 금속연료부(310)를 포함한다.The negative electrode current collecting panel 300 is formed by inserting a guide groove 132 from an insertion opening 131 of a negative electrode current collector panel inserting portion 130 of the cell block 100 to cover an opening portion of the cell block 100, A negative electrode collector means for collecting a negative electrode during a catalytic reaction caused by the inflow of air A and water H into a reaction space with the panel 200, And is spaced apart from the catalytic portion 210 of the anode current collecting panel 200 so that a predetermined reaction space is formed and the fuel H is injected into the reaction space through the metal oxidized by oxygen in the air H, And a metal-fuel portion 310 for providing a function.

여기서, 상기 금속연료부(310)는, 상기 셀블록(100)의 반응물출입부(140)를 따라 상기 반응공간에 유입 및 유출되는 물(H)과 상기 양극집전판넬(200)의 촉매부(210)를 통해 반응공간에 유입된 후 상기 물(H)과 함께 유출되는 공기(A) 또는 산소에 의해 금속이 산화되도록 연료기능을 제공하는 수단으로, 알루미늄, 아연, 마그네슘 중 어느 하나 또는 적어도 어느 하나로 구성되어 상기 삽입구(131)를 따라 가이드홈(132)에 삽입되어 개구부(111)가 차폐되도록 하는 금속판(311)과, 상기 금속판(311)에 연결 구성되어 금속판(311)이 개구부(111)를 차폐하면서 삽입 구성시 삽입구(131)를 폐쇄하는 폐쇄판(312)을 포함한다. The metal fuel part 310 may include water H flowing into and out of the reaction space along the reactant inlet and outlet part 140 of the cell block 100 and the catalyst part of the anode current collector panel 200 And at least one of aluminum, zinc, and magnesium is used as a means for providing a fuel function so that the metal is oxidized by the air (A) or oxygen that flows into the reaction space through the inlet A metal plate 311 which is connected to the metal plate 311 and which is inserted into the guide groove 132 along the insertion opening 131 to shield the opening 111, And a closing plate 312 that closes the insertion port 131 in the insertion configuration.

또한, 상기 금속판(311)은, 상기 양극집전판넬(200)에 의해 상기 반응공간으로 제공되는 공기(A)와 외부로부터 셀블록(100)의 반응물출입부(140)로부터 제공되는 물(H)과 접촉되어 산화되며 구리, 황동, 청동, 니켈 등의 전도성물질인 음극집전전극(320)이 연결되어 집전 기능을 제공한다.The metal plate 311 may be formed of the air A supplied to the reaction space by the anode current collecting panel 200 and the water H supplied from the reactant inlet and outlet 140 of the cell block 100 from the outside. And the negative electrode collector electrode 320, which is a conductive material such as copper, brass, bronze, or nickel, is connected to provide a current collecting function.

한편, 상기 커버프레임(400)은, 상기 단위셀 구조체(S)의 구성부들을 보호하기 위한 보호프레임으로, 셀블록(100)의 바디(110)에 형성된 개구부(111), 바디(110)의 상측단과 하측단 또는 좌측단과 우측단에 형성된 반응물유입구(141)와 반응물유출구(142) 및 바디(110)의 가장자리 부위에 형성된 체결공(151)에 대응된 각 구성부와 소정의 면적을 가지는 플레이트로, 몸체가 강성을 유지할 수 있도록 알루미늄 또는 다른 금속 또는 합금의 재질을 가지는 것이 바람직하다.The cover frame 400 is a protection frame for protecting the constituent parts of the unit cell structure S. The cover frame 400 includes an opening 111 formed in the body 110 of the cell block 100, A reaction material inlet 141 formed at an upper end and a lower end or a left end and a reaction end of the reactant outlet 142 formed at the left end of the body 110 and a fastening hole 151 formed at an edge of the body 110, , It is preferable to have a material of aluminum or other metal or alloy so that the body can maintain rigidity.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체(S)의 제조방법 및 작용에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, a method and an operation of a unit cell structure S of a stack for a metal air battery according to a preferred embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속 공기 배터리용 스택의 단위셀 구조체(S)의 제조방법은, 셀블록(100)의 정면과 배면에 각각 형성되는 양극집전판넬안착부(120)에 한 쌍의 양극집전판넬(200)이 각각 안착 구성되는 단계와, 셀블록(100)의 음극집전판넬삽입부(130)를 통해 음극집전판넬(300)이 삽입 구성되어 음극집전판넬(300)의 일면과 양극집전판넬(200)이 각각 대면되어 소정의 반응공간이 형성되는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a unit cell structure S of a stack for a metal air battery according to a preferred embodiment of the present invention includes a step of forming a pair of electrodes on a cathode current collector panel seating portion 120 formed on the front and back surfaces of a cell block 100, And the anode current collecting panel 300 is inserted through the cathode current collecting panel inserting portion 130 of the cell block 100 so that one surface of the cathode current collecting panel 300 and the other surface And a current collecting panel 200 facing each other to form a predetermined reaction space.

