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KR102379200B1 - Zinc-bromide flow battery comprising conductive interlayer - Google Patents

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KR102379200B1
KR102379200B1 KR1020180161744A KR20180161744A KR102379200B1 KR 102379200 B1 KR102379200 B1 KR 102379200B1 KR 1020180161744 A KR1020180161744 A KR 1020180161744A KR 20180161744 A KR20180161744 A KR 20180161744A KR 102379200 B1 KR102379200 B1 KR 102379200B1
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South Korea
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zinc
flow battery
membrane
intermediate layer
electrode
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이제남
김영권
도은별
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한국전자기술연구원
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Abstract

본 발명은 전도성 중간층을 포함하는 아연-브롬 흐름전지에 관한 것으로, 음극에서의 덴드라이트 형태의 비활성된 아연의 양을 감소시켜 아연 탈착 공정을 개선시켜 전지의 용량 및 수명 특성을 향상시키기 위한 것이다. 본 발명에 따른 아연-브롬 흐름전지는 멤브레인, 멤브레인을 중심으로 한 쪽에 적층된 제1 전극, 멤브레인을 중심으로 다른 쪽에 적층된 제2 전극, 및 제1 및 제2 전극 중 음극과 멤브레인 사이에 개재되어 있으며, 산성 기반 전해질 하에서 수소발생 교환 전류밀도의 로그값이 -4 이하인 전도성 중간층을 포함한다.The present invention relates to a zinc-bromine flow battery including a conductive intermediate layer, and to improve the zinc desorption process by reducing the amount of dendrite inactive zinc in the negative electrode, thereby improving the capacity and lifespan characteristics of the battery. A zinc-bromine flow battery according to the present invention includes a membrane, a first electrode stacked on one side around the membrane, a second electrode stacked on the other side around the membrane, and interposed between the negative electrode and the membrane among the first and second electrodes and a conductive intermediate layer having a logarithmic value of hydrogen evolution exchange current density of -4 or less under an acid-based electrolyte.

Description

전도성 중간층을 포함하는 아연-브롬 흐름전지{Zinc-bromide flow battery comprising conductive interlayer}Zinc-bromide flow battery comprising conductive interlayer

본 발명은 아연-브롬 흐름전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음극에서의 덴드라이트 형태의 비활성된 아연의 양을 감소시켜 아연 탈착 공정을 개선시켜 전지의 용량 및 수명 특성을 향상시킬 수 있는 전도성 중간층을 포함하는 아연-브롬 흐름전지에 관한 것이다. The present invention relates to a zinc-bromine flow battery, and more particularly, to a conductive intermediate layer capable of improving the capacity and lifespan characteristics of the battery by reducing the amount of inactive zinc in the form of dendrites in the negative electrode to improve the zinc desorption process It relates to a zinc-bromine flow battery comprising a.

레독스 흐름전지는 활성물질의 화학적 에너지를 전기에너지로 전기화학적으로 전환할 수 있는 전지를 의미한다. 이러한 레독스 흐름전지는 산화/환원 반응을 일으키는 활물질을 포함한 전해액이 반대 전극과 저장탱크 사이를 순환하여 충ㅇ방전이 진행된다. 양극 전해액은 양극 측에서 산화환원 반응을 통해서 전류를 생성하여 양극 전해액 탱크에 저장된다. 음극 전해액은 음극 측에서 산화환원 반응을 통하여 전류를 생성하여 음극 전해액 탱크에 저장된다.The redox flow battery refers to a battery capable of electrochemically converting chemical energy of an active material into electrical energy. In such a redox flow battery, an electrolyte including an active material that causes oxidation/reduction reactions circulates between the counter electrode and the storage tank, thereby charging and discharging. The anode electrolyte generates an electric current through a redox reaction on the anode side and is stored in the anode electrolyte tank. The anode electrolyte is stored in the cathode electrolyte tank by generating an electric current through a redox reaction on the cathode side.

레독스 흐름전지는 활성물질인 두 종류의 레독스 커플의 용액이 양극과 음극에서 반응하는 시스템의 이차전지이다. 레독스 흐름전지는 레독스 커플 용액을 전지셀의 외부에서 공급하여 충ㅇ방전하는 전지이다. 레독스 커플로는 Fe/Cr, V/Br, Zn/Br, Zn/Ce, V/V 등이 사용되고 있다.A redox flow battery is a secondary battery of a system in which a solution of two types of redox couple, which is an active material, reacts at an anode and a cathode. A redox flow battery is a battery that is charged and discharged by supplying a redox couple solution from the outside of the battery cell. As a redox couple, Fe/Cr, V/Br, Zn/Br, Zn/Ce, V/V, etc. are used.

