KR20200080949A - A Battery Cell for Redox flow battery having a mixed serial and parallel structure - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀에 관한 것으로, 특히 전해 반응이 일어나는 전지셀 내부에서 분로전류(shunt current)의 발생을 줄여서 전지의 효율을 향상시키고, 구조가 단순해지며, 외부회로와의 연결이 용이하도록 한 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀에 관한 것이다.The present invention relates to a battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed. In particular, the efficiency of the battery is improved by reducing the generation of shunt current inside the battery cell where an electrolytic reaction occurs, and the structure is simplified. , It relates to a battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed to facilitate connection with an external circuit.
도1에 도시된 바와 같이, 전해액이 순환됨에 따라 충방전이 이루어지는 레독스 흐름전지는, 일반적으로 화학반응을 통해 전력이 저장되는 역할을 하는 양극전해액(121a)과 음극전해액(122a)과, 두 전해액의 반응을 유도하여 전력이 충전 또는 방전되도록 하는 전지셀(110)과, 상기 양극전해액(121a) 및 음극전해액(122a)을 상기 전지셀(110) 내부로 유통시키는 전해액유로(130)를 포함한다. 또한, 상기 전지셀(110)은 이온이 교환되며 화학반응이 일어나도록 하는 이온교환막(111)과, 다공성 물질로 이루어져 각 극 전해액이 유통되며 화학 반응이 일어나는 사이트(site)를 제공하는 양극전극(112) 및 음극전극(113)과, 외부로 전기가 통전되도록 도전성을 갖는 양극집전판(114) 및 음극집전판(115)을 포함한다. 상기 양극전극(112) 및 음극전극(113)이 상기 양극집전판(114) 및 음극집전판(115)에 직접 닿는 것을 방지하고 동시에 전기적으로 통전되도록, 상기 양극전극(112) 및 음극전극(113)과 상기 양극집전판(114) 및 음극집전판(115) 사이에는 각각 분리판(116)이 배치된다.As shown in FIG. 1, a redox flow battery in which charging and discharging is performed as the electrolyte is circulated, generally includes an
레독스 레독스 흐름전지의 출력을 높이기 위해서, 상기 전지셀(100)을 적층한 직렬적층구조 또는 병렬적층구조가 사용된다. Redox To increase the output of the redox flow battery, a series stacked structure or a stacked stacked structure in which the
상기 직렬적층구조는, 양극과 음극이 서로 교차하여 반복되기 때문에 셀 내부의 구조가 단순하고 출력을 쉽게 늘릴 수 있는 장점이 있으나, 적층되는 전지셀의 수가 늘어남에 따라 셀과 셀 사이의 전위차가 발생하게 되고, 이에 상기 전해액유로를 따라 흐르는 분로전류(shunt current)로 인한 효율 저하와 셀 내부의 손상이 발생할 가능성이 높아진다.The series stacked structure has an advantage in that the structure inside the cell is simple and the output can be easily increased because the anode and the cathode are repeated to cross each other, but as the number of battery cells stacked increases, a potential difference between the cell and the cell occurs. Thus, the efficiency due to the shunt current flowing along the electrolyte flow path and the possibility of damage inside the cell are increased.
반면에 병렬적층구조는, 인접한 셀이 서로 같은 극을 마주하도록 배치함으로써, 각 셀이 전기적으로 동등한 전위를 갖게 한 구조이다. 상기 병렬적층구조는, 전기적 전위가 각 셀 별로 동등하기 때문에 분로전류가 발생하기 어려운 구조를 가지고 있으나, 인접한 셀이 같은 극을 마주하고 있기 때문에 셀 내부의 구조가 복잡해진다. 또한 매 셀마다 2개씩의 집전판이 필요하기 때문에 외부의 회로와 전기적으로 연결하는 것이 복잡해지는 단점이 존재한다. 또한, 출력 대비 전류량이 커지기 때문에 저항손실(ohmic loss)이 발생할 가능성이 존재한다.On the other hand, the parallel stacked structure is a structure in which adjacent cells face the same poles to each other, so that each cell has an electrical potential that is equal. The parallel stacked structure has a structure in which shunt current is unlikely to occur because the electrical potential is equal for each cell, but the structure inside the cell is complicated because adjacent cells face the same pole. In addition, since two current collector plates are required for each cell, there is a disadvantage in that it is complicated to electrically connect to an external circuit. In addition, there is a possibility that an ohmic loss occurs because the amount of current compared to the output increases.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 전해 반응이 일어나는 전지셀 내부에서 분로전류(shunt current)의 발생을 줄여서 전지의 효율을 향상시키고, 구조가 단순해지며, 외부회로와의 연결이 용이하도록 한 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀을 제공함을 그 목적으로 한다. The present invention has been devised to improve the problems as described above, by reducing the generation of shunt current inside the battery cell where the electrolytic reaction occurs, improves the efficiency of the battery, simplifies the structure, and external circuits. It is an object of the present invention to provide a battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed to facilitate connection.
본 발명의 일측면에 따른 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀은, 양극과 음극을 갖는 제1 단위셀과, 상기 제1 단위셀에 인접하여 배치되며 양극이 상기 제1 단위셀의 음극과 인접하도록 직렬로 배치되는 제1 인접단위셀을 포함하는 제1 직렬모듈; 양극과 음극을 갖는 제2 단위셀과, 상기 제2 단위셀에 인접하여 배치되며 음극이 상기 제2 단위셀의 양극과 인접하도록 직렬로 배치되는 제2 인접단위셀을 포함하는 제2 직렬모듈; 상기 제2 직렬모듈은 상기 제2 단위셀의 음극이 상기 제1 인접단위셀의 음극과 인접하도록, 상기 제1 직렬모듈에 대하여 병렬로 배치되고, 상기 제1 직렬모듈의 외측에 배치되는 제1 양극집전판; 상기 제2 직렬모듈의 외측에 배치되는 제2 양극집전판; 및 상기 제1,2 직렬모듈 사이에 배치되는 음극용 중간집전판;을 포함하는 것을 특징으로 한다. A battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed according to an aspect of the present invention, a first unit cell having an anode and a cathode, and adjacent to the first unit cell, wherein the anode is the first unit cell A first serial module including a first adjacent unit cell disposed in series adjacent to the cathode; A second serial module including a second unit cell having an anode and a cathode, and a second adjacent unit cell disposed adjacent to the second unit cell and disposed in series such that a cathode is adjacent to an anode of the second unit cell; The second serial module is disposed in parallel with respect to the first serial module so that the negative electrode of the second unit cell is adjacent to the negative electrode of the first adjacent unit cell, and the first serial module is disposed outside the first serial module. Positive electrode current collector plate; A second anode current collector plate disposed outside the second series module; And an intermediate current collector plate for the negative electrode disposed between the first and second serial modules.