여기서, 상기 양극집전판넬안착부(120)에 한 쌍의 양극집전판넬(200)이 각각 안착 구성되는 단계는, 양극집전판넬(200)의 촉매부(210) 중 니켈촉매메쉬(212)의 가장자리가 양극집전판넬안착홈(121)에 접착제 등과 같은 접착수단을 통해 접착된 상태에서, 그 상측면에 해당되는 카본촉매판(211)의 가장자리에 윈도우 형상을 가지는 보강판넬(220)의 가장자리가 위치된 후, 양극집전판넬안착홈(121)에 볼팅 결합 또는 카본촉매판(211)의 가장자리에 접착되는 과정에 의해 이루어진다.The step of mounting the pair of anode current collecting panels 200 on the anode current collector panel seating part 120 may be carried out by forming the edges of the nickel catalyst mesh part 212 of the catalyst part 210 of the cathode current collector panel 200, The edge of the reinforcing panel 220 having a window shape is attached to the edge of the carbon catalyst plate 211 corresponding to the upper side thereof in a state where the edge of the reinforcing panel 220 is positioned And then adhered to the edge of the carbon catalyst plate 211 by bolting to the anode current collecting panel mounting groove 121.

또한, 상기 음극집전판넬삽입부(130)를 통해 음극집전판넬(300)이 삽입 구성되는 단계는, 금속연료부(310)의 금속판(311)이 셀블록(100)의 음극집전판넬삽입부(130)의 삽입구(131)에 위치된 상태에서, 개구부(111)의 내주면에 형성된 가이드홈(132)을 따라 삽입되어 개구부(111)가 폐쇄된 후, 폐쇄판(312)에 의해 삽입구(131)가 폐쇄되는 과정에 의해 이루어진다.The step of inserting the negative electrode current collecting panel 300 through the negative current collecting panel inserting portion 130 may include inserting the metallic plate 311 of the metallic fuel portion 310 into the negative current collecting panel inserting portion The insertion opening 131 is inserted by the closing plate 312 after the opening 111 is closed by inserting along the guide groove 132 formed on the inner circumferential surface of the opening 111 in a state where the insertion opening 131 is positioned at the insertion opening 131 of the opening 131, Is closed.

따라서 상기와 같이 단일의 셀블록(100)에 한쌍의 양극집전판넬(200)이 접착 구성되고 그 사이에 각 양극집전판넬(200)에 대면되어 소정의 반응공간을 형성하는 판넬 형상을 가지는 단일의 음극집전판넬(300)이 삽입 구성되는 것을 통하여, 단위셀 구조체(S)가 간단하게 조립 구성될 수 있다.As described above, in the single cell block 100, a pair of anode current collecting panels 200 are adhered to each other, and a plurality of anode current collecting panels 200 are formed, The unit cell structure S can be easily assembled and assembled through the cathode current collector panel 300 being inserted.

이후, 상기와 같은 상태에서, 펌프(P)로부터 반응물유입구(141)와 반응물유출공(143)을 통하여 상기 셀블록(100)의 양극집전판넬(200)과 음극집전판넬(300)의 대면에 의해 형성되는 반응공간으로 물(H)이 유입되도록 하고 양극집전판넬(200)에 의해 필터링되어 공기(A) 중의 산소가 상기 반응공간으로 유입되도록 한 후 반응물유출공(143)과 반응물유출구(142)를 통하여 저장공간으로 유출되도록 하는 동작을 통하여, 상기 음극집전판넬(300)이 공기(A) 중의 산소와 물(H)과 산화 반응되면서 전류 또는 전자의 이동이 발생되도록 할 수 있고, 이를 양극집전판넬(200)의 양극집전전극(230)과 음극집전판넬(300)의 음극집전전극(320)에 집전되도록 할 수 있다. Thereafter, in a state as described above, the positive electrode current collecting panel 200 and the negative electrode current collecting panel 300 of the cell block 100 are exposed from the pump P through the reactant inlet port 141 and the reactant outlet port 143 And the oxygen in the air A is allowed to flow into the reaction space and then the reactant outflow hole 143 and the reactant outflow port 142 The anode current collecting panel 300 is oxidized and reacts with oxygen and water H in the air A so that current or electrons can be transferred to the anode current collecting panel 300, The positive current collecting electrode 230 of the current collecting panel 200 and the negative current collecting electrode 320 of the current collecting panel 300 can be collected.

