KR20170031099A - 아연 이온을 함유하는 재충전가능한 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재충전가능한 전지 내에서 작동하는 전기화학적 활성 혼합물에 관한 것이다. 이러한 혼합물은 활성상으로서 산화망간 및 포타슘 헥사시아노페레이트, 전기 전도성 물질 및 고분자 바인더로 이루어진다.
상기 기재된 혼합물은 재충전가능한 전지에서 양극의 성분으로서 사용되고, 여기에서 음극은 아연, 주석 또는 망간 금속으로 이루어진다.
이의 특이한 특징 때문에, 얻어진 전지는 10%보다 크지 않은 저장 용량의 손실 및 1.5 V보다 큰 개로 전압을 가지면서 10,000 사이클 이상으로 재생이 가능하다.

Description

아연 이온을 함유하는 재충전가능한 전지{RECHARGEABLE BATTERY CONTAINING ZINC IONS}
본 발명은 전자 장치의 전력 공급 장치로서 재충전가능한 전지 분야에 관한 것이다.
전자 장치, 전기 자동차 및 재생 에너지 저장(예를 들어, 풍력 또는 태양 에너지)과 같은 수많은 용도에 사용하기 위한 에너지 저장 장치의 수요가 지난 수십년 동안 크게 증가하여 왔다.
일차 전지와 달리, 재충전가능한 (또는 이차) 전지는 여러 사이클의 충전과 방전을 수행할 수 있어 훨씬 더 경제적이고 내구성이 있다. 에너지 저장을 위한 이차 전지에 대한 수요가 증가함에 따라, 성능 및 환경 적합성에 있어서 가장 최근에 사용되는 전지, 즉 리튬 이온 전지를 극복할 수 있는 새로운 재충전가능한 전지의 개발이 점점 더 필요하고 시급하다.
현재 시판되고 있는 재충전가능한 전지는 많은 배합물을 갖는다. 이들 시스템은 전형적으로 3.3 내지 4.2 V가 포함된 비교적 높은 작동 전압을 갖도록 설계되어 있다. 따라서 4 V보다 높은 전압에서 안정한 비수성 전해질을 필요로 한다. 그러나, 이것은 여러가지 단점을 내포하고 있다: 먼저, 이들 유기 전해질의 전도성(이는 무엇보다도 환경에 유독하고 위험함)이 수성 전해질보다 훨씬 더 낮다. 따라서, 비수성 전해질을 갖는 전지는 높은 표면적 집전체를 가지고, 훨씬 더 복잡한 설계와 함께, 매우 얇고 다공성인 전극을 가져야 하며; 이들 모든 측면에서 높은 설계 비용이 발생한다. 둘째로, 전지의 조립 도중에 수분이 없는 환경을 유지할 필요가 있어, 관리 및 제조의 복잡성과 비용이 증가한다.
상당한 관심을 모으고 있는 전지의 종류는, 아연이 자연계에서 쉽게 입수 가능하며, 이에 따라 비싸지 않기 때문에, 아연 이온에 기초한 전지의 것이다. 그러나, 아연 이온을 함유하는 전지의 특징적인 문제는 제한된 충전-방전 사이클 횟수(수지상 구조의 형성에 기인함)이고, 이에 따라 이러한 소자의 전형적인 수명이 제한된다.
사이클 횟수와 작동 전압 모두를 증가시키기 위한 수많은 시도가 이루어져 왔다. 예를 들어, 중국특허 CN102299389호에서는 캐소드에 채용되는 활물질이 이산화망간인 반면, 애노드는 아연이고; 전해질은 아연 이온 및 다양한 계면활성제를 함유하는 수용액으로 이루어지며, 이는 전지 성능을 향상시시고 용량 및 내구성을 증가시켜야 한다.
그러나, 100회의 충전-방전 사이클 후에, 용량은 210 mAh/g의 초기 값으로부터 계면활성제가 없는 경우 70 mAh/g이 되고, 음이온성 계면활성제로서 소듐 도데실 벤젠 설포네이트가 존재하는 경우 130 mAh/g이 된다.
