KR20240006931A - Zinc-bromine battery cell and zinc-bromine battery module comprising the same - Google Patents

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이재호
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재단법인대구경북과학기술원
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Abstract

본 발명은 아연-브롬 전지 셀 및 이를 포함하는 아연-브롬 전지 모듈에 관한 것으로, 상세하게는 브롬계 이온의 크로스오버 현상을 억제할 수 있는 새로운 구조를 가짐으로써 높은 쿨롱 효율, 전압 효율 및 에너지 효율을 구현할 수 있는 고성능의 아연-브롬 전지 셀 및 이를 포함하는 아연-브롬 전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a zinc-bromine battery cell and a zinc-bromine battery module containing the same. Specifically, it has a new structure that can suppress the crossover phenomenon of bromine ions, thereby achieving high coulombic efficiency, voltage efficiency, and energy efficiency. It relates to a high-performance zinc-bromine battery cell capable of implementing and a zinc-bromine battery module including the same.

Description

아연-브롬 전지 셀 및 이를 포함하는 아연-브롬 전지 모듈{Zinc-bromine battery cell and zinc-bromine battery module comprising the same}Zinc-bromine battery cell and zinc-bromine battery module comprising the same {Zinc-bromine battery cell and zinc-bromine battery module comprising the same}

본 발명은 아연-브롬 전지 셀 및 이를 포함하는 아연-브롬 전지 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a zinc-bromine battery cell and a zinc-bromine battery module containing the same.

화석 연료를 사용하여 대량의 온실 가스 및 환경 오염 문제를 야기하는 화력 발전이나 시설 자체의 안정성이나 폐기물 처리의 문제점을 갖는 원자력 발전 등의 기존 발전 시스템들이 다양한 한계점을 드러내면서, 재생에너지와 함께 재생에너지의 변동성에 대응하기 위한 에너지 저장 시스템(ESS)에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다As existing power generation systems, such as thermal power generation that uses fossil fuels and causes large amounts of greenhouse gases and environmental pollution problems, and nuclear power generation that has problems with the stability of the facility itself and waste disposal, are revealing various limitations, renewable energy along with renewable energy Research and development on energy storage systems (ESS) are actively underway to respond to the volatility of

이러한 에너지 저장 시스템용 전지 중 하나인 아연-브롬 전지는 가격 경쟁력, 수계 전해질 기반의 비발화 특성 및 우수한 수명 특성 등의 장점으로 인해 주목을 받고 있다. 아연-브롬 전지의 용량 확보를 위하여 전극 활물질인 아연 금속과 브롬계 이온의 가역성을 확보하는 것이 중요하다. 그러나, 브롬계 이온의 확산 및 아연 금속의 침전에 따른 전극 간의 크로스오버 현상에 의해 브롬계 이온은 아연 금속 침전물과 반응하여 자가방전이 일어나며 이에 따라 전지의 성능이 저하된다.Zinc-bromine batteries, one of these batteries for energy storage systems, are attracting attention due to their advantages such as price competitiveness, non-ignition characteristics based on aqueous electrolyte, and excellent lifespan characteristics. In order to secure the capacity of a zinc-bromine battery, it is important to secure the reversibility of zinc metal and bromine-based ions, which are electrode active materials. However, due to the crossover phenomenon between electrodes due to diffusion of bromine ions and precipitation of zinc metal, bromine ions react with zinc metal deposits, causing self-discharge, thereby deteriorating battery performance.

상세하게, 양 전극 사이에 다공성 이온교환막이 설치된 종래의 수직형 셀 구조의 경우, 다공성 이온교환막을 통해 브롬계 이온의 확산 및 아연 금속 침전물의 탈리 현상이 발생하여 전지의 성능이 저하되는 단점이 있다.In detail, in the case of a conventional vertical cell structure in which a porous ion exchange membrane is installed between both electrodes, there is a disadvantage in that the diffusion of bromine ions and the detachment of zinc metal precipitates occur through the porous ion exchange membrane, thereby deteriorating battery performance. .

따라서 상술한 크로스오버 현상을 억제하여 높은 쿨롱 효율, 전압 효율 및 에너지 효율을 나타내는 고성능의 아연-브롬 전지의 개발이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need to develop a high-performance zinc-bromine battery that suppresses the above-mentioned crossover phenomenon and exhibits high coulombic efficiency, voltage efficiency, and energy efficiency.

한국 공개 특허 공보 10-2019-0005393Korean Patent Publication No. 10-2019-0005393

본 발명의 일 목적은 아연-브롬 전지의 성능 감소를 유발하는 브롬계 이온의 크로스오버 현상을 억제할 수 있는 새로운 구조를 가진 아연-브롬 전지 셀 및 이를 포함하는 아연-브롬 전지 모듈을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a zinc-bromine battery cell with a new structure that can suppress the crossover phenomenon of bromine-based ions that causes a decrease in the performance of zinc-bromine batteries and a zinc-bromine battery module including the same. .

본 발명의 다른 일 목적은 크로스오버 현상을 억제하여 높은 쿨롱 효율, 전압 효율 및 에너지 효율을 나타내는 고성능의 아연-브롬 전지 셀 및 이를 포함하는 아연-브롬 전지 모듈을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a high-performance zinc-bromine battery cell that suppresses crossover phenomenon and exhibits high coulombic efficiency, voltage efficiency, and energy efficiency, and a zinc-bromine battery module including the same.

본 발명의 또 다른 일 목적은 대면적으로 제조하기 용이하여 고용량 및 고에너지밀도를 구현할 수 있는 아연-브롬 전지 셀 및 이를 포함하는 아연-브롬 전지 모듈을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a zinc-bromine battery cell that can be easily manufactured in a large area and realize high capacity and high energy density, and a zinc-bromine battery module including the same.

상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여, 일 구현예는, 음극, 양극, 전해질 및 음극과 양극 사이에 배치된 차단막을 포함하고, 상기 음극과 양극은 수평 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 아연-브롬 전지 셀을 제공한다.In order to solve the problem described above, one embodiment includes a cathode, an anode, an electrolyte, and a barrier film disposed between the cathode and the anode, and the cathode and the anode are arranged side by side in a horizontal direction. A bromine battery cell is provided.

