KR20210066649A - Separator for Redox Flow Battery and Manufacturing Method Thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 그라파이트 벌크 형태의 분리판을 대체하여 카본 펠트와 열가소성 수지시트를 열압착 또는 열접합 방식으로 결합시켜 냉각후 분리시 변형되는 것을 방지하고, 강도가 저하되거나 강도가 취약한 부분을 보강할 수 있는 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a redox flow battery using a polymer resin and a method for manufacturing the same, and more particularly, by replacing the conventional graphite bulk type separator by thermocompression bonding or thermal bonding between carbon felt and a thermoplastic resin sheet. It relates to a separator for a redox flow battery using a polymer resin capable of preventing deformation during separation after cooling by bonding and reinforcing a portion with reduced strength or weak strength, and a method for manufacturing the same.
레독스 흐름 전지는 최근 전 세계적으로 가장 큰 관심을 불러일으키고 있는 신재생에너지, 온실가스 감축, 2차 전지, 스마트 그리드 등과 긴밀하게 연관된 핵심 제품 중 하나이고, 연료전지는 환경오염 물질 배출이 없이 화석연료를 대체할 신재생에너지원으로써 전 세계적으로 급격한 시장의 확대가 진행중인 제품이다. 현재 대부분의 에너지를 화석 연료로부터 얻고 있으나, 이러한 화석 연료의 사용은 대기오염, 산성비 및 지구 온난화 같이 환경에 심각한 악영향을 미치고 있으며, 에너지 효율도 낮은 문제점이 있다. The redox flow battery is one of the core products closely related to new and renewable energy, greenhouse gas reduction, secondary battery, and smart grid, which are drawing the greatest interest in the world recently, and fuel cells are fossil fuel cells without emitting environmental pollutants. As a new and renewable energy source to replace fuel, it is a product that is rapidly expanding its market worldwide. Currently, most energy is obtained from fossil fuels, but the use of such fossil fuels has a serious adverse effect on the environment, such as air pollution, acid rain, and global warming, and has low energy efficiency.
이러한 화석 연료의 사용에 따른 문제점을 해결하기위해 근래에는 신재생에너지 및 연료전지에 대한 관심이 급속도로 높아졌다. 이러한 신재생에너지에 대한 관심 및 연구는 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.In recent years, interest in renewable energy and fuel cells has rapidly increased in order to solve the problems associated with the use of fossil fuels. Interest in and research on these new and renewable energy is being actively conducted not only in Korea but also around the world.
신재생에너지 시장의 경우 국내외적으로 성숙 단계에 접어들었다고는 하지만 재생에너지의 특성상 시간 및 날씨 등의 환경 영향에 따라 발생하는 에너지의 양이 크게 변화한다는 문제점이 있어, 신재생에너지 발전의 안정화를 위해 발생된 재생 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)의 보급이 매우 필요한 상황이며, 이러한 대용량 에너지 저장 시스템으로 주목받고 있는 것이 레독스 흐름 전지이다.Although the renewable energy market is said to have entered the maturity stage at home and abroad, there is a problem that the amount of energy generated varies greatly depending on environmental influences such as time and weather due to the nature of renewable energy. The distribution of an energy storage system (ESS) for storing the generated renewable energy is very necessary, and it is a redox flow battery that is attracting attention as such a large-capacity energy storage system.
레독스 흐름 전지의 일반적인 구조는 전기화학 반응이 일어나는 셀을 적층한 스택, 전해질을 보관하는 탱크 및 전해질 탱크에서 스택으로 전해질을 공급하는 펌프로 구성되어 있다. The general structure of a redox flow battery consists of a stack in which cells in which an electrochemical reaction occurs, a tank for storing electrolytes, and a pump supplying electrolytes from the electrolyte tank to the stack.
레독스 흐름 전지의 일반적인 스택 구조는 엔드플레이트-절연판-집전판-분리판-가스켓-플로우프레임-전극-가스켓-이온교환막-가스켓-전극-플로우프레임-가스켓-분리판-집전판-절연판-엔드플레이트로 구성되며, 분리판에서 다음 분리판까지 단위 셀을 이루며 일반적으로 하나의 스택은 수십 내지 수백 개의 단위셀을 적층하여 구성된다. The general stack structure of a redox flow battery is end plate-insulation plate-current collector plate-separator-gasket-flow frame-electrode-gasket-ion exchange membrane-gasket-electrode-flow frame-gasket-separator-collector plate-insulation plate-end It is composed of plates, and unit cells are formed from one plate to the next, and in general, one stack is constituted by stacking tens to hundreds of unit cells.