유사한 거동이 중국 특허 CN102013526호에 기재되어 있다: 이것은 캐소드에 니켈로 도핑된 이산화망간(Ni 0.2 MnO2 0.8)을 사용하고, 애노드로서 0.1 mm 두께의 아연 플레이트를 사용하며, 1 mol/L의 ZnSO4 용액을 사용하는, 아연 이온 전지로 이루어진다. 상기 전지는 170 mAh/g의 용량을 갖는다. 단지 10회 사이클 후 용량은 150 mAh/g로 감소한다.
특히 흥미로운 것은 중국 특허 CN102903917호에 기재되어 있는 용액이다. 이것은 캐소드 활물질로서 구리(니켈) 페리시아나이드, 애노드 활물질로서 아연 및 전해질로서 가용성 아연염의 수용액으로 이루어진 수성 전해질을 함유하는 재충전가능한 아연 이온 전지를 기재하고 있다. 상기 발명에 따르면, 아연 이온은 구리(니켈) 페리시아나이드의 캐소드 전극의 격자 내에 삽입될 수 있거나 또는 이것에 의해 제거될 수 있다. 동시에 애노드 물질은 산화 또는 환원되고; 전지는 2.1 내지 2.2 V가 포함된 충전 전압 및 0.75 V의 방전 전압과 함께, 150 mAh/g의 용량(중량은 캐소드 전극 상의 활물질에 의해 계산됨) 및 78%의 효율을 갖는다. 그러나, 이들 전위는 현재 시판되고 있는 가장 일반적인 전자 장치에 직접 전력을 공급하는데는 불충분하다.
본 출원인에 의해 확립된 본 발명은 수성 전해질계 아연 설페이트를 사용하는 재충전가능한 에너지 저장 시스템에 중점을 두고 있다. 본 출원인에 의해 개발된 결과 덕분에, 초기의 장치에 비해 10% 미만의 용량 손실로 적어도 5000 사이클 작동할 수 있는 장치를 만드는 것이 가능하였다.
놀랍게도, 본 출원인은 애노드 재료 중에 금속 아연 및 아연 이온들, 그리고 캐소드 중에 구리 헥사시아노페레이트로 수식된(decorated) 이산화망간을 기초로 하는, 새로운 에너지 저장 장치를 개발하였다.
본 발명의 주요 이점은 높은 비용량(specific capacity), 긴 수명 및 다수의 충전-방전 사이클을 실행하는 능력에 더하여, 값싸고 무공해이며 널리 이용가능한 재료, 예컨대 아연, 구리 헥사시아노페레이트 및 아연 설페이트의 사용에 있다.
본 발명은 수성 전해질, 특히 아연 설페이트의 염기성 수용액을 사용하는 재충전가능한 에너지 저장 시스템을 제공하는데 중점을 두고 있다.
이 장치의 작동 방법은, 캐소드 전극으로부터 아연 이온의 방출과 동시에 일어나는 애노드 전극의 환원 프로세스(전자의 획득)와 번갈아 일어나는, 구리 헥사시아노페레이트로 수식된 이산화망간에 의해 제조되는 캐소드 물질에 아연 이온의 삽입과 동시에 일어나는 아연 애노드 재료로부터의 산화 프로세스(전자의 이동)로 이루어진다. 재충전가능한 전지 특징은 캐소드 전극 및 애노드 전극 간의 이온 전도체로서 주로 작용하는 Zn 양이온을 함유하는 전해질 용액을 사용하여, 상기 두 개의 언급된 전극 간의 Zn 양이온의 가역적 이동에 관련하는 충전/방전 프로세스에 의해 얻어진다. 충전의 초기 단계 중에 및 그 후의 충전 중에, 아연 양이온은 캐소드 활물질로부터 제거되고; 반대로, 시스템이 방전되면, Zn 양이온은 캐소드 활물질 내에서 교차한다.
본 명세서에 기재된 전기화학적 에너지 저장 장치는 아연으로 이루어진 애노드, 구리 헥사시아노페레이트로 수식된 이산화망간 분말로 이루어진 캐소드, 세퍼레이터, 및 0.5M 내지 3M 아연 설페이트의 수용액 또는 0.5M 내지 3M 아연 설페이트 및 0.5M 내지 1M 나트륨 설페이트의 수용액으로 이루어진 전해질을 포함한다.
