KR20220042918A - Electrolyte for zinc air battery - Google Patents

Electrolyte for zinc air battery Download PDF

Info

Publication number
KR20220042918A
KR20220042918A KR1020200126334A KR20200126334A KR20220042918A KR 20220042918 A KR20220042918 A KR 20220042918A KR 1020200126334 A KR1020200126334 A KR 1020200126334A KR 20200126334 A KR20200126334 A KR 20200126334A KR 20220042918 A KR20220042918 A KR 20220042918A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
zinc
electrolyte
air battery
additive
dendrites
Prior art date
Application number
KR1020200126334A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
신헌철
한유민
신정훈
노지훈
김소윤
최다림
유근택
김혜원
홍재영
정지웅
Original Assignee
부산대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 부산대학교 산학협력단 filed Critical 부산대학교 산학협력단
Priority to KR1020200126334A priority Critical patent/KR20220042918A/en
Publication of KR20220042918A publication Critical patent/KR20220042918A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/04Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type
    • H01M12/06Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of the fuel-cell type and of a half-cell of the primary-cell type with one metallic and one gaseous electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/045Cells with aqueous electrolyte characterised by aqueous electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0002Aqueous electrolytes
    • H01M2300/0014Alkaline electrolytes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)

Abstract

An object of the present invention is to provide an electrolyte for a zinc air battery to which an additive for properly forming and growing dendrite is added. The present invention relates to an electrolyte for a zinc air battery. According to an embodiment of the present invention, the electrolyte for a zinc air battery comprises: potassium hydroxide aqueous solution; an organic additive that inhibits growth of dendrite formed on an anode containing zinc during charging and discharging of a zinc air battery; and a metal additive that inhibits growth of the dendrite formed on the anode containing zinc during charging and discharging of the zinc air battery.

Description

아연 공기 전지용 전해질{ELECTROLYTE FOR ZINC AIR BATTERY}Electrolyte for zinc-air batteries

본 발명은 아연 공기 전지의 충방전시 애노드에서 형성되는 덴드라이트의 성장을 억제할 수 있는 아연 공기 전지용 전해질에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte for a zinc-air battery capable of suppressing the growth of dendrites formed in the anode during charging and discharging of the zinc-air battery.

이차전지는 애노드(Anode), 캐소드(Cathode), 전해질 및 세퍼레이터(Seperator)를 포함하고 전기자동차, 마이크로모빌리티, 에너지저장장치(Energy Storage System,ESS) 등과 같이 사용 분야가 매우 다양하여 그 수요가 크게 증가하고 있는 상황이다.Secondary batteries include an anode, a cathode, an electrolyte, and a separator, and their use is very diverse, such as electric vehicles, micro-mobility, and energy storage systems (ESSs), so the demand for them is high. situation is increasing.

이차전지는 니켈 카드뮴 전지, 니켈 금속 수소 전지, 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같이 그 종류가 다양하나, 이 중 리튬이온 전지가 충방전 가능 횟수 및 에너지 효율이 뛰어나 다양한 분야에서 가장 광범위하게 사용되고 있다.There are various types of secondary batteries such as nickel cadmium batteries, nickel metal hydride batteries, lithium ion batteries, and lithium ion polymer batteries. there is.

다만, 리튬이온 배터리는 열폭주(thermal runaway)와 재발화(Reignition) 등으로 인해 화재 및 폭발이 일어날 수 있어 안정성이 떨어지는 단점이 있을 뿐만 아니라, 이론적 에너지 밀도 한계가 다소 낮은 단점이 있었다However, lithium-ion batteries have a disadvantage in that stability may be lowered due to fire and explosion due to thermal runaway and reignition, etc., and the theoretical energy density limit is somewhat low.

전술한 단점으로 인해 리튬이온 배터리를 대체하기 위한 이차 전지의 개발이 이루어지고 있고, 이 중 높은 이론적 에너지 밀도를 가지며 제조 단가가 리튬이온 전지 대비 5배 가량 저렴한 아연 공기 전지의 연구가 활발히 이루어지고 있다.Due to the above-mentioned disadvantages, secondary batteries are being developed to replace lithium-ion batteries, and among them, zinc-air batteries having a high theoretical energy density and manufacturing cost 5 times cheaper than lithium-ion batteries are being actively researched. .

다만, 아연 공기 전지는 충방전시 애노드에서 덴드라이트가 과도하게 형성 및 성장함에 따라, 덴드라이트가 세퍼레이터를 파손하여 전기적으로 단락(short)이 일어나 전지의 사이클 수명이 짧은 단점이 있었다.However, in the zinc-air battery, as dendrites are excessively formed and grown at the anode during charging and discharging, the dendrites break the separator and cause an electrical short, resulting in a short cycle life of the battery.

이를 극복하기 위해 최근 아연 공기 전지의 중방전시 애노드에서 덴드라이트의 형성 및 성장이 억제할 수 있도록 활발한 연구가 진행되고 있으나, 덴드라이트의 형성 및 성장이 과도하게 억제될 경우 아연 공기 전지의 에너지 효율이 떨어지는 문제가 있었다.In order to overcome this, active research is being conducted to suppress the formation and growth of dendrites at the anode during heavy discharge of zinc-air batteries. There was a problem with falling.

이에, 충방전시 산화전극에서 덴드라이트의 형성 및 성장이 적절하게 이루어져 사이클 수명이 향상됨과 동시에 에너지 효율을 확보할 수 있는 아연 공기 전지의 개발이 절실한 실정이다.Accordingly, there is an urgent need to develop a zinc-air battery capable of securing energy efficiency while improving cycle life by properly forming and growing dendrites in the anode during charging and discharging.

대한민국 등록특허공보 제10-1661960호, 2016.09.27.자 등록Registration of Republic of Korea Patent Publication No. 10-1661960, 2016.09.27.

