KR20210147478A - Anode for rechargeable aqueous zinc-ion battery comprising small amount of different element and method of fabricating same - Google Patents

Anode for rechargeable aqueous zinc-ion battery comprising small amount of different element and method of fabricating same Download PDF

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Abstract

Disclosed are a negative electrode for an aqueous zinc secondary battery containing a small amount of a dissimilar metal element and a method for manufacturing the same. The negative electrode is provided to be used in an aqueous zinc secondary battery and includes zinc (Zn) and a heterogeneous element so that corrosion potential is increased higher than that of zinc, therefore a side reaction of the negative electrode can be fundamentally suppressed. In addition, provided is an aqueous zinc secondary battery capable of suppressing high self-discharge by including the negative electrode.

Description

소량의 이종원소가 포함된 수계 아연이차전지용 음극 및 이의 제조방법{ANODE FOR RECHARGEABLE AQUEOUS ZINC-ION BATTERY COMPRISING SMALL AMOUNT OF DIFFERENT ELEMENT AND METHOD OF FABRICATING SAME}Anode for an aqueous zinc secondary battery containing a small amount of heterogeneous elements and a method for manufacturing the same

본 발명은 소량의 이종원소가 포함된 수계 아연 이차전지용 음극 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 제조된 음극은 아연 및 소량의 이종 금속 원소를 포함함으로써 수계 아연이차전지에 사용될 때 부식 및 자가 방전을 억제할 수 있다.The present invention relates to a negative electrode for a water-based zinc secondary battery containing a small amount of a heterogeneous element and a method for manufacturing the same, and the negative electrode prepared according to the present invention contains zinc and a small amount of a heterogeneous metal element, so that when used in an aqueous zinc secondary battery, corrosion and Self-discharge can be suppressed.

수계 아연이차전지는 리튬 대비 7배 이상 저렴하면서도 높은 이론 용량(820 mAh/g)을 갖는 아연을 사용하며 전해질 용매로 물을 사용해 발화의 위험이 없다. 현재 국내외에서 주로 고용량 양극 물질을 개발하는 것에 관한 연구가 진행 중이며 한국 전력 연구원에서는 "차세대 ESS(Energy Storage System)용 이차전지"로 선정하여 2017년부터 상용화를 위한 연구가 진행되고 있다.Aqueous zinc secondary batteries use zinc with a high theoretical capacity (820 mAh/g) while being 7 times cheaper than lithium, and there is no risk of ignition by using water as an electrolyte solvent. Currently, research on the development of high-capacity cathode materials is currently in progress at home and abroad, and the Korea Electric Power Research Institute has selected it as a "second-generation ESS (Energy Storage System) secondary battery" and research for commercialization has been underway since 2017.

그러나, 수계 아연 이차전지는 아연 음극의 수계 전해질에 대한 부족한 내화학성 및 양극 용출물과의 흡착과 같은 부반응으로 인해 매우 높은 자기 방전(72시간 기준 60% 이상)이 발생하는 문제점이 있다.However, the aqueous zinc secondary battery has a problem in that a very high self-discharge (60% or more based on 72 hours) occurs due to side reactions such as insufficient chemical resistance of the zinc negative electrode to the aqueous electrolyte and adsorption with the anode effluent.

따라서, 수계 아연 이차전지에서 부식 전위가 높아 부반응을 억제할 수 있는 아연 음극 및 그의 제조방법에 관한 연구가 요구된다.Therefore, research on a zinc anode capable of suppressing a side reaction and a method for manufacturing the same is required due to a high corrosion potential in an aqueous zinc secondary battery.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 전기자동차 및 ESS를 위한 안전하고 친환경적인 차세대 전지인 수계 아연 이차전지의 음극 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a negative electrode of a water-based zinc secondary battery, which is a safe and eco-friendly next-generation battery for electric vehicles and ESS, and a method for manufacturing the same.

또한, 수계 전해질에 대한 내화학성 및 부식 전위가 높아 부반응을 억제할 수 있는 수계 아연 이차전지용 아연 음극 및 그의 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a zinc anode for an aqueous zinc secondary battery capable of suppressing side reactions due to high chemical resistance and corrosion potential to the aqueous electrolyte, and a method for manufacturing the same.

또한, 상기 아연 음극을 포함함으로써 높은 자가 방전을 억제할 수 있는 수계 아연 이차전지를 제공하는데 있다. In addition, it is to provide an aqueous zinc secondary battery capable of suppressing high self-discharge by including the zinc negative electrode.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전도성 기재(100); 및 상기 전도성 기재 상에 위치하고, 아연(Zn)(210) 및 이종원소(220)를 갖는 아연합금을 포함하는 아연합금층(200);을 포함하고, 수계 아연이차전지에 사용하기 위한 음극(10)이 제공된다.According to one aspect of the present invention, the conductive substrate 100; and a zinc alloy layer 200 positioned on the conductive substrate and including a zinc alloy having zinc (Zn) 210 and a heterogeneous element 220; a negative electrode 10 for use in an aqueous zinc secondary battery ) is provided.

또한, 상기 아연합금이 아연 85 내지 99 중량%; 및 이종원소 1 내지 15 중량%;를 포함할 수 있다.In addition, the zinc alloy is 85 to 99% by weight of zinc; and 1 to 15% by weight of heteroelements.

또한, 상기 이종원소가 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the heterogeneous element may include at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), tungsten (W), and cobalt (Co).

또한, 상기 이종원소가 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 철(Fe)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the heterogeneous element may include at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), and iron (Fe).

또한, 상기 이종원소가 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.In addition, the heteroelement may include nickel (Ni).

또한, 상기 전도성 기재가 티타늄 포일(Ti foil), 티타늄 폼(Ti foam), 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀 폼(graphene foam) 및 그래핀 섬유(graphene fiber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the conductive substrate is a titanium foil (Ti foil), titanium foam (Ti foam), carbon nanotubes (CNT), carbon nanofiber (carbon nanofiber), carbon fiber (carbon fiber), graphene foam (graphene foam) and It may include at least one selected from the group consisting of graphene fibers.

본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 양극; 전도성 기재 및 상기 전도성 기재 상에 위치하고, 아연(Zn) 및 이종원소를 갖는 아연합금을 포함하는 아연합금층을 포함하는 음극; 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막; 및 수계 전해질;을 포함하는 수계 아연이차전지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, the positive electrode; An anode comprising a conductive substrate and a zinc alloy layer disposed on the conductive substrate and including zinc (Zn) and a zinc alloy having a heterogeneous element; a separator positioned between the anode and the cathode; and an aqueous electrolyte; an aqueous zinc secondary battery comprising a.

또한, 상기 아연합금이 아연 85 내지 99 중량%; 및 이종원소 1 내지 15 중량%;를 포함할 수 있다.In addition, the zinc alloy is 85 to 99% by weight of zinc; and 1 to 15% by weight of heteroelements.

또한, 상기 이종원소가 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the heterogeneous element may include at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), tungsten (W), and cobalt (Co).

또한, 상기 양극이 MnO2, V2O5, ZnMn2O4, ZnCo2O4 및 metal vanadates로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the anode may include at least one selected from the group consisting of MnO 2 , V 2 O 5 , ZnMn 2 O 4 , ZnCo 2 O 4 and metal vanadates.

또한, 상기 분리막이 필터페이퍼(filter paper), 글래스 파이버(glass fiber), 폴리올레핀(polyolefin) 및 고분자 계열로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the separator may include at least one selected from the group consisting of filter paper, glass fiber, polyolefin, and polymer series.

또한, 상기 수계 전해질이 C2F6O6S2Zn, CoSO4, MnSO4, Mn(CF3SO3)2 및 Na2SO4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the aqueous electrolyte may include at least one selected from the group consisting of C 2 F 6 O 6 S 2 Zn, CoSO 4 , MnSO 4 , Mn(CF 3 SO 3 ) 2 and Na 2 SO 4 .

본 발명의 또 다른 하나의 측면에 따르면, (a) 아연 전구체, 이종원소 전구체 및 첨가제를 포함하는 도금용액을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 도금용액에 전도성 기재 및 상대전극을 넣고 상기 전도성 기재 및 상기 상대전극에 전류를 인가하여 상기 전도성 기재 상에 아연(Zn) 및 이종원소를 갖는 아연합금을 포함하는 아연합금층을 도금하는 단계;를 포함하는 수계 아연이차전지에 사용하기 위한 음극의 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, (a) preparing a plating solution comprising a zinc precursor, a heteroelement precursor and an additive; and (b) putting a conductive substrate and a counter electrode in the plating solution, and applying an electric current to the conductive substrate and the counter electrode. A method of manufacturing a negative electrode for use in an aqueous zinc secondary battery comprising; plating is provided.