음극의 활물질은 순수한 금속 아연(분말 또는 펠렛), 또는 금속 또는 탄소질 타입의 전도성 재료(예를 들어, 이에 제한되는 것은 아니나, 그라파이트, 케트젠 블랙, 카본 블랙, 불칸(Vulcan))과의 조합으로 제조될 수 있다. 이러한 두 번째 경우에, 순수한 아연의 중량은 0.75 내지 1로 포함될 수 있다.
양극의 활물질은 MnO2 분말 및 KxCu[Fe(CN)6](1<x<1.7), 전자 전도체 탄소질 물질 및 바인더로 제조된다. 상기 언급된 전자 전도체는 석탄, 불칸, 케트젠 블랙, 아세틸렌 블랙일 수 있다. 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 또는 폴리비닐리디엔플루오라이드(PVDF)일 수 있다. MnO2/KxCu[Fe(CN)6](1<x<1.7)의 혼합물에서, 이산화망간의 양은 활물질의 총중량에 대하여 70 내지 90 중량%로 포함될 수 있다.
양극의 원료를 구성하는 혼합물에서, 전자 전도체 재료의 중량 기준량은 15 내지 25 중량%일 수 있으며, 바인더의 양은 5 내지 15 중량%일 수 있고, 여기에서 100%는 양극에 함유된 모든 종의 합이다(활물질, 전도성 지지체 및 바인더).
본 장치는 초기 용량과 비교하여 10% 미만의 용량 손실로, 5000 내지 10000회의 충전/방전 사이클을 수행할 수 있다. 이것은 충전 및 방전 사이클이 상기 기재된 바와 같은 전해질 용액 중에서 1.9 V 내지 0, 9 V로 작동하면서 얻어지는 경우, 캐소드 활물질의 그램 당 200 mAh와 동등하거나 더욱 큰 비용량 및 캐소드 활물질의 kg 당 300 Wh과 동등하거나 또는 더욱 큰 비에너지를 나타낸다.
본 발명은 하기 실시형태의 실시예의 관점에서 더욱 잘 이해될 수 있다.
실험 부분
실시예 1: 구리 헥사시아노페레이트 KxCu [Fe(CN)6]로 수식된 이산화망간에 기초한, 캐소드 촉매 14-50의 제조
400 mL의 탈이온수 중에 100 g의 황산을 함유하는 용액에 90 g의 포타슘 퍼망가네이트를 첨가하고; 상기 혼합물을 검은색의 매우 미세한 분말이 형성될 때까지 80℃의 온도에서 10시간 계속 교반하면서 가열한다. 여과하고 탈이온수로 세척을 반복한 후에, 고체를 건조 오븐 내에서 80℃의 온도에서 건조시켜 이산화망간 분말을 제조한다.
상기 합성으로 얻어진 10 g의 이산화망간을 1 L의 탈이온수 중에 분산시키고; 구리 설페이트(II) 또는 구리 나이트레이트(II)의 0.2 mol과 같은 양을 상기 분산액에 첨가하고 이를 계속 교반하면서 가용화시킨다. 이어서, 0.1 mol의 포타슘 헥사시아노페레이트 K4[Fe(CN)6]를 첨가한 후, 교반 하에 한 시간 동안 70℃로 온도를 유지하며 구리 헥사시아노페레이트와 이산화망간의 수식 반응(reaction of decoration)을 촉진한다.
상기와 같이 얻어진 적벽돌색의 현탁액을 15 g과 동일한 양의 불칸 XC72와 혼합하고, 한 시간 동안 초음파 진동 및 교반으로 분산을 촉진한다. 10 그램의 폴리테트라플루오로에틸렌(물 중의 분산액 60 중량%)을 첨가한 후, 30분 교반 후에 완료되는 혼합물의 점진적인 증점(thickening)을 관찰할 수 있다. 여과되고 탈이온수로 반복 세척된, 고체를 캐소드 전극의 제조를 위해 사용한다.