또한, 상기 제1 양극집전판과 상기 제2 양극집전판을 서로 연결하는 공통양극집전판을 포함하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to include a common positive electrode current collector plate connecting the first positive electrode current collector plate and the second positive electrode current collector plate to each other.
또한, 상기 제1 직렬모듈은, 상기 제1 단위셀과 상기 제1 인접단위셀 사이에 배치되며, 양극이 상기 제1 단위셀의 음극과 인접하게 배치되고 음극이 상기 제1 인접단위셀의 양극과 인접하게 배치되도록 직렬로 배치되는 제1 추가단위셀을 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the first serial module is disposed between the first unit cell and the first adjacent unit cell, an anode is disposed adjacent to the negative electrode of the first unit cell, and a negative electrode is the positive electrode of the first adjacent unit cell. It is preferable to further include a first additional unit cell arranged in series so as to be disposed adjacent to.
또한, 상기 제2 직렬모듈은, 상기 제2 단위셀과 상기 제2 인접단위셀 사이에 배치되며, 음극이 상기 제2 단위셀의 양극과 인접하게 배치되고 양극이 상기 제2 인접단위셀의 음극과 인접하게 배치되도록 직렬로 배치되는 제2 추가단위셀을 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the second serial module is disposed between the second unit cell and the second adjacent unit cell, a negative electrode is disposed adjacent to the positive electrode of the second unit cell, and a positive electrode is a negative electrode of the second adjacent unit cell. It is preferable to further include a second additional unit cell arranged in series so as to be disposed adjacent to.
본 발명의 다른 측면에 따른 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀은, 양극과 음극을 갖는 제1 단위셀과, 상기 제1 단위셀에 인접하여 배치되며 음극이 상기 제1 단위셀의 양극과 인접하도록 직렬로 배치되는 제1 인접단위셀을 포함하는 제1 직렬모듈; 양극과 음극을 갖는 제2 단위셀과, 상기 제2 단위셀에 인접하여 배치되며 양극이 상기 제2 단위셀의 음극과 인접하도록 직렬로 배치되는 제2 인접단위셀을 포함하는 제2 직렬모듈; 상기 제2 직렬모듈은 상기 제2 단위셀의 양극이 상기 제1 인접단위셀의 양극과 인접하도록, 상기 제1 직렬모듈에 대하여 병렬로 배치되고, 상기 제1 직렬모듈의 외측에 배치되는 제1 음극집전판; 상기 제2 직렬모듈의 외측에 배치되는 제2 음극집전판; 및 상기 제1,2 직렬모듈 사이에 배치되는 양극용 중간집전판;을 포함하는 것을 특징으로 한다. A battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed according to another aspect of the present invention, a first unit cell having an anode and a cathode, and adjacent to the first unit cell, wherein the cathode is the first unit cell A first serial module including a first adjacent unit cell disposed in series adjacent to the anode; A second serial module including a second unit cell having an anode and a cathode, and a second adjacent unit cell disposed adjacent to the second unit cell and arranged in series such that an anode is adjacent to the cathode of the second unit cell; The second serial module is disposed in parallel with respect to the first serial module so that the positive electrode of the second unit cell is adjacent to the positive electrode of the first adjacent unit cell, and the first serial module is disposed outside the first serial module. Cathode current collector plate; A second cathode current collector plate disposed outside the second series module; And an intermediate current collector plate for positive electrodes disposed between the first and second series modules.
또한, 상기 제1 음극집전판과 상기 제2 음극집전판을 서로 연결하는 공통음극집전판을 포함하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to include a common negative electrode current collector plate connecting the first negative electrode current collector plate and the second negative electrode current collector plate to each other.
또한, 상기 제1 직렬모듈은, 상기 제1 단위셀과 상기 제1 인접단위셀 사이에 배치되며, 음극이 상기 제1 단위셀의 양극과 인접하게 배치되고 양극이 상기 제1 인접단위셀의 음극과 인접하게 배치되도록 직렬로 배치되는 제1 추가단위셀을 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the first serial module is disposed between the first unit cell and the first adjacent unit cell, a negative electrode is disposed adjacent to the positive electrode of the first unit cell, and a positive electrode is a negative electrode of the first adjacent unit cell. It is preferable to further include a first additional unit cell arranged in series so as to be disposed adjacent to.
또한, 상기 제2 직렬모듈은, 상기 제2 단위셀과 상기 제2 인접단위셀 사이에 배치되며, 양극이 상기 제2 단위셀의 음극과 인접하게 배치되고 음극이 상기 제2 인접단위셀의 양극과 인접하게 배치되도록 직렬로 배치되는 제2 추가단위셀을 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the second serial module is disposed between the second unit cell and the second adjacent unit cell, an anode is disposed adjacent to the negative electrode of the second unit cell, and a negative electrode is the positive electrode of the second adjacent unit cell. It is preferable to further include a second additional unit cell arranged in series so as to be disposed adjacent to.
본 발명에 따른 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀은, 전지셀이 직렬 및 병렬 구조를 혼합하여 배치함으로써, 전해 반응이 일어나는 전지셀 내부에서 분로전류(shunt current)의 발생을 줄여서 전지의 효율을 향상시키고, 구조가 단순해지며, 외부회로와의 연결을 용이하게 하는 효과를 제공한다. A battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure according to the present invention is mixed, the battery cell is arranged by mixing a series and a parallel structure, thereby reducing the occurrence of shunt current inside the battery cell in which an electrolytic reaction occurs. It improves the efficiency, simplifies the structure, and provides an effect of facilitating connection with external circuits.
