KR20190095163A - Transparent Electrode and Metal Air Secondary Batteries containing the same - Google Patents

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KR20190095163A
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설용건
권오찬
황호정
이찬민
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연세대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a transparent electrode and a metal-air secondary battery comprising the same. The electrode may provide a passage through which light can pass while ensuring electrical insulation between electrodes because the electrode is flexible including a metal mesh and have a thin film formed along a metal line which forms the metal mesh and contains the metal mesh with an anion exchange resin which functions as a separator on one surface of the metal mesh. Accordingly, since the transparent electrode does not require a separate separator and has excellent light transmittance, an electronic device including same, especially the metal-air secondary battery, has excellent charge and discharge characteristics, is flexible and thin, and has excellent light transmittance.

Description

투명 전극 및 이를 포함하는 금속-공기 이차 전지{Transparent Electrode and Metal Air Secondary Batteries containing the same}Transparent electrode and metal-air secondary battery comprising same

본 발명은 투명 전극 및 이를 포함하는 금속-공기 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent electrode and a metal-air secondary battery comprising the same.

증강 현실 (augmented reality, AR)은 현재 전자 분야에서의 중요한 관심 주제로서, 이를 실생활에 적용하고자 하는 노력이 다방면으로 이어지고 있다. 그러나, 증강 현실과 같은 기술을 실생활에 적용하기 위해서는 이를 적용한 시스템이 자체적으로 고출력의 전원을 공급할 수 있어야 하고 높은 유연성과 광 투과성을 충족하여야 하나, 이를 만족시키기는 어려운 문제가 있다. 실제로, 증강 현실을 적용한 고출력 기기에 전원을 공급하기 위하여, 종래 리튬이온 전지 등의 투명 전지가 개발된 바 있으나, 상기 리튬이온 전지는 충방전 사이클이 작고, 제한된 충방전 특성을 나타내므로 기기의 수명이 짧은 한계가 있다.Augmented reality (AR) is an important topic of interest in the field of electronics, and efforts to apply it to real life have been diversified. However, in order to apply a technology such as augmented reality to real life, the system to which it is applied should be able to supply a high power of its own and meet high flexibility and light transmittance, but it is difficult to satisfy it. In fact, in order to supply power to a high-power device to which augmented reality is applied, a transparent battery such as a lithium ion battery has been developed in the related art. However, since the lithium ion battery has a small charge / discharge cycle and exhibits limited charge and discharge characteristics, the life of the device is long. There is a short limit.

한편, 아연-공기 이차 전지는 공기 중의 산소를 사용하기 때문에 상대적으로 음극에 많은 양의 아연을 채울 수가 있어 질량 단위당 에너지 밀도가 높다. 따라서, 아연-공기 이차 전지는 그 크기가 작아도 충방전 용량이 매우 큰 것이 특징을 나타내며, 자기 방전이 적어 전지의 용량을 다 소비할 때까지 전압이 일정하게 유지된다. 아울러, 전기생성 과정에서 발생하는 산화아연은 독성이나 폭발 위험성이 적고, 지구상에 풍부한 아연과 공기를 사용하기 때문에 환경친화적인 이점이 있다.On the other hand, since the zinc-air secondary battery uses oxygen in the air, a relatively large amount of zinc can be filled in the negative electrode, and thus the energy density per mass unit is high. Therefore, the zinc-air secondary battery is characterized by a very large charge / discharge capacity even if its size is small, and the voltage is kept constant until the battery capacity is exhausted due to the low self discharge. In addition, zinc oxide generated during the electricity generation is less toxic or explosion risk, there is an environmentally friendly advantage because it uses abundant zinc and air on the earth.

현재까지 아연-공기 이차 전지의 수명을 보다 향상시키기 위하여 아연 전극의 가역성을 개선하거나 전해질의 손실을 방지하는 기술 등이 연구된 바 있다. 그러나, 상술된 바와 같이 증강 현실을 적용한 시스템과 같은 기기에 사용하기 위해 요구되는 광 투과성이나 유연성을 향상시킨 기술은 연구가 진행된 바 없으므로, 광 투과성과 유연성을 동시에 만족시킬 수 있는 아연-공기 이차 전지에 대한 기술 개발이 요구되고 있는 실정이다.To date, in order to further improve the lifespan of zinc-air secondary batteries, techniques for improving reversibility of zinc electrodes or preventing loss of electrolytes have been studied. However, as described above, the technology for improving light transmittance or flexibility required for use in a device such as a system using augmented reality has not been studied. Therefore, a zinc-air secondary battery capable of satisfying light transmittance and flexibility at the same time has been studied. There is a demand for technology development.

대한민국 공개특허 제2016-0009872호Republic of Korea Patent Publication 2016-0009872

본 발명의 목적은 충방전 특성이 우수할 뿐만 아니라, 광 투과성 및 유연성이 뛰어난 아연-공기 이차 전지를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a zinc-air secondary battery that is excellent in charge and discharge characteristics, as well as excellent in light transmittance and flexibility.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 일 실시예에서The present invention to solve the above problems in one embodiment

금속 메쉬; 및Metal mesh; And

상기 금속 메쉬 일면에 위치하고 이온 교환 수지를 포함하는 박막을 포함하고,A thin film located on one surface of the metal mesh and including an ion exchange resin,

상기 박막은 금속 메쉬에 포함된 금속선을 따라 형성되어 기공을 포함하는 구조를 갖는 투명 전극을 제공한다.The thin film is formed along a metal line included in the metal mesh to provide a transparent electrode having a structure including pores.

또한, 본 발명은 일 실시예에서In addition, the present invention in one embodiment

부분적으로 건조된 이온 교환 수지 상에 금속 메쉬를 적층하는 단계;Laminating a metal mesh on the partially dried ion exchange resin;

금속 메쉬가 적층된 이온 교환 수지를 수산화 용액에 침지하는 단계; 및Immersing the ion exchange resin in which the metal mesh is laminated in a hydroxide solution; And

침지된 이온 교환 수지로부터 금속 메쉬를 탈착하여, 금속 메쉬 일면에 금속선을 따라 형성된 박막을 갖는 투명 전극을 얻는 단계를 포함하는 투명 전극의 제조방법을 제공한다.Desorbing the metal mesh from the immersed ion exchange resin, to provide a method for producing a transparent electrode comprising the step of obtaining a transparent electrode having a thin film formed along a metal wire on one surface of the metal mesh.

나아가, 본 발명은 일 실시예에서,Further, the present invention in one embodiment,

상기 투명 전극을 포함하는 공기극;An air electrode including the transparent electrode;

아연(Zn)을 함유하는 금속 메쉬를 포함하는 아연 전극; 및A zinc electrode comprising a metal mesh containing zinc (Zn); And

수산화 이온을 함유하는 전해질 겔을 포함하는 아연-공기 이차 전지를 제공한다.A zinc-air secondary battery comprising an electrolyte gel containing hydroxide ions is provided.

본 발명에 따른 투명 전극은 금속 메쉬를 포함하여 플렉서블하고, 상기 금속 메쉬의 일면에 분리막 기능을 하는 박막이 금속 메쉬를 구성하는 금속선을 따라 형성되어 기공을 포함하는 구조를 가지므로 전극 사이의 전기 절연을 보장하면서 광이 지나갈 수 있는 통로를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 투명 전극은 별도의 분리막이 필요치 않고 광 투과성이 우수하므로, 이를 포함한 전자소자, 특히 금속-공기 이차 전지는 충방전 특성이 우수할 뿐만 아니라 플렉서블하고 박형화가 가능하며 우수한 광 투과율을 갖는 이점이 있다.Since the transparent electrode according to the present invention is flexible including a metal mesh, and a thin film that functions as a separator on one surface of the metal mesh is formed along a metal line constituting the metal mesh to have pores, the electrical insulation between the electrodes Can provide a passage through which light can pass. Therefore, since the transparent electrode does not require a separate separator and has excellent light transmittance, an electronic device including the same, particularly a metal-air secondary battery, has not only excellent charge and discharge characteristics, but also flexibility, thinness, and an excellent light transmittance. There is this.