또한, 상기 아연 전구체가 염화아연(ZnCl2), 질산아연(Zn(NO3)2), 황산아연(ZnSO4), 아세트산아연(Zn(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the zinc precursor is zinc chloride (ZnCl 2 ), zinc nitrate (Zn(NO 3 ) 2 ), zinc sulfate (ZnSO 4 ), zinc acetate (Zn(CH 3 CO 2 ) 2 ) and hydrates thereof. It may include one or more selected from.

또한, 상기 이종원소 전구체가 니켈 전구체, 구리 전구체, 철 전구체, 텅스텐 전구체 및 코발트 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the heteroelement precursor may include at least one selected from the group consisting of a nickel precursor, a copper precursor, an iron precursor, a tungsten precursor, and a cobalt precursor.

또한, 상기 이종원소 전구체가 니켈 전구체, 구리 전구체 및 철 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the heteroelement precursor may include at least one selected from the group consisting of a nickel precursor, a copper precursor, and an iron precursor.

또한, 상기 이종원소 전구체가 니켈 전구체를 포함할 수 있다.In addition, the heteroelement precursor may include a nickel precursor.

또한, 상기 니켈 전구체가 염화니켈(NiCl2), 질산니켈(Ni(NO3)2), 황산니켈(NiSO4), 아세트산니켈(Ni(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 구리 전구체가 염화구리(CuCl2), 질산구리(Cu(NO3)2), 황산구리(CuSO4), 아세트산구리(Cu(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 철 전구체가 염화철(FeCl2), 질산철(Fe(NO3)2), 황산철(FeSO4), 아세트산철(Fe(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 텅스텐 전구체가 텅스텐산나트륨(Na2WO4), 파라텅스텐산암모늄((NH4)10(H2W12O42)), 텅스텐산칼륨(K2O2W) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 코발트 전구체가 염화코발트(CoCl2), 질산코발트(Co(NO3)2), 황산코발트(CoSO4), 아세트산코발트(Co(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the nickel precursor is nickel chloride (NiCl 2 ), nickel nitrate (Ni(NO 3 ) 2 ), nickel sulfate (NiSO 4 ), nickel acetate (Ni(CH 3 CO 2 ) 2 ) and a group consisting of hydrates thereof and at least one selected from the group consisting of, wherein the copper precursor is copper chloride (CuCl 2 ), copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ), copper sulfate (CuSO 4 ), copper acetate (Cu(CH 3 CO 2 ) 2 ) and and at least one selected from the group consisting of hydrates thereof, wherein the iron precursor is iron chloride (FeCl 2 ), iron nitrate (Fe(NO 3 ) 2 ), iron sulfate (FeSO 4 ), iron acetate (Fe(CH 3 ) CO 2 ) 2 ) and at least one selected from the group consisting of hydrates thereof, wherein the tungsten precursor is sodium tungstate (Na 2 WO 4 ), ammonium paratungstate ((NH 4 ) 10 (H 2 W 12 ) O 42 )), potassium tungstate (K 2 O 2 W), and at least one selected from the group consisting of hydrates thereof, wherein the cobalt precursor is cobalt chloride (CoCl 2 ), cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ), cobalt sulfate (CoSO 4 ), cobalt acetate (Co(CH 3 CO 2 ) 2 ), and hydrates thereof may include at least one selected from the group consisting of.

또한, 상기 첨가제가 pH 완충제, 분산제 및 전착성 균일도 향상제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the additive may include at least one selected from the group consisting of a pH buffering agent, a dispersing agent, and an electrodeposition uniformity improving agent.

또한, 상기 pH 완충제가 붕산(H3BO3), 구연산(C6H8O7), 구연산칼륨(K3(C6H5O7)), 구연산나트륨(Na3(C6H5O7)), 구연산칼슘(Ca3(C6H5O7)), 수산(C2H2O4), 피로인산(Na4P2O7) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 분산제가 피리딘(C5H5N), 도데실황산나트륨(NaC12H25SO4), 도데실벤젠술폰산나트륨(C18H29NaO3S), 플루로닉 F127(Pluronic F127) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 전착성 균일도 향상제가 염화나트륨(NaCl), 질산나트륨(NaNO3), 탄산나트륨(NaCO3), 황산나트륨(NaSO4) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the pH buffer is boric acid (H 3 BO 3 ), citric acid (C 6 H 8 O 7 ), potassium citrate (K 3 (C 6 H 5 O 7 )), sodium citrate (Na 3 (C 6 H 5 O) 7 )), calcium citrate (Ca 3 (C 6 H 5 O 7 )), oxalic acid (C 2 H 2 O 4 ), pyrophosphoric acid (Na 4 P 2 O 7 ), and one selected from the group consisting of hydrates thereof Including the above, wherein the dispersing agent is pyridine (C 5 H 5 N), sodium dodecyl sulfate (NaC 12 H 25 SO 4 ), sodium dodecylbenzenesulfonate (C 18 H 29 NaO 3 S), pluronic F127 (Pluronic) F127) and at least one selected from the group consisting of hydrates thereof, and the electrodeposition uniformity improving agent is sodium chloride (NaCl), sodium nitrate (NaNO 3 ), sodium carbonate (NaCO 3 ), sodium sulfate (NaSO 4 ), and their It may include one or more selected from the group consisting of hydrates.

또한, 상기 도금용액은 상기 아연 전구체 및 상기 이종원소 전구체의 농도의 합이 10 내지 150 g/L일 수 있다.In addition, in the plating solution, the sum of the concentrations of the zinc precursor and the heteroelement precursor may be 10 to 150 g/L.

또한, 상기 도금용액은 상기 첨가제의 농도가 0.1 내지 200g/L일 수 있다.In addition, the plating solution may have a concentration of 0.1 to 200 g/L of the additive.

또한, 상기 전도성 기재가 티타늄 포일(Ti foil), 티타늄 폼(Ti foam), 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀 폼(graphene foam) 및 그래핀 섬유(graphene fiber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 상대전극이 그라파이트(graphite), 그라파이트 로드(graphite rod), 백금 및 글래시카본(glassy carbon)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the conductive substrate is a titanium foil (Ti foil), titanium foam (Ti foam), carbon nanotubes (CNT), carbon nanofiber (carbon nanofiber), carbon fiber (carbon fiber), graphene foam (graphene foam) and one or more selected from the group consisting of graphene fibers, wherein the counter electrode is one selected from the group consisting of graphite, graphite rod, platinum and glassy carbon It may include more than one species.

또한, 상기 단계 (b)에서, 상기 전류의 밀도가 1 내지 200 mA/cm2일 수 있다.Also, in step (b), the density of the current may be 1 to 200 mA/cm 2 .

또한, 상기 음극의 제조방법이 상기 단계 (b) 후에, (c) 상기 전도성 기재 상에 도금된 아연합금층을 세척 및 건조하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the negative electrode may further include, after step (b), (c) washing and drying the zinc alloy layer plated on the conductive substrate.

본 발명은 전기자동차 및 ESS를 위한 안전하고 친환경적인 차세대 전지인 수계 아연이차전지의 음극 및 그의 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a negative electrode of a water-based zinc secondary battery, which is a safe and eco-friendly next-generation battery for electric vehicles and ESS, and a method for manufacturing the same.

또한, 본 발명의 수계 아연이차전지용 음극은 전기 도금을 통해 제조됨으로써 소량의 이종원소가 함유되어 아연보다 부식 전위가 상승되어 근본적으로 음극의 부반응을 억제할 수 있다.In addition, since the negative electrode for a water-based zinc secondary battery of the present invention is manufactured through electroplating, a small amount of heterogeneous elements is contained, and the corrosion potential is increased compared to zinc, thereby fundamentally suppressing side reactions of the negative electrode.

또한, 본 발명의 수계 아연이차전지는 상기 수계 아연이차전지용 음극을 포함함으로써 높은 자가 방전을 억제할 수 있다.In addition, the aqueous zinc secondary battery of the present invention can suppress high self-discharge by including the negative electrode for the aqueous zinc secondary battery.