상기 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면의 두께방향은 서로 대향하지 않는 것일 수 있다.The thickness directions of one surface of the cathode and anode facing the electrolyte may not oppose each other.

상기 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면의 두께방향은 서로 평행하는 것일 수 있다.The thickness directions of one surface of the cathode and anode facing the electrolyte may be parallel to each other.

상기 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면은 동일 평면에 위치하는 것일 수 있다.One side of the cathode and anode facing the electrolyte may be located on the same plane.

상기 음극 및 양극의 일면은 중력 방향으로 상기 전해질 아래에 위치하는 것일 수 있다.One surface of the cathode and anode may be positioned below the electrolyte in the direction of gravity.

상기 아연-브롬 전지 셀은 바이폴라 플레이트를 더 포함하며, 상기 바이폴라 플레이트는 상기 음극 또는 양극의 측부와 접촉하는 제1영역 및 전해질과 접촉하는 제2영역을 포함하는 것일 수 있다.The zinc-bromine battery cell further includes a bipolar plate, and the bipolar plate may include a first region in contact with a side of the cathode or anode and a second region in contact with the electrolyte.

상기 아연-브롬 전지는 무흐름형 아연-브롬 전지일 수 있다.The zinc-bromine battery may be a non-flow type zinc-bromine battery.

상기 전해질에 포함된 브롬계 이온이 음극으로 크로스오버되지 않는 것일 수 있다.It may be that bromine-based ions contained in the electrolyte do not crossover to the cathode.

상기 음극과 양극은 다공성 탄소체를 포함할 수 있다.The cathode and anode may include a porous carbon body.

상기 차단막은 비다공성 필름일 수 있다.The barrier film may be a non-porous film.

상기 양극 및 음극의 두께보다 상기 차단막의 높이가 더 높을 수 있다.The height of the blocking film may be higher than the thickness of the anode and cathode.

상기 양극 및 음극의 폭보다 상기 차단막의 높이가 더 높을 수 있다.The height of the blocking film may be higher than the width of the anode and cathode.

상기 양극 및 음극의 표면에 도전성 접착제가 도포된 것일 수 있다.A conductive adhesive may be applied to the surfaces of the anode and cathode.

다른 일 구현예는, 상술한 아연-브롬 전지 셀을 단위 셀로 복수개 포함하고, 상기 복수개의 아연-브롬 전지 셀은 수평 방향으로 나란히 배치되는 아연-브롬 전지 모듈을 제공한다.Another embodiment provides a zinc-bromine battery module that includes a plurality of the above-described zinc-bromine battery cells as unit cells, and the plurality of zinc-bromine battery cells are arranged side by side in the horizontal direction.

상기 인접하는 단위 셀 사이에 개재되는 바이폴라 플레이트를 더 포함할 수 있다.It may further include a bipolar plate interposed between the adjacent unit cells.

본 발명에 따른 아연-브롬 전지 셀은 브롬계 이온의 크로스오버 현상을 억제할 수 있는 새로운 구조를 가짐으로써 높은 쿨롱 효율, 전압 효율 및 에너지 효율을 구현할 수 있다.The zinc-bromine battery cell according to the present invention can achieve high coulombic efficiency, voltage efficiency, and energy efficiency by having a new structure that can suppress the crossover phenomenon of bromine-based ions.

또한, 본 발명은 셀 구조 특성상 전극의 길이 연장 및 셀의 스태킹을 통해서 대면적으로 제조하기 용이하여 고용량 및 고에너지밀도의 아연-브롬 전지 모듈을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a zinc-bromine battery module with high capacity and high energy density because it is easy to manufacture in a large area by extending the length of the electrode and stacking the cells due to the nature of the cell structure.

도 1은 일 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀의 구조의 모식도 및 작동 메커니즘을 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀을 포함하는 전지 모듈의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀의 적층 구조를 나타낸 도면이며, 도 4는 일 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀의 조립 과정을 나타낸 모식도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀에 대한 사진이다.
도 6은 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1의 사이클 횟수에 따른 쿨롱 효율 및 에너지 효율을 나타낸 그래프이며, 도 7의 (a) 및 (b)는 각각 첫번째와 열번째 사이클의 충전-방전 곡선을 나타낸 것이다.
도 8은 저항을 낮추기 위한 전극의 폭을 감소시키는 방안을 나타낸 도면이다.
도 9는 실시예 1, 실시예 4 및 비교예 1의 사이클 횟수에 따른 쿨롱 효율 및 에너지 효율을 나타낸 그래프이며, 도 10은 첫번째와 열번째 사이클의 충전-방전 곡선을 나타낸 것이다.
Figure 1 is a schematic diagram of the structure and operating mechanism of a zinc-bromine battery cell according to an embodiment.
Figure 2 is a schematic diagram of a battery module including a zinc-bromine battery cell according to an embodiment.
Figure 3 is a diagram showing the stacked structure of a zinc-bromine battery cell according to an embodiment, and Figure 4 is a schematic diagram showing the assembly process of a zinc-bromine battery cell according to an embodiment.
Figure 5 is a photograph of a zinc-bromine battery cell according to one embodiment.
Figure 6 is a graph showing coulombic efficiency and energy efficiency according to the number of cycles of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, and Figures 7 (a) and (b) are the charge-discharge of the first and tenth cycles, respectively. It shows a curve.
Figure 8 is a diagram showing a method of reducing the width of the electrode to lower resistance.
Figure 9 is a graph showing coulombic efficiency and energy efficiency according to the number of cycles of Example 1, Example 4, and Comparative Example 1, and Figure 10 shows the charge-discharge curves of the first and tenth cycles.

본 명세서에 기재된 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 일 구현예에 따른 기술이 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한 일 구현예의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 개시를 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.The embodiments described in this specification may be modified into various other forms, and the technology according to one embodiment is not limited to the embodiments described below. Additionally, the embodiment of one embodiment is provided to more completely explain the present disclosure to those skilled in the art.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.Additionally, as used in the specification and the appended claims, the singular forms “a,” “an,” and “the” are intended to also include the plural forms, unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.In addition, the numerical range used in this specification includes the lower limit and upper limit and all values within the range, increments logically derived from the shape and width of the defined range, all double-defined values, and the upper limit of the numerical range defined in different forms. and all possible combinations of the lower bounds. Unless otherwise specified in the specification of the present invention, values outside the numerical range that may occur due to experimental error or rounding of values are also included in the defined numerical range.