최근에는 수십 MWh급 ESS 적용을 위하여 레독스 흐름 전지의 대면적화 및 고 전류 밀도 운전을 통한 고출력화가 필수적이며, 레독스 흐름 전지의 대면적화를 위해서는 대면적 바이폴라 플레이트가 요구되고 있다.Recently, for the application of tens of MWh class ESS, it is essential to increase the area of the redox flow battery and increase the output through high current density operation, and a large-area bipolar plate is required for the large area of the redox flow battery.
레독스 흐름 전지의 분리판과 관련하여 미국 등록특허 6656639에는 분리판의 양쪽에 배치되는 전극을 분리판에 일체화시키기 위한 기술이 게재되어 있고, 대한민국 등록실용신안 20-0463822에는 내구성 유지 및 제조가 용이한 레독스 흐름 전지용 바이폴라 플레이트가 게재되어 있다.In relation to the separator plate of the redox flow battery, US Patent No. 6656639 discloses a technology for integrating electrodes disposed on both sides of the separator plate into the separator plate, and the Republic of Korea Utility Model No. 20-0463822 provides durability maintenance and easy manufacturing. A bipolar plate for a redox flow cell is shown.
그러나, 상기의 대한민국 등록실용신안은 게재된 바이폴라 플레이트를 대면적화할 경우, 전해액 공급 라인과 전해액 배출 라인 사이의 거리가 멀어지기 때문에, 바이폴라 플레이트가 커질수록 더욱더 심한 농도 편차가 발생하는 문제점이 있으며, 취급이 매우 까다로운 문제가 있다. However, in the above Republic of Korea registered utility model, when the published bipolar plate is enlarged, the distance between the electrolyte supply line and the electrolyte discharge line increases, so that the larger the bipolar plate, the more severe the concentration deviation occurs. There is a very difficult problem to handle.
상기의 미국 등록특허의 경우에는, 전극과 수지시트를 넣어 열압착하여 제조되기 때문에 전극과 맞닿지 않는 부분의 수지시트까지 가열되어 냉각 과정에서 전극과 닿는 부분과 닿지 않는 부분의 경계에서 잔류 응력이 형성되어 지그를 분리했을 때 분리판이 변형되거나 강도가 약해지는 문제점이 있다.In the case of the above U.S. patent, since it is manufactured by thermocompression bonding the electrode and the resin sheet, the resin sheet in the portion not in contact with the electrode is heated, and the residual stress at the boundary between the portion in contact with the electrode and the portion not in contact during the cooling process There is a problem in that the separation plate is deformed or the strength is weakened when the jig is separated.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 전극과 전극 사이에 분리판 재료인 열가소성 수지 시트를 열압착 후 냉각 시에 분리판이 변형되거나 강도가 약해지는 문제를 개선할 수 있는 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, and after thermocompression bonding a thermoplastic resin sheet, which is a separator material, between an electrode and an electrode, a polymer resin capable of improving the problem that the separator is deformed or the strength is weakened during cooling An object of the present invention is to provide a separator for a redox flow battery using
또한, 본 발명은 전극과 열가소성 수지 시트의 열압착 과정에서 열가소성 수지 시트의 강도가 취약해질 수 있는 부위에 보강구조물을 형성하여 분리판의 대면적화가 가능하고, 강도를 보강할 수 있는 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention forms a reinforcing structure in a region where the strength of the thermoplastic resin sheet may become weak in the process of thermocompression bonding between the electrode and the thermoplastic resin sheet, so that the separation plate can be enlarged and a polymer resin capable of reinforcing strength is produced. An object of the present invention is to provide a separator for a redox flow battery and a method for manufacturing the same.