또한, 본 발명은 음극의 부식 및 수계 아연이차전지의 높은 자가방전을 억제할 수 있어 수계 아연이차전지의 상용화가 가능하다.In addition, the present invention can suppress the corrosion of the negative electrode and the high self-discharge of the aqueous zinc secondary battery, so that it is possible to commercialize the aqueous zinc secondary battery.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명 하나의 실시예에 따른 음극을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명 하나의 실시예에 따른 음극의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 3은 소자실시예 1 내지 3 및 소자비교예 1의 수명 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 4a는 상기 수명 테스트 후 음극(비교예 1) 표면의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 4b는 상기 수명 테스트 후 음극(실시예 1) 표면의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 4c는 상기 수명 테스트 후 음극(실시예 2) 표면의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 4d는 상기 수명 테스트 후 음극(실시예 3) 표면의 SEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 5는 실시예 3을 2개 제조한 후 각각 양극 및 음극으로 사용하여 symmetric cell로 제조했을 때 전압 유지 성능 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 소자실시예 4 및 5의 수명 테스트 결과를 나타낸 것이다.
Since these drawings are for reference in describing an exemplary embodiment of the present invention, the technical spirit of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a schematic diagram showing a negative electrode according to an embodiment of the present invention.
2 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing an anode according to an embodiment of the present invention.
3 shows the life test results of Device Examples 1 to 3 and Device Comparative Example 1. FIG.
Figure 4a shows an SEM image of the surface of the negative electrode (Comparative Example 1) after the life test.
4B shows an SEM image of the surface of the negative electrode (Example 1) after the life test.
Figure 4c shows an SEM image of the surface of the negative electrode (Example 2) after the life test.
4D shows an SEM image of the surface of the negative electrode (Example 3) after the life test.
Figure 5 shows the voltage retention performance results when prepared as a symmetric cell using Example 3 as an anode and a cathode, respectively, after preparing two.
6 shows the life test results of Device Examples 4 and 5.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention.

그러나, 이하의 설명은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, the following description is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the present invention in describing the present invention, the detailed description thereof will be omitted. .

본원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, operation, element, or combination thereof described in the specification exists, and includes one or more other features or It should be understood that the existence or addition of numbers, steps, acts, elements, or combinations thereof, is not precluded in advance.

또한, 이하에서 사용될 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In addition, terms including ordinal numbers such as first, second, etc. to be used below may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.

또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 "형성되어" 있다거나 "적층되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 표면 상의 전면 또는 일면에 직접 부착되어 형성되어 있거나 적층되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 더 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, when it is said that a certain component is "formed" or "stacked" on another component, it may be formed or laminated by being directly attached to the front surface or one surface on the surface of the other component, but in the middle It should be understood that there may be other components in the .

이하, 본 발명의 소량의 이종금속 원소가 포함된 수계 아연이차전지용 음극 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Hereinafter, the negative electrode for an aqueous zinc secondary battery containing a small amount of a dissimilar metal element of the present invention and a method for manufacturing the same will be described in detail. However, this is provided as an example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is only defined by the scope of the claims to be described later.

도 1은 본 발명 하나의 실시예에 따른 음극을 나타낸 모식도이다.1 is a schematic diagram showing a negative electrode according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명은 아연 전도성 기재(100); 및 상기 전도성 기재 상에 위치하고, 아연(Zn)(210) 및 이종원소(220)를 갖는 아연합금을 포함하는 아연합금층(200);을 포함하고, 수계 아연이차전지에 사용하기 위한 음극(10)을 제공한다.Referring to Figure 1, the present invention is a zinc conductive substrate 100; and a zinc alloy layer 200 positioned on the conductive substrate and including a zinc alloy having zinc (Zn) 210 and a heterogeneous element 220; a negative electrode 10 for use in an aqueous zinc secondary battery ) is provided.

상세하게는, 아연에 소량의 이종원소가 함유됨으로써 아연보다 부식 전위가 상승되어 근본적으로 음극의 부반응을 억제할 수 있는 수계 이차전지용 음극을 제공한다.In detail, there is provided a negative electrode for a water-based secondary battery capable of fundamentally suppressing a side reaction of the negative electrode by containing a small amount of a heterogeneous element in zinc, thereby increasing the corrosion potential compared to zinc.

또한, 상기 아연합금이 아연 85 내지 99 중량%; 및 이종원소 1 내지 15 중량%;를 포함할 수 있다. 상기 아연합금에서 아연 99중량% 초과(이종원소 1중량% 미만)일 경우, 이종원소를 포함함으로써 음극의 부식전위가 상승되는 효과를 얻을 수 없어 바람직하지 않고, 아연 85중량% 미만(이종원소 15중량% 초과)일 경우, 활물질로 사용되는 아연 이온을 안정적으로 공급하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. In addition, the zinc alloy is 85 to 99% by weight of zinc; and 1 to 15% by weight of heteroelements. When the zinc alloy exceeds 99 wt% (less than 1 wt% of the heteroelement) of zinc, it is not preferable because the effect of increasing the corrosion potential of the negative electrode cannot be obtained by including the heteroelement, and less than 85 wt% of zinc (the heteroelement 15) % by weight), it is not preferable because it is difficult to stably supply zinc ions used as an active material.

또한, 상기 이종원소가 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 철(Fe)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.In addition, the heterogeneous element may include at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), tungsten (W), and cobalt (Co), preferably nickel (Ni) ), may include at least one selected from the group consisting of copper (Cu) and iron (Fe), and more preferably include nickel (Ni).

또한, 상기 전도성 기재가 티타늄 포일(Ti foil), 티타늄 폼(Ti foam), 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀 폼(graphene foam) 및 그래핀 섬유(graphene fiber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 티타늄 포일(Ti foil)을 포함할 수 있다. In addition, the conductive substrate is a titanium foil (Ti foil), titanium foam (Ti foam), carbon nanotubes (CNT), carbon nanofiber (carbon nanofiber), carbon fiber (carbon fiber), graphene foam (graphene foam) and It may include one or more selected from the group consisting of graphene fibers, preferably titanium foil (Ti foil).

본 발명의 다른 하나의 측면에 따르면, 양극; 전도성 기재 및 상기 전도성 기재 상에 위치하고, 아연(Zn) 및 이종원소를 갖는 아연합금을 포함하는 아연합금층을 포함하는 음극; 상기 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막; 및 수계 전해질;을 포함하는 수계 아연이차전지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, the positive electrode; An anode comprising a conductive substrate and a zinc alloy layer disposed on the conductive substrate and including zinc (Zn) and a zinc alloy having a heterogeneous element; a separator positioned between the anode and the cathode; and an aqueous electrolyte; an aqueous zinc secondary battery comprising a.

또한, 상기 아연합금이 아연 85 내지 99 중량%; 및 이종원소 1 내지 15 중량%;를 포함할 수 있다. 상기 아연합금에서 아연 99중량% 초과(이종원소 1중량% 미만)일 경우, 이종원소를 포함함으로써 음극의 부식전위가 상승되는 효과를 얻을 수 없어 바람직하지 않고, 아연 85중량% 미만(이종원소 15중량% 초과)일 경우, 활물질로 사용되는 아연 이온을 안정적으로 공급하기 어렵기 때문에 바람직하지 않다. In addition, the zinc alloy is 85 to 99% by weight of zinc; and 1 to 15% by weight of heteroelements. When the zinc alloy exceeds 99 wt% (less than 1 wt% of the heteroelement) of zinc, it is not preferable because the effect of increasing the corrosion potential of the negative electrode cannot be obtained by including the heteroelement, and less than 85 wt% of zinc (the heteroelement 15) % by weight), it is not preferable because it is difficult to stably supply zinc ions used as an active material.

또한, 상기 이종원소가 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 니켈(Ni), 구리(Cu) 및 철(Fe)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 니켈(Ni)을 포함할 수 있다.In addition, the heterogeneous element may include at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), tungsten (W), and cobalt (Co), preferably nickel (Ni) ), may include at least one selected from the group consisting of copper (Cu) and iron (Fe), and more preferably include nickel (Ni).