도1은 일반적인 레독스 흐름전지를 개략적으로 도시한 도면,
도2는 직렬로 적층한 전지셀을 도시한 도면,
도3은 병렬로 적층한 전지셀을 도시한 도면,
도4는 본 발명 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀을 도시한 도면,
도5은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀을 도시한 도면,
도6은 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀을 도시한 도면,
도7은 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀을 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a general redox flow battery,
2 is a view showing a battery cell stacked in series;
Figure 3 is a view showing a battery cell stacked in parallel,
4 is a view showing a battery cell for a redox flow battery according to an embodiment of the present invention,
5 is a view showing a battery cell for a redox flow battery according to another embodiment of the present invention,
6 is a view showing a battery cell for a redox flow battery according to another embodiment of the present invention,
7 is a view showing a battery cell for a redox flow battery according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나 이는 본 발명의 다양한 실시 예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 다양한 실시 예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described in connection with the accompanying drawings. Various embodiments of the present invention may have various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed descriptions are described. However, this is not intended to limit the various embodiments of the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications and/or equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the various embodiments of the present invention. In connection with the description of the drawings, similar reference numerals have been used for similar elements.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 발명(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예에서, "포함하다" 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.Expressions such as “comprises” or “can include” that may be used in various embodiments of the present invention indicate the existence of a corresponding function, operation, or component that has been invented, and additional one or more functions, operations, or The components and the like are not limited. Further, in various embodiments of the present invention, terms such as “include” or “have” are intended to designate the existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, It should be understood that one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof are not excluded in advance.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.When it is stated that an element is "connected" to another element, the other element may be directly connected to the other element, but another new element between the other element and the other element It should be understood that may exist. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it will be understood that no other new component exists between the component and the other components. You should be able to.
본 발명의 다양한 실시 예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 다양한 실시 예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Terms used in various embodiments of the present invention are only used to describe specific day embodiments, and are not intended to limit the various embodiments of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명의 다양한 실시 예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which various embodiments of the present invention pertain.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 다양한 실시 예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and are ideally or excessively formal unless explicitly defined in various embodiments of the present invention. It is not interpreted as meaning.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도1은 일반적인 레독스 흐름전지를 개략적으로 도시한 도면이고, 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀을 도시한 도면이다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 is a view schematically showing a general redox flow battery, and FIG. 4 is a view showing a battery cell for a redox flow battery according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 전지셀은 레독스 흐름전지에 사용된다. 먼저 도1을 참고하여 일반적인 레독스 흐름전지의 구성에 대하여 설명한다. 레독스 흐름전지(100)는, 전지셀(110), 전해액저장탱크(120), 전해액유로(130)를 포함한다. The battery cell according to the present invention is used in a redox flow battery. First, a configuration of a general redox flow battery will be described with reference to FIG. 1. The
상기 전지셀(battery cell;110)은 전해액을 통해 충전 및 방전이 일어나는 구성으로서, 이온교환막(111), 양극(112), 음극(113), 양극집전판(114), 음극집전판(115), 분리판(116)를 포함한다.The battery cell (battery cell) 110 is a configuration in which charging and discharging occurs through the electrolyte, the
상기 이온교환막(111)은 화학 반응이 일어나도록 이온 교환이 가능한 막으로 이루어진다. 상기 양극(112) 및 음극(113)은, 상기 이온교환막(111)의 양측에 배치되는데, 다공성 물질로 이루어져 각 극 전해액이 유통되고, 화학 반응이 일어나는 사이트(site)로서 제공된다. 상기 양극집전판(114) 및 음극집전판(115)은, 외부로 전기를 통전시키기 위해서 마련된다. 상기 분리판(116)은, 상기 양극(112)과 상기 양극집전판(114) 사이 및 상기 음극(113)과 상기 음극집전판(115) 사이에 배치되어, 전해액이 집전판에 직접 닿는 것을 방지하면서 동시에 전기적으로 통전시키기 위해서 마련된다. The
상기 전해액저장탱크(120)는 상기 전지셀(110)에 전해액을 공급하기 위해 마련된다. 상기 전해액저장탱크(120)는 상기 양극에 공급되는 양극전해액(121a)을 저장하는 양극용 전해액저장탱크(121)과, 상기 음극에 공급되는 음극전해액(122a)을 저장하는 음극용 전해액저장탱크(122)를 포함한다. The electrolyte storage tank 120 is provided to supply the electrolyte to the
상기 전해액유로(130)는 전해액이 순환되는 유로로서 제공된다. 상기 전해액유로(130)는 제1 전해액유로(131)와 제2 전해액유로(132)를 포함한다. The
상기 제1 전해액유로(131)는 상기 양극용 전해액저장탱크(121)와 상기 전지셀(110)을 연결하여 상기 전해액이 순환되는 유로이다. 상기 제1 전해액유로(131)는, 상기 양극전해액(121a)을 상기 전지셀(110)로 공급하기 위해서 상기 양극용 전해액저장탱크(121)와 상기 전지셀(110)을 연결하는 제1 공급유로(1311)와, 상기 양극전해액(121a)을 상기 양극용 전해액저장탱크(121)로 회수하기 위해서 상기 전지셀(110)과 상기 양극용 전해액저장탱크(121)를 연결하는 제1 회수유로(1312)를 포함한다. 상기 양극(112)에 공급되는 상기 양극전해액(121a)은, 상기 양극용 전해액저장탱크(121), 제1 공급유로(1311), 전지셀(110), 제1 회수유로(1312)를 거쳐 다시 상기 양극용 전해액저장탱크(121)로 들어오면서 순환된다. The
상기 제2 전해액유로(132)는 상기 음극용 전해액저장탱크(122)와 상기 전지셀(110)을 연결하여 상기 전해액이 순환되는 유로이다. 상기 제2 전해액유로(132)는, 상기 음극전해액(122a)을 상기 전지셀(110)로 공급하기 위해서 상기 음극용 전해액저장탱크(122)와 상기 전지셀(110)을 연결하는 제2 공급유로(1321)와, 상기 음극전해액(122a)을 상기 음극용 전해액저장탱크(122)로 회수하기 위해서 상기 전지셀(110)과 상기 음극용 전해액저장탱크(122)를 연결하는 제2 회수유로(1322)를 포함한다. 상기 음극(113)에 공급되는 상기 음극전해액(122a)은, 상기 음극용 전해액저장탱크(122), 제2 공급유로(1321), 전지셀(110), 제2 회수유로(1322)를 거쳐 다시 상기 음극용 전해액저장탱크(122)로 들어오면서 순환된다. 상기 양극전해액(121a) 및 음극전해액(122a)을 순환시키기 위해서 펌프 등이 구비될 수 있으며, 이러한 구성은 이미 공지된 바 구체적인 설명은 생략한다. The
상기와 같은 레독스 흐름전지에 있어서, 본 발명의 일 측면에 따른 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀은, 직렬 및 병렬 구조가 혼합된 전지셀 구조를 제안한다. In the redox flow battery as described above, a redox flow battery battery cell in which a series-parallel structure is mixed according to an aspect of the present invention proposes a battery cell structure in which a series and a parallel structure are mixed.