실시예 2: 구리 헥사시아노페레이트 KxCu [Fe(CN)6]로 수식한 이산화망간에 기초한, 양극 촉매 25-40의 제조
400 mL의 탈이온수 중에 100 g의 황산을 함유하는 용액에 90 g의 포타슘 퍼망가네이트를 첨가하고; 상기 혼합물을 검은색의 매우 미세한 분말이 형성될 때까지 80℃의 온도에서 10시간 동안 계속 교반하면서 가열한다. 여과하고 탈이온수로 세척을 반복한 후에, 고체를 건조 오븐 내에서 80℃의 온도에서 건조시켜 이산화망간 분말을 제조한다.
상기 합성으로 얻어진 18 g의 이산화망간을 1 L의 탈이온수 중에 분산시키고; 구리 설페이트(II) 또는 구리 나이트레이트(II)의 0.16 mol과 같은 양을 상기 분산액에 첨가하고 이를 계속적인 교반 하에 가용화시킨다. 이어서, 0.08 mol의 포타슘 헥사시아노페레이트 K4[Fe(CN)6]를 첨가한 후, 교반 하에 한 시간 동안 70℃로 온도를 유지하며 구리 헥사시아노페레이트와 이산화망간의 수식 반응을 촉진한다.
상기와 같이 얻어진 적벽돌색의 현탁액을 15 g과 동일한 양의 불칸 XC72와 혼합하고, 한 시간 동안 초음파 진동 및 교반으로 분산을 촉진한다. 10 그램의 폴리테트라플루오로에틸렌(물 중의 분산액 60 중량%)을 첨가한 후, 30분의 교반 후에 완료되는 혼합물의 점진적인 증점을 관찰할 수 있다. 여과되고 탈이온수로 반복적으로 세척된, 고체를 캐소드 전극의 제조를 위해 사용한다.
실시예 3: 캐소드 전극의 제조
상기 기재된 캐소드 촉매 합성의 과정 1 및 2에 따라 얻어진 1.4 g의 촉매 페이스트를 니켈 폼(밀도 340 g/㎠ 및 두께 1.6 mm)의 5 ㎠의 다공성 기재 상에 펴고; 이어서 전극을 150℃의 온도로 건조 오븐 내에서 30분 동안 건조시킨 후 0.4 mm의 최종 두께로 롤링한다.
본 실시예는 그라파이트 기재 또는 미리 천공된 스테인리스 스틸 플레이트 SS316 상에 상기 기재된 바와 같이 페이스트 촉매를 코팅하여 반복하였고, 유사한 결과를 얻었다.
실시예 4: 아연 설페이트 용액을 사용한 작동 테스트
전지의 거동을 테스트하기 위하여, 상기 실시예 1 및 3에 따라 제조된 양극, 및 음극으로서 아연 금속 시트로 이루어진 시제품을 조립하였다. 2장의 플레이트를 둘 다 2M 아연 설페이트 용액 중에 침지한 부직포와 접촉되게 배치한다. 이에 따라 얻어진 전지를 2V의 전압까지 200 mA로 1 시간 동안 충전한다.
이러한 단계의 끝에, 추가로 1시간의 정지 후, 기록된 OCV는 1.86 V이다. 방전 사이클은 200 mA의 일정한 전류로 전기적 부하를 인가하여 얻어진다. 기록된 용량은 활성상 1 그램 당 196 mA/h이다.
방전 전압은 1.86 V로부터 0.8 V로 떨어진다.
실시예 5: 아연 설페이트 용액 및 나트륨 설페이트를 사용한 작동 테스트
실시예 1 및 3에 따라 제조된 양극, 및 음극으로서 아연 금속의 시트로 이루어진 시제품을 조립하였다. 상기 두 전극을 둘 다 2M 아연 설페이트 용액 및 1M 나트륨 설페이트로 침지된 부직포와 접촉되게 배치한다. 이에 따라 얻어진 전지는 2.1V의 전압까지 200 mA로 1 시간 동안 충전한다.
이러한 단계의 끝에, 추가로 1시간의 정지 후, 기록된 OCV는 2.03 V이다. 방전 사이클은 200 mA의 일정한 전류로 전기적 부하를 인가하여 얻어진다. 기록된 용량은 활성상의 그램 당 196 mA/h이다.