또한, 상기 양극이 MnO2, V2O5, ZnMn2O4, ZnCo2O4 및 metal vanadates로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 MnO2를 포함할 수 있다.In addition, the anode may include at least one selected from the group consisting of MnO 2 , V 2 O 5 , ZnMn 2 O 4 , ZnCo 2 O 4 and metal vanadates, preferably MnO 2 .

또한, 상기 분리막이 필터페이퍼(filter paper), 글래스 파이버(glass fiber), 폴리올레핀(polyolefin) 및 고분자 계열로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 필터페이퍼(filter paper)를 포함할 수 있다.In addition, the separator may include one or more selected from the group consisting of filter paper, glass fiber, polyolefin and polymer series, preferably filter paper. may include

또한, 상기 수계 전해질이 C2F6O6S2Zn, CoSO4, MnSO4, Mn(CF3SO3)2 및 Na2SO4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 C2F6O6S2Zn을 포함할 수 있다.In addition, the aqueous electrolyte may include at least one selected from the group consisting of C 2 F 6 O 6 S 2 Zn, CoSO 4 , MnSO 4 , Mn(CF 3 SO 3 ) 2 and Na 2 SO 4 , preferably For example, C 2 F 6 O 6 S 2 Zn may be included.

도 2는 본 발명 하나의 실시예에 따른 음극의 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.2 is a process flowchart illustrating a method of manufacturing an anode according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명은 (a) 아연 전구체, 이종원소 전구체 및 첨가제를 포함하는 도금용액을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 도금용액에 전도성 기재 및 상대전극을 넣고 상기 전도성 기재 및 상기 상대전극에 전류를 인가하여 상기 전도성 기재 상에 아연(Zn) 및 이종원소를 갖는 아연합금을 포함하는 아연합금층을 도금하는 단계;를 포함하는 수계 아연이차전지에 사용하기 위한 음극의 제조방법을 제공한다.Referring to FIG. 2 , the present invention includes the steps of: (a) preparing a plating solution including a zinc precursor, a heteroelement precursor, and an additive; and (b) putting a conductive substrate and a counter electrode in the plating solution, and applying an electric current to the conductive substrate and the counter electrode. It provides a method of manufacturing a negative electrode for use in a water-based zinc secondary battery, comprising the step of plating.

상세하게는, 전기 도금을 이용한 합금 기술을 이용하여 소량의 이종금속이 아연에 포함됨으로써 아연의 부식 전위를 높여 수계 전해액 내에서 아연의 부식을 억제할 수 있는 아연합금을 합성하며, 상기 아연합금은 수계 아연이차전지용 음극으로 사용될 수 있다.In detail, by using an alloying technique using electroplating, a small amount of dissimilar metal is included in zinc to increase the corrosion potential of zinc to synthesize a zinc alloy capable of suppressing corrosion of zinc in an aqueous electrolyte, wherein the zinc alloy is It can be used as a negative electrode for a water-based zinc secondary battery.

또한, 상기 아연 전구체가 염화아연(ZnCl2), 질산아연(Zn(NO3)2), 황산아연(ZnSO4), 아세트산아연(Zn(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 염화아연(ZnCl2)을 포함할 수 있다.In addition, the zinc precursor is zinc chloride (ZnCl 2 ), zinc nitrate (Zn(NO 3 ) 2 ), zinc sulfate (ZnSO 4 ), zinc acetate (Zn(CH 3 CO 2 ) 2 ) and hydrates thereof. It may include at least one selected from the group consisting of, preferably zinc chloride (ZnCl 2 ).

또한, 상기 이종원소 전구체가 니켈 전구체, 구리 전구체, 철 전구체, 텅스텐 전구체 및 코발트 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 니켈 전구체, 구리 전구체 및 철 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 니켈 전구체를 포함할 수 있다.In addition, the heteroelement precursor may include at least one selected from the group consisting of a nickel precursor, a copper precursor, an iron precursor, a tungsten precursor, and a cobalt precursor, preferably from the group consisting of a nickel precursor, a copper precursor, and an iron precursor It may include at least one selected type, and more preferably include a nickel precursor.

또한, 니켈 전구체가 염화니켈(NiCl2), 질산니켈(Ni(NO3)2), 황산니켈(NiSO4), 아세트산니켈(Ni(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 염화니켈(NiCl2)을 포함할 수 있다.In addition, the nickel precursor is nickel chloride (NiCl 2 ), nickel nitrate (Ni(NO 3 ) 2 ), nickel sulfate (NiSO 4 ), nickel acetate (Ni(CH 3 CO 2 ) 2 ) and hydrates thereof from the group consisting of It may include one or more selected from, preferably nickel chloride (NiCl 2 ).

또한, 상기 구리 전구체가 염화구리(CuCl2), 질산구리(Cu(NO3)2), 황산구리(CuSO4), 아세트산구리(Cu(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 염화구리(CuCl2)를 포함할 수 있다.In addition, the copper precursor is copper chloride (CuCl 2 ), copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ), copper sulfate (CuSO 4 ), copper acetate (Cu(CH 3 CO 2 ) 2 ) and hydrates thereof from the group consisting of It may include one or more selected from, more preferably copper chloride (CuCl 2 ).

또한, 상기 철 전구체가 염화철(FeCl2), 질산철(Fe(NO3)2), 황산철(FeSO4), 아세트산철(Fe(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 염화철(FeCl2)을 포함할 수 있다.In addition, the iron precursor is iron chloride (FeCl 2 ), iron nitrate (Fe(NO 3 ) 2 ), iron sulfate (FeSO 4 ), iron acetate (Fe(CH 3 CO 2 ) 2 ) and hydrates thereof from the group consisting of It may include one or more selected from, more preferably iron chloride (FeCl 2 ).

또한, 상기 텅스텐 전구체가 텅스텐산나트륨(Na2WO4), 파라텅스텐산암모늄((NH4)10(H2W12O42)), 텅스텐산칼륨(K2O2W) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the tungsten precursor is sodium tungstate (Na 2 WO 4 ), ammonium paratungstate ((NH 4 ) 10 (H 2 W 12 O 42 )), potassium tungstate (K 2 O 2 W), and hydrates thereof It may include one or more selected from the group consisting of.

또한, 상기 코발트 전구체가 염화코발트(CoCl2), 질산코발트(Co(NO3)2), 황산코발트(CoSO4), 아세트산코발트(Co(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the cobalt precursor is cobalt chloride (CoCl 2 ), cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ), cobalt sulfate (CoSO 4 ), cobalt acetate (Co(CH 3 CO 2 ) 2 ) and hydrates thereof. It may include one or more selected from.

또한, 상기 첨가제가 pH 완충제, 분산제 및 전착성 균일도 향상제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the additive may include at least one selected from the group consisting of a pH buffering agent, a dispersing agent, and an electrodeposition uniformity improving agent.

또한, 상기 pH 완충제가 붕산(H3BO3), 구연산(C6H8O7), 구연산칼륨(K3(C6H5O7)), 구연산나트륨(Na3(C6H5O7)), 구연산칼슘(Ca3(C6H5O7)), 수산(C2H2O4), 피로인산(Na4P2O7) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 붕산(H3BO3), 구연산(C6H8O7), 구연산칼륨(K3(C6H5O7)), 구연산나트륨(Na3(C6H5O7)) 및 구연산칼슘(Ca3(C6H5O7))으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 붕산(H3BO3) 및 구연산칼륨(K3(C6H5O7))으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the pH buffer is boric acid (H 3 BO 3 ), citric acid (C 6 H 8 O 7 ), potassium citrate (K 3 (C 6 H 5 O 7 )), sodium citrate (Na 3 (C 6 H 5 O) 7 )), calcium citrate (Ca 3 (C 6 H 5 O 7 )), oxalic acid (C 2 H 2 O 4 ), pyrophosphoric acid (Na 4 P 2 O 7 ), and one selected from the group consisting of hydrates thereof may include more, preferably boric acid (H 3 BO 3 ), citric acid (C 6 H 8 O 7 ), potassium citrate (K 3 (C 6 H 5 O 7 )), sodium citrate (Na 3 (C 6 H 5 O 7 )) and calcium citrate (Ca 3 (C 6 H 5 O 7 )) may include at least one selected from the group consisting of, more preferably boric acid (H 3 BO 3 ) and potassium citrate (K 3 (C 6 H 5 O 7 )) It may include one or more selected from the group consisting of.