나아가, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.Furthermore, “including” a certain element throughout the specification means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary.

본 발명자는 양극이 중력 방향으로 하부에 배치되고 음극이 상부에 배치된 종래의 수직형 셀 구조의 경우 전해질에 포함된 이온의 이동거리 측면에서 유리할지라도 전극간 크로스오버 현상이 발생할 수밖에 없어 전지의 성능 저하의 원인이 된다는 점을 인식하였다. 이에, 크로스오버 현상을 억제하기 위한 연구를 거듭한 결과, 수평 방향으로 나란히 배치된 음극과 양극 사이에 차단막을 배치한 새로운 구조를 통해 브롬계 이온의 확산을 차단할 수 있고 이에 따라 아연-브롬 전지 셀 및 이를 적용한 아연-브롬 전지 모듈의 성능이 향상됨을 확인하여 본 발명을 완성하였다.The present inventor believes that although the conventional vertical cell structure, in which the anode is placed at the bottom in the direction of gravity and the cathode is placed at the top, is advantageous in terms of the movement distance of ions contained in the electrolyte, a crossover phenomenon between electrodes is bound to occur, thereby improving battery performance. It was recognized that this was the cause of the decline. Accordingly, as a result of repeated research to suppress the crossover phenomenon, the diffusion of bromine ions can be blocked through a new structure in which a blocking film is placed between the cathode and anode arranged side by side in the horizontal direction, and thus zinc-bromine battery cells. The present invention was completed by confirming that the performance of the zinc-bromine battery module to which this was applied was improved.

본 발명에 따른 아연-브롬 전지 셀은 음극, 양극, 전해질 및 음극과 양극 사이에 배치된 차단막을 포함하고, 상기 음극과 양극은 수평 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 한다.The zinc-bromine battery cell according to the present invention includes a cathode, an anode, an electrolyte, and a blocking film disposed between the cathode and the anode, and the cathode and the anode are arranged side by side in the horizontal direction.

일 구현예에 따른 아연-브롬 전지 셀은 수평 방향으로 나란히 배치된 양극과 음극 사이에 차단막을 포함함으로써, 브롬계 이온의 크로스오버 현상을 억제할 수 있어 브롬계 이온이 아연 금속 침전물과 반응하여 발생하는 자가방전 문제를 방지할 수 있다. 이에 따라, 전극 활물질인 아연 금속과 브롬계 이온의 가역성을 확보하여 전지 성능이 향상될 수 있다. 특히, 전지 성능의 중요한 지표에 해당하는 쿨롱 효율이 개선될 수 있다.The zinc-bromine battery cell according to one embodiment includes a blocking film between the anode and the cathode arranged side by side in the horizontal direction, thereby suppressing the crossover phenomenon of bromine-based ions, which occurs when bromine-based ions react with zinc metal precipitates. Self-discharge problems can be prevented. Accordingly, battery performance can be improved by ensuring the reversibility of zinc metal and bromine-based ions, which are electrode active materials. In particular, coulombic efficiency, which is an important indicator of battery performance, can be improved.

상기 브롬계 이온은 브롬 이온 (Br-) 및 폴리브롬 이온에서 선택되는 하나 이상 일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리브롬 이온은 Br2-, Br3-, Br5-, Br7- 및 Br9-에서 선택되는 하나이상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The bromine-based ion may be one or more selected from bromine ions (Br - ) and polybromine ions. Specifically, the polybromide ion may be one or more selected from Br 2- , Br 3- , Br 5- , Br 7- , and Br 9- , but is not limited thereto.

일 구현예에 있어서, 상기 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면의 두께방향은 서로 대향하지 않는 것일 수 있다.In one embodiment, the thickness directions of one surface of the cathode and the anode facing the electrolyte may not face each other.

도 1은 일 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀의 구조의 모식도 및 작동 메커니즘을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram of the structure and operating mechanism of a zinc-bromine battery cell according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면을 참조하며 본 발명의 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀에 대해 상세히 설명한다. 첨부한 도면은 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다.Hereinafter, a zinc-bromine battery cell according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The attached drawings are provided as examples in order to sufficiently convey the technical idea of the present invention to technicians, and the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in many other forms.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀은 전해질의 이동 거리의 단축을 위하여 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면의 두께방향이 대향하는 구조를 가지는 종래의 셀과 달리 서로 대향하지 않는 구조를 가짐으로써, 브롬계 이온의 크로스오버 현상을 억제하고 브롬계 이온과 아연 금속 침전물과의 접촉을 차단할 수 있어 전극 활물질인 아연 금속과 브롬계 이온의 가역성을 확보하여 전지 성능이 향상될 수 있다.Referring to FIG. 1, the zinc-bromine battery cell according to one embodiment is different from a conventional cell having a structure in which the thickness directions of one side of the cathode and anode facing the electrolyte are opposed to each other in order to shorten the moving distance of the electrolyte. By having a structure that does not cause bromine ions to suppress the crossover phenomenon and prevent contact between bromine ions and zinc metal precipitates, battery performance can be improved by securing the reversibility of zinc metal and bromine ions, which are electrode active materials. You can.

일 구현예에 있어서, 상기 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면의 두께방향은 서로 평행하는 것일 수 있으며, 이로써 보다 더 효과적으로 브롬계 이온의 크로스오버 현상을 억제하고 브롬계 이온과 아연 금속 침전물과의 접촉을 차단할 수 있다.In one embodiment, the thickness direction of one surface of the cathode and anode facing the electrolyte may be parallel to each other, thereby more effectively suppressing the crossover phenomenon of bromine ions and separating bromine ions from zinc metal precipitates. Contact can be blocked.