구체적으로, 도4를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀은, 제1 직렬모듈(10), 제2 직렬모듈(20), 제1 양극집전판(30), 제2 양극집전판(40), 및 음극용 중간집전판(50)을 포함한다. Specifically, referring to FIG. 4, a battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure according to an aspect of the present invention is mixed includes a
상기 제1 직렬모듈(10)은 제1 단위셀(11)과 제1 인접단위셀(12)을 포함한다. 상기 제1 단위셀(11) 또는 상기 제1 인접단위셀(12)은 각각 충전 및 방전이 일어나는 최소 단위로서, 양극(101)과 음극(102)을 각각 포함한다. The first
구체적으로, 상기 제1 단위셀(11) 및 상기 제2 인접단위셀(12)은 양극(101), 음극(102), 이온교환막(103), 및 분리판(104)를 포함한다. 상기 양극(101), 음극(102), 이온교환막(103), 및 분리판(104)의 구성은, 도1의 양극(112), 음극(113), 이온교환막(111), 및 분리판(116)과 실질적으로 동일하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.Specifically, the
도4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단위셀(11)은 양극(101)이 최외측에 위치하도록 배치된다. 상기 제1 인접단위셀(12)은 상기 제1 단위셀(11)에 인접하여 배치되는데, 상기 제1 인접단위셀(12)의 양극(101)은 상기 제1 단위셀(11)의 음극(102)과 인접하여 직렬로 배치된다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 상기 제1 직렬모듈(10)은 실질적으로 동일한 구성을 갖는 2개의 단위셀[제1 단위셀(11)과 제1 인접단위셀(12)]이 서로 직렬로 배치되는 구조를 갖는다. 4, the
상기 제2 직렬모듈(20)은 제2 단위셀(21)과 제2 인접단위셀(22)을 포함한다. 상기 제2 단위셀(21) 또는 제2 인접단위셀(22)은, 상기 제1 단위셀(11) 또는 상기 제1 인접단위셀(12)과 마찬가지로 각각 충전 및 방전이 일어나는 최소 단위로서, 양극(101)과 음극(102)을 각각 포함한다.The second
상기 제2 단위셀(21) 또는 제2 인접단위셀(22)의 각각의 구조는, 상기 제1 단위셀(11) 또는 상기 제1 인접단위셀(12)과 실질적으로 동일하다. 즉, 상기 제2 단위셀(21) 또는 제2 인접단위셀(22)은 양극(101), 음극(102), 이온교환막(103), 및 분리판(104)를 포함한다. 상기 제2 단위셀(21) 또는 제2 인접단위셀(22)의 양극(101), 음극(102), 이온교환막(103), 및 분리판(104)의 구성은, 도1의 양극(112), 음극(113), 이온교환막(111), 및 분리판(116)과 실질적으로 동일하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.Each structure of the
도4에 도시된 바와 같이, 상기 제2 단위셀(21)은 제1 직렬모듈(10)의 제1 인접단위셀(12)과 인접하여 배치되고, 제2 인접단위셀(22)은 최외측에 배치된다. 특히, 상기 제2 인접단위셀(22)의 양극(101)이 최외측에 위치하도록 배치된다.4, the
상기 제2 인접단위셀(22)은 상기 제2 단위셀(21)에 인접하여 배치되는데, 상기 제2 인접단위셀(22)의 음극(102)이 상기 제2 단위셀(21)의 양극(101)과 인접하여 직렬로 배치된다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 상기 제2 직렬모듈(20)은, 상기 제1 직렬모듈(10)과 마찬가지로, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 2개의 단위셀[제2 단위셀(21) 및 제2 인접단위셀(22)]이 서로 직렬로 배치되는 구조를 갖는다. The second
본 발명에 따르면, 상기 제1 직렬모듈(10)와 상기 제2 직렬모듈(20)은 서로 병렬로 배치된다. 구체적으로, 상기 제2 직렬모듈(20)의 제2 단위셀(21)은 상기 제1 직렬모듈(10)의 제1 인접단위셀(12)과 인접하여 배치되는데, 상기 제2 단위셀(21)의 음극(102)이 상기 제1 인접단위셀(12)의 음극(102)과 인접하도록 배치된다. According to the present invention, the first
상기 제1 양극집전판(30), 상기 제2 양극집전판(40), 및 음극용 중간집전판(50)은 외부로 전기를 통전시키기 위해서 마련된다. 예컨대, 상기 제1,2 양극집전판(30,40) 및 음극용 중간집전판(50)은 레독스 흐름전지의 충전시 외부전원을 인가하는 단자로서 제공된다. The first positive electrode
상기 제1 양극집전판(30)은, 상기 제1 직렬모듈(10)의 외측에 배치된다. 구체적으로, 본 실시예에 따르면 상기 제1 양극집전판(30)은 제1 단위셀(11)의 양극(101)과 마주하여 배치된다. The first positive electrode
상기 제2 양극집전판(30)은, 상기 제2 직렬모듈(20)의 외측에 배치된다. 구체적으로, 본 실시예에 따르면 상기 제2 양극집전판(40)은 제2 인접단위셀(22)의 양극(101)과 마주하여 배치된다.The second positive electrode
상기 음극용 중간집전판(50)은, 상기 제1,2 직렬모듈(10,20) 사이에 배치된다. 상술한 바와 같이, 상기 제1 직렬모듈(10)과 상기 제2 직렬모듈(20)이 서로 인접하여 배치될 때, 상기 제1 인접단위셀(12)의 음극(102)과 상기 제2 단위셀(21)의 음극(102)이 서로 마주하여 배치되므로, 상기 제1 인접단위셀(12)의 음극(102)과 상기 제2 단위셀(21)의 음극(102) 사이에 음극용 중간집전판(50)이 배치된다.The negative electrode
본 발명 실시예에 따르면, 공통양극집전판(60)을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, a common positive electrode
도4에 도시된 바와 같이, 상기 공통양극집전판(60)은 상기 제1 양극집전판(30)과 상기 제2 양극집전판(40)을 서로 연결한다. 외부로 전기를 통전시킬 때, 상기 공통양극집전판(60)의 임의의 지점을 연결할 수 있다. 4, the common positive electrode