도 1은 본 발명에 따른 아연-공기 이차 전지의 구조를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 아연-공기 이차 전지에 구비되는 공기극 및 아연 전극의 제조 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 투명 전극과 아연 전극의 코팅된 활성 물질의 함량 별, 금속선 외관을 촬영한 광학 현미경 이미지이다.
도 4는 본 발명에 따른 투명 전극을 나타내는 이미지이다: (a) 표면을 광학 현미경으로 촬영한 사진, (b) 표면을 전계 방출-주사 전자 현미경(FE-SEM)로 촬영한 이미지, (c) 단면을 전계 방출-주사 전자 현미경(FE-SEM)로 촬영한 이미지.
도 5는 (a) 금속 메쉬의 일면에 음이온 교환 수지를 포함하는 박막이 병입된 구조의 투명 전극과 (b) 금속 메쉬의 일면에 음이온 교환 수지를 포함하는 박막이 적층된 구조의 투명 전극의 400 nm 내지 700 nm 파장의 광에 대한 광 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 6의 I 및 II는 400 nm 내지 700 nm 파장 범위에서의 광 투과율을 나타내는 그래프이고, III 및 IV는 조립된 아연-공기 이차 전지를 카메라로 촬영한 사진이다: (a) 무처리된 스테인레스 스틸 메쉬, (b) 아연 전극, (c) 공기극 및 (d) 조립된 아연-공기 이차 전지.
도 7은 (a) 금속 메쉬 상에 아연(Zn)이 전착된 아연 전극과 (b) 금속 메쉬 상에 아연(Zn) 분말이 분산된 고분자 조성물로 코팅된 아연 전극의 옴 저항(Ohmic resistance)을 나타낸 그래프이다.
도 8은 (a) 금속 메쉬의 일면에 음이온 교환 수지를 포함하는 박막이 병입된 구조의 투명 전극과 (b) 금속 메쉬의 일면에 음이온 교환 수지를 포함하는 박막이 적층된 구조의 투명 전극의 옴 저항(Ohmic resistance)을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 아연-공기 이차 전지의 (I) 굽힘 각도에 따른 (II) 충방전 횟수, (III) 전류 밀도 및 (IV) 옴 저항을 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 아연-공기 이차 전지를 발광 다이오드(LED) 전원으로 사용하는 이미지이다.
1 is a schematic view showing the structure of a zinc-air secondary battery according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a cathode and a zinc electrode provided in the zinc-air secondary battery according to the present invention.
Figure 3 is an optical microscope image of the appearance of the metal wire by the amount of the coated active material of the transparent electrode and the zinc electrode according to the present invention.
Figure 4 is an image showing a transparent electrode according to the present invention: (a) a photograph taken of the surface with an optical microscope, (b) an image taken with a field emission-scanning electron microscope (FE-SEM), (c) Image taken with a field emission-scanning electron microscope (FE-SEM).
FIG. 5 illustrates 400 of a transparent electrode having a structure in which (a) a transparent electrode having a thin film containing an anion exchange resin on one surface of a metal mesh and (b) a thin film containing an anion exchange resin on one surface of a metal mesh is stacked. It is a graph showing the light transmittance with respect to light of nm to 700 nm wavelength.
6 I and II are graphs showing light transmittance in the wavelength range of 400 nm to 700 nm, and III and IV are photographs taken with a camera of the assembled zinc-air secondary battery: (a) untreated stainless steel Mesh, (b) zinc electrode, (c) air electrode and (d) assembled zinc-air secondary battery.
FIG. 7 shows Ohmic resistance of a zinc electrode coated with (a) a zinc electrode electrodeposited with zinc (Zn) on a metal mesh and (b) a polymer composition in which zinc (Zn) powder is dispersed on a metal mesh. The graph shown.
FIG. 8 is an ohmic of a transparent electrode having a structure in which (a) a transparent electrode having a thin film containing an anion exchange resin on one surface of a metal mesh and (b) a thin film containing an anion exchange resin on one surface of a metal mesh is laminated It is a graph showing Ohmic resistance.
9 is a graph showing (II) the number of charge and discharge, (III) current density and (IV) ohmic resistance according to (I) bending angle of the zinc-air secondary battery according to the present invention.
10 is an image using a zinc-air secondary battery according to the present invention as a light emitting diode (LED) power source.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, the terms "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.In addition, it is to be understood that the accompanying drawings in the present invention are shown to be enlarged or reduced for convenience of description.

이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be given the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

본 발명은 투명 전극 및 상기 투명 전극을 포함하는 아연-공기 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a transparent electrode and a zinc-air secondary battery comprising the transparent electrode.

아연-공기 이차 전지는 공기 중의 산소를 사용하기 때문에 상대적으로 음극에 많은 양의 아연을 채울 수가 있어 질량 단위당 에너지 밀도가 높아 작은 크기에도 큰 충방전 용량을 나타내고, 자가 방전량이 적어 사용 시 전압을 일정하게 유지시키는데 유리하다. 아울러, 활물질로 사용되는 아연은 지구상에 풍부히 존재하여 경제적이고, 전기 생성 시 발생되는 산화아연은 독성이나 폭발 위험성이 적으므로 이를 고출력용 전지로 사용하고자 하는 노력이 이어지고 있다. 특히, 증강 현실 (augmented reality, AR) 등이 적용된 시스템에 적용하기 위해서는 충방전 특성이 우수할 뿐만 아니라 높은 광 투과성과 유연성이 함께 요구되나 아직 이러한 물성을 충족시키는 이차 전지는 찾기 어려운 실정이다.Since zinc-air secondary batteries use oxygen in the air, a relatively large amount of zinc can be filled in the negative electrode, and thus the energy density per mass unit is high, thus showing a large charge / discharge capacity even at a small size. It is advantageous to keep it. In addition, since zinc used as an active material is abundantly present on the earth, it is economical, and zinc oxide generated during electricity generation has little toxicity or explosion risk, and efforts to use it as a high power battery have been continued. In particular, in order to be applied to a system to which augmented reality (AR) is applied, not only excellent charge and discharge characteristics, but also require high light transmittance and flexibility, but it is still difficult to find a secondary battery that satisfies these properties.

이에, 본 발명은 투명 전극 및 상기 투명 전극을 포함하는 아연-공기 이차 전지를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a transparent electrode and a zinc-air secondary battery including the transparent electrode.

본 발명에 따른 투명 전극은 금속 메쉬를 포함하여 플렉서블하고, 상기 금속 메쉬의 일면에 분리막 기능을 하는 박막이 금속 메쉬를 구성하는 금속선을 따라 형성되어 기공을 포함하는 구조를 가지므로 전극 사이의 전기 절연을 보장하면서 광이 지나갈 수 있는 통로를 제공할 수 있다. 따라서, 상기 투명 전극은 별도의 분리막이 필요치 않고 광 투과성이 우수하므로, 이를 포함한 전자소자, 특히 금속-공기 이차 전지는 충방전 특성이 우수할 뿐만 아니라 플렉서블하고 박형화가 가능하며 우수한 광 투과율을 갖는 이점이 있다.Since the transparent electrode according to the present invention is flexible including a metal mesh, and a thin film that functions as a separator on one surface of the metal mesh is formed along a metal line constituting the metal mesh to have pores, the electrical insulation between the electrodes Can provide a passage through which light can pass. Therefore, since the transparent electrode does not require a separate separator and has excellent light transmittance, an electronic device including the same, particularly a metal-air secondary battery, has not only excellent charge and discharge characteristics, but also flexibility, thinness, and an excellent light transmittance. There is this.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

투명 전극Transparent electrode

본 발명은 일 실시예에서,In one embodiment of the invention,

금속 메쉬; 및Metal mesh; And

상기 금속 메쉬 일면에 위치하고 이온 교환 수지를 포함하는 박막을 포함하고,A thin film located on one surface of the metal mesh and including an ion exchange resin,

상기 박막은 금속 메쉬에 포함된 금속선을 따라 형성되어 기공을 포함하는 구조를 갖는 투명 전극을 제공한다.The thin film is formed along a metal line included in the metal mesh to provide a transparent electrode having a structure including pores.

본 발명에 따른 투명 전극은 금속 메쉬와 금속 메쉬의 일면에 위치하는 박막을 포함한다. 여기서 상기 금속 메쉬는 구조적으로 투명 전극에 유연성을 부여하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 금속 메쉬는 투명 전극의 집전체로서 기능할 수 있는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 전극의 연성 등의 기계적 물성을 고려하여 스테인레스 스틸 메쉬, 금 메쉬, 은 메쉬 또는 구리 메쉬를 사용할 수 있다.The transparent electrode according to the present invention includes a metal mesh and a thin film positioned on one surface of the metal mesh. Here, the metal mesh may perform a function of structurally giving flexibility to the transparent electrode. The metal mesh is not particularly limited as long as it can function as a current collector of the transparent electrode, but a stainless steel mesh, a gold mesh, a silver mesh, or a copper mesh may be used in consideration of mechanical properties such as ductility of the electrode.

또한, 상기 금속 메쉬는 전극의 기계적 물성은 물론 전기적 물성과 광학적 물성을 모두 충족시키기 위해 일정한 두께의 금속선으로 구성되고 일정 수준의 기공율을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 메쉬를 구성하는 금속선의 평균 두께는 1㎛ 내지 100㎛일 수 있으며, 보다 구체적으로는 1㎛ 내지 80㎛, 1㎛ 내지 60㎛, 1㎛ 내지 40㎛, 1㎛ 내지 20㎛, 1㎛ 내지 10㎛, 20㎛ 내지 80㎛, 40㎛ 내지 60㎛, 50㎛ 내지 80㎛, 5㎛ 내지 40㎛, 10㎛ 내지 50㎛, 15㎛ 내지 50㎛¸20㎛ 내지 50㎛, 25㎛ 내지 50㎛, 10㎛ 내지 40㎛, 10㎛ 내지 25㎛, 20㎛ 내지 40㎛, 또는 25㎛ 내지 35㎛일 수 있다. 아울러, 상기 금속 메쉬의 기공율은 60% 내지 95%일 수 있고, 보다 구체적으로는 60% 내지 85%, 60% 내지 75%, 70% 내지 95%, 80% 내지 95%, 70% 내지 85% 또는 74% 내지 83%일 수 있다.In addition, the metal mesh may be composed of a metal wire having a predetermined thickness and have a predetermined porosity to satisfy both electrical and optical properties as well as mechanical properties of the electrode. For example, the average thickness of the metal wire constituting the metal mesh may be 1 μm to 100 μm, more specifically 1 μm to 80 μm, 1 μm to 60 μm, 1 μm to 40 μm, and 1 μm to 20 Μm, 1 μm to 10 μm, 20 μm to 80 μm, 40 μm to 60 μm, 50 μm to 80 μm, 5 μm to 40 μm, 10 μm to 50 μm, 15 μm to 50 μm¸ 20 μm to 50 μm, 25 μm to 50 μm, 10 μm to 40 μm, 10 μm to 25 μm, 20 μm to 40 μm, or 25 μm to 35 μm. In addition, the porosity of the metal mesh may be 60% to 95%, more specifically 60% to 85%, 60% to 75%, 70% to 95%, 80% to 95%, 70% to 85% Or 74% to 83%.

하나의 예로서, 상기 투명 전극은 평균 직경이 30±2㎛인 스테인레스 스틸 선으로 직조되어 기공율이 78±2%인 메쉬를 포함할 수 있다.As one example, the transparent electrode may be woven into a stainless steel wire having an average diameter of 30 ± 2 ㎛ to include a mesh having a porosity of 78 ± 2%.