또한, 본 발명은 종래의 그라파이트 벌크 형태의 분리판을 대체하여 카본 펠트와 열가소성 수지 시트를 열압착 또는 열접합 방식으로 결합시킬 수 있는 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 및 이의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention provides a separator for a redox flow battery using a polymer resin capable of bonding carbon felt and a thermoplastic resin sheet by thermocompression bonding or thermal bonding by replacing the conventional graphite bulk type separator and a method for manufacturing the same It is intended to
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판은 카본 펠트로 형성되는 메인레이어와; 상기 메인레이어의 일 면에 열압착되고, 전도성 수지로 형성된 제1커버레이어와; 상기 메인레이어의 타 면에 열압착되고, 열가소성 수지로 형성된 제2커버레이어와; 상기 제1커버레이어와 상기 제2커버레이어 사이의 상기 메인레이어 내부의 서로 이격된 위치에 각각 매설되고, 상기 메인레이어의 두께방향 양측을 향하는 양단이 각각 상기 제1커버레이어와 상기 제2커버레이어에 고정되는 복수의 지지체를 구비하는 것을 특징으로 한다.A separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention for achieving the above object includes: a main layer formed of carbon felt; a first cover layer thermocompression-bonded to one surface of the main layer and formed of a conductive resin; a second cover layer thermocompression-bonded to the other surface of the main layer and formed of a thermoplastic resin; The first cover layer and the second cover layer are respectively embedded at positions spaced apart from each other inside the main layer, and both ends facing both sides in the thickness direction of the main layer are respectively the first cover layer and the second cover layer. It is characterized in that it is provided with a plurality of supports fixed to.
본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판의 상기 지지체는 폴리에틸렌으로 형성되고, 다각기둥 또는 원기둥 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.The support of the separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention is formed of polyethylene and is characterized in that it is formed in a polygonal or cylindrical shape.
본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판의 상기 지지체는 표면에 폴리에텔에텔 케톤으로 코팅된 코팅층이 더 구비된 것을 특징으로 한다.The support of the separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention is characterized in that it further comprises a coating layer coated with polyether ether ketone on the surface.
본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판의 상기 지지체는 상기 지지체의 양단 측의 코팅층이 각각 상기 제1커버레이어 및 상기 제2커버레이어 내측에 일정 깊이 인입되어 고정된 것을 특징으로 한다.The support of the separator for a redox flow battery using the polymer resin according to the present invention is characterized in that the coating layers on both ends of the support are inserted and fixed to a predetermined depth inside the first cover layer and the second cover layer, respectively. .
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 제조방법은 카본 펠트로 형성된 메인레이어와, 전도성 수지로 형성된 제1커버레이어와, 열가소성 수지로 형성된 제2커버레이어와, 폴리에틸렌으로 형성되고 표면에 폴리에텔에텔 케톤으로 코팅된 코팅층이 형성된 복수의 지지체를 각각 준비하는 준비단계와; 상기 지지체를 상기 메인레이어의 일 면을 통해 상기 메인레이어 내부로 일정 깊이 삽입하는 지지체 삽입단계와; 상기 메인레이어의 일 면에 상기 제1커버레이어를 배치하고, 상기 메인레이어의 타 면에 상기 제2커버레이어를 배치하는 배치단계와; 상기 제1커버레이어의 상부에서 상부열압착지그를 통해 상기 제1커버레이어를 가열 및 상기 메인레이어 측으로 가압하고, 상기 제2커버레이어의 하부에서 하부열압착지그를 통해 상기 제2커버레이어를 가열 및 상기 메인레이어 측으로 가압하는 열압착단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the method for producing a separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention for achieving the above object is a main layer formed of carbon felt, a first cover layer formed of a conductive resin, and a second formed of a thermoplastic resin A preparation step of preparing a cover layer and a plurality of supports each formed of polyethylene and having a coating layer coated with polyether ether ketone on the surface thereof; a support inserting step of inserting the support to a predetermined depth into the main layer through one surface of the main layer; a disposing step of disposing the first cover layer on one side of the main layer and disposing the second cover layer on the other side of the main layer; The first cover layer is heated from the upper part of the first cover layer through the upper thermocompression jig and pressed toward the main layer, and the second cover layer is heated from the lower part of the second cover layer through the lower thermocompression jig. and a thermocompression bonding step of pressing toward the main layer.
