KR20210084672A - 흐름 전지 전극 구조, 흐름 전지 전지 스택 및 흐름 전지 전지 스택의 밀봉 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흐름 전지 전극 구조, 흐름 전지 전지 스택 및 흐름 전지 전지 스택의 밀봉 구조에 관한 것으로, 전극 섬유에서 수직 토우의 밀도가 평행 토우의 밀도보다 크다. 전극 섬유 부피당 수직 토우 및 평행 토우의 수량 비율은 적어도 6:4이다. 상기 전극 구조는 홀수 층의 전극 섬유로 구성되며, 기타 각 층의 공극율은 중심층보다 크다. 본 발명에서 언급한 전극 구조는 전극의 큰 표면에 수직인 수직 토우를 위주로 하는데, 첫째로는 전극 표면의 인접 부품의 접촉 면적을 증가하여 접촉 저항을 줄일 수 있고, 둘째로는 전극에 양호한 기계적 성능을 준다. 이러한 구조는 원래의 구조에 비하여 접촉 저항이 30% 내지 50% 감소한다. 상기 전극의 각 층은 공극율에 따라 두께가 다르고, 두께가 최적화된 각 층은 압축 후의 공극율이 일치하며, 이러한 압축에 의한 균형 구조는 전해액이 전극 내부를 흐를 때 물질 이동 불균형을 피하여, 전지의 농도차 편극을 낮춤으로써 주어진 전력 하에서의 전지 에너지 출력을 제고한다.

Description

흐름 전지 전극 구조, 흐름 전지 전지 스택 및 흐름 전지 전지 스택의 밀봉 구조{ELECTRODE STRUCTURE OF FLOW BATTERY, FLOW BATTERY STACK, AND SEALING STRUCTURE FOR FLOW BATTERY STACK}
본 발명은 흐름 전지 기술 분야, 특히 흐름 전지 전극 구조 및 흐름 전지 전지 스택에 관한 것이다.
대규모 에너지 저장 기술로서의 흐름 전지 시스템은 신뢰성, 안전성, 입지 자유, 용량 및 출력이 독립적인 설계 등 장점으로 인하여 많은 관심을 받고 있다. 전지 스택은 흐름 전지 시스템의 주요 핵심 부품으로서, 전지 스택 출력 성능의 좋고 나쁨이 전체 흐름 전지 시스템의 신뢰성, 안전성 및 원가에 직접적인 영향을 미친다. 흐름 전지 전지 스택의 출력 성능에 영향을 미치는 주된 요소는 저항 손실, 전해 양극화 및 농도차 편극을 포함한다. 그 중에서 전해 양극화, 농도차 편극은 전극 재질, 전해액 및 동작 조건의 영향을 주로 받는 반면, 저항 손실은 전극 재질 자체의 전도율 및 전극 재질과 인접 부품 간의 접촉 저항에 의한 공통적 작용 및 영향을 받는다. 소정의 고정된 전지 재료를 선택한 경우에, 흐름 전지의 저항 손실의 크기는 전극과 인접 부품(분리판/이온막) 사이의 접촉 저항에 의해서만 결정된다. 접촉 저항이 크면, 흐름 전지의 방전 출력 및 전압 효율 등의 성능을 크게 제약한다.
또한, 흐름 전지의 전극 재질은 대개 다공성 탄소 펠트 또는 흑연 펠트인데, 전지 스택으로 조립된 후 양측이 압착력을 받아 탄소 펠트와 흑연 펠트의 두께 방향으로 공극율이 변화하여, 양측의 공극율이 중심부의 공극율보다 훨씬 작아져, 공극율의 불균형으로 인해 전해액의 전극 중심부, 표면 양측에서의 흐름 속도와 저항이 크게 달라질 수 있다. 이는 흐름 전지 전지 스택에 전해액 분포의 불균형, 전기화학반응의 불균형, 전류 전달과 열 전달의 불균형 등 많은 문제를 초래하여, 전지 스택의 에너지 효율과 수명을 저하할 수 있다.
본 발명은 전통적인 전극과 인접 부품 간의 접촉 저항이 크고, 전통적인 전극 구조가 전지 스택으로 조립된 후 공극률이 일치하지 않는 문제를 해결하기 위한 흐름 전지 전극 구조를 제공한다. 흐름 전지의 전극은 일반적으로 여러 층이 서로 연속되는 메쉬 다공성 구조(전극 섬유)로 구성되는데, 각 층의 구조는 적어도 두 방향으로 서로 엮어진 평행 토우로 구성되며, 적층 구조 사이의 연결은 (전극 표면에 수직인) 수직 토우를 통해 구성된다. 본 발명이 제공하는 흐름 전지 전극 구조는 전극 섬유를 포함하되, 전극 섬유 중의 수직 토우 밀도가 평행 토우의 밀도보다 크다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 전극 섬유 부피당 수직 토우 및 평행 토우의 수량의 비율은 최소 6:4이다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 전극 구조는 최소 세 층의 전극 섬유로 구성되며, 기타 각 층의 공극율은 중심층보다 크다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 전극 섬유의 층수는 홀수이며, 각 전극 섬유층의 공극율은 중심층에서 바깥쪽으로 증가한다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 중심층의 전극 섬유의 공극율은 90% 내지 93%이고, 기타 각 층의 전극 섬유의 공극율은 93% 내지 96%이다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 전극 섬유의 층수는 3층, 5층 또는 7층이다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 전극 섬유의 재질은 폴리아크릴로니트릴 재료 및/또는 비스코스 재료 및/또는 아스팔트기 재료이다. 각 층의 전극 섬유에는 동일한 재질, 또는 다른 재질이 사용될 수 있다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 중심층 전극 섬유의 두께와 전극의 총 두께의 비율은 20% 내지 30%이고, 일측의 전극 섬유의 두께와 전극의 총 두께의 비율은 20% 내지 45%이고 흐름 전지 전지 스택을 조립할 때 상기 일측은 분리판에 접근하며, 다른 일측의 전극 섬유의 두께와 전극의 총 두께와의 비율은 15% 내지 35%이고 흐름 전지 전지 스택을 조립할 때 상기 다른 일측은 이온막에 접근한다.
본 발명의 다른 한 가지 목적은 흐름 전지 전지 스택을 제공하는 것인데, 상기 전극 구조를 사용하여 조립하되, 0.1MPa 내지 0.25MPa의 전지 스택 예하중력(preload force)에 의해 압축하여 조립한 후, 상기 전지 스택에서의 각 층의 전극 섬유의 공극율이 89% 내지 92%로 압축된다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 전지 스택에서의 각 층의 전극 섬유의 공극율 차이는 3%보다 작으며, 바람직하게는 1.5%이다.