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀을 도시한 도면이다. 도5의 실시예에 따른 전지셀에 있어서, 도4의 실시예와 동일한 작용을 하는 구성에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하고, 그 구체적인 설명은 생략한다. 도5의 실시예는, 도4와 비교하여, 제1 직렬모듈(10)은 제1 추가단위셀(13)을 더 포함하고, 제2 직렬모듈(20)은 제2 추가단위셀(23)을 더 포함하는 것이 상이하다. 이하, 상기 차이점에 대하여 구체적으로 설명한다.5 is a view showing a battery cell for a redox flow battery according to another embodiment of the present invention. In the battery cell according to the embodiment of FIG. 5, the same reference numerals are assigned to components having the same function as the embodiment of FIG. 4, and detailed description thereof will be omitted. 5, compared with FIG. 4, the first
본 실시예에 따르면, 상기 제1 직렬모듈(10)은 제1 추가단위셀(13)을 더 포함한다. 상기 제1 추가단위셀(13)은 상기 제1 단위셀(11)과 상기 제1 인접단위셀(12)의 사이에 배치된다. 상기 제1 추가단위셀(13) 자체는 상기 제1 단위셀(11) 또는 제1 인접단위셀(12)의 구성과 동일한 구성을 갖는다.According to this embodiment, the first
상기 제1 추가단위셀(13)의 양극(101)은 상기 제1 단위셀(11)의 음극(102)과 인접하게 배치되고, 상기 제1 추가단위셀(13)의 음극(102)은 상기 제1 인접단위셀(12)의 양극(101)과 인접하게 배치된다. 상기 제1 추가단위셀(13)은 상기 제1 단위셀(11) 및 제1 인접단위셀(12)과의 관계에서 직렬로 배치된다. The
상기 제2 직렬모듈(20)은 상기 제2 추가단위셀(23)을 더 포함한다. 상기 제2 추가단위셀(23)은 상기 제2 단위셀(21)과 상기 제2 인접단위셀(22)의 사이에 배치된다. 상기 제2 추가단위셀(23) 자체는 상기 제2 단위셀(21) 또는 제2 인접단위셀(22)의 구성과 동일한 구성을 갖는다.The second
상기 제2 추가단위셀(23)의 음극(102)은 상기 제2 단위셀(21)의 양극(101)과 인접하게 배치되고, 상기 제2 추가단위셀(23)의 양극(101)은 상기 제2 인접단위셀(22)의 음극(102)과 인접하게 배치된다. 상기 제2 추가단위셀(23)은 상기 제2 단위셀(21) 및 제2 인접단위셀(22)과의 관계에서 직렬로 배치된다.The
한편, 도6은 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀을 도시한 도면이다. 도6의 실시예에 있어서, 도4의 실시예와 동일한 작용을 하는 구성에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하고 그 구체적인 설명은 생략한다.On the other hand, Figure 6 is a view showing a battery cell for a redox flow battery according to another embodiment of the present invention. In the embodiment of Fig. 6, the same reference numerals are assigned to the components having the same functions as those of Fig. 4, and detailed descriptions thereof are omitted.
본 실시예에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀은, 제1 직렬모듈(10), 제2 직렬모듈(20), 제1 음극집전판(70), 제2 음극집전판(80), 및 양극용 중간집전판(90)을 포함한다. The battery cell for a redox flow battery according to the present embodiment is for a
상기 제1 직렬모듈(10)은 제1 단위셀(11)과 제1 인접단위셀(12)을 포함하며, 실질적으로 도4의 제1 직렬모듈(10)과 동일하다. 구체적으로, 상기 제1 단위셀(11) 및 상기 제2 인접단위셀(12)은 양극(101), 음극(102), 이온교환막(103), 및 분리판(104)를 포함한다. 본 실시예에 따른 제1 직렬모듈(10)은, 도4의 제1 직렬모듈(10)과 비교하여 양극(101)과 음극(102)의 배치가 상이하다. The first
도6에 도시된 바와 같이, 상기 제1 단위셀(11)은 음극(102)이 최외측에 위치하도록 배치된다. 상기 제1 인접단위셀(12)은 상기 제1 단위셀(11)에 인접하여 배치되는데, 상기 제1 인접단위셀(12)의 음극(102)은 상기 제1 단위셀(11)의 양극(101)과 인접하여 직렬로 배치된다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 상기 제1 직렬모듈(10)은 실질적으로 동일한 구성을 갖는 2개의 단위셀[제1 단위셀(11)과 제1 인접단위셀(12)]이 서로 직렬로 배치되는 구조를 갖는다. 6, the
상기 제2 직렬모듈(20)은 제2 단위셀(21)과 제2 인접단위셀(22)을 포함하며, 실질적으로 도4의 제2 직렬모듈(20)과 동일하다. 상기 제2 단위셀(21) 또는 제2 인접단위셀(22)의 각각의 구조는, 상기 제1 단위셀(11) 또는 상기 제1 인접단위셀(12)과 실질적으로 동일하다. 즉, 상기 제2 단위셀(21) 또는 제2 인접단위셀(22)은 양극(101), 음극(102), 이온교환막(103), 및 분리판(104)를 포함한다. 본 실시예에 따른 제2 직렬모듈(20)은, 도4의 제2 직렬모듈(20)과 비교하여 양극(101)과 음극(102)의 배치가 상이하다. The second
도6에 도시된 바와 같이, 상기 제2 단위셀(21)은 제1 직렬모듈(10)의 제1 인접단위셀(12)과 인접하여 배치되고, 상기 제2 인접단위셀(22)의 음극(102)이 최외측에 위치하도록 배치된다.6, the
상기 제2 인접단위셀(22)은 상기 제2 단위셀(21)에 인접하여 배치되는데, 상기 제2 인접단위셀(22)의 양극(101)이 상기 제2 단위셀(21)의 음극(102)과 인접하여 직렬로 배치된다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 상기 제2 직렬모듈(20)은, 상기 제1 직렬모듈(10)과 마찬가지로, 실질적으로 동일한 구성을 갖는 2개의 단위셀[제2 단위셀(21) 및 제2 인접단위셀(22)]이 서로 직렬로 배치되는 구조를 갖는다. The second