본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 제조방법의 상기 열압착단계는 상기 지지체의 양단 측의 코팅층을 각각 상기 제1커버레이어 및 상기 제2커버레이어 내측으로 일정 깊이 인입되어 열 압착 또는 열 접합되는 것을 특징으로 한다.In the thermocompression bonding step of the method for manufacturing a separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention, the coating layers on both ends of the support are drawn to a predetermined depth into the first cover layer and the second cover layer, respectively. Or it is characterized by thermal bonding.
본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판은 카본 펠트 내부에 보강을 위한 지지체를 삽입 및 매설하여 수지 시트와 카본 펠트를 열압착한 후 냉각 시에 분리판이 변형되거나 강도가 약해지거나 강도가 취약한 부분을 보강할 수 있고, 대면적으로 제조시에도 취급이 용이하고 변형이 없는 장점이 있다.The separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention inserts and embeds a support for reinforcement inside the carbon felt, thermocompresses the resin sheet and the carbon felt, and then the separator is deformed or the strength is weakened or strength The weak part can be reinforced, and it has the advantage of being easy to handle and not deformed even during manufacturing with a large area.
도 1은 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판의 분리 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 제조방법을 나타낸 플로우 차트.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 제조방법을 나타낸 단면도.1 is an exploded perspective view of a separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention.
2 is a cross-sectional view of a separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention.
3 is a flowchart showing a method for manufacturing a separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention.
4 to 6 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 및 이의 제조방법에 대하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, a separator for a redox flow battery using a polymer resin according to a preferred embodiment of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2에는 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판이 도시되어 있고, 도 3 내지 도 6에는 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 제조방법이 도시되어 있다.1 and 2 show a separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention, and FIGS. 3 to 6 show a method for manufacturing a separator for a redox flow battery using a polymer resin according to the present invention. .
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판(1)은 전극판에 전도성수지와 열가소성수지를 열을 이용하여 압착 또는 접합하여 형성한 것으로서, 메인레이어(10)와, 제1커버레이어(20)와, 제2커버레이어(30)와, 지지체(40)를 구비한다.1 and 2, the
본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판(1)의 메인레이어(10)는 기존 그라파이트 벌크 형태의 전극판을 대체하는 것으로서, 내부 공극이 형성된 카본 펠트로 형성되며, 일정 두께를 가지며 사각형으로 형성된다.The
제1커버레이어(20)는 메인레이어(10)의 서로 대향되는 양면 중에서 일 면에 열에 의해 압착 또는 열에 의해 접합되는 것으로, 전도성 수지로 형성된다. 제1커버레이어(20)는 전도성 폴리에틸렌(PE)으로 형성될 수 있다.The
제2커버레이어(30)는 메인레이어(10)의 서로 대향되는 양면 중에서 제1커버레이어(20)가 압착 또는 압착된 메인레이어(10)의 타 면에 열에 의해 압착 또는 열에 의해 접합되고, 열가소성 수지로 형성된다. 제2커버레이어(30)는 열가소성 폴리에틸렌(PE)으로 형성될 수 있다.The
지지체(40)는 제1커버레이어(20)와 제2커버레이어(30) 사이의 메인레이어(10) 내부에 매설되며, 복수가 일정 간격 이격된 위치에 각각 매설된다. 지지체(40)는 메인레이어(10) 내부에 N×M 행렬 패턴 또는 지그재그 패턴으로 배열 및 매설된다.The
지지체(40)는 폴리에틸렌(PE)으로 형성되고, 다각기둥 또는 원기둥 형태로 형성될 수 있으나, 본 실시 예에서는 원기둥 형태로 형성된 것을 적용하였다.The
그리고, 지지체(40)는 표면에는 폴리에텔에텔 케톤(PEEK)으로 코팅된 코팅층(41)이 더 구비된다.In addition, the