높은 전류 밀도에서는 얇은 전극의 소모성이 낮음을 고려하여, 각 층의 두께는 바람직하게는 2.5mm를 넘어서는 안 되고, 전극의 총 두께는 바람직하게는 3mm 내지 6mm이다. 각 층의 압축 능력에 따라 각 층의 전극 섬유의 두께는 바깥쪽에서 중심층으로 갈수록 점점 작아지며, 기타 각 층의 중심층에 대한 두께 비율은 1.5:1보다 작지 않다.
전극 가장 바깥쪽에 있는 전극 섬유의 표면은 바늘 형상 구조이다. 이 바늘 형상 구조의 높이가 다르고 위아래로 기복을 보인다. 상기 바늘 형상 구조는 전극 표면에 수직으로 놓인 수직 토우로 구성되고, 상기 수직 토우의 직경은 6μm 내지 18μm이고, 바람직하게는 7μm 내지 15μm이다.
나아가, 전극 원료는 3층 구조로 구성되는데, 그 중에서 중심층은 비스코스 재료이고, 양쪽의 층의 소재는 폴리아크릴로니트릴이다. 전극이 이온막, 분리판과 접촉하는 전극 섬유층의 소재가 폴리아크릴로니트릴 임을 확보해야 한다. 비스코스 섬유의 표층 면적이 커서, 같은 조건 하에서 폴리아크릴로니트릴 섬유보다 전해액과 전극 사이에 더 많은 반응 활성 영역을 제공할 수 있다는 것이 장점이다.
본 발명에서의 공극율은 체적 공극율로, 구체적으로는 스루홀 부피와 전극 재질 부피의 비율이다.
본 발명에서 언급한 양쪽의 층은 전극 구조 중의 가장 바깥쪽에 있는 두 층의 전극 섬유를 가리킨다.
본 발명에서 언급한 중심층은 전극 구조의 중심부에 있는 전극 섬유층을 가리킨다.
본 발명에서 언급한 기타 각 층은 중심층 외의 각 전극 섬유층을 가리키고, 상기 양쪽의 층을 포함한다.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다.
1) 본 발명에서 언급한 전극 구조는 전극 표면에 수직으로 놓인 수직 토우를 위주로 하여, 첫째, 전극 표면과 인접 부품간의 접촉 면적을 증가시켜 접촉 저항을 줄일 수 있고, 둘째, 전극에 양호한 기계적 성능을 부여한다. 이러한 구조는 종래의 구조에 비하여 접촉 저항을 30% 내지 50% 감소시킨다.
2) 상기 전극의 각 층은 공극율이 다름에 따라 두께가 다르고, 두께가 최적화된 각 층은 압축 후의 공극율이 일치하며, 이러한 압축에 의한 균형 구조는 전해액이 전극 내부를 흐를 때 물질 이동의 불균형 현상을 방지하여, 전지의 농도차 편극을 저감함으로써, 주어진 전력 하에서의 전지 에너지 출력을 제고한다.
3) 상기 전극 구조 제조 공정은 간단하고 구현하기가 쉬우며, 극소 생산원가로 흐름 전지 출력 성능을 최적화한다.
도 1은 본 발명에 대한 전극의 섬유 입체 구조도이다.
도 2는 본 발명에 대한 3층 전극 구조도이다.
도 3은 본 발명에 대한 5층 전극 구조도이다.
도 4는 다층 전극 구조 압축 전후의 측면 대비도이다.
도 5는 본 발명에서 언급한 밀봉 고무의 구조 설명도이다.
도 6은 본 발명에서 언급한 밀봉 고무의 배면도이다.
도 7은 본 발명에서 언급한 밀봉 고무 및 전극 프레임의 조립도이다.
도 8은 본 발명에서 언급한 격막, 밀봉 고무 및 전극 프레임의 구조 설명도이다.
도 9는 본 발명에서 언급한 격막 측 밀봉의 구조 설명도이다.
아래와 같은 비제한적 실시예는 이 분야의 통상의 기술자가 본 발명을 보다 전면적으로 이해할 수 있도록 한다. 하지만, 어떤 방식으로도 본 발명을 제한하지 않는다.
실시예 1
도 2에 도시된 바와 같이, 전극 구조는 분리판 측에 인접한 전극 섬유층(1), 중심부에 있는 전극 섬유층(2), 및 이온막 측에 인접한 전극 섬유층(3)이라는 3층의 전극 섬유층으로 구성되고, 그 원료는 모두 폴리아크릴로니트릴 재료이다. 또한, 수직 토우와 평행 토우의 밀도의 비는 6:4이고 수직 토우의 직경은 6μm이다. 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(3)의 공극율은 95%, 두께 3mm이고, 전극 섬유층(2)의 공극율은 92.5%, 두께는 1.5mm이며, 흑연 분리판이나 이온막과 접촉하는 표면에 돌출된 바늘 형상 구조가 있고 위아래로 기복을 보인다. 전극이 분리판과 긴밀하게 접촉하는 전체 공극율이 91%일 때의 수직 방향의 전기저항률을 기록하고, 전극을 같은 압축 조건으로 5W 단일 전지에 조립하여 전극 압축 후의 전체 공극율과 각 층의 압축률을 기록한다. 5W 단일 전지를 80mA/cm2 의 정전류 모드로 충방전하고, 안정적으로 순환하는 에너지 효율의 전환 상황을 기록한다.
비교례 1: 전극 겉치수는 실시예 1과 같고, 그 구조는 일반적인 구조(다층 섬유층이 없고, 표면에 바늘 형상 돌기도 없으며, 공극율이 92%)이며, 이 전극을 이용해 실시예 1과 같은 5W 단일 전지를 조립하고, 전극 압축 후의 공극율은 91%이며, 전기 성능 관련 테스트를 수행하고 관련 파라미터를 기록한다. 테스트 데이터는 표 1을 참조한다.
항목
Figure pat00001
전기 저항률(Ω·㎜)
에너지 효율(%@80mA/cm2) 압축 변형량(%) 압축 공극율(%)
실시예 1 5.5 87.5 섬유층(1, 3): 35
섬유층(2): 22.5
각 섬유층의 공극율은 기본적으로 일치하여, 모두 91이다.