여기서, 상기 반응공간에는 공기(A) 중의 산소만이 양극집전판넬(200)의 카본촉매판(211)과 니켈촉매메쉬(212)를 통과 및 유입되고, 이때, 상기 물(H)은 셀블록(100)의 반응물유입구(141)와 반응물유입공(143)을 통하여 금속판(311)의 일면과 타면에 전면(全面) 접촉된 상태를 가지면서 유입된다.Here, only oxygen in the air (A) passes through the reaction space and passes through the carbon catalyst plate 211 and the nickel catalyst mesh 212 of the cathode current collecting panel 200. At this time, Is in contact with one surface of the metal plate (311) and the other surface through the reactant inlet (141) of the reactor (100) and the reactant inlet hole (143).

이에, 음극집전판넬(300)이 금속판(311)으로 구성되도록 하여 종래와 같은 금속의 공급을 위한 구성부가 생략될 수 있어 조립작업을 간편히 하고 제조비용을 절감할 수 있고 또한, 양극집전판넬(200)에 판넬 타입의 촉매부(210)가 구성되도록 하여 상기 음극집전판넬(300)의 금속판(311) 전면(全面)에 공기(A) 중의 산소가 확산되도록 하여 집전 반응 효율을 향상시킬 수 있다. Accordingly, since the negative electrode current collecting panel 300 is formed of the metallic plate 311, the conventional metallic parts can be omitted, thereby simplifying the assembling work and reducing the manufacturing cost. Further, the positive current collecting panel 200 The catalytic portion 210 of the panel type may be formed in the anode current collecting panel 300 so that the oxygen in the air A is diffused over the entire surface of the metal plate 311 of the cathode current collecting panel 300 to improve the current collecting reaction efficiency.

한편, 상기 단위셀 구조체(S)의 전기 화학 반응식은, [4M+3O2+6H2O ≒ 4M(OH)3+2.71v]와 같이 정의될 수 있으며, 상기 수학식에서 보는 바와 같이, 실제로 단위셀 구조체(S)는 2.7v 보다 낮은 전압에서 전형적으로 0.7v 내지 1.5v에서 작동될 수 있고 에너지의 나머지는 열로 방출되며, 이는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. Meanwhile, the electrochemical reaction formula of the unit cell structure S can be defined as [4M + 3O 2 + 6H 2 O 4M (OH) 3 + 2.71v] S) can be operated at a voltage typically lower than 2.7 volts, typically from 0.7 volts to 1.5 volts, and the remainder of the energy is released as heat, which is a well-known technique and therefore a detailed description will be omitted.

한편, 상기와 같은 구성을 가지는 복수개의 단위셀 구조체(S) 즉, 셀블록(100)들이 직렬로 적층된 상태에서 각 확장체결부(150)의 체결공(151)이 체결수단에 의해 관통되면서 스택 구조로 배열된 후 상기 셀블록(100)들 중 좌측단과 우측단에 위치된 셀블록(100)의 정면부와 배면부에 각각 커버프레임(400)이 체결되는 것을 통하여 금속 공기 배터리용 스택 어셈블리(SS)로 대용량, 대형화 및 증설될 수 있다. Meanwhile, while the plurality of unit cell structures S having the above-described configuration, that is, the cell blocks 100 are stacked in series, the fastening holes 151 of the respective expansion fastening portions 150 are passed by the fastening means Stacked in the stacked structure, and then the cover frame 400 is fastened to the front and back portions of the cell block 100 located at the left and right ends of the cell blocks 100, SS) can be large-capacity, large-sized and can be expanded.

이때, 상기 셀블록(100)들은, 각각의 반응물출입부(140) 중 반응물유입구(141)와 반응물유출구(142)는 인접한 셀블록(100)들끼리 연통된 상태를 가지게 되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the reactant inlet 141 and the reactant outlet 142 of each of the reactant inlet / outlet portions 140 of the cell block 100 are in a state in which adjacent cell blocks 100 are communicated with each other.