지지체(40)의 표면에 형성된 코팅층(41)을 이루는 폴리에텔에텔 케톤(PEEK)은 고온에서 전기절연성 유전율 및 체적고유저항 등 전기적 특성이 우수하고, 고온 및 고압 조건에서 물성 변화없이 사용 가능하며, 일반적 열가소성 수지 가공 장비를 사용하여 쉽게 가공 가능하고, 준결정성 수지로 매우 광범위한 무기 및 유기 화학물질에서 탁월한 안정성을 보장한다. 또한, 광범위한 조건 아래서 윤활성이 매우 뛰어나며 오일 및 그리스의 공급이 없는 상태에서도 자기윤활성이 우수하고, 내마모성 탁월한 장점이 있다. 또한, 사출성형, 압출성형 및 파우터 코팅이 가능하며 대량제품은 물론 다품종 소량 제품생산에도 매우 유리하다.Polyether ether ketone (PEEK) constituting the
지지체(40)는 메인레이어(10)의 두께방향 양측을 향하는 길이방향 양측 단부 및 양측 단부의 코팅층(41)이 각각 제1커버레이어(20)와 제2커버레이어(30) 내측으로 일정 깊이 인입되어 열 융착 또는 열 압착 또는 열 접합되어 고정된다. 이와 다르게 지지체(40)의 길이방향 양측 단부가 각각 제1커버레이어(20)와 제2커버레이어(30)의 표면에 열 융착 또는 열 압착 또는 열 접합되어 고정될 수도 있다.The
한편, 도면에 도시되어 있지 않지만, 지지체의 내부에는 길이방향을 따라 중공부가 형성될 수 있고, 이 중공부 내부에는 앞서 설명한 코팅층을 이루는 PEEK로 이루어진 충전재를 충전하여 코어부를 형성할 수 있으며, 이 경우, 지지체는 중공부에 충전되는 코어부에 의해 내구성 및 강도가 한층 더 향상될 수 있다.On the other hand, although not shown in the drawings, a hollow part may be formed in the longitudinal direction in the inside of the support, and the core part may be formed by filling the hollow part with a filler made of PEEK constituting the coating layer described above, in this case , the support can be further improved in durability and strength by the core part filled in the hollow part.
상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판(1)은 열에 강한 PEEK 코팅층(41)이 구비된 지지체(40)를 통해 메인레이어(10)에 제1커버레이어(20) 및 제2커버레이어(30)를 열압착 또는 열접합시 발생하는 열을 견뎌 메인레이어(10)가 일정 두께를 갖도록 메인레이어(10)를 보강함으로써 지지체(40)의 길이에 따라 다양한 두께 및 면적을 갖는 분리판을 제조할 수 있는 장점이 있다. The
즉, 서로 다른 길이의 지지체(40)를 이용하여 서로 다른 두께의 분리판을 제조할 수 있고, 메인레이어(10)를 카본 펠트로 형성하더라도 메인레이어(10) 내부에 지지체(40)가 삽입 매설되므로 메인레이어(10)가 지지체(40)에 의해 보강되어 그 형태를 지속적으로 유지할 수 있으며, 이를 통해 분리판을 대면적으로 제조할 수 있는 장점이 있다.That is, it is possible to manufacture separator plates of different thicknesses using the
이하에서는 도 3 내지 도 6을 참조하여, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판(1) 제조방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing the
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판(1) 제조방법은 준비단계(S10)와, 삽입단계(S20)와, 배치단계(S30)와, 열압착단계(S40)를 포함하여 구성된다.3 to 6, the method for manufacturing a
준비단계(S10)는 앞서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판(1)의 카본 펠트로 형성된 메인레이어(10)와, 전도성 수지로 형성된 제1커버레이어(20)와, 열가소성 수지로 형성된 제2커버레이어(30)와, 폴리에틸렌으로 형성되고 표면에 폴리에텔에텔 케톤으로 코팅된 코팅층(41)이 형성된 복수의 지지체(40)를 각각 준비하는 단계로서, 메인레이어(10), 제1커버레이어(20) 제2커버레이어(30), 지지체(40)중 어느 것을 먼저 준비하여도 무방하며, 따로 정해진 순서는 없다.In the preparation step (S10), the
삽입단계(S20)는 준비단계(S10)에서 준비된 지지체(40)를 메인레이어(10)의 일 면을 통해 메인레이어(10) 내부로 일정 깊이 삽입한다. In the insertion step (S20), the
배치단계(S30)는 메인레이어(10)의 일 면에 제1커버레이어(20)를 배치하고, 메인레이어(10)의 타 면에 제2커버레이어(30)를 배치한다.In the arrangement step (S30), the
열압착단계(S40)는 제1커버레이어(20)의 상부에서 상부열압착지그(50)를 통해 제1커버레이어(20)를 가열하면서 메인레이어(10) 측으로 가압하고, 제2커버레이어(30)의 하부에서 하부열압착지그(60)를 통해 제2커버레이어(30)를 가열하면서 메인레이어(10) 측으로 가압한다.In the thermocompression bonding step (S40), the
열압착단계(S40)를 통해 지지체(40)는 메인레이어(10) 내부로 삽입 및 매설되고, 상부열압착지그(50) 및 하부열압착지그(60)에 의해 메인레이어(10)가 두께 방향으로 압착되며, 메인레이어(10)와 제1커버레이어(20)의 경계면과 메인레이어(10)와 제2커버레이어(30)의 경계면이 상부열압착지그(50) 및 하부열압착지그(60)에서 발생하는 열에 의해 압착 또는 접합된다. Through the thermocompression bonding step (S40), the