비교례 1 6 86 20 91
실시예 2
도 3에 도시된 바와 같이, 전극 구조는 분리판 측에 인접한 전극 섬유층(1), 중심부에 있는 전극 섬유층(2), 이온막 측에 인접한 전극 섬유층(3), 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(2) 사이에 있는 전극 섬유층(4), 및 전극 섬유층(2)과 전극 섬유층(3) 사이에 있는 전극 섬유층(5)이라는 5층의 전극 섬유층으로 구성되고, 그 원료는 모두 폴리아크릴로니트릴 재료이다. 또한, 수직 토우와 평행 토우의 밀도의 비는 7:3이고 수직 토우의 직경은 18μm이다. 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(3)의 공극율은 94%, 두께 2mm이이고, 전극 섬유층(4)과 전극 섬유층(5)의 공극율은 93%, 두께는 1mm이며, 전극 섬유층(2)의 공극율은 92%, 두께는 0.5mm이다. 전극이 분리판과 긴밀하게 접촉하는 전체 공극율이 91%일 때의 수직 방향의 전기저항률을 기록하고, 전극을 10kW인 전지 스택에 조립하여 전극 압축 후의 전체 공극율과 각 층의 압축률을 기록한다. 데이터는 표 2를 참조한다. 위에 언급한 10kW인 전지 스택을 100kW/100kWh인 전지 시스템을 집중한 후, 80mA/cm2 정전류 모드로 충방전하고, 안정적으로 순환하는 에너지 효율의 전환 상황을 기록한다. 테스트 데이터는 표 2를 참조한다.
비교례 2: 전극 겉치수는 실시예 2와 같고, 그 구조는 일반적인 구조(다층 섬유층이 없고, 공극율이 93%)이고, 이 전극을 이용해 실시예 2와 같은 100kW/100kWh인 전지 시스템을 조립하고, 전극 압축 후의 공극율은 91%이며, 전기 성능 관련 테스트를 수행하고 관련 파라미터를 기록한다. 테스트 데이터는 표 2를 참조한다.
항목
Figure pat00002
전기 저항률(Ω·㎜)
에너지 효율(%@80mA/cm2) 압축 변형량(%) 압축 공극율(%)
실시예 2 8.0 85.3 섬유층(1, 3): 30
섬유층(2): 20
섬유층(4, 5): 25
각 섬유층의 공극율은 기본적으로 일치하여, 모두 91이다.
비교례 2 8.4 82.4 25 91
실시예 3
도 3에 도시된 바와 같이, 전극 구조는 분리판 측에 인접한 전극 섬유층(1), 중심부에 있는 전극 섬유층(2), 이온막 측에 인접한 전극 섬유층(3), 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(2) 사이에 있는 전극 섬유층(4), 및 전극 섬유층(2)과 전극 섬유층(3) 사이에 있는 전극 섬유층(5)이라는 5층의 전극 섬유층으로 구성되는데, 그 중에서 전극 섬유층(1, 3, 4, 5)의 원료는 폴리아크릴로니트릴 재료이고, 전극 섬유층(2)의 원료는 비스코스 재료이다. 또한, 수직 토우와 평행 토우의 밀도의 비는 6.5:3.5이고 수직 토우의 직경은 7μm이다. 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(3)의 구조는 다음과 같다. 공극율은 95%, 두께 2mm로 C/C 컴포짓 분리판이나 이온막과 접촉한 표면에 돌출된 바늘 형상 구조가 있고 위아래로 기복을 보인다. 전극 섬유층(4)과 전극 섬유층(5)의 구조는 다음과 같다. 공극율은 93.5%, 두께는 1mm이다. 전극 섬유층(2)의 공극율은 93%, 두께는 0.5mm이다. 전극이 분리판과 긴밀하게 접촉하는 전체 공극율이 91%일 때의 수직 방향의 전기저항률을 기록하고, 전극을 30kW인 전지 스택에 조립하여 전극 압축 후의 전체 공극율과 각 층의 압축률을 기록한다. 데이터는 표 3을 참조한다. 위에 언급한 30kW인 전지 스택을 80mA/cm2 정전류 모드로 충방전하고, 안정적으로 순환하는 에너지 효율의 전환 상황을 기록한다. 테스트 데이터는 표 3을 참조한다.
비교례 3: 전극 겉치수는 실시예 3과 같고, 그 구조는 일반적인 구조(다층 섬유층이 없고, 표면에 바늘 형상 돌기도 없으며, 공극율이 92%)이고, 이 전극을 이용해 실시예 3과 같은 30kW인 전지 스택을 조립하고, 전극 압축 후의 공극율은 91%이며, 전기 성능 관련 테스트를 수행하고 관련 파라미터를 기록한다. 테스트 데이터는 표 3을 참조한다.
항목
Figure pat00003
전기 저항률(Ω·㎜)
에너지 효율(%@80mA/cm2) 압축 변형량(%) 압축 공극율(%)
실시예 3 5.8 87.2 섬유층(1, 3): 35
섬유층(2): 25
섬유층(4, 5): 27.5
각 섬유층의 공극율은 기본적으로 일치하여, 모두 91이다.
비교례 3 6.2 85.7 20 91
실시예 4
전극 구조는 분리판 측에 인접한 전극 섬유층(1), 중심부에 있는 전극 섬유층(2), 이온막 측에 인접한 전극 섬유층(3), 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(2) 사이에 있는 전극 섬유층(4), 및 전극 섬유층(2)과 전극 섬유층(3) 사이에 있는 전극 섬유층(5)이라는 5층의 전극 섬유층으로 구성되는데, 그 중에서 전극 섬유층(1, 2, 3, 4, 5)의 원료는 폴리아크릴로니트릴 재료이고 수직 토우와 평행 토우의 밀도의 비는 6:4이며, 수직 토우의 직경은 15μm이다. 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(3)의 공극율은 94%, 두께는 1.5mm이고, 전극 섬유층(4)과 전극 섬유층(5)의 공극율은 93%, 두께 0.5mm이며, 전극 섬유층(2)의 공극율은 92%, 두께는 0.5mm이다. 전극이 분리판과 긴밀하게 접촉하는 전체 공극율이 91%일 때의 수직 방향의 전기저항률을 기록하고, 전극으로 5W 단일 전지에 조립하여 전극 압축 후의 전체 공극율과 각 층의 압축률을 기록한다. 테스트 데이터는 표 4를 참조한다. 단일 전지를 80mA/cm2 의 정전류 모드로 충방전하고, 안정적으로 순환하는 에너지 효율의 전환 상황을 기록한다. 테스트 데이터는 표 4를 참조한다.
비교례 4: 전극 겉치수는 실시예 4와 같고, 그 구조는 일반적인 구조(다층 섬유층이 없고, 표면에 바늘 형상 돌기도 없으며, 공극율이 93%)이고, 이 전극을 이용해 실시예 4와 같은 5W인 단일 전지를 조립하고, 전극 압축 후의 공극율은 91%이며, 전기 성능 관련 테스트를 수행하고 관련 파라미터를 기록한다. 테스트 데이터는 표 4를 참조한다.
항목
Figure pat00004
전기 저항률(Ω·㎜)
에너지 효율(%@80mA/cm2) 압축 변형량(%) 압축 공극율(%)
실시예 4 7.4 85.8 섬유층(1, 3): 30
섬유층(2): 20
섬유층(4, 5): 25
각 섬유층의 공극율은 기본적으로 일치하여, 모두 91이다.