본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 아연 공기 전지의 사이클 수명이 향상됨과 동시에 출력전압이 확보될 수 있도록 덴드라이트의 형성 및 성장이 적절하게 이루어지도록 하는 첨가제가 첨가된 아연 공기 전지용 전해질를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above problems, and for zinc-air batteries to which an additive is added to properly form and grow dendrites so that the cycle life of the zinc-air battery can be improved and output voltage can be secured at the same time to provide electrolytes.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the description below.

전술한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일면에 따른 아연 공기 전지용 전해질은 수산화칼륨 수용액, 아연 공기 전지의 충방전시 아연을 포함하는 애노드에 형성되는 덴드라이트의 성장을 억제하는 유기첨가제 및 아연 공기 전지의 충방전시 아연을 포함하는 애노드에 형성되는 덴드라이트의 성장을 억제하는 금속첨가제를 포함한다.In order to achieve the above object, the electrolyte for a zinc-air battery according to an aspect of the present invention includes an aqueous potassium hydroxide solution, an organic additive for inhibiting the growth of dendrites formed on the anode containing zinc during charging and discharging of a zinc-air battery, and zinc air It contains a metal additive that inhibits the growth of dendrites formed on the anode containing zinc during charging and discharging of the battery.

상기한 구성에 의한 본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질은 기대할 수 있다.The electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention according to the above configuration can be expected.

전해질에 첨가된 유기첨가제 및 금속첨가제가 아연 공기 전지의 충방전시 애노드에서 형성되는 덴드라이트의 성장이 적절하게 이루어지게 함에 따라 아연 공기 전지의 에너지 효율의 사이클 수명을 향상시키면서도 에너지 효율이 과하게 저감되는 것을 방지할 수 있다.As the organic and metal additives added to the electrolyte allow the growth of dendrites formed at the anode during charging and discharging of the zinc-air battery to be properly performed, the cycle life of the energy efficiency of the zinc-air battery is improved while the energy efficiency is excessively reduced. it can be prevented

도 1은 실시예 1에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 시험예 1의 SEM 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 2은 실시예 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 시험예 1의 SEM 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 시험예 1의 SEM 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 비교예 1에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 시험예 1의 SEM 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 비교예 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 시험예 1의 SEM 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 비교예 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 시험예 1의 SEM 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용한 시험예 2의 충방전 사이클 테스트 결과를 나타낸 도면이다.
1 is a view showing the SEM analysis result of Test Example 1 when the electrolyte for a zinc-air battery according to Example 1 is used.
2 is a view showing the SEM analysis results of Test Example 1 when the electrolyte for a zinc-air battery according to Example 2 is used.
3 is a view showing the SEM analysis results of Test Example 1 when the electrolyte for a zinc-air battery according to Example 3 is used.
4 is a view showing the SEM analysis result of Test Example 1 when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 1 is used.
5 is a view showing the SEM analysis result of Test Example 1 when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 2 is used.
6 is a view showing the SEM analysis result of Test Example 1 when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 3 is used.
7 is a view showing the charge/discharge cycle test results of Test Example 2 using the zinc-air battery electrolyte according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3;

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person of the scope of the invention. On the other hand, the terms used herein are for the purpose of describing the embodiments, and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase.

설명의 편의를 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 다공성 자왜 전극이 적층된 자기전기 적층체의 제조방법 및 다공성 자왜 전극이 적층된 자기전기 적층체를 설명하는데 있어서 실질적으로 동일한 구성요소는 도면부호를 일치시켜서 기재하고 반복 설명은 생략하도록 한다.For convenience of explanation, in describing the method for manufacturing a magneto-electric laminate in which porous magnetostrictive electrodes are laminated and a magneto-electric laminate in which porous magnetostrictive electrodes are laminated according to embodiments of the present invention, substantially the same components are denoted by reference numerals. The descriptions are made coincidentally, and repeated explanations are omitted.

한편, 본 발명의 발명자들은 아연 공기 전지용 전해질을 발명하는 과정에서 전해질에 유기첨가제가 단독으로 첨가되면 덴드라이트의 성장 억제 효과가 너무 뛰어나 아연 공기 전지의 수명은 향상시킬 수 있으나 아연 공기 전지의 에너지 효율이 저감시킨다는 것을 확인하였고, 금속첨가제만을 단독으로 포함할 경우 덴드라이트의 성장을 유기첨가제를 단독으로 사용할 때보다 효과적으로 억제하지 못하여 아연 공기 전지의 에너지 효율은 확보되나 아연 공기 전지의 수명은 떨어지는 것을 확인하였다.On the other hand, the inventors of the present invention, when an organic additive is added alone to the electrolyte in the process of inventing the electrolyte for a zinc-air battery, the effect of inhibiting the growth of dendrites is so excellent that the lifespan of the zinc-air battery can be improved, but the energy efficiency of the zinc-air battery It was confirmed that, when only the metal additive was included, the growth of dendrites was not effectively suppressed compared to when the organic additive was used alone. did

이에 본 발명의 발명자들은 아연 공기 전지의 수명을 향상시키면서 에너지 효율이 저감되는 것을 방지하기 위해 부단한 연구와 실험을 통해 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention have completed the present invention through continuous research and experiments in order to prevent energy efficiency from being reduced while improving the lifespan of a zinc-air battery.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 설명하도록 한다.Hereinafter, an electrolyte for a zinc-air battery according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

본 발명의 일 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질은 수산화칼륨 수용액과 유기첨가제 및 금속첨가제를 포함하는 것일 수 있다.The electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention may include an aqueous potassium hydroxide solution, an organic additive, and a metal additive.

수산화칼륨 수용액은 물에 수산화칼륨(KOH)를 용해함에 따라 제조되는 것일 수 있다.The potassium hydroxide aqueous solution may be prepared by dissolving potassium hydroxide (KOH) in water.

수산화칼륨 수용액의 농도는 3.5 내지 4.5M일 수 있다.The concentration of the aqueous potassium hydroxide solution may be 3.5 to 4.5M.