나아가, 상기 금속 메쉬는 투명 전극이 사용되는 용도에 따라 활성 물질 및/또는 촉매를 포함하는 코팅층을 표면에 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 금속 메쉬는 백금(Pt), 이리듐(Ir), 코발트(Co) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 또는 이의 산화물을 포함하는 촉매가 포함된 코팅층을 구비할 수 있다.Furthermore, the metal mesh may include a coating layer on the surface including an active material and / or a catalyst, depending on the use of the transparent electrode. As an example, the metal mesh may include a coating layer including a catalyst including at least one metal selected from the group consisting of platinum (Pt), iridium (Ir), cobalt (Co), and manganese (Mn) or an oxide thereof. It can be provided.

이와 더불어, 상기 투명 전극은 금속 메쉬 일면에, 금속선을 따라 이온 교환 수지가 메쉬에 병입되어 형성된 박막을 포함한다. 상기 박막은 이온 교환 수지가 표면 장력에 의해 금속 메쉬의 금속선을 일측면에 병입된 상태로 건조된 것으로, 금속 메쉬의 구조를 따라 형성되어 금속 메쉬의 개구부(즉, 금속 메쉬의 기공)와 동일한 위치에 기공을 포함하므로 광이 전극을 통과할 수 있도록 경로를 제공하면서, 분리막과 같이 금속 메쉬에 절연성을 유도할 수 있다.In addition, the transparent electrode may include a thin film formed on one surface of a metal mesh by ion-exchange resin being fed into the mesh along a metal line. The thin film is dried in a state in which an ion exchange resin is fed with metal wires on one side of the metal mesh by surface tension, and is formed along the structure of the metal mesh to be the same position as the opening of the metal mesh (that is, the pores of the metal mesh). Since pores are included in the path, light may pass through the electrode, thereby inducing insulation to the metal mesh like the separator.

이러한 박막으로는 4차 암모늄기, 이미노아세트산기 및 티오우레아기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 포함하는 음이온 교환 수지가 건조된 것일 수 있다. 하나의 예로서, 상기 박막은 방향족 고리에 4차 암모늄기가 결합된 화학구조를 포함하는 음이온 교환 수지가 건조된 것일 수 있다.The thin film may be an anion exchange resin comprising at least one functional group selected from the group consisting of quaternary ammonium groups, iminoacetic acid groups, and thiourea groups. As one example, the thin film may be an anion exchange resin comprising a chemical structure in which a quaternary ammonium group is bonded to an aromatic ring.

또한, 상기 박막의 두께는 금속 메쉬의 구조를 따라 이온 교환 수지가 건조된 것이므로 금속 메쉬의 표면 구조에 의존하여 다를 수 있으며, 평균 두께는 금속 메쉬에 절연성을 적절히 부여하면서 전극의 광 투과율을 높은 수준으로 유지하기 위하여 1㎛ 내지 15㎛, 또는 5㎛ 내지 10㎛일 수 있다. 구체적으로, 상기 금속 메쉬는 금속선이 직조된 직물의 구조를 가지므로, 수평 위치에 있는 금속선은 수직 위치에 있는 금속선의 위 아래로 교대 진행하게 된다. 그 결과, 금속 메쉬의 일면에 병입 건조된 박막은 수평 위치의 금속선이 수직 위치의 금속선을 기준으로 진행되는 방향에 따라 두께가 다를 수 있다.In addition, the thickness of the thin film may be different depending on the surface structure of the metal mesh since the ion exchange resin is dried along the structure of the metal mesh, and the average thickness may provide a high level of light transmittance of the electrode while appropriately providing insulation to the metal mesh. It may be 1 to 15 ㎛, or 5 ㎛ to 10 ㎛ to maintain. Specifically, since the metal mesh has a structure in which the metal wire is woven, the metal wire in the horizontal position alternates up and down the metal wire in the vertical position. As a result, the thin film bottled and dried on one surface of the metal mesh may have a different thickness depending on a direction in which the metal line in the horizontal position proceeds based on the metal line in the vertical position.

하나의 예로서, 도 4를 참고하면, 상기 박막은 수평 위치의 금속선이 수직 위치의 금속선의 위로 진행되는 경우는 약 13±0.5㎛의 두께를 가질 수 있고, 수직 위치의 금속선 아래로 진행되는 경우 약 3±0.5㎛의 두께를 가질 수 있으므로, 평균 두께가 약 8±0.5㎛일 수 있다.As an example, referring to FIG. 4, the thin film may have a thickness of about 13 ± 0.5 μm when the metal line in the horizontal position is advanced above the metal line in the vertical position, and the metal line may be below the metal line in the vertical position. It may have a thickness of about 3 ± 0.5 μm, so the average thickness may be about 8 ± 0.5 μm.

본 발명에 따른 투명 전극은 상기와 같은 구성을 가짐으로써 전기적 물성이 우수할 뿐만 아니라 유연성 및 광 투과성이 뛰어나므로 금속-공기 이차 전지 등의 이차 전지는 물론 터치 패널, 발광 유리, 발광 소자, 태양 전지, 트랜지스터의 전극으로 활용될 수 있으며, 상기 전자 소자들은 당업계에 일반적으로 알려져 있는 것일 수 있다.The transparent electrode according to the present invention has not only excellent electrical properties and excellent flexibility and light transmittance by having the above configuration, but also a touch panel, a light emitting glass, a light emitting device, a solar cell as well as a secondary battery such as a metal-air secondary battery. The electrode may be used as an electrode of a transistor, and the electronic devices may be those generally known in the art.

투명 전극의 제조방법Method of manufacturing a transparent electrode

또한, 본 발명은 일 실시예에서,In addition, the present invention in one embodiment,

부분적으로 건조된 이온 교환 수지 상에 금속 메쉬를 적층하는 단계;Laminating a metal mesh on the partially dried ion exchange resin;

금속 메쉬가 적층된 이온 교환 수지를 수산화 용액에 침지하는 단계; 및Immersing the ion exchange resin in which the metal mesh is laminated in a hydroxide solution; And

침지된 이온 교환 수지로부터 금속 메쉬를 탈착하여 금속 메쉬 일면에 박막을 갖는 투명 전극을 얻는 단계를 포함하는 투명 전극의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing a transparent electrode comprising the step of desorbing the metal mesh from the immersion ion exchange resin to obtain a transparent electrode having a thin film on one surface of the metal mesh.

본 발명에 따른 투명 전극의 제조방법은 금속 메쉬 일면에, 금속 메쉬에 포함된 금속선을 따라 이온 교환 수지가 건조된 박막을 형성하는 과정으로 포함된다.The method for manufacturing a transparent electrode according to the present invention is included in a process of forming a thin film on which a ion exchange resin is dried along a metal line included in a metal mesh.

구체적으로, 상기 제조방법은 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 고분자 기재 상에 이온 교환 수지를 도포하고, 이를 약 50% 내지 80%, 구체적으로는 60% 내지 75%로 부분 건조(semi dry)한 다음, 부분 건조된 이온 교환 수지 상에 금속 메쉬를 적층하고 건조시킨 후, 수산화 용액에 일정 시간 동안 침지하고, 침지된 이온 교환 수지를 수산화 용액에서 꺼내 금속 메쉬를 이온 교환 수지로부터 탈착시킴으로써 금속 메쉬에 포함된 금속선을 따라 이온 교환 수지가 병입 건조된 박막을 포함하는 투명 전극을 제조할 수 있다.Specifically, the manufacturing method is applied to the ion exchange resin on a polymer substrate such as polyethylene terephthalate, and partially dried to about 50% to 80%, specifically 60% to 75%, and then partially After laminating and drying the metal mesh on the dried ion exchange resin and drying it, the metal wire included in the metal mesh is immersed in the hydroxide solution for a predetermined time, and the immersed ion exchange resin is removed from the hydroxide solution and the metal mesh is desorbed from the ion exchange resin. Accordingly, a transparent electrode including a thin film in which the ion exchange resin is bottled and dried can be manufactured.

여기서, 부분 건조된 이온 교환 수지 상에 적층된 금속 메쉬는 외부로부터 가해지는 힘(외력) 없이도 부분 건조된 이온 교환 수지 내부로 금속 메쉬의 일측면의 일부 또는 전체가 함몰될 수 있다.Here, the metal mesh laminated on the partially dried ion exchange resin may be recessed in part or all of one side of the metal mesh into the partially dried ion exchange resin without the force (external force) applied from the outside.

또한, 금속 메쉬가 적층된 이온 교환 수지를 수산화 용액에 침지하는 단계에서, 상기 수산화 용액은 수지의 표면 장력에 의해 이온 교환 수지가 금속 메쉬로 병입되도록 유도하는 한편, 금속 메쉬의 탈착 시 이온 교환 수지의 금속 메쉬가 함몰된 영역과 함몰되지 않은 영역간 구분 및 분리시키는 역할을 수행할 수 있다. 그 예로서, 금속 메쉬가 적층된 이온 교환 수지를 수산화 용액에 침지킨 후 금속 메쉬를 탈착시키는 경우 금속 메쉬의 금속선에 함몰된 영역은 건조된 이온 교환 수지가 병입된 형태로 잔류하고, 금속선에 함몰되지 않는 금속 메쉬의 기공 부분은 이온 교환 수지가 제거되나; 수산화 용액에 침지시키지 않고 금속 메쉬를 탈착시키는 경우 건조된 이온 교환 수지가 손상되면서 금속 메쉬와 완전히 분리될 수 있다.Further, in the step of immersing the ion exchange resin in which the metal mesh is laminated in the hydroxide solution, the hydroxide solution induces the ion exchange resin to be fed into the metal mesh by the surface tension of the resin, while the ion exchange resin when the metal mesh is desorbed. The metal mesh may serve to distinguish and separate between the recessed and non-dented regions. As an example, when the metal mesh laminated ion exchange resin is immersed in a hydroxide solution, and then the metal mesh is desorbed, the area recessed in the metal wire of the metal mesh remains in the form of a bottled dry ion exchange resin and is recessed in the metal wire. The pore portion of the non-metal mesh is free of ion exchange resins; If the metal mesh is desorbed without being immersed in the hydroxide solution, the dried ion exchange resin may be damaged and completely separated from the metal mesh.