일 구현예에 있어서, 상기 전해질에 대향하는 음극의 일면이 전해질에 대향하는 양극의 일면보다 높게 또는 낮게 위치하는 것일 수 있거나, 상기 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면은 동일 평면에 위치하는 것일 수 있다. 상기 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면이 동일 평면에 위치함에 따라, 브롬계 이온의 크로스오버 현상이 보다 더 억제될 수 있어 높은 쿨롱 효율, 전압 효율 및 에너지 효율을 구현할 수 있다.In one embodiment, one side of the cathode facing the electrolyte may be located higher or lower than one side of the anode facing the electrolyte, or one side of the cathode and the anode facing the electrolyte may be located on the same plane. there is. As one side of the cathode and anode facing the electrolyte are located on the same plane, the crossover phenomenon of bromine-based ions can be further suppressed, thereby realizing high coulombic efficiency, voltage efficiency, and energy efficiency.

일 구현예에 있어서, 상기 음극 및 양극의 일면은 중력 방향으로 상기 전해질 아래에 위치하는 것일 수 있으며, 도 1을 참조하면, 이로써 셀의 구동 이후에 양극 및 음극에서 각각 발생하는 브롬계 이온 및 아연 금속 침전물이 중력 방향으로 가라앉을 수 있어 브롬계 이온의 크로스오버 현상을 억제할 수 있다.In one embodiment, one side of the cathode and the anode may be positioned below the electrolyte in the direction of gravity. Referring to FIG. 1, bromine-based ions and zinc generated from the anode and cathode, respectively, after operation of the cell. Metal precipitates can sink in the direction of gravity, suppressing the crossover phenomenon of bromine ions.

일 구현예에 따른 아연-브롬 전지 셀은 바이폴라 플레이트를 더 포함할 수 있으며, 상기 바이폴라 플레이트는 상기 음극 또는 양극의 측부와 접촉하는 제1영역 및 전해질과 접촉하는 제2영역을 포함하는 것일 수 있다.The zinc-bromine battery cell according to one embodiment may further include a bipolar plate, and the bipolar plate may include a first region in contact with a side of the cathode or anode and a second region in contact with the electrolyte. .

구체적으로는 상기 음극 및 양극의 일면은 중력 방향으로 상기 전해질 아래에 위치함에 따라, 상기 제1영역이 제2영역보다 아래에 위치하는 것일 수 있다.Specifically, as one surface of the cathode and the anode is located below the electrolyte in the direction of gravity, the first area may be located below the second area.

일 구현예에 따른 아연-브롬 전지 셀은 음극, 양극, 전해질 및 차단막이 상술한 바와 같은 구조를 가짐으로써, 상기 전해질에 포함된 브롬계 이온이 음극으로 크로스오버되지 않는 것일 수 있다.In the zinc-bromine battery cell according to one embodiment, the cathode, anode, electrolyte, and barrier film have the structures described above, so that bromine-based ions contained in the electrolyte do not crossover to the cathode.

일 구현예에 있어서, 상기 아연-브롬 전지는 무흐름형 아연-브롬 전지일 수 있다. 이때, 무흐름형 전지는 전해질의 저장 탱크 및 펌핑 시스템을 사용하지 않는 전지를 의미하며, 상기 무흐름형 아연-브롬 전지는 흐름형 아연-브롬 전지와 달리 전해질의 펌핑 과정에서 에너지 손실이 발생하는 문제가 없다. 이러한 무흐름형 아연-브롬 전지에 상술한 아연-브롬 전지 셀을 도입할 경우, 흐름형 아연-브롬 전지보다 브롬계 이온의 크로스오버 보다 더 완화하여 전지의 성능을 보다 더 향상시킬 수 있다.In one embodiment, the zinc-bromine battery may be a non-flow type zinc-bromine battery. At this time, the non-flow type battery refers to a battery that does not use an electrolyte storage tank and a pumping system. Unlike the flow type zinc-bromine battery, the non-flow type battery does not have energy loss during the electrolyte pumping process. No problem. When the above-described zinc-bromine battery cell is introduced into such a non-flow type zinc-bromine battery, the crossover of bromine ions can be more alleviated than that of a flow-type zinc-bromine battery, thereby further improving battery performance.

일 구현예에 있어서, 상기 음극과 양극은 다공성 탄소체를 포함하는 것일 수 있다. 상기 다공성 탄소체는 매크로기공, 메조기공, 마이크로기공 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 매크로기공을 포함할 수 있다. 또한, 상기 다공성 탄소체는 비표면적이 10 m2/g 내지 1000 m2/g일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the cathode and anode may include a porous carbon body. The porous carbon body may include macropores, mesopores, micropores, or a combination thereof, and preferably includes macropores. Additionally, the porous carbon body may have a specific surface area of 10 m 2 /g to 1000 m 2 /g, but is not limited thereto.

구체적으로는, 상기 다공성 탄소체는 카본 펠트, 카본 페이퍼, 카본 클로스, 천연 흑연, 인조 흑연, 팽창 흑연, 탄소 섬유, 난흑연화성 탄소, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 풀러렌(Fullerene) 및 활성탄 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 카본 펠트, 카본 페이퍼 및 카본 클로스 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 카본 펠트를 포함하는 것일 수 있다.Specifically, the porous carbon body is at least one of carbon felt, carbon paper, carbon cloth, natural graphite, artificial graphite, expanded graphite, carbon fiber, non-graphitizable carbon, carbon black, carbon nanotubes, fullerene, and activated carbon. It may include one, preferably at least one of carbon felt, carbon paper, and carbon cloth, and more preferably may include carbon felt.

상기 다공성 탄소체는 열처리된 다공성 탄소체일 수 있으며, 열처리된 다공성 탄소체는 전해질이 효과적으로 함침이 될 수 있어 전지의 성능이 보다 향상될 수 있다. 상기 열처리는 400 ℃ 내지 600 ℃에서 수행되는 것일 수 있으며, 보다 구체적으로는 450 ℃ 내지 600 ℃ 또는 450 ℃ 내지 550 ℃에서 수행될 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.The porous carbon body may be a heat-treated porous carbon body, and the heat-treated porous carbon body can be effectively impregnated with electrolyte, thereby improving battery performance. The heat treatment may be performed at 400°C to 600°C, and more specifically, may be performed at 450°C to 600°C or 450°C to 550°C, but is not particularly limited thereto.