수산화칼륨 수용액의 농도가 3.5M 미만이면 본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 아연 공기 전지에 포함시 아연 공기 전지의 방전 속도가 떨어질 수 있다.If the concentration of the aqueous potassium hydroxide solution is less than 3.5M, the discharge rate of the zinc-air battery may decrease when the zinc-air battery electrolyte according to the embodiment of the present invention is included in the zinc-air battery.

수산화칼륨 수용액의 농도가 4.5M를 초과하면 본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 아연 공기 전지에 포함시 아연 공기 전지의 방전 속도가 과하게 빨라질 수 있다.When the concentration of the aqueous potassium hydroxide solution exceeds 4.5M, when the zinc-air battery electrolyte according to an embodiment of the present invention is included in the zinc-air battery, the discharge rate of the zinc-air battery may be excessively increased.

유기첨가제는 아연 공기 전지의 충방전시 애노드에 형성되는 덴드라이트의 성장을 억제하는 것이다.The organic additive inhibits the growth of dendrites formed on the anode during charging and discharging of a zinc-air battery.

유기첨가제는 소정 유전율을 갖는 유기화합물일 수 있고, 바람직하게, 폴리에테르이미드(PolyEtherImide, PEI)와 바닐린(Vanillin) 중에 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 바닐린을 포함하는 것일 수 있다.The organic additive may be an organic compound having a predetermined dielectric constant, and may preferably include at least one selected from polyetherimide (PEI) and vanillin, and more preferably include vanillin. can

한편, 아연 공기 전지에서 아연을 포함하는 애노드는 표면에 평평한 부분과 미세 요철(tip)이 형성된 것일 수 있다.On the other hand, in the zinc-air battery, the anode containing zinc may have a flat portion and a fine tip formed on the surface.

아연 공기 전지의 충전시 평평한 부분에 비해 미세 요철에 전하 응집이 쉬워 Zn 이온의 환원이 활발히 발생하게 되고, 미세 요철에 Zn 이온의 환원이 발생하여 덴드라이트의 성장이 발생할수록 미세 요철 부분이 평평한 부분에 비해 덴드라이트의 성장이 더욱 집중되게 되며, 결국 돌출된 부분에서 집중적으로 성장한 덴드라이트가 아연 공기 전지의 쇼트를 발생시켜 아연 공기 전지의 수명을 단축시킬 수 있다.When charging a zinc-air battery, charge aggregation is easier on the fine concavities and convexities compared to the flat parts, and the reduction of Zn ions occurs actively. The growth of dendrites becomes more concentrated compared to , and eventually the dendrites grown intensively in the protruding part may cause a short circuit of the zinc-air battery and shorten the life of the zinc-air battery.

유기첨가제는 소정 유전율을 가져 아연 공기 전지의 충전시 전기장이 인가되면 분극됨에 따라 아연 공기 전지의 충전시 애노드의 평평한 부분과 미세 요철에 흡착하여 평평한 부분과 미세 요철에 응집되는 전하를 균일하게 하는 것을 통해 미세 요철에 덴드라이트의 성장이 집중적으로 이루어지는 것을 방지하는 것일 수 있다.The organic additive has a predetermined dielectric constant and is polarized when an electric field is applied during charging of the zinc-air battery. When the zinc-air battery is charged, the organic additive is adsorbed to the flat part and the fine unevenness of the anode to make the charge aggregated on the flat part and the fine unevenness uniform. This may be to prevent intensive growth of dendrites on the fine irregularities.

즉, 유기첨가제는 애노드의 표면 평평한 부분과 미세 요철에 덴드라이트의 성장이 균일하게 이루어지도록 하여 덴드라이트가 애노드 표면에 전체적으로 균일하도록 함에 따라 덴드라이트의 성장을 억제하는 것일 수 있다.That is, the organic additive may be to suppress the growth of dendrites by making the dendrites grow uniformly on the flat surface of the anode and on the fine irregularities so that the dendrites are uniformly on the surface of the anode as a whole.

금속첨가제는 아연 공기 전지의 충방전시 애노드에 형성되는 덴드라이트의 성장을 억제하는 것으로, 용매에 용해되어 해리되면 표준환원전위가 -0.76V보다 상대적으로 큰 금속양이온을 발생시키는 금속산화물을 포함하는 것일 수 있고, 더욱 바람직하게, 해리되면 주석양이온을 발생시키는 주석산화물을 포함하는 것일 수 있으며, 가장 바람직하게, 산화제1주석(SnO)을 포함하는 것일 수 있다.Metal additives inhibit the growth of dendrites formed on the anode during charging and discharging of zinc-air batteries. When dissolved in a solvent and dissociated, the standard reduction potential contains a metal oxide that generates a metal cation relatively larger than -0.76V. It may be one, more preferably, it may include a tin oxide that generates a tin cation when dissociated, and most preferably, it may include a stannous oxide (SnO).

금속첨가제는 아연 공기 전지의 충전시 애노드 표면의 미세 요철과 같이 Zn 이온의 환원이 활발하게 일어나는 복수 개의 환원 선호 부위(prefferred reduction site)에 부분적으로 Zn 이온보다 먼저 환원될 수 있다.The metal additive may be partially reduced prior to Zn ions in a plurality of preferred reduction sites where reduction of Zn ions actively occurs, such as fine irregularities on the surface of the anode during charging of a zinc-air battery.

즉, 금속첨가제는 부분적으로 Zn 이온보다 먼저 환원 선호 부위에서 환원되어 환원 선호 부위에서 Zn 이온의 환원을 방해하여 애노드 표면의 평평한 부분과 같이 환원 선호도가 떨어지는 곳에 Zn 이온이 환원하게 하는 것을 통해 덴드라이트가 환원 선호 부위 뿐만 아니라 환원 선호도가 떨어지는 곳에도 형성되도록하여 덴드라이트의 성장을 억제하는 것일 수 있다.That is, the metal additive is partially reduced at the reduction-preferring site prior to Zn ions, preventing the reduction of Zn ions at the reduction-preferring site, causing Zn ions to be reduced in places with low reduction preference, such as a flat part of the anode surface, through dendrites. It may be to inhibit the growth of dendrites by allowing them to be formed not only in the reduction preference site but also in the reduction preference area.