비교례 4 7.8 83.3 25 91
실시예 5
전극 구조는 분리판 측에 인접한 전극 섬유층(1), 중심부에 있는 전극 섬유층(2), 이온막 측에 인접한 전극 섬유층(3), 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(2) 사이에 있는 전극 섬유층(4), 및 전극 섬유층(2)과 전극 섬유층(3) 사이에 있는 전극 섬유층(5)이라는 5층의 전극 섬유층으로 구성되는데, 그 중에서 전극 섬유층(1, 2, 3, 4, 5)의 원료는 폴리아크릴로니트릴 재료이고 수직 토우와 평행 토우의 밀도의 비는 6:4이며, 수직 토우의 직경은 10μm이다. 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(3)의 공극율은 96%, 두께는 1.75mm이고, 전극 섬유층(4)과 전극 섬유층(5)의 공극율은 94%, 두께는 1.25mm이며, 전극 섬유층(2)의 공극율은 93%, 두께는 0.75mm이다. 전극이 분리판과 긴밀하게 접촉하는 전체 공극율이 91%일 때의 수직 방향의 전기저항률을 기록하고, 전극으로 5W 단일 전지에 조립하여 전극 압축 후의 전체 공극율과 각 층의 압축률을 기록한다. 테스트 데이터는 표 5를 참조한다. 단일 전지를 80mA/cm2 의 정전류 모드로 충방전하고, 안정적으로 순환하는 에너지 효율의 전환 상황을 기록한다. 테스트 데이터는 표 5를 참조한다.
항목
Figure pat00005
전기 저항률(Ω·㎜)
에너지 효율(%@80mA/cm2) 압축 변형량(%) 압축 공극율(%)
실시예 5 6.5 86 섬유층(1, 3): 40
섬유층(2): 25
섬유층(4, 5): 30
각 섬유층의 공극율은 기본적으로 일치하여, 모두 91이다.
비교례 5 6.8 84.8 25 91
비교례 5: 전극 겉치수는 실시예 5와 같고, 그 구조는 일반적인 구조(다층 섬유층이 없고, 표면에 바늘 형상 돌기도 없으며, 공극율이 93%)이고, 이 전극을 이용해 실시예 5와 같은 5W인 단일 전지를 조립하고, 전극 압축 후의 공극율은 91%이며, 전기 성능 관련 테스트를 수행하고 관련 파라미터를 기록한다. 테스트 데이터는 표 5를 참조한다.
실시예 6
전극 구조는 분리판 측에 인접한 전극 섬유층(1), 중심부에 있는 전극 섬유층(2), 이온막 측에 인접한 전극 섬유층(3), 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(2) 사이에 있는 전극 섬유층(4), 및 전극 섬유층(2)과 전극 섬유층(3) 사이에 있는 전극 섬유층(5)이라는 5층의 전극 섬유층으로 구성되는데, 그 중에서 전극 섬유층(1, 2, 3, 4, 5)의 원료는 폴리아크릴로니트릴 재료이고 수직 토우와 평행 토우의 밀도의 비는 6:4이며, 수직 토우의 직경은 9μm이다. 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(3)의 공극율은 95%, 두께는 1.6mm이고, 전극 섬유층(4)과 전극 섬유층(5)의 공극율은 93%, 두께는 1.5mm이다. 전극 섬유층(2)의 공극율은 90%, 두께는 1mm이다. 전극이 분리판과 긴밀하게 접촉하는 전체 공극율이 91%일 때의 수직 방향의 전기저항률을 기록하고, 전극으로 5W 단일 전지에 조립하여 전극 압축 후의 전체 공극율과 각 층의 압축률을 기록한다. 테스트 데이터는 표 6을 참조한다. 단일 전지를 80mA/cm2 의 정전류 모드로 충방전하고, 안정적으로 순환하는 에너지 효율의 전환 상황을 기록한다. 테스트 데이터는 표 6을 참조한다.
항목
Figure pat00006
전기 저항률(Ω·㎜)
에너지 효율(%@80mA/cm2) 압축 변형량(%) 압축 공극율(%)
실시예 6 6.0 86.5 섬유층(1, 3): 35
섬유층(2): 10
섬유층(4, 5): 25
각 섬유층의 공극율은 기본적으로 일치하여, 모두 91이다.
비교례 6 6.6 85.1 20 91
비교례 6: 전극 겉치수는 실시예 6과 같고, 그 구조는 일반적인 구조(다층 섬유층이 없고, 표면에 바늘 형상 돌기도 없으며, 공극율이 92%)이고, 이 전극을 이용해 실시예 6과 같은 5W인 단일 전지를 조립하고, 전극 압축 후의 공극율은 91%이며, 전기 성능 관련 테스트를 수행하고 관련 파라미터를 기록한다. 테스트 데이터는 표 6을 참조한다.
실시예 7
전극 구조는 분리판 측에 인접한 전극 섬유층(1), 중심부에 있는 전극 섬유층(2), 및 이온막 측에 인접한 전극 섬유층(3)이라는 3층의 전극 섬유층으로 구성되는데, 그 중에서 전극 섬유층(2)의 원료는 비스코스 재료이며, 전극 섬유층(1, 3)의 원료는 폴리아크릴로니트릴 재료이다. 또한, 수직 토우와 평행 토우의 밀도의 비는 6:4이고 수직 토우의 직경은 12μm이다. 전극 섬유층(1)과 전극 섬유층(3)의 공극율은 93%, 두께는 1.5mm이고, 전극 섬유층(2)의 공극율은 91.5%, 두께는 1mm이다. 전극이 분리판과 긴밀하게 접촉하는 전체 공극율이 91%일 때의 수직 방향의 전기저항률을 기록하고, 전극으로 5W 단일 전지에 조립하여 전극 압축 후의 전체 공극율과 각 층의 압축률을 기록한다. 테스트 데이터는 표 7을 참조한다. 단일 전지를 80mA/cm2 의 정전류 모드로 충방전하고, 안정적으로 순환하는 에너지 효율의 전환 상황을 기록한다. 테스트 데이터는 표 7을 참조한다.
항목
Figure pat00007
전기 저항률(Ω·㎜)
에너지 효율(%@80mA/cm2) 압축 변형량(%) 압축 공극율(%)
실시예 7 6.8 85.4 섬유층(1, 3): 25
섬유층(2): 20
각 섬유층의 공극율은 기본적으로 일치하여, 모두 91이다.
비교례 7 7.2 84.2 25 91
비교례 7: 전극 겉치수는 실시예 7과 같고, 그 구조는 일반적인 구조(다층 섬유층이 없고, 표면에 바늘 형상 돌기도 없으며, 공극율이 92%)이고, 이 전극을 이용해 실시예 7과 같은 5W 단일 전지를 조립하고, 전극 압축 후의 공극율은 91%이며, 전기 성능 관련 테스트를 수행하고 관련 파라미터를 기록한다. 테스트 데이터는 표 7을 참조한다.