또한, 상기 분산제가 피리딘(C5H5N), 도데실황산나트륨(NaC12H25SO4), 도데실벤젠술폰산나트륨(C18H29NaO3S), 플루로닉 F127(Pluronic F127) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 도데실황산나트륨(NaC12H25SO4)을 포함할 수 있다.In addition, the dispersant is pyridine (C 5 H 5 N), sodium dodecyl sulfate (NaC 12 H 25 SO 4 ), sodium dodecylbenzenesulfonate (C 18 H 29 NaO 3 S), pluronic F127 (Pluronic F127) and It may include at least one selected from the group consisting of hydrates thereof, and preferably sodium dodecyl sulfate (NaC 12 H 25 SO 4 ).

또한, 상기 전착성 균일도 향상제가 염화나트륨(NaCl), 질산나트륨(NaNO3), 탄산나트륨(NaCO3), 황산나트륨(NaSO4) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 염화나트륨(NaCl)을 포함할 수 있다.In addition, the electrodeposition uniformity improving agent may include at least one selected from the group consisting of sodium chloride (NaCl), sodium nitrate (NaNO 3 ), sodium carbonate (NaCO 3 ), sodium sulfate (NaSO 4 ), and hydrates thereof, preferably For example, sodium chloride (NaCl) may be included.

또한, 상기 도금용액은 상기 아연 전구체 및 상기 이종원소 전구체의 농도의 합이 10 내지 150 g/L일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 100 g/L일 수 있고, 보다 바람직하게는 40 내지 80 g/L일 수 있다. In addition, in the plating solution, the sum of the concentrations of the zinc precursor and the heteroelement precursor may be 10 to 150 g/L, preferably 20 to 100 g/L, and more preferably 40 to 80 g It can be /L.

상기 아연 전구체 및 상기 이종원소 전구체의 농도의 합이 10 g/L 미만일 경우, 도금의 속도가 지나치게 느려져 바람직하지 않고, 150 g/L를 초과할 경우, 도금의 속도가 지나치게 빨라져 도금층의 밀착성이 낮아지고, 도금 비용이 증가하게 되어 바람직하지 않다. When the sum of the concentrations of the zinc precursor and the heteroelement precursor is less than 10 g/L, the plating speed is too slow, which is undesirable. and the plating cost increases, which is undesirable.

또한, 상기 도금용액은 상기 첨가제의 농도가 0.1 내지 200 g/L일 수 있고, 바람직하게는 1 내지 50g/L일 수 있다. 상기 첨가제의 농도가 0.1 g/L 미만일 경우, 첨가제가 부족하여 균일한 도금의 형성이 어려움으로 바람직하지 않고, 200 g/L를 초과할 경우 더 이상의 효과 증대를 기대하기 어려우며 도금 비용이 증가하게 됨으로 바람직하지 않다. In addition, in the plating solution, the concentration of the additive may be 0.1 to 200 g/L, preferably 1 to 50 g/L. When the concentration of the additive is less than 0.1 g/L, it is undesirable due to the lack of additives and difficulty in forming a uniform plating. Not desirable.

또한, 상기 전도성 기재가 티타늄 포일(Ti foil), 티타늄 폼(Ti foam), 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀 폼(graphene foam) 및 그래핀 섬유(graphene fiber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 티타늄 포일(Ti foil)을 포함할 수 있다.In addition, the conductive substrate is a titanium foil (Ti foil), titanium foam (Ti foam), carbon nanotubes (CNT), carbon nanofiber (carbon nanofiber), carbon fiber (carbon fiber), graphene foam (graphene foam) and It may include one or more selected from the group consisting of graphene fibers, preferably titanium foil (Ti foil).

또한, 상기 상대전극이 그라파이트(graphite), 그라파이트 로드(graphite rod), 백금 및 글래시카본(glassy carbon)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 그라파이트(graphite)를 포함할 수 있다.In addition, the counter electrode may include at least one selected from the group consisting of graphite, a graphite rod, platinum and glassy carbon, and preferably includes graphite. can do.

또한, 상기 단계 (b)에서, 상기 전류의 밀도가 1 내지 200 mA/cm2일 수 있고, 바람직하게는 30 내지 100 mA/cm2, 보다 바람직하게는 50 내지 80 mA/cm2일 수 있다. In addition, in step (b), the density of the current may be 1 to 200 mA/cm 2 , preferably 30 to 100 mA/cm 2 , more preferably 50 to 80 mA/cm 2 . .

상기 전류의 밀도가 1 mA/cm2 미만일 경우, 도금 형성 시간이 지나치게 느려 바람직하지 않고, 200 mA/cm2를 초과할 경우, 한계 전류밀도에 도달하여 도금 효율이 급격하게 떨어지므로 바람직하지 않다. When the density of the current is less than 1 mA/cm 2 , the plating formation time is too slow, which is not preferable, and when it exceeds 200 mA/cm 2 , it is not preferable because the limit current density is reached and the plating efficiency rapidly drops.

또한, 상기 음극의 제조방법이 상기 단계 (b) 후에, (c) 상기 전도성 기재 상에 도금된 아연합금층을 세척 및 건조하는 단계;를 추가로 포함할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the negative electrode may further include, after step (b), (c) washing and drying the zinc alloy layer plated on the conductive substrate.

[실시예] [Example]

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 설명하도록 한다. 그러나 이는 예시를 위한 것으로서 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described. However, this is for illustrative purposes, and the scope of the present invention is not limited thereto.

수계 아연이차전지용 음극Anode for water-based zinc secondary battery

실시예 1: Ni 3 wt% 포함하는 아연합금Example 1: Zinc alloy containing 3 wt% of Ni

아연 전구체인 염화아연(ZnCl2) 50 g/L, 니켈 전구체인 염화니켈(NiCl2) 5 g/L, 첨가제로 pH 완충제인 붕산(H3BO3) 및 구연산칼륨(K3(C6H5O7))을 각각 10 g/L, 분산제인 도데실황산나트륨(NaC12H25SO4) 0.02 mM, 전착성 균일도 향상제인 염화나트륨(NaCl) 10 g/L를 혼합하여 도금용액을 제조하였다.Zinc chloride (ZnCl 2 ) 50 g/L as zinc precursor, nickel chloride (NiCl 2 ) 5 g/L as nickel precursor, boric acid (H 3 BO 3 ) and potassium citrate (K 3 (C 6 H) as pH buffers as additives 5 O 7 )) each 10 g/L, sodium dodecyl sulfate (NaC 12 H 25 SO 4 ) 0.02 mM as a dispersant, and sodium chloride (NaCl) 10 g/L as an electrodeposition uniformity improver were mixed to prepare a plating solution.

상기 도금용액에 기재로 티타늄 포일(Ti foil)과 상대전극으로 Graphite rod를 넣은 후 20 mA/cm2의 전류를 인가하는 전기 도금을 이용한 합금 기술을 통해 티타늄 포일 상에 Ni 3 wt%를 포함하는 아연 합금(1 cm2)을 형성함으로써 음극을 제조하였다.After putting a titanium foil as a substrate and a graphite rod as a counter electrode in the plating solution, 3 wt% of Ni is included on the titanium foil through an alloying technique using an electroplating method to apply a current of 20 mA/cm 2 A negative electrode was prepared by forming a zinc alloy (1 cm 2 ).

실시예 2: Ni 5 wt% 포함하는 아연합금Example 2: Zinc alloy containing 5 wt% Ni

니켈 전구체인 염화니켈(NiCl2)을 5 g/L 사용한 것 대신에 8 g/L 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 티타늄 포일 상에 Ni 5 wt%를 포함하는 아연 합금(1 cm2)을 형성함으로써 음극을 제조하였다.Nickel precursor of nickel chloride, zinc containing (NiCl 2) the Ni 5 wt% in the Example 1, the titanium foil in the same manner except that 8 g / L, instead of using 5 g / L alloy (1 cm 2 ) to prepare a negative electrode by forming.

실시예 3: Ni 10 wt% 포함하는 아연합금Example 3: Zinc alloy containing 10 wt% Ni

니켈 전구체인 염화니켈(NiCl2)을 5 g/L 사용한 것 대신에 15 g/L 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 티타늄 포일 상에 Ni 10 wt%를 포함하는 아연 합금(1 cm2)을 형성함으로써 음극을 제조하였다.Nickel precursor of nickel chloride (NiCl 2) of 5 g / L to place of 15 g / L zinc alloy and comprises a Ni 10 wt% on the titanium foil in the same manner as in Example 1 except that the used (1 cm 2 ) to prepare a negative electrode by forming.