방전 전압은 2.03 V로부터 0.8 V로 떨어진다.
실시예 6: 수명 테스트
실시예 4에 기재된 과정에 따라, 전압 및 용량의 기록된 값은 다음과 같다:
1° 사이클 OCV= 1,86 V 용량= 196 mAh
10° 사이클 OCV= 1,86 V 용량 = 196 mAh
100° 사이클 OCV= 1,86 V 용량 = 196 mAh
1000° 사이클 OCV= 1,88 V 용량 = 194 mAh
5000° 사이클 OCV= 1,90 V 용량 = 190 mAh
15000° 사이클 OCV= 1,96 V 용량 = 184 mAh
전기 용량은 양극의 1 g의 활성 금속상에 관한 값이다.

Claims (4)

  1. 하기를 함유하는 전기적 활성 혼합물:
    - 총중량에 대하여 50 내지 70 중량%로 포함되는 양의 이산화망간(IV);
    - 총중량에 대하여 5 내지 30 중량%로 포함되는 양의 포타슘 헥사시아노페레이트;
    - 총중량에 대하여 10 내지 40 중량%로 포함되는 양의 전기적 활성 물질;
    - 총중량에 대하여 5 내지 20 중량%로 포함되는 양의 고분자 바인더.
  2. 양극이 제1항의 혼합물로 제조되고, 음극이 아연, 주석 또는 금속 망간으로 이루어진 재충전가능한 전지.
  3. 제2항에 있어서, 전해질이 0.5 M 내지 3 M 농도의 아연 설페이트의 수용액, 또는 0.5M 내지 3M 아연 설페이트 및 0.5M 내지 1M 나트륨 설페이트의 수용액으로 이루어진 재충전가능한 전지.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 개로 전압 OCV이 1.5 V보다 큰 전지.
KR1020167035409A 2014-06-16 2015-06-15 아연 이온을 함유하는 재충전가능한 전지 KR20170031099A (ko)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200077192A (ko) * 2018-12-20 2020-06-30 에스케이이노베이션 주식회사 양극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 양극 및 리튬 이차 전지

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108847476A (zh) * 2018-06-07 2018-11-20 哈尔滨工业大学（威海） 一种锌离子电池正极的制备方法
CN110364726B (zh) * 2019-07-10 2023-02-17 瑞海泊有限公司 双离子掺杂五氧化二钒正极材料的制备方法及应用
CN112164802A (zh) * 2020-09-30 2021-01-01 国网上海市电力公司 一种金属材料的用途及以该金属作为负极的锌基电池

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4180623A (en) * 1977-12-19 1979-12-25 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Electrically rechargeable battery
JPS58121559A (ja) * 1982-01-14 1983-07-19 Seiko Instr & Electronics Ltd 電池
JP3173594B2 (ja) * 1998-08-31 2001-06-04 株式会社ファインセル マンガン塩（ｉｉ）とカ−ボン粉末を添加した硫酸亜鉛（ｉｉ）水溶液二次電池
US8304121B2 (en) * 2008-06-30 2012-11-06 General Electric Company Primary aluminum hydride battery
CN101540417B (zh) * 2009-04-15 2011-01-26 清华大学深圳研究生院 可充电的锌离子电池
CN102013526B (zh) 2009-09-08 2012-08-29 清华大学深圳研究生院 可充电的锌离子电池
CN102110858B (zh) * 2009-12-29 2013-04-17 清华大学深圳研究生院 以钒的氧化物为正极的可充电锌离子电池
CN102683757B (zh) * 2011-03-15 2014-10-22 清华大学深圳研究生院 一种高容量可充电锌离子电池
CN102299389A (zh) 2011-07-19 2011-12-28 浙江理工大学 一种高性能可充电电池
CN102903917B (zh) * 2012-10-09 2015-04-15 清华大学 一种水溶液电解液可充电锌离子电池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200077192A (ko) * 2018-12-20 2020-06-30 에스케이이노베이션 주식회사 양극 형성용 조성물 및 이로부터 제조된 양극 및 리튬 이차 전지

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