실시예 8
현대 경제사회의 발전으로 인해 전통적 에너지에 대한 수요는 나날이 증가하고 있다. 그래서, 에너지 공급 부족 문제가 심각해지고 있다. 사람들은 풍력과 태양 에너지를 비롯한 재생 에너지 등을 찾을 수 밖에 없다. 최근에 풍력과 태양 에너지를 비롯한 새로운 에너지는 에너지 공급의 한 자리를 차지하고 있고 수요 증가에 따라 비율이 계속 늘어나고 있지만, 날씨의 영향으로 발전이 간헐적이라는 수급 문제가 상당히 두드러져, 체계적인 에너지 저장이 이미 필수적이다.
대규모 에너지 저장의 경로로서 흐름 전지의 생산과 발전은 상기 새로운 에너지의 결함을 잘 보완한다. 흐름 전지는 안전성이 좋고, 수명이 길고, 전하량이 크며, 출력과 용량의 분리와 조정이 가능하고, 입지 자유와 친환경 제품이라는 특징을 가지고 있으며, 풍력과 태양 에너지 등 새로운 에너지가 저장과 조정 후 안정적으로 출력하는 것을 확보할 수 있고, 규모화되도록 보장할 수 있고 체계적인 전력 관리, 전력 계통 보조, 전압 조정, 대형 무정전 전원 공급의 중요한 역할을 실현할 수 있다.
흐름 전지의 단일 전지 표준 온(on) 전압은 비교적 작아, 실제 응용을 위해서는, 일정 수량의 단일 전지를 전지 스택으로 연결하고 조립하여 필요한 전압을 얻을 수 있도록 한다. 전지 스택의 스택 프레임은 전지 스택의 밀봉성을 많이 요구하는데, 현재 전지 스택 밀봉 방식으로는 트위스트 페어 밀봉, 슬라이스 형상 밀봉, 접착제, 용접 또는 밀봉 홈의 맞물림 방식 등을 흔히 사용한다. 그러나, 상기 몇 가지의 밀봉 방식은 어느 한 가지만으로 전지 스택의 전해액 내부의 누출 및 외부의 누출 문제를 완전히 해결할 수 없다.
a. 트위스트 페어 밀봉은 원가가 상대적으로 낮지만 전해액 공통 유로 구멍의 밀봉 효과가 좋지 않아 전해액이 전지 스택 외부로 누출될 수 있다.
b. 슬라이스 형상 밀봉은 효과가 약간 낫지만, 원가가 비싸고 이차적으로 사용할 수 없다는 문제를 가지고 있다.
c. 접착제, 용접 및 밀봉 홈의 맞물림 방식은 전지 스택 단일 전지 손상 후 분리 및 이차적인 이용 불가능, 그리고 양극 전극 프레임과 음극 전극 프레임이 정확히 맞출 수 없는 일련의 문제가 있어서 실용성이 떨어진다.
또한, 연구자들은 격막의 전해액 공통 유로 구멍이 단독적 절연 처리되지 않은 경우, 전지 스택이 장기간 사용되면 격막의 전해액 공통 유로 구멍에서 전해액이 내부로 누출될 수 있고, 이로 인해 이온막이 전도 매개체로서 전지 스택 내부의 누전을 유발하고, 나아가 격막의 전해액 공통 유로 구멍에서 화학적, 전기화학적 부식이 발생하여 활성물질 침전물 또는 결정이 생겨, 양극 전해액이 격막 양측에서 서로 흘러서 격막과 밀봉 구조를 파괴함을 발견하였다. 상기 현상이 발생하면 전지 스택 성능의 감퇴를 초래하며, 나아가 흐름 전지의 전체적 성능과 수명에 영향을 미친다.
본 발명은 새로운 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조를 통해 상기 문제를 해결한다.
본 발명은 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조를 제공하고, 상기 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조는 밀봉 고무를 포함하고, 상기 밀봉 고무는 복수의 패킹을 밀봉선으로 연결한 것으로 구성되어 있으며, 상기 패킹에는 전해액 공통 유로 구멍이 마련되고, 상기 패킹의 한쪽 면에는 압축 변형 구조, 다른 한쪽 면에는 환형 돌기 형상 구조가 설치된다.
본 발명에서 언급한 밀봉 고무의 재질은 바람직하게는 플루오로 고무 또는 EPDM 고무이다.
본 발명에서 언급한 밀봉선의 직경은 바람직하게는 1mm 내지 3mm이다.
본 발명에서 언급한 패킹의 두께는 바람직하게는 1mm 내지 3mm이다.
본 발명에서 언급한 패킹 외주연(outer periphery)부터 전해액 공통 유로 중심까지의 최단 거리는 바람직하게는 전해액 공통 유로 반경의 1.5배 내지 3배이다.
본 발명에서 언급한 패킹에는 바람직하게는 적어도 2개의 환형 돌기 형상 구조가 설치되고, 그 중에서 가장 안쪽 층 환형 돌기 형상 구조의 내주연 직경은 전해액 공통 유로 구멍의 외주연 직경과 같거나 더 크다.
본 발명에서 언급한 각 층에서의 환형 돌기 형상 구조 사이의 간격은 0.5mm 내지 3mm이고, 더욱 바람직하게는 1mm 내지 2mm이다.
본 발명에서 언급한 각 층에서의 환형 돌기 형상 구조의 단면은 직사각형, 반원형 또는 역사다리꼴이고, 더욱 바람직하게는 직사각형이다.
본 발명에서 언급한 압축 변형 구조는 바람직하게는 복수의 오목홈이다.
본 발명에서 언급한 오목홈은 바람직하게는 호형, 직사각형 또는 삼각형이다.
본 발명에서 언급한 패킹에는 바람직하게는 적어도 하나의 패킹 고정 구조가 설치되고, 더욱 바람직하게는 적어도 두 개의 패킹 고정 구조가 설치된다. 본 발명에서 언급한 패킹 고정 구조의 두께는 바람직하게는 패킹 두께의 0.3배 내지 0.8배이고, 더욱 바람직하게는 패킹 두께의 0.4배 내지 0.6배이다.
본 발명에서 언급한 밀봉 고무의 쇼어경도는 바람직하게는 40 내지 100이고, 더욱 바람직하게는 60 내지 80이다.
본 발명에서 언급한 패킹의 압축 비율은 10% 내지 30%이다.
본 발명에서 언급한 흐름 전지 전지 스택의 밀봉 구조는 바람직하게는 전극 프레임을 더 포함한다. 상기 전극 프레임에는 밀봉선 홈과 패킹 홈이 설치되는데, 상기 밀봉선과 패킹은 각각 밀봉선 홈과 패킹 홈 내에 위치하고, 상기 패킹은 상기 패킹 홈의 부피의 90% 내지 95%를 충전하고, 상기 밀봉선은 상기 밀봉선 홈의 부피의 90% 내지 95%를 충전한다.