실시예 4: Cu 10 wt% 포함하는 아연합금Example 4: Zinc alloy containing 10 wt% Cu

니켈 전구체인 염화니켈(NiCl2)을 5 g/L 사용한 것 대신에 염화구리(CuCl2)를 15 g/L 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 티타늄 포일 상에 Cu 10 wt%를 포함하는 아연 합금(1 cm2)을 형성함으로써 음극을 제조하였다.10 wt% of Cu on the titanium foil in the same manner as in Example 1, except that 15 g/L of copper chloride (CuCl 2 ) was used instead of using 5 g/L of nickel chloride (NiCl 2 ), a nickel precursor. A negative electrode was prepared by forming a zinc alloy containing (1 cm 2 ).

실시예 5: Fe 10 wt% 포함하는 아연합금Example 5: Zinc alloy containing 10 wt% Fe

니켈 전구체인 염화니켈(NiCl2)을 5 g/L 사용한 것 대신에 염화철(FeCl2)를 15 g/L 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 티타늄 포일 상에 Fe 10 wt%를 포함하는 아연 합금(1 cm2)을 형성함으로써 음극을 제조하였다.10 wt% of Fe on the titanium foil in the same manner as in Example 1 except that 15 g/L of iron chloride (FeCl 2 ) was used instead of using 5 g/L of nickel chloride (NiCl 2 ), a nickel precursor A negative electrode was prepared by forming a zinc alloy (1 cm 2 ) to do.

비교예 1: 아연Comparative Example 1: Zinc

수계 아연이차전지용 음극으로 아연 포일(Zn foil) 1 cm2을 사용하였다. 1 cm 2 of zinc foil was used as an anode for an aqueous zinc secondary battery.

수계 아연이차전지셀Water-based zinc secondary battery cell

소자실시예 1: 아연합금(3 wt% Ni) 음극 사용Device Example 1: Zinc alloy (3 wt% Ni) cathode was used

용매인 N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone)에 양극활 물질로 alpha MnO2 80 wt%, 바인더로 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF) 10 wt%, 도전재로 Super-P 10 wt%를 넣고 혼합하여 슬러리를 제조하였다. SUS foil 상에 상기 슬러리를 코팅하고 100 ℃에서 12시간 동안 진공 건조하여 양극을 제조하였다. 80 wt% of alpha MnO 2 as a cathode active material in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent, 10 wt% of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, conductive 10 wt% of Super-P was added and mixed to prepare a slurry. The slurry was coated on SUS foil and vacuum dried at 100 °C for 12 hours to prepare a positive electrode.

실시예 1에 따라 제조된 음극, 필터페이퍼(100 μm filter paper), 전해액(3 M C2F6O6S2Zn), 상기 양극을 파우치 셀(pouch cell)로 제작하여 수계 아연 이차전지셀을 제조하였다.The negative electrode prepared according to Example 1, filter paper (100 μm filter paper), electrolyte (3 MC 2 F 6 O 6 S 2 Zn), and the positive electrode were prepared as a pouch cell to prepare an aqueous zinc secondary battery cell. prepared.

소자실시예 2: 아연합금(5 wt% Ni) 음극 사용Device Example 2: Zinc alloy (5 wt% Ni) cathode was used

실시예 1에 따라 제조된 음극을 사용한 것 대신에 실시예 2에 따라 제조된 음극을 사용한 것을 제외하고는 소자실시예 1과 동일한 방법으로 수계 아연 이차전지셀을 제조하였다.An aqueous zinc secondary battery cell was prepared in the same manner as in Device Example 1 except that the negative electrode prepared according to Example 2 was used instead of the negative electrode prepared according to Example 1 was used.

소자실시예 3: 아연합금(10 wt% Ni) 음극 사용Device Example 3: Zinc alloy (10 wt% Ni) negative electrode

실시예 1에 따라 제조된 음극을 사용한 것 대신에 실시예 3에 따라 제조된 음극을 사용한 것을 제외하고는 소자실시예 1과 동일한 방법으로 수계 아연 이차전지셀을 제조하였다.An aqueous zinc secondary battery cell was prepared in the same manner as in Device Example 1, except that the negative electrode prepared according to Example 3 was used instead of the negative electrode prepared according to Example 1 was used.

소자실시예 4: 아연합금(10 wt% Cu) 음극 사용Device Example 4: Using a zinc alloy (10 wt% Cu) cathode

실시예 1에 따라 제조된 음극을 사용한 것 대신에 실시예 4에 따라 제조된 음극을 사용한 것을 제외하고는 소자실시예 1과 동일한 방법으로 수계 아연 이차전지셀을 제조하였다.An aqueous zinc secondary battery cell was manufactured in the same manner as in Device Example 1, except that the negative electrode prepared according to Example 4 was used instead of the negative electrode prepared according to Example 1 was used.

소자실시예 5: 아연합금(10 wt% Fe) 음극 사용Device Example 5: Use of a zinc alloy (10 wt% Fe) anode

실시예 1에 따라 제조된 음극을 사용한 것 대신에 실시예 5에 따라 제조된 음극을 사용한 것을 제외하고는 소자실시예 1과 동일한 방법으로 수계 아연 이차전지셀을 제조하였다.An aqueous zinc secondary battery cell was prepared in the same manner as in Device Example 1, except that the negative electrode prepared according to Example 5 was used instead of the negative electrode prepared according to Example 1 was used.

소자비교예 1: 아연 음극 사용Device Comparative Example 1: Use of Zinc Anode

실시예 1에 따라 제조된 음극을 사용한 것 대신에 비교예 1의 음극을 사용한 것을 제외하고는 소자실시예 1과 동일한 방법으로 수계 아연 이차전지셀을 제조하였다.An aqueous zinc secondary battery cell was prepared in the same manner as in Device Example 1, except that the negative electrode of Comparative Example 1 was used instead of the negative electrode prepared according to Example 1.

[시험예] [Test Example]

시험예 1: 수계 아연 이차전지셀의 수명 테스트Test Example 1: Life test of aqueous zinc secondary battery cell

도 3은 소자실시예 1 내지 3 및 소자비교예 1의 수명 테스트 결과를 나타낸 것이다. 상세하게는 소자실시예 1 내지 3 및 소자비교예 1에 따라 제조된 수계 아연 이차전지셀을 전압범위 1 내지 1.8 V, 인가전류 1 A/g에서 충방전을 반복하였을 때 용량(Capacity)을 나타낸 것이다.3 shows the life test results of Device Examples 1 to 3 and Device Comparative Example 1. FIG. In detail, the aqueous zinc secondary battery cells manufactured according to Device Examples 1 to 3 and Device Comparative Example 1 exhibited capacity when charging and discharging were repeated in a voltage range of 1 to 1.8 V and an applied current of 1 A/g. will be.

도 3을 참조하면, 10 wt%의 니켈이 함유된 아연합금을 음극으로 사용한 소자실시예 3이 가장 우수한 수명특성을 보이는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , it can be seen that Device Example 3 using a zinc alloy containing 10 wt% of nickel as an anode exhibits the best lifespan characteristics.

시험예 2: 수명 테스트 후 음극 표면 관찰Test Example 2: Observation of anode surface after life test

도 4a는 상기 수명 테스트 후 음극(비교예 1) 표면의 SEM 이미지이고, 도 4b는 상기 수명 테스트 후 음극(실시예 1) 표면의 SEM 이미지이다. 도 4c는 상기 수명 테스트 후 음극(실시예 2) 표면의 SEM 이미지이고, 도 4d는 상기 수명 테스트 후 음극(실시예 3) 표면의 SEM 이미지이다.4A is an SEM image of the surface of the negative electrode (Comparative Example 1) after the life test, and FIG. 4B is an SEM image of the surface of the negative electrode (Example 1) after the life test. 4C is an SEM image of the surface of the negative electrode (Example 2) after the life test, and FIG. 4D is an SEM image of the surface of the negative electrode (Example 3) after the life test.