일 구현예에 있어서, 상기 차단막은 브롬계 이온 및 아연 금속 침전물이 막을 통과하지 않는 것이면 제한되지 않으며, 구체적으로는 비다공성 필름일 수 있다. 보다 구체적으로는 블로운 필름 기술(blown film technique) 또는 캐스트 필름 방법(casted film method)에 의해 압출되어 형성된 비다공성 필름일 수 있다. 상기 차단막은 비다공성 폴리에틸렌 필름 또는 비다공성 폴리프로필렌 필름일 수 있으며, 상기 비다공성 필름의 구체적인 일 예는 무연신 폴리프로필렌(cast polypylene, CPP) 필름일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In one embodiment, the barrier film is not limited as long as bromine ions and zinc metal precipitates do not pass through the film, and in particular, it may be a non-porous film. More specifically, it may be a non-porous film formed by extrusion using a blown film technique or a cast film method. The barrier film may be a non-porous polyethylene film or a non-porous polypropylene film, and a specific example of the non-porous film may be a non-stretched polypropylene (cast polypylene, CPP) film, but is not limited thereto.

상기 차단막의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니나, 10 ㎛ 내지 100 ㎛ 또는 10 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있으며, 상기 범위를 만족할 경우 전지 구동 시 이온의 이동 거리를 최소화할 수 있다.The thickness of the blocking film is not particularly limited, but may be 10 ㎛ to 100 ㎛ or 10 ㎛ to 50 ㎛, and if the above range is satisfied, the movement distance of ions during battery operation can be minimized.

일 구현예에 있어서, 상기 양극 및 음극의 두께보다 상기 차단막의 높이가 더 높을 수 있으며, 이로써 브롬계 이온 및 아연 금속 침전물이 전극간에 이동하지 않아 전지의 성능에 치명적인 자가방전을 방지할 수 있게 된다.In one embodiment, the height of the blocking film may be higher than the thickness of the anode and cathode, and as a result, bromine-based ions and zinc metal precipitates do not move between the electrodes, thereby preventing self-discharge that is fatal to the performance of the battery. .

상기 양극 및 음극의 두께 및 차단막의 높이는 전지 셀의 사용 목적, 구동 조건 등에 따라 적절히 변경될 수 있음은 물론이고, 이에 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 상기 양극(또는 음극)의 두께와 상기 차단막의 높이의 비는 1 : 2 내지 3, 1 : 2 내지 2.8 또는 1 : 2 내지 2.5일 수 있으며, 상기 범위를 만족할 경우 크로스오버 현상을 억제하면서도 이온의 이동 거리를 최소화할 수 있어 전지의 성능이 보다 향상될 수 있다.The thickness of the anode and cathode and the height of the blocking film may be appropriately changed depending on the purpose of use of the battery cell, operating conditions, etc., and are not particularly limited thereto, but for example, the thickness of the anode (or cathode) and the The ratio of the height of the blocking film may be 1:2 to 3, 1:2 to 2.8, or 1:2 to 2.5, and if the above range is satisfied, the crossover phenomenon can be suppressed and the movement distance of ions can be minimized, thereby improving battery performance. It can be improved more than this.

일 구현예에 있어서, 상기 양극 및 음극의 폭보다 상기 차단막의 높이가 더 높을 수 있으며, 이로써 전해질의 이동 거리를 최소화하면서 크로스오버 현상을 효과적으로 억제할 수 있어 바람직하다.In one embodiment, the height of the blocking film may be higher than the width of the anode and the cathode, which is preferable because the crossover phenomenon can be effectively suppressed while minimizing the moving distance of the electrolyte.

상기 양극 및 음극의 폭 및 차단막의 높이는 전지 셀의 사용 목적, 구동 조건 등에 따라 적절히 변경될 수 있음은 물론이고, 예를 들면, 상기 양극(또는 음극)의 폭와 상기 차단막의 높이의 비는 1 : 1 내지 3, 1 : 1.3 내지 3 또는 1 : 1.3 내지 2일 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.Of course, the width of the anode and cathode and the height of the blocking film may be appropriately changed depending on the purpose of use of the battery cell, operating conditions, etc., and for example, the ratio of the width of the anode (or cathode) and the height of the blocking film is 1: It may be 1 to 3, 1:1.3 to 3 or 1:1.3 to 2, but is not particularly limited thereto.

일 구현예에 있어서, 상기 양극 및 음극의 표면에 도전성 접착제가 도포된 것일 수 있으며, 이로써 전극과 바이폴라 플레이트 간의 접촉력을 향상시켜 전극 계면의 박리가 방지되고 또한 전기저항을 줄일 수 있어 보다 고성능의 아연-브롬 전지 셀을 얻을 수 있다. 상기 도전성 접착제는 카본 페이스트, 솔더 페이스트, 도전성 폴리머, 은-에폭시 접착제 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.In one embodiment, a conductive adhesive may be applied to the surfaces of the anode and the cathode, which improves the contact force between the electrode and the bipolar plate to prevent peeling at the electrode interface and also reduces electrical resistance, thereby providing higher performance zinc. -You can obtain bromine battery cells. The conductive adhesive may be carbon paste, solder paste, conductive polymer, silver-epoxy adhesive, etc., but is not limited thereto.

본 발명에 따른 아연-브롬 전지 모듈은 상술한 아연-브롬 전지 셀을 단위 셀로 복수개 포함하고, 상기 복수개의 아연-브롬 전지 셀은 수평 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 한다.The zinc-bromine battery module according to the present invention includes a plurality of the above-described zinc-bromine battery cells as unit cells, and the plurality of zinc-bromine battery cells are arranged side by side in the horizontal direction.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 아연-브롬 전지 모듈은 어느 하나의 단위 셀의 음극이 인접하는 단위 셀의 양극과 인접하게 배치될 수 있으며, 상기 인접하는 단위 셀 사이에 개재되는 바이폴라 플레이트를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, in the zinc-bromine battery module according to the present invention, the cathode of one unit cell may be disposed adjacent to the anode of an adjacent unit cell, and a bipolar plate interposed between the adjacent unit cells may be used. More may be included.