본 발명에 따르면, 상기 제1 직렬모듈(10)와 상기 제2 직렬모듈(20)은 서로 병렬로 배치된다. 구체적으로, 상기 제2 직렬모듈(20)의 제2 단위셀(21)은 상기 제1 직렬모듈(10)의 제1 인접단위셀(12)과 인접하여 배치되는데, 상기 제2 단위셀(21)의 양극(101)이 상기 제1 인접단위셀(12)의 양극(101)과 인접하도록 배치된다. According to the present invention, the first
상기 제1 음극집전판(70), 상기 제2 음극집전판(80), 및 양극용 중간집전판(90)은 외부로 전기를 통전시키기 위해서 마련된다. 예컨대, 상기 제1,2 음극집전판(60,70) 및 양극용 중간집전판(90)은 레독스 흐름전지의 충전시 외부전원을 인가하는 단자로서 제공된다. The first negative electrode
상기 제1 음극집전판(70)은, 상기 제1 직렬모듈(10)의 외측에 배치된다. 구체적으로, 본 실시예에 따르면 상기 제1 음극집전판(70)은 제1 단위셀(11)의 음극(102)과 마주하여 배치된다. The first cathode
상기 제2 음극집전판(80)은, 상기 제2 직렬모듈(20)의 외측에 배치된다. 구체적으로, 본 실시예에 따르면 상기 제2 음극집전판(80)은 제2 인접단위셀(22)의 음극(102)과 마주하여 배치된다.The second cathode
상기 양극용 중간집전판(90)은, 상기 제1,2 직렬모듈(10,20) 사이에 배치된다. 상술한 바와 같이, 상기 제1 직렬모듈(10)과 상기 제2 직렬모듈(20)이 서로 인접하여 배치될 때, 상기 제1 인접단위셀(12)의 양극(101)과 상기 제2 단위셀(21)의 양극(101)이 서로 마주하여 배치되므로, 상기 제1 인접단위셀(12)의 양극(101)과 상기 제2 단위셀(21)의 양극(101) 사이에 음극용 중간집전판(50)이 배치된다.The positive electrode
본 발명 실시예에 따르면, 공통음극집전판(140)을 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the common cathode
도6에 도시된 바와 같이, 상기 공통음극집전판(140)은 상기 제1 음극집전판(70)과 상기 제2 음극집전판(80)을 서로 연결한다. 외부로 전기를 통전시킬 때, 상기 공통음극집전판(140)의 임의의 지점을 연결할 수 있다. As illustrated in FIG. 6, the common cathode
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀을 도시한 도면이다. 도7의 실시예에 따른 전지셀에 있어서, 도6의 실시예와 동일한 작용을 하는 구성에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하고, 그 구체적인 설명은 생략한다. 도7의 실시예는, 도6와 비교하여, 제1 직렬모듈(10)은 제1 추가단위셀(13)을 더 포함하고, 제2 직렬모듈(20)은 제2 추가단위셀(23)을 더 포함하는 것이 상이하다. 이하, 상기 차이점에 대하여 구체적으로 설명한다.7 is a view showing a battery cell for a redox flow battery according to another embodiment of the present invention. In the battery cell according to the embodiment of FIG. 7, the same reference numerals are assigned to components having the same function as the embodiment of FIG. 6, and detailed descriptions thereof will be omitted. In the embodiment of FIG. 7, compared to FIG. 6, the first
본 실시예에 따르면, 상기 제1 직렬모듈(10)은 제1 추가단위셀(13)을 더 포함한다. 상기 제1 추가단위셀(13)은 상기 제1 단위셀(11)과 상기 제1 인접단위셀(12)의 사이에 배치된다. 상기 제1 추가단위셀(13) 자체는 상기 제1 단위셀(11) 또는 제1 인접단위셀(12)의 구성과 동일한 구성을 갖는다.According to this embodiment, the first
상기 제1 추가단위셀(13)의 음극(102)은 상기 제1 단위셀(11)의 양극(101)과 인접하게 배치되고, 상기 제1 추가단위셀(13)의 양극(101)은 상기 제1 인접단위셀(12)의 음극(102)과 인접하게 배치된다. 상기 제1 추가단위셀(13)은 상기 제1 단위셀(11) 및 제1 인접단위셀(12)과의 관계에서 직렬로 배치된다. The
상기 제2 직렬모듈(20)은 상기 제2 추가단위셀(23)을 더 포함한다. 상기 제2 추가단위셀(23)은 상기 제2 단위셀(21)과 상기 제2 인접단위셀(22)의 사이에 배치된다. 상기 제2 추가단위셀(23) 자체는 상기 제2 단위셀(21) 또는 제2 인접단위셀(22)의 구성과 동일한 구성을 갖는다.The second
상기 제2 추가단위셀(23)의 양극(101)은 상기 제2 단위셀(21)의 음극(102)과 인접하게 배치되고, 상기 제2 추가단위셀(23)의 음극(102)은 상기 제2 인접단위셀(22)의 양극(101)과 인접하게 배치된다. 상기 제2 추가단위셀(23)은 상기 제2 단위셀(21) 및 제2 인접단위셀(22)과의 관계에서 직렬로 배치된다.The
이하, 상기 구성에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀의 작용 내지 효과에 대하여 구체적으로 설명한다. 도4 및 도5의 실시예의 작용 내지 효과에 대하여 설명하며, 도6 및 도7의 실시예에 따른 작용 내지 효과는 도4 및 도5의 실시예와 동일하다. Hereinafter, the action or effect of the redox flow battery cell according to the above configuration will be described in detail. Operations and effects of the embodiments of FIGS. 4 and 5 will be described, and operations and effects of the embodiments of FIGS. 6 and 7 are the same as those of FIGS. 4 and 5.
본 발명에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀의 효과를 이해하기 위해서, 먼저 도2 및 도3에 따른 직렬 및 병렬 구조의 장단점에 대하여 설명한다. In order to understand the effect of the battery cell for a redox flow battery according to the present invention, first, the advantages and disadvantages of the series and parallel structures according to FIGS. 2 and 3 will be described.