도 4a 내지 4d를 참조하면, 비교예 1의 표면은 심각한 부식이 일어난 것을 확인할 수 있으며, Ni 3 wt% 함유된 실시예 1은 비교예 1과 비교하여 표면에 부식이 약간 억제된 것을 확인할 수 있다. Ni 5 wt% 함유된 실시예 2는 실시예 1에 비해 표면에 부식이 조금 더 억제된 것을 확인할 수 있고, Ni 10 wt% 함유된 실시예 3은 표면에 부식이 거의 일어나지 않은 것을 확인할 수 있다.4a to 4d, it can be confirmed that severe corrosion has occurred on the surface of Comparative Example 1, and in Example 1 containing 3 wt% of Ni, it can be confirmed that corrosion is slightly suppressed on the surface as compared to Comparative Example 1. . In Example 2 containing 5 wt% of Ni, it can be confirmed that corrosion is slightly more suppressed on the surface compared to Example 1, and in Example 3 containing 10 wt% of Ni, it can be confirmed that almost no corrosion occurs on the surface.

따라서, 본 발명에 따른 소량의 이종원소를 포함하는 아연합금을 수계 이차전지용 음극으로 사용할 경우 전해질 내에서 부식이 억제되는 것을 확인할 수 있다.Therefore, when the zinc alloy containing a small amount of a heterogeneous element according to the present invention is used as an anode for an aqueous secondary battery, it can be confirmed that corrosion is suppressed in the electrolyte.

시험예 3: Symmetric cell 테스트Test Example 3: Symmetric cell test

도 5는 실시예 3을 2개 제조한 후 각각 양극 및 음극으로 사용하여 symmetric cell로 제조했을 때 전압 유지 성능 결과를 나타낸 것이다. 상세하게는 가장 부식 억제 성능이 좋은 실시예 3에 따라 제조된 전극 2개를 각각 양극 및 음극으로 하여 3 M의 C2F6O6S2Zn 수용액(전해질)을 첨가하여 symmetric cell을 제조하고, 1 mA/cm2, 1 mAh/cm2 조건으로 충전과 방전을 반복하여 성능을 확인한 것이다.Figure 5 shows the voltage retention performance results when prepared as a symmetric cell using Example 3 as an anode and a cathode, respectively, after preparing two. Specifically, a symmetric cell was prepared by adding 3 M C 2 F 6 O 6 S 2 Zn aqueous solution (electrolyte) to the two electrodes prepared according to Example 3, which has the best corrosion inhibition performance, as an anode and a cathode, respectively. , 1 mA/cm 2 , 1 mAh/cm 2 The performance was confirmed by repeating charging and discharging under the conditions.

도 5를 참조하면, 실시예 3을 이용해 제조된 symmetric cell은 25시간 동안, 1 mA/cm2, 1 mAh/cm2 조건으로 충전과 방전을 반복할 때 전압이 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5 , in the symmetric cell manufactured using Example 3, it can be seen that the voltage is maintained constant when charging and discharging are repeated under the conditions of 1 mA/cm 2 , 1 mAh/cm 2 for 25 hours. .

시험예 4: 부식전위 측정Test Example 4: Corrosion potential measurement

가장 부식 억제 성능이 좋은 실시예 3과 비교를 위한 비교예 1을 작업전극으로 사용하고, Graphite rod를 상대전극, Ag/AgCl을 기준전극, 4 wt%의 NaCl 수용액을 전해질로 사용하는 3전극 시스템에서 scam rate를 10 mV/s로 하여 부식전위를 측정하였고, 아래 표 1에 부식전위 값을 정리하였다.A three-electrode system using Example 3, which has the best corrosion inhibition performance, and Comparative Example 1 for comparison as a working electrode, a graphite rod as a counter electrode, Ag/AgCl as a reference electrode, and 4 wt% of NaCl aqueous solution as an electrolyte Corrosion potential was measured at scam rate of 10 mV/s, and the corrosion potential values are summarized in Table 1 below.

구분division 부식전위(mV)Corrosion potential (mV) 비교예 1Comparative Example 1 -830-830 실시예 3Example 3 -760-760

상기 표 1을 참조하면, 아연합금을 포함하는 실시예 3의 부식전위가 아연을 포함하는 비교예 1의 부식전위보다 높으므로 소량의 이종원소를 포함하는 아연합금이 아연보다 수계 이차전지에서 음극으로 사용할 때 내부식성이 우수한 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, since the corrosion potential of Example 3 containing the zinc alloy is higher than the corrosion potential of Comparative Example 1 containing zinc, the zinc alloy containing a small amount of heterogeneous element is used as a negative electrode in the aqueous secondary battery rather than zinc. It can be seen that the corrosion resistance is excellent when used.

시험예test example 5: 수계 아연 5: Water-based zinc 이차전지셀의of secondary battery cells 수명 테스트 life test

도 6은 소자실시예 4 및 5의 수명 테스트 결과를 나타낸 것이다. 상세하게는 소자실시예 4 및 5에 따라 제조된 수계 아연 이차전지셀을 전압범위 1 내지 1.8 V, 인가전류 1 A/g에서 충방전을 반복하였을 때 용량(Capacity)을 나타낸 것이다.6 shows the life test results of Device Examples 4 and 5. In detail, the capacity (Capacity) is shown when charging and discharging the aqueous zinc secondary battery cells prepared according to Device Examples 4 and 5 at a voltage range of 1 to 1.8 V and an applied current of 1 A/g.

도 6을 참조하면, 10 wt%의 구리와 10 wt%의 철이 함유된 아연합금을 각각 음극으로 사용한 소자실시예 4와 소자실시예 5 모두가 도 3의 소자비교예 1에 따라 제조된 아연 음극을 사용한 수계 아연 이차전지셀 보다 모두 우수한 수명특성을 보이는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6 , both Device Example 4 and Device Example 5 using a zinc alloy containing 10 wt% copper and 10 wt% iron as cathodes were zinc anodes manufactured according to Device Comparative Example 1 of FIG. 3 , respectively. It can be seen that all of the water-based zinc secondary battery cells show superior lifespan characteristics.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (20)