레독스 커플로 Zn/Br을 사용하는 아연-브롬 흐름전지는 충전시, "2Br- → Br2 + 2e-"와 같은 전기화학반응이 형성되어, 양극 전해액에 브롬이 생산되어 양극 전해액 탱크에 저장된다. 음극에서는 "Zn2+ +2e- →Zn"와 같은 전기화학반응이 진행되면서 음극 전해액에 포함된 아연이온이 아연으로 증착된다. 이 과정에서 음극에서 아연 덴드라이트가 형성된다.When a zinc-bromine flow battery using Zn/Br as a redox couple is charged, an electrochemical reaction such as "2Br - → Br 2 + 2e - " is formed, and bromine is produced in the anode electrolyte and stored in the anode electrolyte tank. do. At the cathode, an electrochemical reaction such as "Zn 2+ +2e - → Zn" proceeds, and zinc ions contained in the cathode electrolyte are deposited as zinc. In this process, zinc dendrites are formed at the cathode.

이렇게 형성된 아연 덴드라이트는 충전과 방전 반응의 비가역성을 증대시켜 전지의 용량 및 사이클 수명의 저하를 유발시킨다. 또한 아연 덴드라이트는 음극에서 양극 방향으로 성장하여 멤브레인을 뚫고 양극과 접촉하면서 전지의 단락을 유발시킨다.The zinc dendrite thus formed increases the irreversibility of the charging and discharging reactions, thereby causing a decrease in the capacity and cycle life of the battery. Also, zinc dendrites grow from the negative electrode to the positive electrode, pierce the membrane and contact the positive electrode, causing a short circuit in the battery.

한국등록특허 제10-1722153호 (2017.03.27. 등록)Korean Patent Registration No. 10-1722153 (Registered on March 27, 2017)

따라서 본 발명의 목적은 음극에서의 덴드라이트 형태의 비활성된 아연의 양을 감소시켜 아연 탈착 공정을 개선시켜 전지의 용량 및 수명 특성을 향상시킬 수 있는 전도성 중간층을 포함하는 아연-브롬 흐름전지를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a zinc-bromine flow battery comprising a conductive intermediate layer capable of improving the zinc desorption process by reducing the amount of inactive zinc in the form of dendrites in the negative electrode, thereby improving the capacity and lifespan characteristics of the battery is to do

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 멤브레인; 상기 멤브레인을 중심으로 한 쪽에 적층된 제1 전극; 상기 멤브레인을 중심으로 다른 쪽에 적층된 제2 전극; 및 상기 제1 및 제2 전극 중 음극과 상기 멤브레인 사이에 개재되어 있으며, 산성 기반 전해질 하에서 수소발생 교환 전류밀도의 로그값이 -4 이하인 전도성 중간층;을 포함하는 아연-브롬 흐름전지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a membrane; a first electrode stacked on one side of the membrane; a second electrode stacked on the other side of the membrane; and a conductive intermediate layer interposed between the negative electrode and the membrane among the first and second electrodes, and having a log value of hydrogen generation exchange current density of -4 or less under an acid-based electrolyte; zinc-bromine flow battery comprising a.

상기 전도성 중간층은 상온에서 1 S/cm 이상의 전기전도도를 갖는다.The conductive intermediate layer has an electrical conductivity of 1 S/cm or more at room temperature.

상기 전도성 중간층은 금속 또는 탄소 소재이다.The conductive intermediate layer is made of a metal or carbon material.

상기 금속 소재는 Ti, Zn 또는 SUS를 포함한다.The metal material includes Ti, Zn, or SUS.

상기 탄소 소재는 탄소나노튜브, 그래핀 또는 그라파이트를 포함한다.The carbon material includes carbon nanotubes, graphene, or graphite.

본 발명에 따른 아연-브롬 흐름전지는 초기 5회 구동 후의 아연 탈착 용량이 직전 구동 시의 방전용량의 150% 이하이다.In the zinc-bromine flow battery according to the present invention, the zinc desorption capacity after the initial 5 driving is 150% or less of the discharging capacity at the time of the previous driving.