상기 아연-브롬 전지 모듈은 수평 방향으로 나란히 배치되는 상술한 아연-브롬 전지 셀들을 포함함으로써, 크로스오버 현상을 억제하여 높은 쿨롱 효율, 전압 효율 및 에너지 효율을 가질 수 있다.The zinc-bromine battery module includes the above-described zinc-bromine battery cells arranged side by side in the horizontal direction, thereby suppressing the crossover phenomenon and having high coulombic efficiency, voltage efficiency, and energy efficiency.

또한, 도 2에서 볼 수 있듯이, 셀을 수평 방향으로 스태킹하고 전극의 길이를 연장시킴으로써, 대면적의 모듈을 제조하기 용이하여 고용량 및 고에너지밀도의 아연-브롬 전지 모듈을 제공할 수 있다.In addition, as can be seen in Figure 2, by stacking the cells in the horizontal direction and extending the length of the electrodes, it is easy to manufacture a large-area module, thereby providing a zinc-bromine battery module with high capacity and high energy density.

일 구현예에 있어서, 어느 하나의 단위 셀에 포함된 전해질에 대향하는 음극의 일면의 두께방향은 인접하는 단위 셀에 포함된 전해질에 대향하는 음극의 일면의 두께방향과 대향하지 않는 것일 수 있으며, 보다 구체적으로는 평행하는 것일 수 있다. 또한, 어느 하나의 단위 셀에 포함된 전해질에 대향하는 음극의 일면과 인접하는 단위 셀에 포함된 전해질에 대향하는 음극의 일면은 동일 평면에 위치하는 것일 수 있다. 이와 같이 복수개의 단위 셀들이 배치됨으로써, 브롬계 이온의 크로스오버 현상을 억제하여 고성능의 아연-브롬 전지 모듈을 제공할 수 있다.In one embodiment, the thickness direction of one surface of the negative electrode facing the electrolyte contained in one unit cell may not be opposite to the thickness direction of one surface of the negative electrode facing the electrolyte contained in an adjacent unit cell, More specifically, it may be parallel. Additionally, one side of the cathode facing the electrolyte included in one unit cell and one side of the cathode facing the electrolyte included in an adjacent unit cell may be located on the same plane. By arranging a plurality of unit cells in this way, it is possible to provide a high-performance zinc-bromine battery module by suppressing the crossover phenomenon of bromine-based ions.

이하, 실시예 및 실험예를 하기에 구체적으로 예시하여 설명한다. 다만, 후술하는 실시예 및 실험예는 일부를 예시하는 것일 뿐, 본 명세서에 기재된 기술이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and experimental examples will be described in detail below. However, the examples and experimental examples described below are only illustrative of some, and the technology described in this specification is not limited thereto.

<실시예 1><Example 1>

카본 펠트(carbon felt)를 Box furnace를 이용하여 520 ℃에서 9시간 동안 열처리한 후, 열처리된 카본 펠트를 19 ㎜ x 10 ㎜ x 4.6 ㎜ 크기로 잘라 음극을 준비하였고 음극과 동일한 방식으로 제조하여 양극을 준비하였다. 약 40 ㎛ 두께의 무연신 폴리프로필렌(cast polypylene, CPP) 필름을 전극의 챔버를 덮을 수 있을 정도로 잘라 차단막을 준비하였다.After heat-treating the carbon felt at 520°C for 9 hours using a box furnace, the heat-treated carbon felt was cut to a size of 19 mm prepared. A barrier film was prepared by cutting a non-stretched polypropylene (cast polypylene, CPP) film about 40 ㎛ thick enough to cover the electrode chamber.

도 3은 일 구현예에 따른 아연-브롬 전지 셀의 적층 구조를 나타낸 도면이며, 도 4는 일 구현예에 따른 아연-브롬 전지 셀의 조립 과정을 나타낸 모식도로서, 도 3 및 도 4와 같이, 챔버에 상기 음극과 양극을 각각 19 ㎜ x 10 ㎜의 면이 상하를 바라보도록 위치시킨다. 그 후, 어느 한 챔버에 카본 펠트 전극의 밑면으로부터의 차단막의 높이가 11 ㎜가 되도록 차단막을 챔버 상에 위치시킨 후 테이프를 이용하여 고정시킨다. 그리고 도 3과 같이 바이폴라 플레이트, 구리 집전체 및 엔드 플레이트를 조립하여 아연-브롬 전지 셀을 제작하였다.Figure 3 is a diagram showing the stacked structure of a zinc-bromine battery cell according to an embodiment, and Figure 4 is a schematic diagram showing the assembly process of a zinc-bromine battery cell according to an embodiment, as shown in Figures 3 and 4. The cathode and anode are placed in the chamber so that each 19 mm x 10 mm side faces upward and downward. Thereafter, the blocking film is placed on the chamber so that the height of the blocking film from the bottom of the carbon felt electrode in one chamber is 11 mm, and then fixed using tape. Then, a zinc-bromine battery cell was manufactured by assembling the bipolar plate, copper current collector, and end plate as shown in Figure 3.

<실시예 2><Example 2>

실시예 1에서 차단막의 높이가 11 ㎜가 되도록 차단막을 위치시킨 것 대신에 10 ㎜가 되도록 위치시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 아연-브롬 전지 셀을 제작하였다.A zinc-bromine battery cell was manufactured in the same manner as Example 1, except that the height of the blocking film was placed at 10 mm instead of 11 mm in Example 1.

<실시예 3><Example 3>

실시예 1에서 차단막의 높이가 11 ㎜가 되도록 차단막을 위치시킨 것 대신에 12 ㎜가 되도록 위치시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 아연-브롬 전지 셀을 제작하였다.A zinc-bromine battery cell was manufactured in the same manner as Example 1, except that the height of the barrier film was placed at 12 mm instead of 11 mm in Example 1.

<실시예 4><Example 4>

실시예 1에서 양극과 음극에 사용된 카본 펠트의 폭이 10 ㎜인 것을 사용한 것 대신에 7 ㎜인 것을 사용한 것 및 챔버에 양극과 음극을 조립하기 이전에 양극과 음극에 탄소 페이스트를 도포하는 단계를 더 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 아연-브롬 전지 셀을 제작하였다.In Example 1, the width of the carbon felt used for the anode and cathode was 7 mm instead of the 10 mm width, and the step of applying carbon paste to the anode and cathode before assembling the anode and cathode in the chamber. A zinc-bromine battery cell was manufactured in the same manner as Example 1, except that it further included.