전도성 기재; 및
상기 전도성 기재 상에 위치하고, 아연(Zn) 및 이종원소를 갖는 아연합금을 포함하는 아연합금층;을 포함하고,
수계 아연이차전지에 사용하기 위한 음극.
conductive substrate; and
A zinc alloy layer positioned on the conductive substrate and including zinc (Zn) and a zinc alloy having a heterogeneous element;
Anode for use in aqueous zinc secondary batteries.
제1항에 있어서,
상기 아연합금이
아연 85 내지 99 중량%; 및
이종원소 1 내지 15 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 음극.
According to claim 1,
The zinc alloy
85 to 99% by weight of zinc; and
A negative electrode comprising: 1 to 15 wt% of a hetero element.
제1항에 있어서,
상기 이종원소가 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극.
According to claim 1,
The negative element, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), tungsten (W) and cobalt (Co).
제1항에 있어서,
상기 전도성 기재가 티타늄 포일(Ti foil), 티타늄 폼(Ti foam), 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀 폼(graphene foam) 및 그래핀 섬유(graphene fiber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극.
According to claim 1,
The conductive substrate is a titanium foil, titanium foam (Ti foam), carbon nanotubes (CNT), carbon nanofiber (carbon nanofiber), carbon fiber (carbon fiber), graphene foam (graphene foam) and graphene An anode comprising at least one selected from the group consisting of fibers (graphene fiber).
양극;
전도성 기재 및 상기 전도성 기재 상에 위치하고, 아연(Zn) 및 이종원소를 갖는 아연합금을 포함하는 아연합금층을 포함하는 음극;
상기 양극과 음극 사이에 위치하는 분리막; 및
수계 전해질;을
포함하는 수계 아연이차전지.
anode;
An anode comprising a conductive substrate and a zinc alloy layer disposed on the conductive substrate and including zinc (Zn) and a zinc alloy having a heterogeneous element;
a separator positioned between the anode and the cathode; and
water-based electrolyte;
Water-based zinc secondary battery comprising.
제5항에 있어서,
상기 아연합금이
아연 85 내지 99 중량%; 및 이종원소 1 내지 15 중량%;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포함하는 수계 아연이차전지.
6. The method of claim 5,
The zinc alloy
85 to 99% by weight of zinc; And 1 to 15% by weight of heteroelements; Aqueous zinc secondary battery comprising a.
제5항에 있어서,
상기 이종원소가 니켈(Ni), 구리(Cu), 철(Fe), 텅스텐(W) 및 코발트(Co)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극.
6. The method of claim 5,
The negative element, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), tungsten (W) and cobalt (Co).
제5항에 있어서,
상기 양극이 MnO2, V2O5, ZnMn2O4, ZnCo2O4 및 metal vanadates로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 아연이차전지.
6. The method of claim 5,
The positive electrode MnO 2 , V 2 O 5 , ZnMn 2 O 4 , ZnCo 2 O 4 Water-based zinc secondary battery, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of metal vanadates.
제5항에 있어서,
상기 분리막이 필터페이퍼(filter paper), 글래스 파이버(glass fiber), 폴리올레핀(polyolefin) 및 고분자 계열로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 아연이차전지.
6. The method of claim 5,
An aqueous zinc secondary battery, characterized in that the separator comprises at least one selected from the group consisting of filter paper, glass fiber, polyolefin, and polymer series.
제5항에 있어서,
상기 수계 전해질이 C2F6O6S2Zn, CoSO4, MnSO4, Mn(CF3SO3)2 및 Na2SO4로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수계 아연이차전지.
6. The method of claim 5,
The aqueous electrolyte is C 2 F 6 O 6 S 2 Zn, CoSO 4 , MnSO 4 , Mn(CF 3 SO 3 ) 2 and Na 2 SO 4 Water-based zinc, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of secondary battery.
(a) 아연 전구체, 이종원소 전구체 및 첨가제를 포함하는 도금용액을 제조하는 단계; 및
(b) 상기 도금용액에 전도성 기재 및 상대전극을 넣고 상기 전도성 기재 및 상기 상대전극에 전류를 인가하여 상기 전도성 기재 상에 아연(Zn) 및 이종원소를 갖는 아연합금을 포함하는 아연합금층을 도금하는 단계;를
포함하는 수계 아연이차전지에 사용하기 위한 음극의 제조방법.
(a) preparing a plating solution containing a zinc precursor, a heteroelement precursor and an additive; and
(b) Plating a zinc alloy layer including zinc (Zn) and a zinc alloy having a heterogeneous element on the conductive substrate by putting a conductive substrate and a counter electrode in the plating solution and applying a current to the conductive substrate and the counter electrode step to;
A method of manufacturing an anode for use in an aqueous zinc secondary battery comprising
제11항에 있어서,
상기 아연 전구체가 염화아연(ZnCl2), 질산아연(Zn(NO3)2), 황산아연(ZnSO4), 아세트산아연(Zn(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The zinc precursor is selected from the group consisting of zinc chloride (ZnCl 2 ), zinc nitrate (Zn(NO 3 ) 2 ), zinc sulfate (ZnSO 4 ), zinc acetate (Zn(CH 3 CO 2 ) 2 ), and hydrates thereof. A method of manufacturing an anode, comprising at least one.
제11항에 있어서,
상기 이종원소 전구체가 니켈 전구체, 구리 전구체, 철 전구체, 텅스텐 전구체 및 코발트 전구체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The method of manufacturing a negative electrode, characterized in that the heteroelement precursor comprises at least one selected from the group consisting of a nickel precursor, a copper precursor, an iron precursor, a tungsten precursor, and a cobalt precursor.
제11항에 있어서,
상기 니켈 전구체가 염화니켈(NiCl2), 질산니켈(Ni(NO3)2), 황산니켈(NiSO4), 아세트산니켈(Ni(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 구리 전구체가 염화구리(CuCl2), 질산구리(Cu(NO3)2), 황산구리(CuSO4), 아세트산구리(Cu(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 철 전구체가 염화철(FeCl2), 질산철(Fe(NO3)2), 황산철(FeSO4), 아세트산철(Fe(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 텅스텐 전구체가 텅스텐산나트륨(Na2WO4), 파라텅스텐산암모늄((NH4)10(H2W12O42)), 텅스텐산칼륨(K2O2W) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 코발트 전구체가 염화코발트(CoCl2), 질산코발트(Co(NO3)2), 황산코발트(CoSO4), 아세트산코발트(Co(CH3CO2)2) 및 이들의 수화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The nickel precursor is selected from the group consisting of nickel chloride (NiCl 2 ), nickel nitrate (Ni(NO 3 ) 2 ), nickel sulfate (NiSO 4 ), nickel acetate (Ni(CH 3 CO 2 ) 2 ), and hydrates thereof containing one or more species;
1 selected from the group consisting of copper chloride (CuCl 2 ), copper nitrate (Cu(NO 3 ) 2 ), copper sulfate (CuSO 4 ), copper acetate (Cu(CH 3 CO 2 ) 2 ), and hydrates thereof including more than one species,
The iron precursor is iron chloride (FeCl 2 ), iron nitrate (Fe(NO 3 ) 2 ), iron sulfate (FeSO 4 ), iron acetate (Fe(CH 3 CO 2 ) 2 ) and hydrates thereof 1 selected from the group consisting of including more than one species,
The tungsten precursor is sodium tungstate (Na 2 WO 4 ), ammonium paratungstate ((NH 4 ) 10 (H 2 W 12 O 42 )), potassium tungstate (K 2 O 2 W), and hydrates thereof It contains one or more selected from the group,
The cobalt precursor is selected from the group consisting of cobalt chloride (CoCl 2 ), cobalt nitrate (Co(NO 3 ) 2 ), cobalt sulfate (CoSO 4 ), cobalt acetate (Co(CH 3 CO 2 ) 2 ) and hydrates thereof A method of manufacturing an anode, comprising at least one.
제11항에 있어서,
상기 첨가제가 pH 완충제, 분산제 및 전착성 균일도 향상제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The method of manufacturing a negative electrode, characterized in that the additive comprises at least one selected from the group consisting of a pH buffering agent, a dispersing agent, and an electrodeposition uniformity improving agent.
제11항에 있어서,
상기 도금용액은 상기 아연 전구체 및 상기 이종원소 전구체의 농도의 합이 10 내지 150g/L인 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The plating solution is a method of manufacturing a negative electrode, characterized in that the sum of the concentrations of the zinc precursor and the heteroelement precursor is 10 to 150 g / L.
제11항에 있어서,
상기 도금용액은 상기 첨가제의 농도가 0.1 내지 200g/L인 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The plating solution is a method of manufacturing a negative electrode, characterized in that the concentration of the additive is 0.1 to 200 g / L.
제11항에 있어서,
상기 전도성 기재가 티타늄 포일(Ti foil), 티타늄 폼(Ti foam), 탄소나노튜브(CNT), 탄소나노섬유(carbon nanofiber), 탄소섬유(carbon fiber), 그래핀 폼(graphene foam) 및 그래핀 섬유(graphene fiber)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 상대전극이 그라파이트(graphite), 그라파이트 로드(graphite rod), 백금 및 글래시카본(glassy carbon)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
12. The method of claim 11,
The conductive substrate is a titanium foil, titanium foam (Ti foam), carbon nanotubes (CNT), carbon nanofiber (carbon nanofiber), carbon fiber (carbon fiber), graphene foam (graphene foam) and graphene Including at least one selected from the group consisting of fibers (graphene fiber),
The method for manufacturing a negative electrode, wherein the counter electrode comprises at least one selected from the group consisting of graphite, a graphite rod, platinum, and glassy carbon.
제11항에 있어서,
상기 단계 (b)에서, 상기 전류의 밀도가 1 내지 200 mA/cm2인 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
12. The method of claim 11,
In the step (b), the density of the current is 1 to 200 mA / cm 2 Method of manufacturing a negative electrode, characterized in that.
제11항에 있어서,
상기 음극의 제조방법이 상기 단계 (b) 후에,
(c) 상기 전도성 기재 상에 도금된 아연합금층을 세척 및 건조하는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 음극의 제조방법.
12. The method of claim 11,
After the step (b), the method for manufacturing the negative electrode is
(c) washing and drying the zinc alloy layer plated on the conductive substrate;
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KR20090065021A (en) * 2007-12-17 2009-06-22 주식회사 포스코 Chloride zn-ni alloy electrodeposition electrolyte with excellent surface appearance and preparing method of zn-ni alloy electrodeposited steel sheet using the same
US20160301096A1 (en) * 2015-04-13 2016-10-13 Aruna Zhamu Zinc Ion-Exchanging Energy Storage Device

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