도2는 단위셀을 직렬로 적층한 전지셀 구조를 도시한 것이다. 도2에 도시된 바와 같이, 전지셀(110)의 양극(112)과 음극(113)이 번갈아 적층된다. 이러한 직렬 적층 구조는, 양극(112)과 음극(113)을 반복하여 동일하게 구성하므로, 전지셀(110) 내부의 유로를 구성하는 것이 간단하고, 외부로 노출되는 양극집전판(114) 및 음극집전판(115)은 전지셀(110)의 양측에 각각 하나씩 구비하면 되므로 구성이 간단해질 수 있다. 2 shows a battery cell structure in which unit cells are stacked in series. 2, the
그러나, 제1 전해액유로(131)의 제1 공급유로(1311)과 제2 전해액유로(132)의 제2 공급유로(1321)는 각 전지셀(110)에 공통적으로 연결되기 때문에, 유로를 통한 분로전류(shunt current)가 발생한다. 즉, 복수의 제1 분기유로(1313)는 제1 공급유로(1311)로부터 분기하고, 복수의 제2 분기유로(1323)는 상기 제2 공급유로(1321)로부터 분기하므로, 상기 제1 공급유로(1311) 또는 제2 공급유로(1321)가 공유되어 분로전류가 발생한다. However, since the first
또한, 직렬 적층 구조는 단위셀이 추가될 때마다 전지셀 한 개분의 전위차가 상기 전해액유로의 양단에 작용하게 된다. 상기 전해액유로의 양단에는 (적층된 셀 개수 - 1)×(각 전지셀 한 개분의 전위차) 만큼의 총 전위차가 발생되어 분로전류가 발생을 유도하는 또 다른 요인 된다. 분로전류는 전지의 효율을 감소시키고, 전지셀 내부의 전기 화학적인 손상을 유발하므로, 이를 최소화할 필요가 있다. In addition, in the series stacked structure, the potential difference of one battery cell acts on both ends of the electrolyte passage each time a unit cell is added. At both ends of the electrolyte passage, a total potential difference of (number of stacked cells-1) x (potential difference for each battery cell) is generated, which is another factor inducing generation of shunt current. Shunt current reduces the efficiency of the battery and causes electrochemical damage inside the battery cell, so it is necessary to minimize it.
도3은 단위셀을 병렬로 적층한 전지셀 구조를 도시한 것이다. 도3에 도시된 바와 같이, 전지셀(110)의 맞닿는 부분의 극이 양극(102) 또는 음극(103)으로 일치하도록 전지셀(110)을 배치한다. 인접한 각 전지셀(110)은 서로 같은 극을 마주하므로, 전지셀(110)을 연속적으로 배치할 때 상하가 반전되는 구조가 반복된다. 따라서, 전지셀(110) 내부로 전해액이 유통하는 구조가 상대적으로 복잡해 진다. 3 shows a battery cell structure in which unit cells are stacked in parallel. As shown in FIG. 3, the
또한, 각 전지셀(110) 사이에는 외부의 전기회로와 연결을 위한 양극집전판(114)과 음극집전판(115)이 돌출되어 형성되므로, 구조가 복잡해진다. 이를 위해서 공통음극전극(118)과 공통양극전극(117)을 구성할 수 있으나, 상기 공통음극전극(118)에는 상기 각 음극집전판(115)을 연결시켜야 하며, 상기 공통양극전극(117)에는 상기 각 양극집전판(114)을 연결시켜야 하므로, 여전히 내부구조가 복잡한 단점이 있다. In addition, between each
병렬 적층 구조는, 전해액유로 상에서 전위차가 발생하지 않기 때문에 분로전류의 발생을 억제할 수 있으나, 상술한 바와 같이 내부 유로 구성이 복잡하기 때문에 적층하는 전지셀(110)의 개수를 늘리는데 한계가 있다. 또한 전압은 높아지지 않고 전류만 높아지기 때문에, 같은 출력의 전지셀을 제작하더라도 저항 손실이 상대적으로 큰 단점이 있다.The parallel stacked structure can suppress generation of a shunt current because no potential difference occurs on the electrolyte passage, but as described above, there is a limit to increase the number of
본 발명의 실시예에 따른 레독스 흐름전지용 전지셀은, 직렬 구조와 병렬 구조를 혼합한 구조를 가지므로, 직렬 및 병렬 구조가 각각 갖는 단점을 최소화하고 장점을 최대한 살릴 수 있는 효과를 제공한다. The redox flow battery cell according to an embodiment of the present invention has a structure in which a series structure and a parallel structure are mixed, thereby minimizing the disadvantages of the series and parallel structures, respectively, and providing an effect of maximizing the advantage.
본 발명에 따른 전지셀에 따르면, 상기 제1 직렬모듈(10)을 구성하는 단위셀과 제2 직렬모듈(20)을 구성하는 단위셀은 직렬로 연결되므로, 단위셀이 직렬로 연결될 때의 효과를 제공한다. 즉, 상기 제1 직렬모듈(10) 및 제2 직렬모듈(20)에 의해 레독스 흐름전지의 출력을 늘릴 수 있다. 또한, 상기 제1,2 직렬모듈(10,20)은 각각 2개 또는 3개로 구성하여 전위차 발생을 줄임으로써, 분로 전류의 발생을 최소화한다. According to the battery cell according to the present invention, since the unit cells constituting the first
또한, 제1 직렬모듈(10)과 제2 직렬모듈(20)은 병렬로 연결되므로, 분로 전류의 발생을 억제하고, 집전판의 개수를 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 전지셀 구조를 단순화시킬 수 있다. 또한, 집전판의 개수가 획기적으로 줄어들기 때문에, 공통집전판에 연결되는 양극집전판 또는 음극집전판의 개수가 줄어들어 전지셀의 구조가 단순화된다. In addition, since the
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be provided without departing from the scope of the present invention.
10... 제1 직렬모듈 11... 제1 단위셀
12... 제1 인접단위셀 13... 제1 추가단위셀
20... 제2 직렬모듈 21... 제2 단위셀
22... 제2 인접단위셀 23... 제2 추가단위셀
101... 양극 102... 음극
103... 이온교환막 104... 분리판
30... 제1 양극집전판 40... 제2 양극집전판
50... 음극용 중간집전판 60... 공통양극집전판
70... 제1 음극집전판 80... 제2 음극집전판
90... 양극용 중간집전판 140... 공통음극집전판
100.. 레독스 흐름전지10... 1st
12... 1st adjacent unit cell 13... 1st additional unit cell
20... second
22... 2nd
101... positive 102... negative
103...
30... 1st positive electrode
50... Medium current collector plate for
70... 1st cathode
90... Medium current collector plate for
100.. Redox flow battery
Claims (8)
양극과 음극을 갖는 제2 단위셀(21)과, 상기 제2 단위셀(21)에 인접하여 배치되며 음극이 상기 제2 단위셀(21)의 양극과 인접하도록 직렬로 배치되는 제2 인접단위셀(22)을 포함하는 제2 직렬모듈(20);
상기 제2 직렬모듈(20)은 상기 제2 단위셀(21)의 음극이 상기 제1 인접단위셀(12)의 음극과 인접하도록, 상기 제1 직렬모듈(10)에 대하여 병렬로 배치되고,
상기 제1 직렬모듈(10)의 외측에 배치되는 제1 양극집전판(30);
상기 제2 직렬모듈(20)의 외측에 배치되는 제2 양극집전판(40); 및
상기 제1,2 직렬모듈(10,20) 사이에 배치되는 음극용 중간집전판(50);을 포함하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀.A first unit cell 11 having an anode and a cathode, and a first adjacent unit disposed adjacent to the first unit cell 11 and arranged in series such that an anode is adjacent to the cathode of the first unit cell 11 A first serial module 10 including a cell 12;
A second unit cell 21 having an anode and a cathode and a second adjacent unit disposed adjacent to the second unit cell 21 and arranged in series so that a cathode is adjacent to the anode of the second unit cell 21 A second serial module 20 including a cell 22;
The second serial module 20 is disposed in parallel with respect to the first serial module 10 so that the negative electrode of the second unit cell 21 is adjacent to the negative electrode of the first adjacent unit cell 12,
A first anode current collector plate 30 disposed outside the first serial module 10;
A second anode current collector plate 40 disposed outside the second serial module 20; And
A battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed, comprising; an intermediate current collector plate 50 for a negative electrode disposed between the first and second serial modules 10 and 20.