<비교예 1> <Comparative Example 1>

cPP 필름을 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 아연-브롬 전지 셀을 제작하였다.A zinc-bromine battery cell was manufactured in the same manner as Example 1, except that the cPP film was not used.

<실험예 1> cPP 필름의 높이에 따른 성능 평가<Experimental Example 1> Performance evaluation according to the height of cPP film

cPP 필름의 높이가 전지의 성능에 미치는 영향을 확인하기 위하여 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1의 셀의 성능을 평가하였으며, 그 결과를 도 6 및 도 7에 나타내었다.In order to confirm the effect of the height of the cPP film on the performance of the battery, the performance of the cells of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were evaluated, and the results are shown in Figures 6 and 7.

실시예의 경우, 제작된 셀에 전해질 주입구를 통해 2.5M ZnBr2의 수계 전해질을 주입하고 12시간 동안 에이징(aging)하고 진공챔버를 이용해 기포제거를 한 후 양극과 음극이 도 1와 같이 수평 방향으로 나란히 배치된 상태에서 구동하여 성능을 평가하였고, 비교예의 경우, 동일한 방식으로 전해질 주입, 에이징 및 기포제거를 한 후, 양극은 중력 방향으로 하부에 배치되고 음극이 상부에 배치된 상태에서 구동하여 성능을 평가하였다.In the case of the example, an aqueous electrolyte of 2.5M ZnBr 2 was injected into the manufactured cell through the electrolyte injection port, aged for 12 hours, and bubbles were removed using a vacuum chamber, and then the anode and cathode were aligned in the horizontal direction as shown in FIG. 1. The performance was evaluated by operating in a side-by-side state. In the case of the comparative example, after electrolyte injection, aging, and bubble removal in the same manner, the performance was evaluated by operating with the anode placed at the bottom in the direction of gravity and the cathode placed at the top. was evaluated.

도 5는 일 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀에 대한 사진이며, 도 5에 표시된 빨간색 점선은 카본 펠트 전극이 위치하는 영역을, 초록색 점선은 cPP 필름이 위치하는 영역을 가리킨다.Figure 5 is a photograph of a zinc-bromine battery cell according to one embodiment, and the red dotted line shown in Figure 5 indicates the area where the carbon felt electrode is located, and the green dotted line indicates the area where the cPP film is located.

도 6은 실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1의 사이클 횟수에 따른 쿨롱 효율 및 에너지 효율을 나타낸 그래프이며, 도 7의 (a) 및 (b)는 각각 첫번째와 열번째 사이클의 충전-방전 곡선을 나타낸 것이다.Figure 6 is a graph showing coulombic efficiency and energy efficiency according to the number of cycles of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, and Figures 7 (a) and (b) are the charge-discharge of the first and tenth cycles, respectively. It represents a curve.

양 전극 사이에 배치된 차단막(cPP 필름)은 아연 이온의 이동거리 및 브롬계 이온의 크로스오버 현상 억제 여부와 연관이 있다. 상세하게, 카본 펠트 전극의 밑면으로부터의 차단막의 높이가 높을수록 브롬계 이온의 크로스오버 현상이 보다 효과적으로 억제될 수 있으나, 동시에 아연 이온의 이동거리 증가로 인한 저항이 높아져 오히려 에너지 효율이 감소할 수 있다.The blocking film (cPP film) placed between both electrodes is related to the movement distance of zinc ions and whether or not the crossover phenomenon of bromine ions is suppressed. In detail, the higher the height of the blocking film from the bottom of the carbon felt electrode, the more effectively the crossover phenomenon of bromine ions can be suppressed. However, at the same time, the resistance due to the increased movement distance of zinc ions increases, which may actually reduce energy efficiency. there is.

도 6 및 도 7을 참조하면, 실시예 1의 경우 쿨롱 효율이 96.7%로 비교예 1에 비해 4.1% 향상되었으며, 이를 통해 일 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀은 수평방향으로 나란히 배치된 양 전극 사이에 차단막을 배치함으로써, 크로스오버 현상을 차단할 수 있어, 전지 성능의 중요한 지표에 해당하는 아연-브롬 전지 셀의 쿨롱 효율이 개선될 수 있음을 확인하였다.Referring to Figures 6 and 7, in the case of Example 1, the coulombic efficiency was 96.7%, which was an improvement of 4.1% compared to Comparative Example 1, and through this, the zinc-bromine battery cells according to one embodiment were arranged side by side in the horizontal direction. It was confirmed that by placing a blocking film between electrodes, the crossover phenomenon can be blocked, and the coulombic efficiency of the zinc-bromine battery cell, which is an important indicator of battery performance, can be improved.

<실험예 2> 전극의 폭 및 접착제에 따른 성능 평가<Experimental Example 2> Performance evaluation according to electrode width and adhesive

실험예 1에서 살펴보았듯이, 향상된 쿨롱 효율은 보여주었으나, 낮은 에너지 효율이 문제가 되었다, 이는 이온의 이동거리 증가에 의한 과전압(저항)의 영향으로 이를 낮춰 주기 위해 도 8과 같이 전극의 폭을 줄이는 동시에 카본 펠트와 바이폴라 플레이트간의 접촉력을 높이기 위하여 탄소 페이스트가 도포된 양극과 음극을 사용한 실시예 4의 셀의 성능을 추가로 평가하였다. 실시예 1, 실시예 4 및 비교예 1에 따른 성능 평가 결과를 도 9 및 도 10에 나타내었다.As seen in Experimental Example 1, improved coulombic efficiency was shown, but low energy efficiency became a problem. This was due to the effect of overvoltage (resistance) caused by an increase in the movement distance of ions. To reduce this, the width of the electrode was changed as shown in Figure 8. In order to reduce and at the same time increase the contact force between the carbon felt and the bipolar plate, the performance of the cell of Example 4 using the anode and cathode coated with carbon paste was further evaluated. The performance evaluation results according to Example 1, Example 4, and Comparative Example 1 are shown in Figures 9 and 10.