본 발명에서 언급한 패킹 홈과 밀봉선 홈의 연결 부분은 바람직하게는 패킹과 긴밀하게 접촉하고, 상기 패킹 홈의 기타 부분의 크기는 패킹의 크기보다 더 크다.
본 발명에서 언급한 패킹의 압축 변형 구조는 패킹 홈 내에 설치된다.
본 발명에서 언급한 밀봉선 홈의 너비는 바람직하게는 1mm 내지 5mm, 깊이는 바람직하게는 1mm 내지 5mm, 패킹 홈의 외주연과 전극 프레임의 외주연 사이의 거리는 바람직하게는 5mm 내지 20mm이다.
본 발명에서 언급한 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조는 바람직하게는 두 개의 전극 프레임, 두 개의 밀봉 고무, 및 하나의 격막을 포함한다. 상기 두 개의 전극 프레임의 밀봉선과 각 전극 프레임 외측연(outer edge) 간의 거리는 다르고, 상기 밀봉 고무는 전극 프레임의 밀봉 홈 내에 위치하며, 상기 밀봉 고무의 패킹에 있어서 상기 압축 변형 구조가 설치된 상기 한쪽 면은 상기 전극 프레임과 접촉하고, 상기 다른 한 쪽 면은 상기 격막과 접촉한다. 상기 격막의 전해액 공통 유로 구멍 부분에서의 밀봉은, 격막의 전해액 공통 유로 구멍을 그 중 하나의 패킹의 가장 바깥쪽 층의 환형 돌기 형상 구조에 씌우되, 상기 격막의 한 면은 그 중 하나의 밀봉 고무의 패킹과 접촉시키고 다른 면은 다른 밀봉 고무의 밀봉선과 접촉시키는 것이다. 상기 격막의 전해액 공통 유로 구멍 아닌 부분에서의 밀봉은, 격막을 어긋나게 맞물린 2개의 밀봉 고무의 밀봉선을 통해 밀봉하는 것이다. 즉, 격막의 전해액 공통 유로 구멍의 밀봉 구조는 격막의 상하가 모두 밀봉선으로 밀봉되어 있지만, 그 중 한쪽의 밀봉선은 패킹의 접촉이며, 다른 한 쪽은 밀봉 구조이다.
본 발명에서 언급한 전극 프레임과 패킹, 그리고 격막의 전해액 공통 유로 구멍의 원심은 같으며, 전극 프레임과 패킹, 그리고 전극 프레임의 전해액 공통 유로 구멍의 직경은 순서대로 1mm 내지 5mm 증가한다.
본 발명에서 언급한 하나의 밀봉 고무의 밀봉선과 다른 하나의 밀봉 고무의 밀봉선은 격막에 어긋나게 맞물린다. 두 개의 밀봉선 간의 거리는 바람직하게는 0.5mm 이상이고, 더욱 바람직하게는 2mm 이상이다.
본 발명에서 언급한 환형 돌기 형상 구조의 역할은 다음과 같다.
a. 격막을 정확히 설치하여 고정하는 것을 보장한다.
b. 격막의 전해액 공통 유로 구멍의 움직임을 방지한다.
c. 격막의 전해액 공통 유로 구멍 내벽 단면을 밀봉하여, 흐름 전지 전지 스택 전해액이 격막의 전해액 공통 유로 구멍 내벽 단면을 통해 전지 스택 외부로 흘러나옴으로 인한 전지 스택의 외부 누출과 단일 전지가 온(on)되어 단락이 발생하는 것을 방지한다.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다.
① 본 발명은 각각 격막의 전해액 공통 유로 구멍과 그의 주변을 밀봉하고 격막 측의 밀봉은 안팎에서 밀봉선으로 밀봉하는 방식을 통해 이중으로 보호하며, 전해액 공통 유로에서 면을 밀봉하는 방식을 통해 내부 또는 외부로 누출을 방지한다. 또는 모든 밀봉 부품의 부피는 관련 밀봉 홈의 부피보다 작다.
② 본 발명은 밀봉성이 좋고 흐름 전지의 수명을 연장하고 흐름 전지의 전해액이 빈번하게 누출되기로 인한 경제적 손실을 방지하며, 전통적인 단일선의 밀봉과 단일면의 밀봉에 비해 이차적 이용성이 높고 압력을 받는 능력이 뛰어나다.
③ 본 발명은 격막 측에서 내외부 대칭적인 선으로 밀봉하는 방식이 재료를 절약할 뿐만 아니라 전지 저항을 작게 만들 수 있으며, 전지 시스템은 작동 속도가 빠르고 충방전 원가가 낮다.
④ 본 발명은 전해액 공통 유로의 위치에서 면을 밀봉하는 방식을 이용하여 밀봉 성능을 더욱 좋게 만들 수 있으며, 그 중 환형 돌기 형상 구조는 압축 비율을 증가시켜 전해액이 쉽게 유출되지 않는다.