이러한 수산화 용액으로는 NaOH, KOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2 및 Ba(OH)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 이때의 농도는 0.01M 내지 5M, 구체적으로는 0.01M 내지 4M, 0.01M 내지 2M, 0.01M 내지 1M, 0.01M 내지 0.5M, 0.01M 내지 0.3M, 0.01M 내지 0.2M, 또는 0.05M 내지 0.15M일 수 있다. 아울러, 수산화 용액에 침지하는 시간은 10시간 내지 50시간, 구체적으로는 12시간 내지 48시간, 16시간 내지 36시간, 20시간 내지 30시간, 또는 22시간 내지 26시간일 수 있다.Such hydroxide solution may include one or more selected from the group consisting of NaOH, KOH, Mg (OH) 2 , Ca (OH) 2 and Ba (OH) 2 , wherein the concentration is 0.01M to 5M. For example, it may be 0.01M to 4M, 0.01M to 2M, 0.01M to 1M, 0.01M to 0.5M, 0.01M to 0.3M, 0.01M to 0.2M, or 0.05M to 0.15M. In addition, the time to be immersed in the hydroxide solution may be 10 hours to 50 hours, specifically 12 hours to 48 hours, 16 hours to 36 hours, 20 hours to 30 hours, or 22 hours to 26 hours.

한편, 상기 금속 메쉬는 투명 전극이 사용되는 용도에 따라 부분 건조된 이온 교환 수지 상에 적층하는 단계 이전에, 백금(Pt), 이리듐(Ir), 코발트(Co) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속을 포함하는 촉매 및 바인더를 포함하는 조성물로 표면을 코팅하는 단계가 수행될 수 있다.On the other hand, the metal mesh is a group consisting of platinum (Pt), iridium (Ir), cobalt (Co) and manganese (Mn) before the step of laminating on the partially dried ion exchange resin according to the use of the transparent electrode Coating a surface with a composition comprising a catalyst and a catalyst comprising at least one metal selected from can be performed.

또한, 상기 코팅하는 단계는 액체 조성물을 코팅하는데 유용한 에어브러시(air brush), 메이어(Mayer), 디-바(D-bar), 고무롤(rubber roll), G/V 롤(G/V roll), 에어나이프(air knife), 슬롯다이(slot die) 등의 방법에 의해 수행될 수 있다.In addition, the coating step is an air brush, Mayer, D-bar, rubber roll, G / V roll (G / V roll) useful for coating the liquid composition , Air knife, slot die, or the like.

하나의 예로서, 상기 투명 전극이 아연 공기 전지의 공기극으로 사용되는 경우, 백금(Pt) 및 이리듐(Ir)이 탄소(C)에 각각 담지된 백금 촉매(Pt/C)와 이리듐 촉매(Ir/C)가 바인더인 나피온 수지에 분산된 조성물을 에어브러시를 이용하여 금속 메쉬 표면에 코팅될 수 있다.As an example, when the transparent electrode is used as the cathode of a zinc air battery, platinum (Pt) and iridium (Ir /) in which platinum (Pt) and iridium (Ir) are respectively supported on carbon (C) The composition dispersed in Nafion resin, wherein C) is a binder, may be coated on the surface of the metal mesh using an airbrush.

본 발명은 금속 메쉬 표면에 활성 물질을 함유하는 코팅층을 상기와 같은 방법으로 형성함으로써 활성 물질을 포함하는 코팅층을 보다 균일하게 금속 메쉬 표면에 형성할 수 있다.The present invention can form a coating layer containing the active material on the metal mesh surface more uniformly by forming a coating layer containing the active material on the metal mesh surface in the same manner.

아연-공기 이차 전지Zinc-air secondary battery

나아가, 본 발명을 일 실시예에서,Furthermore, in one embodiment of the present invention,

상기 투명 전극을 포함하는 공기극;An air electrode including the transparent electrode;

아연(Zn)을 함유하는 금속 메쉬를 포함하는 아연 전극; 및A zinc electrode comprising a metal mesh containing zinc (Zn); And

수산화 이온을 함유하는 전해질 겔을 포함하는 아연-공기 이차 전지를 제공한다.A zinc-air secondary battery comprising an electrolyte gel containing hydroxide ions is provided.

본 발명에 따른 아연-공기 이차 전지는 상술된 본 발명에 따른 투명 전극을 공기극으로 포함하는 구성을 가지며, 아연(Zn)을 함유하는 금속 메쉬를 아연 전극으로서 포함하고, 수산화 이온을 함유하는 겔을 전해질로서 포함하는 구성을 갖는다.The zinc-air secondary battery according to the present invention has a structure including the transparent electrode according to the present invention described above as an air electrode, comprises a metal mesh containing zinc (Zn) as a zinc electrode, and contains a gel containing hydroxide ions. It has a structure to include as an electrolyte.

도 1은 본 발명에 따른 아연-공기 이차 전지의 구조를 나타낸 개략도로서, 도 1에 나타낸 바와 같이 상기 아연-공기 이차 전지는 공기극인 투명 전극의 하부에 수산화 이온을 함유하는 전해질 겔이 위치하되, 상기 투명 전극에서 박막이 형성된 면이 전해질 겔과 접하도록 위치하고, 상기 전해질 겔은 아연(Zn)을 함유하는 금속 메쉬를 포함하는 아연 전극이 함침된 구조를 가질 수 있다.1 is a schematic view showing a structure of a zinc-air secondary battery according to the present invention. As shown in FIG. 1, the zinc-air secondary battery has an electrolyte gel containing hydroxide ions disposed under a transparent electrode which is an air electrode. The surface on which the thin film is formed in the transparent electrode is in contact with the electrolyte gel, and the electrolyte gel may have a structure in which a zinc electrode including a metal mesh containing zinc (Zn) is impregnated.

이때, 투명 전극에 포함된 금속 메쉬와 아연 전극에 포함된 금속 메쉬는 각 금속 메쉬를 구성하는 금속선의 성분은 다를 수 있으나, 금속선의 평균 두께, 금속선이 직조된 형태나 위치, 기공율 등은 동일할 수 있으며, 양 전극에 포함된 금속 메쉬가 일치하도록 위치시킬 수 있다. 이 경우, 양 전극에 포함된 금속 메쉬의 격자 구조 정렬이 일치하여 광학적 투명도를 저해하는 모아레 패턴(moire's pattern) 형성을 방지할 수 있다.In this case, the metal mesh included in the transparent electrode and the metal mesh included in the zinc electrode may have different components of the metal wire constituting each metal mesh, but the average thickness of the metal wire, the shape or position of the metal wire, and the porosity may be the same. The metal mesh included in both electrodes may be positioned to coincide. In this case, alignment of the lattice structures of the metal meshes included in the two electrodes may be matched to prevent the formation of a moire's pattern that inhibits optical transparency.

한편, 상기 아연 전극에 포함된 금속 메쉬는 활성 물질인 아연(Zn)을 함유하는 것으로써 아연선으로 구성된 아연 메쉬, 또는 스테인레스 스틸 메쉬에 아연(Zn)이 전착(electro deposition)된 것을 포함할 수 있다.Meanwhile, the metal mesh included in the zinc electrode may contain zinc (Zn) as an active material, and may include a zinc mesh made of zinc wire or an electrode deposited with zinc (Zn) on a stainless steel mesh. have.

본 발명은 아연 전극의 금속 메쉬로서 아연 메쉬 또는 아연(Zn)이 전착된 스테인레스 스틸 메쉬를 사용하여 활성 물질 코팅으로 인한 금속 메쉬의 현저한 체적 증가 없이 높은 에너지 밀도를 구현할 수 있으며, 아연 전극의 광 투과율을 최적화할 수 있고, 충방전 시 생성되는 아연 이온종에 대한 자유 확산 영향을 완화하여 편광을 감소시킬 수 있다.The present invention can use a zinc mesh or a zinc (Zn) electrodeposited stainless steel mesh as the metal mesh of the zinc electrode to realize a high energy density without a significant increase in the volume of the metal mesh due to the active material coating, the light transmittance of the zinc electrode Can be optimized and the polarization can be reduced by mitigating the free diffusion effect on the zinc ion species generated during charging and discharging.

본 발명에 따른 아연-공기 이차 전지는 상기와 같은 구성을 가짐으로써 전지의 평균 광 투과도가 400 nm 내지 700nm 파장을 가는 광에 대하여 30% 이상일 수 있으며, 보다 구체적으로는 35% 이상, 40% 이상, 45% 이상, 30% 내지 90%, 30% 내지 80%, 30% 내지 70%, 30% 내지 60%, 40% 내지 80% 또는 50% 내지 90%일 수 있다.The zinc-air secondary battery according to the present invention has the above configuration, the average light transmittance of the battery may be 30% or more with respect to light having a wavelength of 400 nm to 700 nm, more specifically 35% or more, 40% or more , 45% or more, 30% to 90%, 30% to 80%, 30% to 70%, 30% to 60%, 40% to 80% or 50% to 90%.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.However, the following Examples and Experimental Examples are only illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited to the following Examples and Experimental Examples.