본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질은 유기첨가제 4 내지 6mM의 농도로 포함하는 것일 수 있다. The electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention may contain an organic additive at a concentration of 4 to 6 mM.

본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질에 포함되는 유기첨가제의 농도가 4mM 미만이면 아연 공기 전지의 충전시 애노드의 표면에서 발생하는 덴드라이트의 성장 억제가 효과적으로 이루어지지 않을 수 있다.If the concentration of the organic additive contained in the electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention is less than 4 mM, the growth of dendrites generated on the surface of the anode during charging of the zinc-air battery may not be effectively inhibited.

본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질에 포함되는 유기첨가제의 농도가 6mM을 초과하면 아연 공기 전지의 충전시 애노드의 표면에서 발생하는 덴드라이트의 성장을 과도하게 억제하여 아연 공기 전지의 에너지 효율을 과하게 저감시킬 수 있다.When the concentration of the organic additive contained in the electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention exceeds 6 mM, the growth of dendrites generated on the surface of the anode during charging of the zinc-air battery is excessively suppressed, thereby energy efficiency of the zinc-air battery can be excessively reduced.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질은 유기첨가제와 금속첨가제를 모두 포함함에 따라 본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용하여 아연 공기 전지의 충방전시 애노드 표면에서 유기첨가제와 금속첨가제 각각에 따른 덴드라이트 성장 억제 메카니즘이 독립적으로 작용할 수 있다.On the other hand, since the electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention includes both an organic additive and a metal additive, an organic additive on the surface of the anode during charging and discharging of a zinc-air battery using the electrolyte for a zinc-air battery according to the embodiment of the present invention and the dendrite growth inhibition mechanism according to each metal additive can act independently.

후술할 시험예 1 내지 2의 결과를 참조하면, 아연 공기 전지용 전해질에 있어서 유기첨가제는 금속첨가제에 비해 덴드라이트의 성장을 더 효과적으로 억제하는 것일 수 있다.Referring to the results of Test Examples 1 and 2 to be described later, in the electrolyte for a zinc-air battery, the organic additive may inhibit the growth of dendrites more effectively than the metal additive.

본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질은 금속첨가제 0.5이상 1.5mM 미만의 농도로 포함하는 것일 수 있다. The electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention may include a metal additive at a concentration of 0.5 or more and less than 1.5 mM.

본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질에 포함되는 금속첨가제의 농도가 0.5mM 미만이면 금속첨가제에 의한 덴드라이트의 성장 억제 메커니즘이 거의 작용하지 않고 유기첨가제에 의한 덴드라이트의 성장 억제 메커니즘이 지배적으로 작용하여 아연 공기 전지의 애노드 표면에서 덴드라이트의 성장이 과도하게 억제될 수 있다.When the concentration of the metal additive contained in the electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention is less than 0.5 mM, the growth inhibition mechanism of dendrite by the metal additive hardly works, and the growth inhibition mechanism of dendrite by the organic additive is dominant. As a result, the growth of dendrites on the anode surface of the zinc-air battery can be excessively suppressed.

본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질에 포함되는 금속첨가제의 농도가 1.5mM 이상이면 유기첨가제에 의한 덴드라이트 성장 억제 메커니즘으로 인한 영향보다 금속첨가제에 의한 덴드라이트의 성장 억제 메커니즘으로 인한 영향이 너무 커 아연 공기 전지의 애노드 표면에 덴드라이트의 성장이 과도하게 이루어질 수 있다.If the concentration of the metal additive contained in the electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention is 1.5 mM or more, the effect due to the dendrite growth inhibition mechanism by the metal additive is greater than the effect due to the dendrite growth inhibition mechanism by the organic additive. It is too large to cause excessive growth of dendrites on the anode surface of the zinc-air cell.

본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질은 유기첨가제와 금속첨가제를 모두 포함함에 따라, 아연 공기 전지용 전해질에 유기첨가제를 단독으로 사용할 때보다 애노드 표면에서 덴드라이트의 성장이 상대적으로 더 이루어지게 하고, 금속첨가제를 단독으로 사용하는 것에 비해 덴드라이트의 성장을 억제하여 아연 공기 전지의 수명을 향상시키면서도 에너지 효율을 과도하게 저감하지 않는 효과가 있다.As the electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention includes both an organic additive and a metal additive, the growth of dendrites on the anode surface is relatively greater than when an organic additive is used alone in the electrolyte for a zinc-air battery. , there is an effect of not excessively reducing energy efficiency while improving the lifespan of a zinc-air battery by suppressing the growth of dendrites compared to using a metal additive alone.

<실시예 1><Example 1>

증류수에 수산화칼륨(모델명:DSP-39, DUKSAN社 제조)을 용해하여 4M 농도의 수산화칼륨 수용액을 제조하였다. 제조된 수산화칼륨 수용액에 유기첨가제로서 바닐린(모델명:DSP1-124, DUKSAN社 제조)을 첨가하고, 금속첨가제로서 산화제1주석(모델명:32200-1501, JUNSEI社 제조)을 첨가하여 아연 공기 전지용 전해질을 제조하였다. 이 때, 아연 공기 전지용 전해질의 바닐린과 주석 산화물의 농도가 각각 5mM과 0.5mM이 되도록 수산화칼륨 수용액에 바닐린과 산화제1주석을 첨가하였다.Potassium hydroxide (model name: DSP-39, manufactured by DUKSAN) was dissolved in distilled water to prepare an aqueous solution of potassium hydroxide having a concentration of 4M. To the prepared aqueous potassium hydroxide solution, vanillin (model name: DSP1-124, manufactured by DUKSAN) was added as an organic additive, and tin oxide (model name: 32200-1501, manufactured by JUNSEI) was added as a metal additive to make an electrolyte for a zinc-air battery. prepared. At this time, vanillin and stannous oxide were added to the potassium hydroxide aqueous solution so that the concentrations of vanillin and tin oxide in the zinc-air battery electrolyte were 5 mM and 0.5 mM, respectively.