열압착단계(S40)에서는 제1커버레이어(20)를 향하는 지지체(40)의 길이방향 일 측 단부가 상부열압착지그(50)에서 발생하는 열에 의해 연화된 제1커버레이어(20)의 내측으로 일정 깊이 진입되고, 제1커버레이어(20)의 내측으로 일정 깊이 진입된 지지체(40)의 길이 방향 일 측 단부의 코팅층(41)이 제1커버레이어(20)에 열 접합되거나 열 압착되어 고정된다.In the thermocompression bonding step (S40), one end of the longitudinal direction of the
또한, 열압착단계(S40)에서는 제2커버레이어(30)를 향하는 지지체(40)의 길이방향 타 측 단부가 하부열압착지그(60)에서 발생하는 열에 의해 연화된 제2커버레이어(30)의 내측으로 일정 깊이 진입되고, 제2커버레이어(30)의 내측으로 일정 깊이 진입된 지지체(40)의 길이 방향 타 측 단부의 코팅층(41)이 제2커버레이어(30)에 열 접합되거나 열 압착되어 고정된다.In addition, in the thermocompression bonding step (S40), the other end of the longitudinal direction of the
한편, 도면에 도시되어 있지 않지만, 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판(1) 제조방법은 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 다른 순서로 제조될 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawings, the method for manufacturing the
일 예로, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판(1) 제조방법은 하부열압착지그(60)를 준비하고, 하부열압착지그(60) 상에 제2커버레이어(30)를 올려놓고, 제2커버레이어(30) 상에 복수의 지지체(40)들을 일정 패턴으로 배열시키며, 지지체(40)들 상부에 메인레이어(10)를 적층하고, 메인레이어(10) 상에 제1커버레이어(20)를 올려놓으며, 제1커버레이어(20)의 상부에 상부열압착지그(50)를 배치한 뒤, 상부열압착지그(50) 및 하부열압착지그(60)를 통해 제1커버레이어(20) 및 제2커버레이어(30)를 가열하면서 상부열압착지그(50)와 하부열압착지그(60)를 서로를 향해 가압하는 방법으로 제조할 수도 있다. For example, in the method for manufacturing the
이상에서 설명한 본 발명에 따른 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 및 이의 제조방법는 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. The separator for a redox flow battery using the polymer resin according to the present invention described above and a method for manufacturing the same have been described with reference to the accompanying drawings, but this is only an example, and those of ordinary skill in the art can use various It will be understood that modifications and equivalent other embodiments are possible.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.Accordingly, the scope of true technical protection of the present invention should be defined only by the technical spirit of the appended claims.
1 : 분리판
10 : 메인레이어
20 : 제1커버레이어
30 : 제2커버레이어
40 : 지지체
50 : 상부열압착지그
60 : 하부열압착지그1: Separator
10: main layer
20: first cover layer
30: second cover layer
40: support
50: upper thermocompression bonding jig
60: lower thermocompression bonding jig
Claims (6)
상기 메인레이어의 일 면에 열압착되고, 전도성 수지로 형성된 제1커버레이어와;
상기 메인레이어의 타 면에 열압착되고, 열가소성 수지로 형성된 제2커버레이어와;
상기 제1커버레이어와 상기 제2커버레이어 사이의 상기 메인레이어 내부의 서로 이격된 위치에 각각 매설되고, 상기 메인레이어의 두께방향 양측을 향하는 양단이 각각 상기 제1커버레이어와 상기 제2커버레이어에 고정되는 복수의 지지체를 구비하는 것을 특징으로 하는 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판.a main layer formed of carbon felt;
a first cover layer thermocompression-bonded to one surface of the main layer and formed of a conductive resin;
a second cover layer thermocompression-bonded to the other surface of the main layer and formed of a thermoplastic resin;
The first cover layer and the second cover layer are respectively embedded at positions spaced apart from each other inside the main layer between the first cover layer and the second cover layer, and both ends facing both sides in the thickness direction of the main layer are respectively the first cover layer and the second cover layer. A separator for a redox flow battery using a polymer resin, characterized in that it comprises a plurality of supports fixed to the.