실시예 9
도 8 및 도 9는 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조이다. 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조는 두 개의 전극 프레임(2-1), 쇼어 A 형 경도가 60인 두 개의 플루오로 밀봉 고무(2-2), 및 전해액 공통 유로 구멍이 설치된 격막(2-3)을 포함한다. 밀봉 고무(2-2)는 (도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이) 전해액 공통 유로 구멍을 가진 두 개의 패킹(2-22)을 밀봉선(2-21)으로 연결한 것으로 구성되어 있으며, 밀봉선(2-21)의 직경은 1mm이고 패킹(2-22)의 두께는 1mm이다. 패킹(2-22)의 압축 비율은 10%이고 패킹(2-22)의 외주연부터 전해액 공통 유로 중심까지의 최단 거리는 전해액 공통 유로 반경의 1.5배이다. 패킹(2-22)의 한 면에는 압축 변형 구조(2-222)가 설치되어 있는데, 압축 변형 구조(2-222)는 복수의 호형 오목홈이고, 패킹(2-22)의 다른 한 면에는 이층의 환형 돌기 형상 구조(2-223)가 설치되어 있는데, 환형 돌기 형상 구조(2-223)의 돌출된 단면은 직사각형이고, 이층 환형 돌기 형상 구조(2-223) 사이의 간격은 0.5mm이다. 패킹(2-22)은 두 개의 패킹 고정 구조(2-224)를 설치하고 패킹 고정 구조(2-224)의 두께는 패킹(2-22) 두께의 0.3배이다. 전극 프레임(2-1)에는 밀봉선 홈(2-11)과 패킹 홈(2-12)이 설치되고 밀봉선 홈(2-11)의 너비는 1mm이고 깊이는 1mm이며, 두 개의 전극 프레임(2-1)의 밀봉선 홈(2-11)과 전극 프레임(2-1) 외주연 사이의 거리는 각각 5mm 및 10mm이다. 밀봉선(2-21)과 패킹(2-22)은 각각 밀봉선 홈(2-11)과 패킹 홈(2-12)에 설치된다. 패킹(2-22)은 압축 변형 구조(2-222)를 가진 한 면은 전극 프레임2-1과 접촉하고 패킹(2-22)은 패킹 홈(2-12)의 부피의 90%를 충전하며, 밀봉선(2-21)은 밀봉선 홈(2-11)의 부피의 90%를 충전한다. 격막(2-3)이 전해액 공통 흐름 구멍에 밀봉되는 것은 격막(2-3)의 전해액 공통 유로 구멍으로 그 중 하나는 패킹(2-22)의 가장 바깥쪽 층의 환형 돌기 형상 구조(2-223)에 씌우고, 격막(2-3)의 한 면은 그 중 하나의 밀봉 고무(2-2)의 패킹(2-22)과 접촉하며, 다른 면은 다른 밀봉 고무(2-2)의 밀봉선(2-21)과 접촉한다. 패킹 홈(2-12)과 밀봉선 홈(2-11)의 연결 부분이 패킹(2-22)과 긴밀하게 접촉하고, 패킹 홈(2-12) 외에 기타 부분의 크기는 패킹(2-22)의 크기보다 더 크다. 격막(2-3)이 비전해액 공통 유로 구멍의 밀봉은 격막(2-3)이 어긋나게 맞물린 두 개 밀봉 고무(2-2)의 밀봉선(2-21)을 통해 밀봉한다. 두 개의 밀봉선(2-21)의 간격은 0.5mm이고 전극 프레임(2-1) 및 패킹(2-2)와 격막(2-3)의 전해액 공통 유로 구멍의 원심은 같으며, 격막2-3 및 패킹2-2와 전극 프레임2-1의 전해액 공통 유로 구멍의 직경은 순서대로 1mm 증가한다.
실시예 10
도 5 내지 도 9는 하나의 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조이다. 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조는 두 개의 전극 프레임(2-1) 그리고 두 개의 쇼어 A 형 경도가 80인 EPDM 고무(2-2), 전해액 공통 유로 구멍을 가진 격막(2-3)을 포함한다. 밀봉 고무(2-2)는 밀봉선(2-21)에 의하여 두 개의 전해액 공통 유로 구멍을 가진 패킹(2-22)로 연결되어 있으며, 밀봉선(2-21)의 직경은 3mm이고 패킹(2-22)의 두께는 3mm이다. 패킹(2-22)의 압축 비율은 30%이고 패킹(2-22)의 외주연부터 전해액 공통 유로 중심까지의 최단 거리는 전해액 공통 유로 반경의 3배이다. 패킹(2-22)의 한 면에 압축 변형 구조(2-222)가 설치되어 있고, 압축 변형 구조(2-222)는 복수의 호형 오목홈이며, 패킹(2-22)의 다른 한 면에 이층의 환형 돌기 형상 구조(2-223)가 설치되어 있고 환형 돌기 형상 구조(2-223)의 돌출된 단면은 역사다리꼴이며, 이층 환형 돌기 형상 구조(2-223) 사이의 간격은 3mm이다. 패킹(2-22)에는 두 개의 패킹 고정 구조(2-224)가 설치되는데, 패킹 고정 구조(2-224)의 두께는 패킹(2-22) 두께의 0.8배이다. 전극 프레임(2-1)에는 밀봉선 홈(2-11)과 패킹 홈(2-12)이 설치되는데, 밀봉선 홈(2-11)의 너비는 5mm이고 깊이는 5mm이며, 두 개의 전극 프레임(2-1)의 밀봉선 홈(2-11)과 각각 전극 프레임(2-1) 외주연 사이의 거리는 10mm 및 20mm이다. 밀봉선(2-21)과 패킹(2-22)에는 각각 밀봉선 홈(2-11)과 패킹 홈(2-12)이 설치된다. 패킹(2-22)은 압축 변형 구조(2-222)를 가진 한 면은 전극 프레임(2-1)과 접촉하고, 패킹(2-22)은 패킹 홈(2-12)의 부피의 95%를 충전하며, 밀봉선(2-21)과 밀봉선 홈(2-12)의 부피의 95%를 충전한다. 격막(2-3)이 전해액 공통 유로 구멍에 밀봉되는 것은 격막(2-3)의 전해액 공통 유로 구멍으로 그 중 하나는 패킹(2-22)의 가장 바깥쪽 층의 환형 돌기 형상 구조(2-223)에 씌우고, 격막(2-3)의 한 면은 그 중 하나의 밀봉 고무(2-2)의 패킹(2-22)과 접촉하며 다른 면은 다른 밀봉 고무(2-2)의 밀봉선(2-21)과 접촉한다. 패킹 홈(2-12)과 밀봉선 홈(2-11) 연결 부분이 패킹(2-22)과 긴밀하게 접촉하고, 패킹 홈(2-12) 외에 기타 부분의 크기는 패킹(2-22)의 크기 보다 더 크다. 격막(2-3)이 비전해액 공통 유로 구멍의 밀봉은 격막(2-3)이 어긋나게 맞물린 두 개 밀봉 고무(2-2)의 밀봉선(2-21)을 통해 밀봉한다. 두 개의 밀봉선(2-21)의 간격은 2mm이고 전극 프레임(2-1) 및 패킹(2-2)과 격막(2-3)의 전해액 공통 유로 구멍의 원심은 같으며, 격막(2-3) 및 패킹(2-2)과 전극 프레임(2-1)의 전해액 공통 유로 구멍의 직경은 순서대로 1mm 증가한다.