실시예Example 1 내지 4. 투명 전극의 제조 1 to 4. Preparation of Transparent Electrode

바인더인 나피온 (1㎖)을 이소프로필 알코올 (20 ㎖)에 용해시킨 용액 (나피온 농도: 5 중량%)에 Pt 로딩량이 40 중량%인 Pt/C 촉매 (0.07g) 및 Ir 로딩량이 20 중량%인 Ir/C 촉매 (0.07g)를 첨가하여 촉매 슬러리를 제조하였다.Pt / C catalyst (0.07 g) and Ir loading of 20 wt% Pt loading in a solution of Nafion (1 mL) dissolved in isopropyl alcohol (20 mL) (Nafion concentration: 5 wt%) A catalyst slurry was prepared by adding Ir / C catalyst (0.07 g) by weight.

스테인레스 스틸 메쉬 (100 메쉬, 금속선 평균 직경: 30.5±0.1㎛, 기공 평균 크기: 223.5±0.1㎛, 기공율: 79±1%)를 상업적으로 구입하여 가로 4 ㎝ 및 세로 4 ㎝로 재단하였다. 그 후, 에어 브러시를 이용하여 재단된 스테인레스 스틸 메쉬 상에 앞서 제조된 촉매 슬러리를 코팅하고, 50℃ 오븐에서 건조시켰다. 이때, 건조 후 스테인레스 스틸 메쉬 상에 코팅된 촉매의 총 함량은 하기 표 1에 나타낸 바와 같으며, 촉매가 코팅된 금속선(즉, 스테인레스 스틸 선)의 촉매 함량 별 외관을 광학 현미경(Motic, BA310MET)으로 촬영하여 도 3에 나타내었다:A stainless steel mesh (100 mesh, metal wire average diameter: 30.5 ± 0.1 μm, pore average size: 223.5 ± 0.1 μm, porosity: 79 ± 1%) was commercially purchased and cut into 4 cm width and 4 cm length. The previously prepared catalyst slurry was then coated onto the cut stainless steel mesh using an air brush and dried in a 50 ° C. oven. In this case, the total content of the catalyst coated on the stainless steel mesh after drying is shown in Table 1 below, and the appearance of the catalyst content of the catalyst-coated metal wire (ie, stainless steel wire) by optical microscope (Motic, BA310MET) Taken as shown in FIG. 3:

코팅된 촉매의 단위 면적 당 총 함량Total content per unit area of coated catalyst 실시예 1Example 1 0.0125 ㎎/㎠0.0125 mg / cm 2 실시예 2Example 2 0.25 ㎎/㎠0.25 mg / ㎠ 실시예 3Example 3 0.5 ㎎/㎠0.5 mg / cm 2 실시예 4Example 4 1.0 ㎎/㎠1.0 mg / cm 2

이와 별도로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기재 상에, 방향족 고리에 4차 암모늄기가 도입된 구조를 갖는 음이온 교환 수지가 10 중량%의 농도로 용해된 용액을 80% 닥터 블레이드로 도포하고, 50℃의 오븐에 90분 동안 방치하여 도포된 음이온 교환 수지를 반 건조 (건조률: 약 70±1%%)시킨 후 반 건조된 음이온 교환 수지 상에 앞서 준비된 스테인레스 스틸 메쉬를 적층시켰다. 이때, 스테인레스 스틸 메쉬는 반 건조된 음이온 교환 수지에 외력 없이 함몰되었다. 이후 상온에서 밤샘 건조시키고, 건조된 음이온 교환 수지를 0.1M KOH 수용액에 24시간 동안 침지시킨 다음 경화물을 꺼내어 음이온 교환 수지로부터 스테인레스 스틸 메쉬를 탈착하여 스테인레스 스틸 메쉬 일면에 메쉬의 금속선을 따라 음이온 교환 수지가 병입되어 건조된 형태의 박막을 포함하는 투명 전극을 제조하였다. 제조된 투명 전극의 표면 및 단면을 광학 현미경(Motic, BA310MET)과 전계 방출-주사 전자 현미경(FE-SEM, JSM-7800F, JEOL Ltd.)으로 촬영하여 도 4에 나타내었다.Separately, on a polyethylene terephthalate substrate, a solution in which an anion exchange resin having a structure in which a quaternary ammonium group is introduced into an aromatic ring is dissolved at a concentration of 10% by weight is applied with an 80% doctor blade, and a 90 ° C. oven is used. The previously applied anion exchange resin was left to dry for half a minute (drying rate: about 70 ± 1 %%) and then the previously prepared stainless steel mesh was laminated on the semi-dried anion exchange resin. At this time, the stainless steel mesh was immersed in the semi-dried anion exchange resin without external force. After drying overnight at room temperature, the dried anion exchange resin was immersed in 0.1M KOH aqueous solution for 24 hours, and then the cured product was taken out to remove the stainless steel mesh from the anion exchange resin and anion exchange along the metal wire of the mesh on one side of the stainless steel mesh. Resin was bottled to prepare a transparent electrode including the thin film of the dried form. The surface and cross section of the prepared transparent electrode were photographed with an optical microscope (Motic, BA310MET) and a field emission-scanning electron microscope (FE-SEM, JSM-7800F, JEOL Ltd.) and are shown in FIG. 4.

도 4를 살펴보면, 본 발명에 따른 투명 전극은 스테인레스 스틸 메쉬를 포함하고, 상기 메쉬의 일면에 메쉬에 포함된 금속선을 따라 음이온 교환 수지가 병입되어 건조된 박막을 포함하고, 상기 박막은 스테인레스 스틸 메쉬의 개구부 (즉, 기공)와 동일한 위치에 기공을 갖는 구조인 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 음이온 교환 수지는 4차 암모늄기를 포함하여 황색을 띠므로, 음이온 교환 수지가 건조된 박막 또한 옅은 황색을 띠는 것을 알 수 있다.Referring to Figure 4, the transparent electrode according to the present invention comprises a stainless steel mesh, an anion exchange resin is bottled and dried along the metal wire included in the mesh on one surface of the mesh, the thin film is a stainless steel mesh It can be confirmed that the structure has pores at the same position as the openings (ie, pores) of. In addition, since the anion exchange resin is yellow, including the quaternary ammonium group, it can be seen that the dried thin film of the anion exchange resin is also pale yellow.

아울러, 상기 박막은 병입되는 스테인레스 스틸 메쉬의 구조에 영향을 받아 그 두께가 일정치 않음을 알 수 있다. 구체적으로, 스테인레스 스틸 메쉬는 스테인레스 스틸 선이 직조된 직물의 구조를 가지므로 수평 위치에 있는 스테인레스 스틸 선은 수직 위치에 있는 스테인레스 스틸 선의 위 아래로 교대 진행하게 된다. 그 결과 스테인레스 스틸 메쉬의 일면에 병입되어 건조된 박막은 수평 위치의 스테인레스 스틸 선이 수직 위치의 스테인레스 스틸 선의 위로 진행되는 경우는 약 13±0.5㎛의 두께를 갖고, 수직 위치의 스테인레스 스틸 선 아래로 진행되는 경우 약 3±0.5㎛의 두께를 가지므로, 평균 두께가 약 8±0.5㎛인 것을 알 수 있다.In addition, the thin film is affected by the structure of the stainless steel mesh to be fed can be seen that the thickness is not constant. Specifically, the stainless steel mesh has the structure of a fabric in which the stainless steel wire is woven so that the stainless steel wire in the horizontal position alternates up and down the stainless steel wire in the vertical position. As a result, the thin film bottled and dried on one side of the stainless steel mesh has a thickness of about 13 ± 0.5 μm when the stainless steel wire in the horizontal position runs over the stainless steel wire in the vertical position, and is below the stainless steel wire in the vertical position. When the progression has a thickness of about 3 ± 0.5㎛, it can be seen that the average thickness is about 8 ± 0.5㎛.

제조예Production Example 1 내지 3. 아연 전극의 제조 1 to 3. Preparation of Zinc Electrode

스테인레스 스틸 메쉬 (100 메쉬, 금속선 평균 직경: 30.5±0.1㎛, 기공 평균 크기: 223.5±0.1㎛, 기공율: 79±1%)를 상업적으로 구입하여 가로 4 ㎝ 및 세로 4 ㎝로 재단하였다.A stainless steel mesh (100 mesh, metal wire average diameter: 30.5 ± 0.1 μm, pore average size: 223.5 ± 0.1 μm, porosity: 79 ± 1%) was commercially purchased and cut into 4 cm width and 4 cm length.

이와 별도로 10 중량%의 아세트산 수용액 (200 ㎖)에 아세트산 아연 이수화물 (25g)을 넣어 완전히 용해시켜 도금액을 제조하고, 앞서 재단된 스테인레스 스틸 메쉬와 아연 공급원인 아연판을 1 ㎝ 간격으로 평행하도록 도금 욕조에 고정시킨 후 제조된 도금액을 도금 욕조에 주입하였다. 그 후, 250±2 mA/㎠의 조건으로 전류를 인가하여 스테인레스 스틸 메쉬의 표면을 아연으로 전기 도금(electro deposition)시켰다. 이때 전기 도금 중 스테인레스 스틸 메쉬의 표면에서 초기에 발생되는 수소 버블을 제거하기 위하여 초음파 조사를 함께 수행하였으며, 수소 버블이 발생되지 않는 시점에서 초음파 조사를 종료하였다. 상기 전기 도금은 스테인레스 스틸 메쉬의 표면에 전착된 아연의 함량이 하기 표 2와 같아질 때까지 계속되었으며, 전기 도금이 종료되면 증류수로 세척하고 진공 건조시켰다. 제조된 아연 전극에 포함된 금속선의 외관을 광학 현미경(Motic, BA310MET)으로 촬영하여 도 3에 나타내었다.Separately, zinc acetate dihydrate (25 g) was added to a 10% by weight aqueous solution of acetic acid (200 ml) to completely dissolve the plating solution, and the plating bath was prepared so that the previously cut stainless steel mesh and the zinc source, zinc plate, were parallel at 1 cm intervals. After fixing to the plating solution prepared was injected into the plating bath. Thereafter, a current was applied under conditions of 250 ± 2 mA / cm 2 to electrodeposit the surface of the stainless steel mesh with zinc. At this time, ultrasonic irradiation was performed together to remove hydrogen bubbles initially generated on the surface of the stainless steel mesh during the electroplating, and the ultrasonic irradiation was terminated when no hydrogen bubbles were generated. The electroplating was continued until the amount of zinc electrodeposited on the surface of the stainless steel mesh is as shown in Table 2 below, when the electroplating is finished, washed with distilled water and vacuum dried. The appearance of the metal wire included in the prepared zinc electrode was photographed with an optical microscope (Motic, BA310MET) and is shown in FIG. 3.