<실시예 2><Example 2>

실시예 1과 동일한 방법으로 아연 공기 전지용 전해질을 제조하였다. 단, 아연 공기 전지용 전해질의 바닐린과 주석 산화물의 농도를 각각 5mM과 0.5mM가 아닌 5mM과 1.0mM이 되도록 수산화칼륨 수용액에 바닐린과 주석산화물을 첨가하였다.An electrolyte for a zinc-air battery was prepared in the same manner as in Example 1. However, vanillin and tin oxide were added to the potassium hydroxide aqueous solution so that the concentrations of vanillin and tin oxide in the electrolyte for zinc-air batteries were 5 mM and 1.0 mM, not 5 mM and 0.5 mM, respectively.

<실시예 3><Example 3>

실시예 1과 동일한 방법으로 아연 공기 전지용 전해질을 제조하였다. 단, 아연 공기 전지용 전해질의 바닐린과 주석 산화물의 농도를 각각 5mM과 0.5mM가 아닌 5mM과 1.5mM이 되도록 수산화칼륨 수용액에 바닐린과 주석산화물을 첨가하였다.An electrolyte for a zinc-air battery was prepared in the same manner as in Example 1. However, vanillin and tin oxide were added to the potassium hydroxide aqueous solution so that the concentrations of vanillin and tin oxide in the electrolyte for zinc-air batteries were 5 mM and 1.5 mM, not 5 mM and 0.5 mM, respectively.

<비교예 1><Comparative Example 1>

실시예 1과 동일한 방법으로 아연 공기 전지용 전해질을 제조하였다. 단, 유기첨가제와 금속첨가제를 첨가하지 않고 아연 공기 전지용 전해질을 제조하였다.An electrolyte for a zinc-air battery was prepared in the same manner as in Example 1. However, an electrolyte for a zinc-air battery was prepared without adding organic and metal additives.

<비교예 2><Comparative Example 2>

실시예 1과 동일한 방법으로 아연 공기 전지용 전해질을 제조하였다. 단, 금속첨가제를 첨가하지 않고 유기첨가제로 바닐린만 농도가 5mM이 되도록 첨가하여 전해질을 제조하였다.An electrolyte for a zinc-air battery was prepared in the same manner as in Example 1. However, an electrolyte was prepared by adding only vanillin to a concentration of 5 mM as an organic additive without adding a metal additive.

<비교예 3><Comparative Example 3>

실시예 1과 동일한 방법으로 아연 공기 전지용 전해질을 제조하였다. 단, 유기첨가제를 첨가하지 않고 금속첨가제로 산화제1주석만 농도가 1mM이 되도록 첨가하여 전해질을 제조하였다.An electrolyte for a zinc-air battery was prepared in the same manner as in Example 1. However, an electrolyte was prepared by adding only stannous oxide as a metal additive to a concentration of 1 mM without adding an organic additive.

<시험예 1><Test Example 1>

1. 실험 방법1. Experimental method

(1) 집진체 시편 제작(1) Production of dust collector specimen

니켈 호일(Alfa Aeser, 99,9%)을 600그리드 에머리 페이퍼로 연마하였고, 증류수로 세정하였다. 증류수를 건조한 후 0.25cm2 면적으로 니켈호일이 노출되도록 니켈호일을 마스킹하여 집진체 시편을 제작하였다.Nickel foil (Alfa Aeser, 99.9%) was polished with 600 grid emery paper and washed with distilled water. After drying the distilled water, the nickel foil was masked to expose the nickel foil in an area of 0.25 cm 2 to prepare a dust collector specimen.

(2) 전기 도금(2) Electroplating

실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 전해질의 아연 공기 전지 충전시 애노드 표면에 형성되는 덴드라이트를 분석하기 위해 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 전해질을 도금액으로 하여 (1)에서 제작된 집진체 시편에 전기도금을 수행한 후 전기도금된 부분을 SEM으로 분석하였다.In order to analyze the dendrites formed on the surface of the anode when the zinc-air battery of the electrolyte according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 is charged, the electrolytes according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were used as a plating solution ( After performing electroplating on the dust collector specimen prepared in 1), the electroplated part was analyzed by SEM.

여기서, 전기도금시 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 도금액으로 이용할 수 있도록 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질에 아연 이온 농도가 0.1M이 되도록 산화아연(모델명:8602-4405, DAEJUNG社 제조)을 첨가하였다.Here, the zinc ion concentration in the electrolytes for zinc-air batteries according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 so that the electrolytes for zinc-air batteries according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 can be used as plating solutions during electroplating. Zinc oxide (model name: 8602-4405, manufactured by DAEJUNG) was added to 0.1M.

애노드로 (1)에서 얻어지는 집진체 시편을 이용하고, 캐소드로 아연 호일, 도금액으로 아연 이온을 0.1M 농도로 포함하는 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용하여 전기 도금을 수행하였다.Using the dust collector specimen obtained in (1) as the anode, zinc foil as the cathode, and the zinc-air battery electrolyte according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 containing zinc ions at a concentration of 0.1M as a plating solution Electroplating was performed.

전기 도금시 도금액의 온도는 25℃로 하고, 전류 밀도는 60mA/cm-2로 하였으며, 도금 시간은 1800초로, 전류는 15mA로 하였다.During electroplating, the temperature of the plating solution was 25° C., the current density was 60 mA/cm −2 , the plating time was 1800 seconds, and the current was 15 mA.

2. 실험 결과2. Experimental results

(2)에서 얻어진 전기 도금된 집진체 시편의 전기 도금이 이루어진 영역에 대한 SEM 분석 결과를 도 1 내지 6에 나타내었다.1 to 6 show the results of SEM analysis of the electroplated area of the electroplated dust collector specimen obtained in (2).