또한, 상기와 같은 상태에서, 복수개의 단위셀 구조체(S) 중 가장 좌측단의 셀블록(100)의 정면부에 위치된 반응물유입구(141)와 반응물유출구(142)는 각각 펌프(P)에 배관을 통해 연결되고, 가장 우측단의 셀블록(100) 배면부를 향해 관통 형성된 반응물유입구(141)와 반응물유출구(142)는 폐쇄되는 것이 바람직하다.The reactant inlet port 141 and the reactant outlet port 142 located at the front portion of the cell block 100 at the leftmost end among the plurality of unit cell structures S are connected to the pump P And the reactant inlet port 141 and the reactant outlet port 142, which are formed to pass through toward the back surface of the cell block 100 at the rightmost end, are closed.

여기서, 상기 반응물유입구(141)에 물(H)이 유입되도록 하는 유입배관은 상기 반응물유출구(142)로부터 물(H)이 유출되도록 하는 유입배관에 비해 더 큰 직경을 가지는 것을 통하여 상기 반응공간에 항상 충분한 양의 물(H)이 공급되도록 하는 것이 바람직하고, 이때, 상기 유입배관에는 상기 반응공간의 물(H)이 외부로 펌프(P)에 연결된 저수공간이 아닌 외부로 드레인되도록 하는 드레인밸브가 연결되어 있는 것이 바람직하다. The inlet pipe for allowing the water H to flow into the reactant inlet 141 has a larger diameter than the inlet pipe for allowing the water H to flow out from the reactant outlet 142, It is preferable that a sufficient amount of water H is always supplied to the inlet piping so that the water H in the reaction space is drained to the outside rather than a water storage space connected to the pump P externally. Are preferably connected.

또한, 상기와 같은 상태에서, 펌프(P)로부터 상기 가장 좌측단의 셀블록(100)의 정면부에 위치된 반응물유입구(141)에 물(H)의 공급되는 경우 상기 물(H)은 각각의 셀블록(100)에 형성된 반응물유입구(141)와 반응물유입공(143)을 경유하여 각 셀블록(100)의 양극집전판넬(200)과 음극집전판넬(300)의 대면에 의해 형성되는 모든 반응공간에 유입되고, 이때, 상기 반응공간에는 양극집전판넬(200)에 의해 필터링된 공기(A) 중의 산소가 유입되어, 상기 음극집전판넬(300)이 공기(A) 중의 산소와 물(H)과 산화 반응되면서 전류 또는 전자의 이동이 발생되고 양극집전판넬(200)의 양극집전전극(230)과 음극집전판넬(300)의 음극집전전극(320)에 집전되도록 한 후, 상기 각 반응공간의 반응물이 각 셀블록(100)의 반응물유출공(143)과 반응물유출구(142)를 통하여 외부의 저장공간으로 유출되는 동작이 반복되어 향상된 집전 효율을 가지도록 할 수 있다.When the water H is supplied from the pump P to the reactant inlet port 141 positioned at the front portion of the cell block 100 at the leftmost end, Formed by the opposing faces of the anode current collecting panel 200 and the cathode current collecting panel 300 of each cell block 100 via the reactant inlet port 141 formed in the cell block 100 of the cell block 100 and the reactant inlet hole 143 Oxygen in the air A filtered by the anode current collecting panel 200 flows into the reaction space and the cathode current collecting panel 300 receives oxygen and water H So that current or electrons are transferred to the anode current collecting electrode 230 of the cathode current collecting panel 200 and the cathode current collecting electrode 320 of the cathode current collecting panel 300. Then, The reactant is discharged to the outside storage space through the reactant outlet 143 and the reactant outlet 142 of each cell block 100 This operation is repeated to be output may be to have an improved current collecting efficiency.

여기서, 상기와 같이 복수개의 셀블록(100)들끼리 직렬 적층시, 물(H)이 유동되는 반응물유입구(141)와 반응물유출구(142)는 각 요철 구조를 통해 밀폐 및 연통된 상태를 가지게 되나 셀블록(100)의 바디(110) 사이에는 소정의 이격 공간이 존재하게 된다. 이에, 상기 이격 공간을 통하여 가장 좌측단과 우측단을 제외한 중심부에 위치된 셀블록(100)들의 반응공간에도 외부로부터 공기(A) 중의 산소만이 상기와 같은 과정을 통해 유입될 수 있다. When the plurality of cell blocks 100 are stacked in series as described above, the reactant inlet port 141 and the reactant outlet port 142 through which water H flows are sealed and communicated with each other through the concavo-convex structure A predetermined spacing space exists between the bodies 110 of the cell block 100. Only the oxygen in the air A from the outside can be introduced into the reaction space of the cell blocks 100 positioned at the center except for the leftmost and rightmost ends through the spacing space.