도 9는 실시예 1, 실시예 4 및 비교예 1의 사이클 횟수에 따른 쿨롱 효율 및 에너지 효율을 나타낸 그래프이며, 도 10은 첫번째와 열번째 사이클의 충전-방전 곡선을 나타낸 것이다.Figure 9 is a graph showing coulombic efficiency and energy efficiency according to the number of cycles of Example 1, Example 4, and Comparative Example 1, and Figure 10 shows the charge-discharge curves of the first and tenth cycles.

도 9 및 도 10을 참조하면, 실시예 4의 경우 쿨롱 효율이 95.4%로 비교예 1보다 약 2.7% 향상되었으며, 전압 효율과 에너지 효율이 각각 78.3% 및 74.7%로 실시예 1보다 향상되었다. 실시예 5의 에너지 효율은 비교예 1과 유사하며, 이를 통해 일 실시예에 따른 아연-브롬 전지 셀은 전지 성능의 중요한 지표에 해당하는 쿨롱 효율이 개선될 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 수직형 셀과 동등한 에너지 효율을 구현할 수 있음을 확인하였다.Referring to Figures 9 and 10, in the case of Example 4, the coulombic efficiency was 95.4%, which was improved by about 2.7% compared to Comparative Example 1, and the voltage efficiency and energy efficiency were 78.3% and 74.7%, respectively, which were improved compared to Example 1. The energy efficiency of Example 5 is similar to Comparative Example 1, and through this, the zinc-bromine battery cell according to one embodiment can not only improve coulombic efficiency, which is an important indicator of battery performance, but also improves coulombic efficiency, which is an important indicator of battery performance. It was confirmed that equivalent energy efficiency could be achieved.

이상과 같이 본 명세서에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 본 개시가 설명되었으나 이는 본 개시의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 개시는 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 개시가 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present disclosure has been described in the present specification using specific details and limited examples, but these are provided only to facilitate a more general understanding of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the above embodiments. Anyone skilled in the art can make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 명세서에 기재된 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 명세서에 기재된 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the idea described in this specification should not be limited to the described embodiments, and all claims that are equivalent or equivalent to this claim as well as the later-described claims fall within the scope of the idea described in this specification. They will say they do it.

Claims (15)

음극, 양극, 전해질 및 음극과 양극 사이에 배치된 차단막을 포함하고,
상기 음극과 양극은 수평 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 아연-브롬 전지 셀.
It includes a cathode, an anode, an electrolyte, and a barrier film disposed between the cathode and the anode,
A zinc-bromine battery cell, wherein the cathode and the anode are arranged side by side in a horizontal direction.
제1항에 있어서,
상기 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면의 두께방향은 서로 대향하지 않는, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
A zinc-bromine battery cell in which the thickness directions of one surface of the cathode and anode facing the electrolyte do not oppose each other.
제1항에 있어서,
상기 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면의 두께방향은 서로 평행하는, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
A zinc-bromine battery cell in which the thickness directions of one surface of the cathode and anode facing the electrolyte are parallel to each other.
제1항에 있어서,
상기 전해질에 대향하는 음극 및 양극의 일면은 동일 평면에 위치하는, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
A zinc-bromine battery cell in which one side of the cathode and anode facing the electrolyte are located on the same plane.
제1항에 있어서,
상기 음극 및 양극의 일면은 중력 방향으로 상기 전해질 아래에 위치하는, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
A zinc-bromine battery cell, wherein one side of the cathode and anode is located below the electrolyte in the direction of gravity.
제1항에 있어서,
바이폴라 플레이트를 더 포함하며,
상기 바이폴라 플레이트는 상기 음극 또는 양극의 측부와 접촉하는 제1영역 및 전해질과 접촉하는 제2영역을 포함하는, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
Further comprising a bipolar plate,
The bipolar plate includes a first region in contact with a side of the cathode or anode and a second region in contact with an electrolyte.
제1항에 있어서,
상기 아연-브롬 전지는 무흐름형 아연-브롬 전지인, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
The zinc-bromine battery is a zinc-bromine battery cell, which is a non-flow type zinc-bromine battery.
제1항에 있어서,
상기 전해질에 포함된 브롬계 이온이 음극으로 크로스오버되지 않는, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
A zinc-bromine battery cell in which bromine-based ions contained in the electrolyte do not crossover to the cathode.
제1항에 있어서,
상기 음극과 양극은 다공성 탄소체를 포함하는, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
A zinc-bromine battery cell, wherein the cathode and the anode include a porous carbon body.
제1항에 있어서,
상기 차단막은 비다공성 필름인, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
A zinc-bromine battery cell wherein the barrier film is a non-porous film.
제1항에 있어서,
상기 양극 및 음극의 두께보다 상기 차단막의 높이가 더 높은, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
A zinc-bromine battery cell in which the height of the barrier film is higher than the thickness of the anode and cathode.
제1항에 있어서,
상기 양극 및 음극의 폭보다 상기 차단막의 높이가 더 높은, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
A zinc-bromine battery cell, wherein the height of the barrier film is higher than the width of the anode and cathode.
제1항에 있어서,
상기 양극 및 음극의 표면에 도전성 접착제가 도포된 것인, 아연-브롬 전지 셀.
According to paragraph 1,
A zinc-bromine battery cell in which a conductive adhesive is applied to the surfaces of the anode and the cathode.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 아연-브롬 전지 셀을 단위 셀로 복수개 포함하고,
상기 복수개의 아연-브롬 전지 셀은 수평 방향으로 나란히 배치되는, 아연-브롬 전지 모듈.
Comprising a plurality of zinc-bromine battery cells according to any one of claims 1 to 13 as unit cells,
A zinc-bromine battery module in which the plurality of zinc-bromine battery cells are arranged side by side in a horizontal direction.
제14항에 있어서,
상기 인접하는 단위 셀 사이에 개재되는 바이폴라 플레이트를 더 포함하는, 아연-브롬 전지 모듈.
According to clause 14,
A zinc-bromine battery module further comprising a bipolar plate interposed between the adjacent unit cells.
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