도 1 내지 6은 각각 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3, 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 시험예 1의 SEM 분석 결과를 나타낸 도면이다.1 to 6 are diagrams showing the SEM analysis results of Test Example 1 when using electrolytes for zinc-air batteries according to Examples 1, 2, 3, Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3, respectively.

도 1 내지 6을 참고하여 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질에 의해 도금된 부분에서 덴드라이트의 평균 높이를 아래 표 1에 정리하였다.With reference to FIGS. 1 to 6 , the average height of dendrites in the portions plated with the zinc-air battery electrolyte according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 is summarized in Table 1 below.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 평균 높이
(㎛)
average height
(μm)
107.2107.2 107.8107.8 249.4249.4 827.3827.3 88.188.1 267.8267.8

도 1 내지 4를 참고하면 유기첨가제와 금속첨가제를 첨가하지 않은 비교예 1에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용시 형성된 덴드라이트에 비해 유기첨가제와 금속첨가제 중 적어도 하나를 첨가한 실시예 1 내지 3과 비교예 2 내지 3에 아연 공기 전지용 전해질의 이용시 형성된 덴드라이트의 높이가 상대적으로 낮은 것을 확인할 수 있고, 이는 유기첨가제와 금속첨가제가 효과적으로 덴드라이트 성장을 억제한다는 것을 확인할 수 있는 결과이다.1 to 4, compared with dendrites formed when using the zinc-air battery electrolyte according to Comparative Example 1 in which no organic additive and metal additive were added, compared with Examples 1 to 3 in which at least one of an organic additive and a metal additive was added In Examples 2 to 3, it can be seen that the height of the dendrite formed when the electrolyte for a zinc-air battery is used is relatively low, which is a result confirming that the organic additive and the metal additive effectively inhibit the dendrite growth.

도 5와 도 6을 참고하면, 비교예 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 형성된 덴드라이트가 비교예 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 형성된 덴드라이트에 비해 상대적으로 높이가 낮은 것을 확인할 수 있는데, 이는 유기첨가제가 금속첨가제에 비해 덴드라이트 형성을 더 효과적으로 억제한다는 것을 확인할 수 있는 결과이다.5 and 6, it can be seen that the dendrite formed when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 2 is used has a relatively low height compared to the dendrite formed when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 3 is used. This is a result confirming that the additive inhibits dendrite formation more effectively than the metal additive.

또한, 비교예 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 형성된 덴드라이트의 형상이 비교예 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 형성된 덴드라이트의 형상보다 상대적으로 뭉툭한 형상인 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the shape of the dendrite formed when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 2 is used is relatively blunt than the shape of the dendrite formed when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 3 is used.

이는 유기첨가제는 도금 영역에 전체적으로 흡착하여 도금 영역 전체에 대해 덴드라이트의 성장이 균일하게 이루어지도록 하는 반면에 금속첨가제는 도금이 선호되는 영역에 흡착하는 것을 통해 도금이 선호 영역에서 덴드라이트가 집중적으로 성장하는 것을 방지하는 것임에 따른 유기첨가제와 금속첨가제의 덴드라이트 성장 억제 메커니즘 차이에 의한 것으로 판단된다.This is because organic additives are adsorbed to the plating area as a whole so that dendrites grow uniformly over the entire plating area, while metal additives are adsorbed to areas where plating is preferred so that dendrites are concentrated in areas where plating is preferred. It is judged that it is due to the difference in the dendrite growth inhibition mechanism of the organic additive and the metal additive according to the prevention of growth.

도 1 내지 3을 참고하면 실시예 1 내지 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 형성된 덴드라이트의 평균 높이보다 실시예 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 형성된 덴드라이트의 평균 높이가 상대적으로 높은 것을 확인할 수 있는데, 이는 유기첨가제와 금속첨가제를 혼용하여 사용시 금속첨가제의 농도가 일정 농도를 첨가하면 유기첨가제에 희한 덴드라이트 성장 억제 메커니즘보다 금속첨가제로 인한 덴드라이트 성장 억제 메커니즘이 우세해지는 것을 확인할 수 있는 결과이다.1 to 3, it can be seen that the average height of the dendrites formed when the electrolyte for a zinc air battery according to Example 3 is used is relatively higher than the average height of the dendrites formed when the electrolyte for a zinc air battery according to Examples 1 and 2 is used. , This is a result confirming that the dendrite growth inhibition mechanism due to the metal additive prevails over the dendrite growth inhibition mechanism rare in the organic additive when a certain concentration of the metal additive is added when using a mixture of organic and metal additives.

즉, 금속첨가제의 농도가 0.5 이상 1.5 mM 미만일 때는 유기첨가제에 의한 덴드라이트 성장 억제 메커니즘이 더 우세한 데 비해 금속첨가제의 농도가 1.5 mM 이상이면 금속첨가제에 의한 덴드라이트 성장 억제 메커니즘이 유기첨가제에 의한 덴드라이트 성장 억제 메커니즘보다 더 우세해서 덴드라이트의 높이가 커지는 것으로 판단된다.That is, when the concentration of the metal additive is 0.5 or more and less than 1.5 mM, the dendrite growth inhibition mechanism by the organic additive is more dominant. It is judged that the height of the dendrite becomes larger as it predominates over the dendrite growth inhibition mechanism.

도 1 내지 2와 도 5 및 표 1을 참고하면 비교예 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 형성된 덴드라이트보다 실시예 1 내지 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 형성된 덴드라이트의 평균 높이가 상대적으로 높은 것을 확인할 수 있다. 이는 금속첨가제의 첨가에 따른 영향으로 판단된다.Referring to FIGS. 1 and 2, 5 and Table 1, the average height of the dendrites formed when the electrolyte for a zinc-air battery according to Examples 1 and 2 is used is relatively higher than the dendrites formed when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 2 is used. can be checked This is judged to be the effect of the addition of metal additives.