전착된 아연(Zn)의 단위 면적 당 함량Content per unit area of electrodeposited zinc (Zn) 제조예 1Preparation Example 1 2 ㎎/㎠2 mg / cm 2 제조예 2Preparation Example 2 5 ㎎/㎠5 mg / cm 2 제조예 3Preparation Example 3 8 ㎎/㎠8 mg / cm 2

비교 compare 제조예Production Example 1. 아연 전극의 제조 1. Fabrication of Zinc Electrodes

스테인레스 스틸 메쉬 (100 메쉬, 금속선 평균 직경: 30.5±0.1㎛, 기공 평균 크기: 223.5±0.1㎛, 기공율: 79±1%)를 상업적으로 구입하여 가로 4 ㎝ 및 세로 4 ㎝로 재단하였다. 그런 다음, 아연 분말(5 g) 및 폴리아크릴산(5 g)이 혼합된 조성물을 스테인레스 스틸 메쉬 상에 도포하여 아연 전극을 제조하였다.A stainless steel mesh (100 mesh, metal wire average diameter: 30.5 ± 0.1 μm, pore average size: 223.5 ± 0.1 μm, porosity: 79 ± 1%) was commercially purchased and cut into 4 cm width and 4 cm length. Then, a composition containing zinc powder (5 g) and polyacrylic acid (5 g) was applied onto a stainless steel mesh to prepare a zinc electrode.

실시예Example 5. 아연-공기 이차 전지의 제조 5. Preparation of Zinc-Air Secondary Battery

투명한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기판 상에 제조예 2에서 얻은 아연 전극의 4 모서리를 고정시키고, 6M의 KOH 수용액이 10 중량%로 혼합된 폴리아크릴산(PAA, 점도 평균 분자량 (Mv) ≤45만)을 닥터 블레이드로 캐스팅하여 아연 전극이 함침된 구조의 전해질 겔을 제조하였다. 그 후, 함친된 아연 전극의 메쉬 구조와 겹치도록 실시예 3에서 얻은 투명 전극을 위치시키고, 가로 2 ㎝ 및 세로 2 ㎝의 가스켓을 배치한 다음 전류 리드로서 구리 테이프를 양 전극에 부착하여 아연-공기 이차 전지를 제조하였다.The four edges of the zinc electrode obtained in Preparation Example 2 were fixed on a transparent polyethylene terephthalate substrate, and polyacrylic acid (PAA, viscosity average molecular weight (Mv) ≤ 450,000) mixed with 6 M KOH aqueous solution at 10% by weight was doctor blade. The electrolyte gel of the zinc electrode-impregnated structure was prepared by casting. Thereafter, the transparent electrode obtained in Example 3 was positioned so as to overlap the mesh structure of the impregnated zinc electrode, a gasket of 2 cm wide and 2 cm long was placed, and then a copper tape was attached to both electrodes as current leads. An air secondary battery was prepared.

실시예Example 6. 아연-공기 이차 전지의 제조 6. Preparation of Zinc-Air Secondary Battery

실시예 5에서, 실시예 3의 투명 전극을 사용하는 대신에 아연 메쉬 (100 메쉬, 금속선 평균 직경: 30.5±0.1㎛, 기공 평균 크기: 223.5±0.1㎛, 기공율: 79±1%)를 사용하는 것을 제외하고 실시예 5와 동일한 방법으로 수행하여 아연-공기 이차 전지를 제조하였다.In Example 5, instead of using the transparent electrode of Example 3, using a zinc mesh (100 mesh, metal wire average diameter: 30.5 ± 0.1 μm, pore average size: 223.5 ± 0.1 μm, porosity: 79 ± 1%) A zinc-air secondary battery was prepared in the same manner as in Example 5 except that the zinc-air secondary battery was prepared.

비교예Comparative example 1. 투명 전극의 제조 1. Preparation of Transparent Electrode

바인더인 나피온 (1㎖)을 이소프로필 알코올 (20 ㎖)에 용해시킨 용액 (나피온 농도: 5 중량%)에 Pt 로딩량이 40 중량%인 Pt/C 촉매 (0.07g) 및 Ir 로딩량이 20 중량%인 Ir/C 촉매 (0.07g)를 첨가하여 촉매 슬러리를 제조하였다.Pt / C catalyst (0.07 g) and Ir loading of 20 wt% Pt loading in a solution of Nafion (1 mL) dissolved in isopropyl alcohol (20 mL) (Nafion concentration: 5 wt%) A catalyst slurry was prepared by adding Ir / C catalyst (0.07 g) by weight.

스테인레스 스틸 메쉬 (100 메쉬, 금속선 평균 직경: 30.5±0.1㎛, 기공 평균 크기: 223.5±0.1㎛, 기공율: 79±1%)를 상업적으로 구입하여 가로 4 ㎝ 및 세로 4 ㎝로 재단하였다. 그 후, 에어 브러시를 이용하여 재단된 스테인레스 스틸 메쉬 상에 앞서 제조된 촉매 슬러리를 코팅하고, 50℃ 오븐에서 건조시켰다. 이때, 건조 후 스테인레스 스틸 메쉬 상에 코팅된 촉매의 단위 면적 당 총 함량은 0.5 ㎎/㎠였다. A stainless steel mesh (100 mesh, metal wire average diameter: 30.5 ± 0.1 μm, pore average size: 223.5 ± 0.1 μm, porosity: 79 ± 1%) was commercially purchased and cut into 4 cm width and 4 cm length. The previously prepared catalyst slurry was then coated onto the cut stainless steel mesh using an air brush and dried in a 50 ° C. oven. At this time, the total content per unit area of the catalyst coated on the stainless steel mesh after drying was 0.5 mg / cm 2.

이와 별도로, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기재 상에, 방향족 고리에 4차 암모늄기가 도입된 구조를 갖는 음이온 교환 수지가 10 중량%의 농도로 용해된 용액을 80% 닥터 블레이드로 도포하고, 50℃의 오븐에 12시간 동안 방치하여 도포된 음이온 교환 수지를 완전 건조시킨 후 제조된 음이온 교환 수지 상에 앞서 준비된 스테인레스 스틸 메쉬를 적층시켜 투명 전극을 제조하였다. 제조된 투명 전극은 스테인레스 스틸 메쉬의 일면에 박막인 음이온 교환 수지가 시트 형태로 단순 적층된 구조를 갖는다. Separately, on a polyethylene terephthalate substrate, a solution in which an anion exchange resin having a structure in which a quaternary ammonium group is introduced into an aromatic ring is dissolved at a concentration of 10% by weight is applied with an 80% doctor blade and placed in a 50 ° C oven. After leaving the applied anion exchange resin to dry for a period of time completely, a previously prepared stainless steel mesh was laminated on the prepared anion exchange resin to prepare a transparent electrode. The prepared transparent electrode has a structure in which an anion exchange resin, which is a thin film, is simply laminated in a sheet form on one surface of a stainless steel mesh.

비교예Comparative example 2. 아연-공기 이차 전지의 제조 2. Preparation of Zinc-Air Secondary Battery

실시예 5에서, 실시예 3의 투명 전극을 사용하는 대신에 비교예 1의 투명 전극을 사용하는 것을 제외하고 실시예 5와 동일한 방법으로 수행하여 아연-공기 이차 전지를 제조하였다.In Example 5, a zinc-air secondary battery was prepared in the same manner as in Example 5 except that the transparent electrode of Comparative Example 1 was used instead of the transparent electrode of Example 3.

실험예Experimental Example 1. 광학적 물성 평가 1. Optical property evaluation

본 발명에 따른 투명 전극과 이를 포함하는 아연-공기 이차 전지의 광학적 물성, 구체적으로는 광 투과성을 평가하기 위하여, UV-Vis 분광계 (Mecasys, Optizen2120UV)를 이용하여 실시예 3 및 비교예 1에서 얻은 투명 전극과 실시예 5에서 얻은 아연-공기 이차 전지의 가시광 투과 스펙트럼을 측정하였다. 이때, 측정된 광의 파장 범위는 400nm 내지 700 nm였으며, 측정된 결과는 도 5 및 6에 나타내었다.In order to evaluate the optical properties of the transparent electrode and the zinc-air secondary battery including the same according to the present invention, specifically, the light transmittance, obtained in Example 3 and Comparative Example 1 using a UV-Vis spectrometer (Mecasys, Optizen2120UV) The visible light transmission spectrum of the transparent electrode and the zinc-air secondary battery obtained in Example 5 was measured. In this case, the wavelength range of the measured light was 400 nm to 700 nm, and the measured results are shown in FIGS. 5 and 6.

도 5 및 6을 살펴보면, 도 5는 실시예 3과 비교예 1의 투명 전극에 대한 광 투과율을 나타낸 그래프로서, 음이온 교환 수지가 스테인레스 스틸 메쉬의 금속선을 따라 병입되어 건조된 박막을 구비하는 실시예 3의 투명 전극은 평균 45% 이상, 구체적으로는 약 47.5±0.5%인 것으로 나타났다.Referring to FIGS. 5 and 6, FIG. 5 is a graph showing light transmittances of the transparent electrodes of Example 3 and Comparative Example 1, wherein an anion exchange resin includes a thin film that is bottled and dried along a metal line of a stainless steel mesh. The transparent electrode of 3 was found to have an average of 45% or more, specifically about 47.5 ± 0.5%.