1: 분리판 측 섬유층; 2: 중심 섬유층; 3: 이온막 측 섬유층; 4: 분리판 측 섬유층(1)과 중심 섬유층(2) 사이에 있는 섬유층; 5: 중심 섬유층(2)과 이온막 측 섬유층(3) 사이에 있는 섬유층; 6: 이온막 또는 분리판; 2-1. 전극 프레임; 2-11: 밀봉선 홈; 2-12: 패킹 홈; 2-121: 패킹 홈 및 밀봉선 홈 비연결 부분; 2-2: 밀봉 고무; 2-21: 밀봉선; 2-22: 패킹; 2-221: 패킹 홈 및 밀봉선 홈 연결 부분; 2-222: 압축 변형 구조; 2-223: 환형 돌기 형상 구조; 2-224: 패킹 고정 구조; 2-3: 격막

Claims (17)

  1. 흐름 전지용 전극 구조로서,
    전극 섬유를 포함하되,
    상기 전극 섬유 내의 수직 토우의 밀도는 평행 토우의 밀도보다 크고, 상기 흐름 전지용 전극 구조는 적어도 3층의 상기 전극 섬유로 구성되며, 그 중의 중심층의 공극률보다 나머지 각 층의 공극률이 더 큰 것을 특징으로 하는, 흐름 전지용 전극 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극 섬유의 재질은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile)기 재료, 비스코스(viscose)기 재료, 및 아스팔트(asphalt)기 재료 중 적어도 하나이되, 각 층의 전극 섬유는 서로 동일한 재질일 수 있고 서로 다른 재질일 수도 있는 것을 특징으로 하는, 흐름 전지용 전극 구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중심층의 전극 섬유 두께가 전극 총 두께에서 차지하는 비율은 20% 내지 30%이고, 흐름 전지 전지 스택을 조립할 시에 분리판에 인접하는 일측의 전극 섬유 두께가 전극 총 두께에서 차지하는 비율은 20% 내지 45%이며, 흐름 전지 전지 스택을 조립할 시에 이온막에 인접하는 다른 일측의 전극 섬유의 두께가 전극 총 두께에서 차지하는 비율은 15% 내지 35%인 것을 특징으로 하는, 흐름 전지용 전극 구조.
  4. 흐름 전지 전지 스택으로서,
    청구항 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 흐름 전지용 전극 구조를 이용하여 조립되되, 0.1MPa 내지 0.25MPa의 전지 스택 예하중력(preload force)에 의해 압축하여 조립 후에 상기 전지 스택에서의 각 층의 전극 섬유의 공극율이 89% 내지 92%로 압축되고, 상기 전지 스택에서의 각 층의 전극 섬유의 공극률의 차이값은 3%보다 더 작은 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택.
  5. 제4항에 있어서,
    전극 총 두께는 3mm 내지 6mm이고, 각 층의 전극 섬유의 두께는 2.5mm를 넘지 않으며, 각 층의 전극 섬유의 두께는 상기 중심층을 향하여 바깥쪽에서 안쪽으로 갈수록 점점 작아지고, 나머지 각 층은 중심층과의 두께의 비가 1.5:1보다 작지 않은 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택.
  6. 제5항에 있어서,
    전극 원료는 3층 구조이고, 그 중에서 중심층은 비스코스기 재료이고, 양쪽의 층은 폴리아크릴로니트릴기 재료인 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택.
  7. 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조로서,
    제4항의 흐름 전지 전지 스택의 밀봉 구조이고,
    상기 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조는 밀봉 고무를 포함하되, 상기 밀봉 고무는 복수의 밀봉 패킹을 밀봉선으로 연결한 것으로 구성되고, 상기 밀봉 패킹에는 전해액 공통 유로 구멍이 마련되며, 상기 밀봉 패킹의 한쪽 면에는 압축 변형 구조가 마련되고, 상기 밀봉 패킹의 다른 한 쪽 면에는 환형 돌기 구조가 마련되는 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 밀봉 고무의 재질은 플루오로 고무 또는 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 고무이고, 밀봉선의 직경은 1mm 내지 3mm이며, 두께는 1mm 내지 3mm인 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 밀봉 패킹의 외주연부터 전해액 공통 유로의 중심까지의 최단 거리는 전해액 공통 유로 반경의 1.5배 내지 3배인 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
  10. 제7항에 있어서,
    각 층의 환형 돌기 구조 사이의 간격은 0.5mm 내지 3mm인 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 압축 변형 구조는 복수의 오목홈이고, 오목홈의 형상은 호형, 직사각형 또는 삼각형인 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조는 전극 프레임을 더 포함하되, 상기 전극 프레임에는 밀봉선 홈과 밀봉 패킹 홈이 마련되고, 상기 밀봉선과 상기 밀봉 패킹은 상기 밀봉선 홈과 상기 밀봉 패킹 홈 내에 각각 위치하고, 상기 밀봉 패킹은 상기 밀봉 패킹 홈의 부피의 90% 내지 95%를 충진하고, 상기 밀봉선은 상기 밀봉선 홈의 부피의 90% 내지 95%를 충진하는 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 밀봉 패킹 홈과 밀봉선 홈의 연결 부위는 밀봉 패킹과 긴밀하게 접촉하고, 상기 밀봉 패킹 홈의 나머지 부위의 사이즈는 밀봉 패킹의 사이즈보다 큰 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 밀봉 패킹의 압축 변형 구조는 밀봉 패킹 홈 내에 위치하는 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 밀봉선 홈의 너비는 1mm 내지 5mm이고, 상기 밀봉선 홈의 깊이는 1mm 내지 5mm이며, 상기 밀봉 패킹 홈의 외주연과 전극 프레임의 외주연 사이의 거리는 5mm 내지 20mm인 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조는
    2개의 전극 프레임과, 2개의 밀봉 고무와, 하나의 격막을 포함하되,
    2개의 상기 전극 프레임의 밀봉선 홈과 각 전극 프레임 외측연(outer edge) 간의 거리는 다르고, 상기 밀봉 고무는 전극 프레임의 밀봉 홈 내에 위치하며, 상기 밀봉 고무의 밀봉 패킹에 있어서 상기 압축 변형 구조가 설치된 상기 한쪽 면은 상기 전극 프레임과 접촉하고, 다른 한쪽 면은 상기 격막과 접촉하며,
    상기 격막의 전해액 공통 유로 구멍 부분에서의 밀봉은, 격막의 전해액 공통 유로 구멍을 그 중 하나의 밀봉 패킹의 가장 바깥쪽 층의 환형 돌기 구조에 씌우되 상기 격막의 한 면을 그 중 하나의 밀봉 고무의 밀봉 패킹과 접촉시키고 다른 면을 다른 밀봉 고무의 밀봉선과 접촉시키는 것이며,
    상기 격막의 전해액 공통 유로 구멍 아닌 부분에서의 밀봉은, 격막을 어긋나게 맞물린 2개의 밀봉 고무의 밀봉선을 통해 밀봉하는 것이고,
    상기 전극 프레임, 상기 밀봉 패킹 및 상기 격막의 전해액 공통 유로 구멍의 원심은 서로 같고, 상기 격막, 상기 밀봉 패킹 및 상기 전극 프레임의 전해액 공통 유로 구멍의 직경은 순서대로 1mm 내지 5mm 증가하는 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 2개의 밀봉 고무의 밀봉선 중에서 하나의 밀봉 고무의 밀봉선과 다른 하나의 밀봉 고무의 밀봉선은 격막에 대하여 어긋나게 밀봉하고, 2개의 밀봉선 간의 거리는 0.5mm보다 큰 것을 특징으로 하는, 흐름 전지 전지 스택 밀봉 구조.
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