도 3과 도 5를 참고하면 비교예 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 형성된 덴드라이트보다 실시예 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질 이용시 형성된 덴드라이트가 상대적으로 뭉툭한 형상인 것을 확인할 수 있는데, 이는 유기첨가제의 첨가에 따른 영향으로 판단된다.3 and 5, it can be seen that the dendrite formed when the electrolyte for a zinc-air battery according to Example 3 is used has a relatively blunt shape than the dendrite formed when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 3 is used. It is judged to be the effect of the addition.

<시험예 2><Test Example 2>

실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 전해질을 이용해 아연 공기 전지의 충방전시 에너지 효율을 비교하기 위해 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 전해질을 이용해 충방전 사이클 테스트를 진행하였다.In order to compare the energy efficiency during charging and discharging of zinc-air batteries using the electrolytes according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3, a charge/discharge cycle test was performed using the electrolytes according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 proceeded.

충전시 전류는 +15mA, 컷오프 시간은 30분으로 하였고, 방전시 전류는 -15mA, 컷오프 전압은 1.2V의 세기로 하였다. 사이클 반복횟수는 20번으로 하였다.The charging current was +15 mA, the cut-off time was 30 minutes, the discharging current was -15 mA, and the cut-off voltage was 1.2 V. The number of cycle repetitions was set to 20.

도 7은 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용한 아연 공기 전지의 충방전 사이클 테스트의 시험 결과이다.7 is a test result of a charge/discharge cycle test of a zinc-air battery using the electrolyte for a zinc-air battery according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3;

도 7에서 x축은 충방전 사이클 횟수이고 y축은 에너지 효율이다. 이 때, 에너지효율은 충전시 충전된 전기적 에너지에 대해 방전시 방출되는 전기적 에너지의 비율로 하였다.In FIG. 7 , the x-axis is the number of charge/discharge cycles and the y-axis is energy efficiency. In this case, the energy efficiency was defined as the ratio of the electrical energy emitted during discharging to the charged electrical energy during charging.

도 7을 참고하면, 비교예 1에 비해 비교예 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때 에너지 효율이 떨어지는 것을 확인할 수 있고, 이는 유기첨가제가 덴드라이트의 성장을 과도하게 억제하여 전지의 에너지 효율을 저감시키는 것에 의한 것으로 판단된다.Referring to FIG. 7 , it can be seen that the energy efficiency is lowered when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 2 is used compared to Comparative Example 1, which is that the organic additive excessively inhibits the growth of dendrites to increase the energy efficiency of the battery. It is considered to be due to reduction.

또한, 비교예 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때 비교예 1의 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때 보다 에너지 효율이 높은 것을 확인할 수 있는데, 이는 비교예 1에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용하여 충방전 사이클 테스트 진행시 덴드라이트가 과하게 성장하여 파괴됨에 따른 것으로 판단된다.In addition, when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 3 is used, it can be seen that energy efficiency is higher than when the electrolyte for a zinc-air battery of Comparative Example 1 is used, which is charged and discharged using the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 1 It is judged that the dendrite is overgrown and destroyed during the cycle test.

도 7을 참고하면, 실시예 1 내지 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질과 비교예 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용하여 충방전 사이클 테스트를 진행하였을 때 비교예 1과 비교예 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때보다 충방전 에너지 효율이 낮은 것을 확인할 수 있는데, 이는 유기첨가제의 덴드라이트 성장 억제 효과로 인한 것으로 판단된다.Referring to FIG. 7 , when the charge/discharge cycle test was performed using the electrolyte for a zinc air battery according to Examples 1 to 3 and the electrolyte for a zinc air battery according to Comparative Example 2, for zinc air batteries according to Comparative Examples 1 and 3 It can be seen that the charge and discharge energy efficiency is lower than when using the electrolyte, which is considered to be due to the dendrite growth inhibitory effect of the organic additive.

다만, 실시예 1 내지 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때 비교예 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때보다 충방전 에너지 효율이 높은 것을 확인할 수 있는데, 이는 금속첨가제를 첨가함에 따라 형성되는 덴드라이트의 평균 높이가 높아진 것에 따른 것으로 판단된다. 특히, 실시예 1에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때 충방전 에너지 효율이 높은 것을 확인할 수 있다.However, when the electrolyte for a zinc-air battery according to Examples 1 to 3 is used, it can be seen that the charge/discharge energy efficiency is higher than when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 2 is used. It is judged that the average height of the dry is increased. In particular, it can be seen that the charge/discharge energy efficiency is high when the electrolyte for a zinc-air battery according to Example 1 is used.

또한 비교예 1에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때 보다 실시예 1 내지 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때 에너지 효율 변화폭이 적은 것을 확인할 수 있는데, 이는 실시예 1 내지 3에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때 비교예 2에 따른 아연 공기 전지용 전해질을 이용할 때보다 전지의 안정성이 향상된 것을 확인할 수 있는 결과이다.In addition, it can be seen that the change in energy efficiency is smaller when the electrolyte for a zinc-air battery according to Examples 1 to 3 is used than when the electrolyte for a zinc-air battery according to Comparative Example 1 is used, which is the electrolyte for a zinc-air battery according to Examples 1 to 3 It is a result confirming that the stability of the battery is improved when using the zinc-air battery electrolyte according to Comparative Example 2.

시험예 1과 시험예 2의 결과를 종합하자면 본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질은 유기첨가제와 금속첨가제를 모두 포함함에 따라 덴드라이트의 성장을 과도하게 억제하지 않고 적절하게 이루어지도록 하여 전지의 수명을 향상시킴과 동시에 에너지 효율의 저감도 방지할 수 있는 효과를 발생하는 것일 수 있다.To summarize the results of Test Example 1 and Test Example 2, the electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention contains both an organic additive and a metal additive, so that the growth of dendrites is not excessively suppressed and the battery is properly formed. It may be to generate the effect of improving the lifespan of the device and at the same time preventing a decrease in energy efficiency.