반면, 스테인레스 스틸 메쉬와 음이온 교환 수지가 시트 형태로 건조된 박막을 갖는 비교예 1의 투명 전극은 400 nm 내지 700nm의 파장 범위 전 영역에서 45% 미만의 광 투과율을 나타냈으며, 특히 400nm 내지 500nm의 낮은 파장 영역에서는 약 40% 미만의 낮은 광 투과율을 나타냈다.On the other hand, the transparent electrode of Comparative Example 1 having a thin film of stainless steel mesh and an anion exchange resin dried in the form of a sheet exhibited a light transmittance of less than 45% over the entire wavelength range of 400 nm to 700 nm, in particular from 400 nm to 500 nm. In the low wavelength region, the light transmittance was lower than about 40%.

이는 본 발명의 투명 전극과 같이 황색을 띠는 음이온 교환 수지를 금속 메쉬의 금속선을 따라 병입 건조된 경우 금속 메쉬의 개구부에 박막의 기공이 형성되어 광이 투과되는 경로를 제공하므로 광 투과율이 일정하고 높게 유지되나, 음이온 교환 수지를 포함하는 박막이 시트 형태로 금속 메쉬 일면에 도입되는 경우 금속 메쉬의 개구부가 상기 박막으로 폐쇄되어 이를 통과하는 광 중 박막 색상의 보색인 자색과 이에 근접한 청색의 투과율이 특히 저감됨을 의미한다.When the yellow anion exchange resin like the transparent electrode of the present invention is bottled and dried along the metal wire of the metal mesh, the light transmittance is constant because the pores of the thin film are formed in the opening of the metal mesh to provide a path through which light is transmitted. When the thin film containing the anion exchange resin is introduced to one surface of the metal mesh in the form of a sheet, the opening of the metal mesh is closed by the thin film so that the violet color, which is the complementary color of the thin film color, and the transmittance of the blue color close thereto are In particular, it means reduced.

또한, 도 6의 I는 실시예 3의 아연-공기 이차 전지와 이를 구성하는 각 성분에 대한 400 nm 내지 700 nm 파장 범위에서의 광 투과율 그래프를 나타낸 그래프로서, 무처리된 스테인레스 스틸 메쉬는 평균 광 투과율이 약 74.1%이고, 공기극과 아연 전극의 평균 광 투과율은 약 64.9% 및 71.1%이며, 이들을 조립한 아연-공기 이차 전지의 평균 광 투과율는 약 48.8%인 것으로 확인되었다. 이때, 상기 투명 전극(평균 두께: 약 50㎛)은 아연 전극(평균 두께: 약 55㎛)과 대비하여 평균 두께가 두꺼우므로 광 투과율이 낮게 나타났다.6I is a graph showing a light transmittance graph in the wavelength range of 400 nm to 700 nm for the zinc-air secondary battery of Example 3 and each component constituting the same, wherein the untreated stainless steel mesh has an average light The transmittance was about 74.1%, the average light transmittance of the air electrode and the zinc electrode was about 64.9% and 71.1%, and the average light transmittance of the zinc-air secondary battery assembled therewith was found to be about 48.8%. In this case, the transparent electrode (average thickness: about 50㎛) has a low light transmittance because the average thickness is thick compared to the zinc electrode (average thickness: about 55㎛).

아울러, 도 6의 II는 투명 전극과 아연 전극의 활성 물질 함량에 따른 실제 광 투과율과 이론적 광 투과율을 도시한 것으로, 이때 상기 전극에 포함된 금속 메쉬의 평균 두께는 도 3의 광학 현미경 이미지로부터 산출하고, 하기 식 1을 이용하여 각 전극의 이론적 광 투과율을 구하였다.In addition, II of FIG. 6 shows the actual light transmittance and the theoretical light transmittance according to the active material content of the transparent electrode and the zinc electrode, wherein the average thickness of the metal mesh included in the electrode is calculated from the optical microscope image of FIG. And the theoretical light transmittance of each electrode was calculated | required using following formula (1).

[식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

도 6의 II를 살펴보면, 투명 전극 및 아연 전극은 금속 메쉬에 로딩되는 활성 물질의 함량이 증가됨에 따라 광 투과율이 감소되는 경향을 나타냈다. 또한, 두 전극의 실제 광 투과율은 2차원으로 가정된 이론적 근사값과 한계 편차를 보였다.Looking at II of Figure 6, the transparent electrode and the zinc electrode showed a tendency that the light transmittance decreases as the content of the active material loaded on the metal mesh is increased. In addition, the actual light transmittances of the two electrodes showed theoretical approximations and marginal deviations assumed in two dimensions.

나아가, 본 발명에 따른 아연-공기 이차 전지를 카메라 촬영한 도 6의 III을 살펴보면, 상기 이차 전지는 굽힘의 여부와 상관없이 투명한 상태를 유지하는 것을 확인할 수 있다.Furthermore, referring to III of FIG. 6 photographing a zinc-air secondary battery according to the present invention, it can be seen that the secondary battery maintains a transparent state regardless of bending.

이러한 결과로부터, 본 발명에 따른 투명 전극과 이를 포함하는 아연-공기 이차 전지는 광 투과성이 우수한 것을 알 수 있다.From these results, it can be seen that the transparent electrode and the zinc-air secondary battery including the same according to the present invention have excellent light transmittance.

실험예Experimental Example 2. 전기적 물성 평가 2. Electrical property evaluation

본 발명에 따른 투명 전극과 이를 포함하는 아연-공기 이차 전지의 전기적 물성을 평가하기 위하여, 하기와 같은 실험을 수행하였다.In order to evaluate the electrical properties of the transparent electrode and the zinc-air secondary battery including the same according to the present invention, the following experiment was performed.

가. 전극의 옴 저항end. Ohm resistance of the electrode

제조예 2와 비교제조예 1에서 얻은 아연 전극; 및 실시예 3 및 비교예 1에서 얻은 투명 전극을 대상으로 전기 화학적 임피던스 분광법 (EIS)을 이용한 전극의 옴 저항을 측정하였다. 구체적으로, 공기극으로서 시판 중인 코발트 산화물 함유 전극을 상업적으로 구입하고, 전해액으로 6M KOH 수용액을 준비하였다. 그 후, 실시예 3 및 비교예 1에서 얻은 투명 전극을 각각 셋업하여 셀을 제조하고, 제조된 셀의 옴 저항을 측정하여 도 7 및 8에 나타내었다.Zinc electrode obtained in Preparation Example 2 and Comparative Preparation Example 1; And the ohmic resistance of the electrode using the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was measured for the transparent electrode obtained in Example 3 and Comparative Example 1. Specifically, a commercially available cobalt oxide-containing electrode was commercially purchased as an air electrode, and a 6M KOH aqueous solution was prepared as an electrolyte. Thereafter, the transparent electrodes obtained in Example 3 and Comparative Example 1 were respectively set up to prepare cells, and the ohmic resistance of the prepared cells was measured and shown in FIGS. 7 and 8.

도 7은 (a) 금속 메쉬 상에 아연(Zn)이 전착된 아연 전극(제조예 2)과 (b) 금속 메쉬 상에 아연(Zn) 분말이 분산된 고분자 조성물로 코팅된 아연 전극(비교제조예 1)의 옴 저항(Ohmic resistance)을 나타낸 그래프로서, 금속 메쉬 상에 아연(Zn)이 전착된 제조예 2의 아연 전극의 옴 저항은 8.71Ω이고, 고분자 조성물로 코팅된 비교제조예 1의 아연 전극의 옴 저항은 11.92Ω인 것을 알 수 있다. 이는 금속 메쉬 상에 아연이 전착된 전극은 활성 물질인 아연(Zn)이 조밀하게 충전되어 현저한 체적 증가 없이 높은 에너지 밀도를 구현함을 나타낸다.7 is a zinc electrode coated with a polymer composition in which zinc (Zn) is electrodeposited on a metal mesh (Preparation Example 2) and (b) a zinc (Zn) powder is dispersed on a metal mesh (comparative manufacture) As a graph showing ohmic resistance of Example 1), the ohmic resistance of the zinc electrode of Preparation Example 2 in which zinc (Zn) was electrodeposited on the metal mesh was 8.71Ω, and was coated with the polymer composition of Comparative Preparation Example 1 It can be seen that the ohmic resistance of the zinc electrode is 11.92 Ω. This indicates that the electrode electrodeposited with zinc on the metal mesh is densely packed with the active material zinc (Zn) to realize high energy density without significant volume increase.

또한, 도 8은 (a) 금속 메쉬의 일면에 음이온 교환 수지를 포함하는 박막이 병입된 구조의 투명 전극(실시예 2)과 (b) 금속 메쉬의 일면에 시트 형태의 박막이 적층된 구조의 투명 전극(비교예 1)의 옴 저항(Ohmic resistance)을 나타낸 그래프로서, 실시예 2의 투명 전극이 비교예 1의 투명 전극과 비교하여 내부 저항이 현저히 감소됨을 알 수 있다.8 illustrates a structure in which (a) a transparent electrode (Example 2) having a structure in which a thin film containing an anion exchange resin is bottled on one surface of a metal mesh and (b) a sheet-like thin film is stacked on one surface of a metal mesh. As a graph showing ohmic resistance of the transparent electrode (Comparative Example 1), it can be seen that the internal resistance of the transparent electrode of Example 2 is significantly reduced compared to the transparent electrode of Comparative Example 1.