따라서 상술한 바에 따른 단위셀 구조체(S)에 의하면, 중앙이 개구된 단일의 셀블록(100) 정면과 배면에 판넬 형상을 가지는 한쌍의 양극집전판넬(200)이 접착 구성되고 그 사이에 각 양극집전판넬(200)에 대면되어 소정의 반응공간을 형성하는 판넬 형상을 가지는 단일의 음극집전판넬(300)이 삽입 구성됨으로써, 단위셀 구조체(S)의 간단한 조립 구성을 가능하게 하여 조립 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, according to the above-described unit cell structure S, a pair of anode current collecting panels 200 having a panel shape are adhered to a front surface and a back surface of a single cell block 100 having an open center, A single negative electrode current collecting panel 300 having a panel shape facing the current collecting panel 200 and forming a predetermined reaction space is inserted into the unit cell structure 200. This simplifies the assembling process of the unit cell structure S, .

또한, 단일의 셀블록(100)에 양극집전판넬(200)과 음극집전판넬(300)이 하나의 단위셀 구조체(S)로 구성되도록 한 후 상기와 같은 구성의 복수의 단위셀 구조체(S)들이 직렬 적층되는 스택 구조를 가지도록 하여 대용량, 대형화 및 증설이 용이하도록 할 수 있다.A plurality of unit cell structures S having the above-described structure may be formed after the anode current collector panel 200 and the cathode current collector panel 300 are formed of a unit cell structure S in a single cell block 100, So that it is possible to make large-capacity, large-scale and easy-to-expand.

상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다. Although the present invention has been described with reference to the specific embodiments, various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the invention is not to be determined by the embodiments described, but should be determined by equivalents of the claims and the claims.

Claims

A pair of anode current collecting panels 200 are respectively seated on a cathode current collector panel seating part 120 formed on the front and back surfaces of the cell block 100;
The negative electrode current collecting panel 300 is inserted through the negative current collecting panel inserting portion 130 of the cell block 100 so that one surface of the current collecting panel 300 faces the positive electrode current collecting panel 200, Wherein the step of forming the unit cell structure comprises the step of forming the unit cell structure.

The cell block according to claim 1, wherein the cell block (100)
A block-shaped body 110 having a predetermined area and width and opening at a central portion thereof;
A cathode current collector panel seating part 120 formed on the front and back surfaces of the body 110 to cover the openings of the body 110 so that the pair of cathode current collector panels 200 are respectively seated thereon;
A negative electrode current collecting panel inserting unit (200) for inserting the negative current collecting panel (300) from the side part of the body (110) while covering the opening part, 130);
The anode current collecting panel 300 is formed so as to pass through the front and rear surfaces of the body 110 in a state of being positioned at the upper and lower ends or the left and right ends of the body 110, respectively, and a pair of anode current collecting panels The water H is introduced into the reaction space of the anode current collecting panel 300 by the oxygen in the air A which is filtered by the water H and the cathode collecting panel 200, (140) for allowing the metal of the metal layer to be oxidized; And
And an expansion coupling part 150 formed at an edge part of the body 110 and penetrating from the front part toward the back part to fasten the plurality of cell blocks 100 in a stacked structure through serial stacking. A method for manufacturing a unit cell structure of a stack for a metal air battery.

The method according to claim 2, wherein the pair of positive electrode collecting panels (200) are respectively seated on the positive electrode collecting panel mounting part (120)
In a state where the edge of the nickel catalyst mesh 212 of the catalyst part 210 of the anode current collecting panel 200 is adhered to the anode current collector panel mounting part 120,
The edge of the reinforcement panel 220 having a window shape is positioned at the edge of the carbon catalyst plate 211 corresponding to the upper side,
And bonding the anode catalyst layer to the cathode current collector panel mounting part (120) by a bolting or bonding to the edge of the carbon catalyst plate (211).

The method of claim 2, wherein the negative electrode current collecting panel (300) is inserted through the negative current collecting panel inserting portion (130)
In a state where the metal plate 311 of the metal fuel part 310 is positioned at the insertion port 131 of the negative electrode current collector panel insertion part 130,
After the opening portion is closed by being inserted along the guide groove 132 formed on the inner peripheral surface of the opening portion of the body 110,
And closing the insertion port (131) by the closing plate (312).