시험예 2에 따르면 본 발명의 실시예에 따른 아연 공기 전지용 전해질은 유기첨가제를 단독으로 첨가한 전해질보다 전지의 충방전시 전지의 안정성을 보다 향상시키는 효과를 발생시키는 것일 수 있다.According to Test Example 2, the electrolyte for a zinc-air battery according to an embodiment of the present invention may produce an effect of further improving the stability of the battery during charging and discharging of the battery than the electrolyte to which the organic additive is added alone.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the above detailed description, and all changes or modifications derived from the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (4)

수산화칼륨 수용액;
아연 공기 전지의 충방전시 아연을 포함하는 애노드에 형성되는 덴드라이트의 성장을 억제하는 유기첨가제; 및
상기 아연 공기 전지의 충방전시 아연을 포함하는 상기 애노드에 형성되는 상기 덴드라이트의 성장을 억제하는 금속첨가제;를 포함하는 것
인 아연 공기 전지용 전해질.
aqueous potassium hydroxide solution;
an organic additive that inhibits the growth of dendrites formed on the anode containing zinc during charging and discharging of a zinc-air battery; and
What contains;
Electrolyte for phosphorus zinc air batteries.
제 1항에 있어서,
상기 유기첨가제는 폴리에틸렌이민과 바닐린 중에 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것
인 아연 공기 전지용 전해질.
The method of claim 1,
The organic additive includes at least one selected from polyethyleneimine and vanillin
Electrolyte for phosphorus zinc air batteries.
제 1항에 있어서,
상기 금속첨가제는 상기 수용액에 용해되어 해리되면 표준환원전위가 -0.76V보다 상대적으로 큰 금속양이온을 발생시키는 금속산화물을 포함하는 것
인 아연 공기 전지용 전해질.
The method of claim 1,
When the metal additive is dissolved in the aqueous solution and dissociated, the standard reduction potential contains a metal oxide that generates a metal cation relatively larger than -0.76V.
Electrolyte for phosphorus zinc air batteries.
제 1항에 있어서,
상기 유기첨가제의 농도는 4 내지 6mM이고, 상기 금속첨가제의 농도는 0.5 이상 1.5mM 미만인 것
을 특징으로 하는 아연 공기 전지용 전해질.







The method of claim 1,
The concentration of the organic additive is 4 to 6mM, the concentration of the metal additive is 0.5 or more and less than 1.5mM
Electrolyte for a zinc-air battery, characterized in that.







KR1020200126334A 2020-09-28 2020-09-28 Electrolyte for zinc air battery KR20220042918A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200126334A KR20220042918A (en) 2020-09-28 2020-09-28 Electrolyte for zinc air battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200126334A KR20220042918A (en) 2020-09-28 2020-09-28 Electrolyte for zinc air battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220042918A true KR20220042918A (en) 2022-04-05

Family

ID=81181727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200126334A KR20220042918A (en) 2020-09-28 2020-09-28 Electrolyte for zinc air battery

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220042918A (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101661960B1 (en) 2014-07-17 2016-10-04 상명대학교서울산학협력단 Electrorite for zinc-air cell with excellent lifetime, cathode of zinc-air cell using the electrorite and zinc-air cell using the electrorite

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101661960B1 (en) 2014-07-17 2016-10-04 상명대학교서울산학협력단 Electrorite for zinc-air cell with excellent lifetime, cathode of zinc-air cell using the electrorite and zinc-air cell using the electrorite

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11211635B2 (en) Battery, battery pack, and uninterruptible power supply
KR102183661B1 (en) Electrolyte for secondary battery and secondary battery comprising the same
JP2012248311A (en) Nonaqueous electrolyte and lithium ion secondary battery using the same
CN113036153A (en) Copper-based current collector for inducing preferential transverse deposition of lithium metal negative electrode and preparation method and application thereof
CN111342028A (en) Formation method of lithium ion battery with graphite-based cathode
CN116565347B (en) Aqueous zinc ion battery electrolyte containing amino and hydroxyl organic micromolecular additive, preparation method and application thereof
CN111193031A (en) Lithium metal battery cathode and modification method thereof
CN112635698A (en) Negative pole piece of zinc secondary battery and preparation method and application thereof
CN115312834A (en) Potassium-based double-ion battery with double graphite electrodes and preparation method thereof
KR20210039764A (en) Electrolytes for Lithium Metal Secondary Batteries and Lithium Metal Secondary Batteries Comprising the Same
KR20200108596A (en) Protection of lithium-dendrite growth by functionalized carbon nanodot additives
CN113571687A (en) Preparation and application of zinc ion battery negative electrode material
KR20190076769A (en) Lithium metal negative electrode, manufanturing method thereof and lithium metal battery including the same
KR20220042918A (en) Electrolyte for zinc air battery
CN112133963A (en) Lithium metal battery electrolyte and lithium metal secondary battery thereof
CN113363579B (en) Flame-retardant electrolyte, preparation method and lithium metal battery
KR102549303B1 (en) Surface treatment method of electrode, surface-treated electrode and Zinc-Manganese dioxide(Zn-MnO2) secondary battery including the same
CN112820877B (en) Anode and preparation method and application thereof
CN114725537A (en) Water-based zinc ion battery electrolyte capable of inhibiting zinc dendrite and side reaction and application thereof
CN109980226B (en) Zinc cathode with polyamide brightener layer and preparation method and application thereof
CN110148782B (en) Use of metal nitride, electrolyte containing metal nitride and application of electrolyte in secondary battery
CN101325270B (en) Flatulence-proof electrolytic solution for iron phosphate lithium battery
CN112186256A (en) Electrolyte for lithium metal battery and preparation method and application thereof
CN115275399B (en) Electrolyte and aqueous zinc ion battery using same
CN105655516A (en) Lithium titanate base lithium secondary battery capable of avoiding gas expansion

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application