상기 제1 양극집전판(30)과 상기 제2 양극집전판(40)을 서로 연결하는 공통양극집전판(60)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀.According to claim 1,
A battery cell for a redox flow battery in which a parallel and parallel structure is mixed, comprising a common positive electrode current collector plate (60) connecting the first positive electrode current collector plate (30) and the second positive electrode current collector plate (40) to each other.
상기 제1 직렬모듈(10)은, 상기 제1 단위셀(11)과 상기 제1 인접단위셀(12) 사이에 배치되며, 양극이 상기 제1 단위셀(11)의 음극과 인접하게 배치되고 음극이 상기 제1 인접단위셀(12)의 양극과 인접하게 배치되도록 직렬로 배치되는 제1 추가단위셀(13)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀. According to claim 1,
The first serial module 10 is disposed between the first unit cell 11 and the first adjacent unit cell 12, an anode is disposed adjacent to the negative electrode of the first unit cell 11, A battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed, further comprising a first additional unit cell 13 arranged in series so that a negative electrode is disposed adjacent to the positive electrode of the first adjacent unit cell 12. .
상기 제2 직렬모듈(20)은, 상기 제2 단위셀(21)과 상기 제2 인접단위셀(22) 사이에 배치되며, 음극이 상기 제2 단위셀(21)의 양극과 인접하게 배치되고 양극이 상기 제2 인접단위셀(22)의 음극과 인접하게 배치되도록 직렬로 배치되는 제2 추가단위셀(23)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀. According to claim 1,
The second serial module 20 is disposed between the second unit cell 21 and the second adjacent unit cell 22, and a negative electrode is disposed adjacent to the positive electrode of the second unit cell 21. A battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed, further comprising a second additional unit cell 23 arranged in series so that an anode is disposed adjacent to a cathode of the second adjacent unit cell 22. .
양극과 음극을 갖는 제2 단위셀(21)과, 상기 제2 단위셀(21)에 인접하여 배치되며 양극이 상기 제2 단위셀(21)의 음극과 인접하도록 직렬로 배치되는 제2 인접단위셀(22)을 포함하는 제2 직렬모듈(20);
상기 제2 직렬모듈(20)은 상기 제2 단위셀(21)의 양극이 상기 제1 인접단위셀(12)의 양극과 인접하도록, 상기 제1 직렬모듈(10)에 대하여 병렬로 배치되고,
상기 제1 직렬모듈(10)의 외측에 배치되는 제1 음극집전판(70);
상기 제2 직렬모듈(20)의 외측에 배치되는 제2 음극집전판(80); 및
상기 제1,2 직렬모듈(10,20) 사이에 배치되는 양극용 중간집전판(90);을 포함하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀.A first unit cell 11 having an anode and a cathode, and a first adjacent unit disposed adjacent to the first unit cell 11 and having a cathode arranged in series so as to be adjacent to the anode of the first unit cell 11 A first serial module 10 including a cell 12;
A second unit cell 21 having an anode and a cathode, and a second adjacent unit disposed adjacent to the second unit cell 21 and arranged in series such that an anode is adjacent to the cathode of the second unit cell 21 A second serial module 20 including a cell 22;
The second serial module 20 is disposed in parallel with respect to the first serial module 10 so that the positive electrode of the second unit cell 21 is adjacent to the positive electrode of the first adjacent unit cell 12,
A first cathode current collector plate (70) disposed outside the first serial module (10);
A second cathode current collector plate 80 disposed outside the second serial module 20; And
A battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed, comprising; an intermediate current collector plate 90 for a positive electrode disposed between the first and second serial modules 10 and 20.
상기 제1 음극집전판(70)과 상기 제2 음극집전판(80)을 서로 연결하는 공통음극집전판(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀.The method of claim 5,
A battery cell for a redox flow battery having a series-parallel structure mixed therein, comprising a common cathode current collector plate (140) connecting the first cathode current collector plate (70) and the second cathode current collector plate (80) to each other.
상기 제1 직렬모듈(10)은, 상기 제1 단위셀(11)과 상기 제1 인접단위셀(12) 사이에 배치되며, 음극이 상기 제1 단위셀(11)의 양극과 인접하게 배치되고 양극이 상기 제1 인접단위셀(12)의 음극과 인접하게 배치되도록 직렬로 배치되는 제1 추가단위셀(13)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀. The method of claim 5,
The first serial module 10 is disposed between the first unit cell 11 and the first adjacent unit cell 12, a negative electrode is disposed adjacent to the positive electrode of the first unit cell 11, A battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed, further comprising a first additional unit cell 13 arranged in series so that an anode is disposed adjacent to a cathode of the first adjacent unit cell 12. .
상기 제2 직렬모듈(20)은, 상기 제2 단위셀(21)과 상기 제2 인접단위셀(22) 사이에 배치되며, 양극이 상기 제2 단위셀(21)의 음극과 인접하게 배치되고 음극이 상기 제2 인접단위셀(22)의 양극과 인접하게 배치되도록 직렬로 배치되는 제2 추가단위셀(23)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직병렬 구조가 혼합된 레독스 흐름전지용 전지셀. The method of claim 5,
The second serial module 20 is disposed between the second unit cell 21 and the second adjacent unit cell 22, and an anode is disposed adjacent to the cathode of the second unit cell 21. A battery cell for a redox flow battery in which a series-parallel structure is mixed, further comprising a second additional unit cell 23 arranged in series so that a negative electrode is disposed adjacent to the positive electrode of the second adjacent unit cell 22. .
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KR101824170B1 (en) * | 2016-09-30 | 2018-01-31 | 롯데케미칼 주식회사 | Redox flow battery |
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