나. 아연-공기 이차 전지의 굽힘 각도에 따른 물성 측정I. Measurement of physical properties according to bending angle of zinc-air secondary battery

실시예 3에서 제조된 아연-공기 이차 전지를 대상으로 전지의 굽힘 각도에 따른 충방전 횟수, 전류 밀도 및 옴 저항을 측정하였다. 구체적으로, 상기 전지의 충방전 횟수는 사이클러 시스템(WBCS3000, WonATech)을 이용하여 방전 컷-오프 전압 0.8V 및 충전 전압 2.7V 조건에서 1 mA의 정전류로 5분씩 전지의 충방전(총 충방전 시간: 10분)을 수행하여 충방전 전압이 변하는 차수를 확인하였다. 또한, 전지의 전류 밀도 및 옴 저항은 전기 화학적 임피던스 분광법 (EIS)을 이용하여 측정하였으며, 그 결과를 표 3 및 도 9에 나타내었다.The number of charge / discharge cycles, the current density, and the ohmic resistance of the zinc-air secondary battery prepared in Example 3 according to the bending angle of the battery were measured. Specifically, the number of charge / discharge cycles of the battery is based on a cycle system (WBCS3000, WonATech) for 5 minutes at a constant current of 1 mA at a charge cut-off voltage of 0.8V and a charge voltage of 2.7V. Time: 10 minutes) to determine the order in which the charge-discharge voltage changes. In addition, the current density and ohmic resistance of the battery were measured using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), and the results are shown in Table 3 and FIG. 9.

전지의 굽힘 각도Bending angle of battery 초기 개방 회로 전압(OCV)Initial Open Circuit Voltage (OCV) 컷-오프 전압Cut-off voltage 최대 충방전 횟수Number of charge / discharge cycles 0 ° 1.43V1.43 V 0.8V/2.7V0.8V / 2.7V 101 회101 times 90°90 ° 1.43V1.43 V 0.8V/2.7V0.8V / 2.7V 120 회120 times 180°180 ° 1.47V1.47 V 0.8V/2.7V0.8V / 2.7V 123 회123 times

도 9의 A는 전지의 굽힘 각도를 나타내는 카메라 촬영 이미지이고, B는 굽힘 각도에 따른 충방전 횟수별 전압을 도시한 그래프이며, C는 전지의 전류 밀도를 도시한 그래프이고, D는 전지의 굽힘 각도 별 옴 저항을 도시한 그래프이다.9A is a camera photographing image showing the bending angle of the battery, B is a graph showing the voltage according to the number of charging and discharging according to the bending angle, C is a graph showing the current density of the battery, and D is the bending of the battery. It is a graph showing ohmic resistance by angle.

상기 표 3과 도 9를 살펴보면, 실시예 3의 아연-공기 이차 전지는 굽힘 각도가 0°, 90° 및 180°인 조건에서 초기 개방 회로 전압 (OCV)이 1.42~1.50V, 구체적으로는 각각 1.43V, 1.43V 및 1.47V로 나타냈으며, 최대 충방전 회수도 굽힘 각도에 상관없이 모두 100회를 초과하는 것으로 나타났다.Referring to Table 3 and FIG. 9, the zinc-air secondary battery of Example 3 has an initial open circuit voltage (OCV) of 1.42 to 1.50 V, specifically, at bending angles of 0 °, 90 °, and 180 °, respectively. 1.43V, 1.43V and 1.47V, and the maximum number of charge / discharge cycles was found to exceed 100 times regardless of the bending angle.

이러한 결과로부터, 본 발명의 아연-공기 이차 전지가 본 발명에 따른 투명 전극을 구비하여 광 투과율이 우수할 뿐만 아니라 전기적 물성과 유연성도 뛰어남을 의미한다.From these results, the zinc-air secondary battery of the present invention is provided with a transparent electrode according to the present invention means not only excellent light transmittance but also excellent electrical properties and flexibility.

Claims (16)

금속 메쉬; 및
상기 금속 메쉬 일면에 위치하고 이온 교환 수지를 포함하는 박막을 포함하고,
상기 박막은 금속 메쉬에 포함된 금속선을 따라 형성되어 기공을 포함하는 구조를 갖는 투명 전극.
Metal mesh; And
A thin film located on one surface of the metal mesh and including an ion exchange resin,
The thin film is a transparent electrode having a structure is formed along the metal wire included in the metal mesh comprises pores.
제1항에 있어서,
금속 메쉬는 스테인레스 스틸 메쉬, 금 메쉬, 은 메쉬 또는 구리 메쉬인 투명 전극.
The method of claim 1,
The metal mesh is a stainless steel mesh, gold mesh, silver mesh or copper mesh transparent electrode.
제1항에 있어서,
금속선의 평균 직경은 1㎛ 내지 100㎛인 투명 전극.
The method of claim 1,
The transparent electrode of which the average diameter of a metal wire is 1 micrometer-100 micrometers.
제1항에 있어서,
이온 교환 수지는 4차 암모늄기, 이미노아세트산기 및 티오우레아기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 작용기를 포함하는 음이온 교환 수지인 투명 전극.
The method of claim 1,
The ion exchange resin is a transparent electrode which is an anion exchange resin comprising at least one functional group selected from the group consisting of quaternary ammonium groups, iminoacetic acid groups and thiourea groups.
제1항에 있어서,
박막의 평균 두께는 1㎛ 내지 15㎛인 투명 전극.
The method of claim 1,
The transparent electrode having an average thickness of 1 μm to 15 μm.
제1항에 있어서,
금속 메쉬는 백금(Pt), 이리듐(Ir), 코발트(Co) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 또는 이의 산화물을 포함하는 촉매가 포함된 층으로 코팅된 투명 전극.
The method of claim 1,
The metal mesh is a transparent electrode coated with a layer containing a catalyst comprising at least one metal selected from the group consisting of platinum (Pt), iridium (Ir), cobalt (Co) and manganese (Mn) or an oxide thereof.
부분적으로 건조된 이온 교환 수지 상에 금속 메쉬를 적층하는 단계;
금속 메쉬가 적층된 이온 교환 수지를 수산화 용액에 침지하는 단계; 및
침지된 이온 교환 수지로부터 금속 메쉬를 탈착하여, 금속 메쉬 일면에 금속선을 따라 이온 교환 수지가 형성된 박막을 갖는 투명 전극을 얻는 단계를 포함하는 투명 전극의 제조방법.
Laminating a metal mesh on the partially dried ion exchange resin;
Immersing the ion exchange resin in which the metal mesh is laminated in a hydroxide solution; And
Desorbing the metal mesh from the immersed ion exchange resin, to obtain a transparent electrode having a thin film formed with an ion exchange resin along the metal wire on one surface of the metal mesh.
제7항에 있어서,
수산화 용액은 NaOH, KOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2 및 Ba(OH)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 투명 전극의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
Hydroxide solution is a method for producing a transparent electrode comprising at least one selected from the group consisting of NaOH, KOH, Mg (OH) 2 , Ca (OH) 2 and Ba (OH) 2 .
제7항에 있어서,
수산화 용액의 농도는 0.01 M 내지 5M인 투명 전극의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
The concentration of the hydroxide solution is a method for producing a transparent electrode of 0.01 M to 5M.
제7항에 있어서,
침지시간은 10시간 내지 50시간인 투명 전극의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
Immersion time is a method for producing a transparent electrode of 10 hours to 50 hours.
제7항에 있어서,
이온 교환 수지 상에 금속 메쉬를 적층하는 단계 이전에,
백금(Pt), 이리듐(Ir), 코발트(Co) 및 망간(Mn)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 또는 이의 산화물을 포함하는 촉매 및 바인더를 포함하는 조성물로 금속 메쉬 표면을 코팅하는 단계를 포함하는 투명 전극의 제조방법.
The method of claim 7, wherein
Prior to laminating the metal mesh on the ion exchange resin,
Coating a metal mesh surface with a composition comprising a catalyst and a binder comprising at least one metal or oxide thereof selected from the group consisting of platinum (Pt), iridium (Ir), cobalt (Co) and manganese (Mn) Method for producing a transparent electrode comprising a.
제11항에 있어서,
금속 메쉬 표면을 코팅하는 단계는 에어브러시(air brush), 메이어(Mayer), 디-바(D-bar), 고무롤(rubber roll), G/V 롤(G/V roll), 에어나이프(air knife) 또는 슬롯다이(slot die)로 수행되는 투명 전극의 제조방법.
The method of claim 11,
Coating the metal mesh surface includes air brush, Mayer, D-bar, rubber roll, G / V roll, air knife Method of manufacturing a transparent electrode carried out by knife or slot die.
제1항에 따른 투명 전극을 포함하는 공기극;
아연(Zn)을 함유하는 금속 메쉬를 포함하는 아연 전극; 및
수산화 이온을 함유하는 전해질 겔을 포함하는 아연-공기 이차 전지.
An air electrode comprising a transparent electrode according to claim 1;
A zinc electrode comprising a metal mesh containing zinc (Zn); And
A zinc-air secondary battery comprising an electrolyte gel containing hydroxide ions.
제13항에 있어서,
아연 전극에 포함된 금속 메쉬는 아연 메쉬 또는 아연(Zn)이 전착(electro deposition)된 스테인레스 스틸 메쉬인 것을 특징으로 하는 아연-공기 이차 전지.
The method of claim 13,
Zinc-air secondary battery, characterized in that the metal mesh contained in the zinc electrode is a zinc mesh or a stainless steel mesh electrode (Zn) electrodeposited (Zn).
제13항에 있어서,
아연 전극은 아연(Zn)을 함유하는 금속 메쉬가 전해질 겔에 함침된 구조를 갖는 아연-공기 이차 전지.
The method of claim 13,
A zinc electrode is a zinc-air secondary battery having a structure in which a metal mesh containing zinc (Zn) is impregnated into an electrolyte gel.
제13항에 있어서,
아연-공기 이차 전지의 평균 광 투과도는 400 nm 내지 700 nm 파장을 갖는 광에 대하여 30% 이상인 아연-공기 이차 전지.
The method of claim 13,
The average light transmittance of the zinc-air secondary battery is 30% or more for light having a wavelength of 400 nm to 700 nm, zinc-air secondary battery.
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