상기 지지체는 폴리에틸렌으로 형성되고, 다각기둥 또는 원기둥 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판.According to claim 1,
The support is formed of polyethylene, and a separator for a redox flow battery using a polymer resin, characterized in that it is formed in a polygonal or cylindrical shape.
상기 지지체는 표면에 폴리에텔에텔 케톤으로 코팅된 코팅층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판.3. The method of claim 2,
The support is a separator for a redox flow battery using a polymer resin, characterized in that it further comprises a coating layer coated with polyether ether ketone on the surface.
상기 지지체는 상기 지지체의 양단 측의 코팅층이 각각 상기 제1커버레이어 및 상기 제2커버레이어 내측에 일정 깊이 인입되어 고정된 것을 특징으로 하는 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판.4. The method of claim 3,
The support is a redox flow battery separator using a polymer resin, characterized in that the coating layers on both ends of the support are inserted and fixed to a predetermined depth inside the first cover layer and the second cover layer, respectively.
상기 지지체를 상기 메인레이어의 일 면을 통해 상기 메인레이어 내부로 일정 깊이 삽입하는 지지체 삽입단계와;
상기 메인레이어의 일 면에 상기 제1커버레이어를 배치하고, 상기 메인레이어의 타 면에 상기 제2커버레이어를 배치하는 배치단계와;
상기 제1커버레이어의 상부에서 상부열압착지그를 통해 상기 제1커버레이어를 가열 및 상기 메인레이어 측으로 가압하고, 상기 제2커버레이어의 하부에서 하부열압착지그를 통해 상기 제2커버레이어를 가열 및 상기 메인레이어 측으로 가압하는 열압착단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판 제조방법.A main layer formed of carbon felt, a first cover layer formed of a conductive resin, a second cover layer formed of a thermoplastic resin, and a plurality of supports each formed of polyethylene and having a coating layer coated with polyether ether ketone on the surface. preparation stage;
a support inserting step of inserting the support to a predetermined depth into the main layer through one surface of the main layer;
a disposing step of disposing the first cover layer on one side of the main layer and disposing the second cover layer on the other side of the main layer;
The first cover layer is heated from the upper part of the first cover layer through an upper thermocompression jig and pressed toward the main layer, and the second cover layer is heated from the lower part of the second cover layer through a lower thermocompression jig. and a thermocompression bonding step of pressing toward the main layer. A method for manufacturing a separator for a redox flow battery using a polymer resin, comprising: a.
상기 열압착단계는 상기 지지체의 양단 측의 코팅층을 각각 상기 제1커버레이어 및 상기 제2커버레이어 내측으로 일정 깊이 인입되어 열 압착 또는 열 접합되는 것을 특징으로 하는 고분자수지를 이용한 레독스 흐름 전지용 분리판.
6. The method of claim 5,
The thermocompression bonding step is a redox flow battery separation using a polymer resin, characterized in that the coating layers on both ends of the support are drawn to a predetermined depth inside the first cover layer and the second cover layer, respectively, and are thermocompressed or thermally bonded. plate.
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KR1020190156153A KR20210066649A (en) | 2019-11-28 | 2019-11-28 | Separator for Redox Flow Battery and Manufacturing Method Thereof |
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Citations (3)
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US6656639B1 (en) | 1999-03-23 | 2003-12-02 | Unisearch Limited | Bipolar electrode having non-conductive electrode substrate and fibrous electrochemically active material |
KR200463822Y1 (en) | 2012-09-13 | 2012-11-27 | 주식회사 누리플랜 | Bipolar plate for redox flow battery |
KR20170113120A (en) | 2016-03-31 | 2017-10-12 | 주식회사 엘지화학 | Bipolar plate and redox flow cell battery comprising the same |
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