본 발명에 따른 아연-브롬 흐름전지는 구동 전류밀도가 1 내지 100 mA/cm2 에서 선정할 수 있으며, 탈착 시의 전류밀도가 구동 전류밀도의 1/4 이하이다.The zinc-bromine flow battery according to the present invention may have a driving current density of 1 to 100 mA/cm 2 , and a current density during detachment is 1/4 or less of the driving current density.

상기 전도성 중간층은 파이버 시트, 폼 또는 메쉬의 형태를 갖는다.The conductive intermediate layer has the form of a fiber sheet, foam or mesh.

그리고 본 발명은, 멤브레인, 상기 멤브레인을 사이에 두고 서로 마주보게 배치된 제1 전극과 제2 전극, 상기 제1 전극과 제2 전극에 각각 결합되어 상기 제1 및 제2 전극으로 전해액을 흘려주는 제1 및 제2 플로우 프레임을 구비하며 스택되는 복수의 단위 셀; 및 상기 복수의 단위 셀 사이에 개재되고, 스택된 복수의 단위 셀의 양쪽에 스택되는 복수의 바이폴라 플레이트;를 포함하는 아연-브롬 흐름전지를 제공한다. 이때 상기 단위 셀은, 상기 제1 및 제2 전극 중 음극과 상기 멤브레인 사이에 개재되어 있으며, 산성 기반 전해질 하에서 수소발생 교환 전류밀도의 로그값이 -4 이하인 전도성 중간층;을 포함한다.And the present invention provides a membrane, a first electrode and a second electrode disposed to face each other with the membrane interposed therebetween, respectively coupled to the first electrode and the second electrode to flow an electrolyte solution to the first and second electrodes a plurality of unit cells stacked with first and second flow frames; and a plurality of bipolar plates interposed between the plurality of unit cells and stacked on both sides of the plurality of stacked unit cells. In this case, the unit cell includes a conductive intermediate layer interposed between the negative electrode and the membrane among the first and second electrodes, and having a log value of hydrogen generation exchange current density of -4 or less in an acid-based electrolyte.

본 발명에 따르면, 음극과 멤브레인 사이에 전기전도 특성을 갖는 전도성 중간층을 형성함으로써, 음극의 반응면적을 증대하는 효과와 더불어 음극과 멤브레인 사이에서의 전해질의 분포를 향상시킴으로써, 덴드라이트 형태의 비활성화된 아연의 양을 감소시키고, 전지의 용량 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by forming a conductive intermediate layer having electrical conductivity between the negative electrode and the membrane, the effect of increasing the reaction area of the negative electrode and improving the distribution of the electrolyte between the negative electrode and the membrane, It is possible to reduce the amount of zinc and improve the capacity and lifespan characteristics of the battery.

즉 전도성 중간층은 전해질의 고른 분포에 의한 활성 증대 효과 뿐만 아니라, 음극에서의 활성 면적을 증대시켜 전류밀도를 감소시킴으로써, 충전 과정 중에 비활성화된 아연 덴드라이트 형성을 감소시키고, 충ㅇ방전 효율특성을 개선시켜 고성능 아연-브롬 흐름전지를 구현할 수 있다.That is, the conductive intermediate layer increases the active area at the negative electrode as well as increases the active area due to the even distribution of the electrolyte, thereby reducing the current density, thereby reducing the formation of inactive zinc dendrites during the charging process, and improving the charging and discharging efficiency characteristics. Thus, a high-performance zinc-bromine flow battery can be realized.

도 1은 본 발명에 따른 하나의 단위 셀을 구비하는 아연-브롬 흐름전지를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 복수의 단위 셀을 구비하는 아연-브롬 흐름전지를 보여주는 도면이다.
도 3은 비교예 및 실시예에 따른 아연-브롬 흐름전지의 아연의 탈착용량을 측정한 그래프이다.
도 4는 비교예에 따른 아연-브롬 흐름전지의 5사이클 충방전 이후의 아연의 탈착용량을 측정한 그래프이다.
도 5는 실시예에 따른 아연-브롬 흐름전지의 5사이클 충방전 이후의 아연의 탈착용량을 측정한 그래프이다.
도 6은 비교예에 따른 아연-브롬 흐름전지의 40mA/cm2의 전류밀도로 구동 시의 효율특성을 측정한 그래프이다.
도 7은 실시예에 따른 아연-브롬 흐름전지의 40mA/cm2의 전류밀도로 구동 시의 효율특성을 측정한 그래프이다.
1 is a view showing a zinc-bromine flow battery having one unit cell according to the present invention.
2 is a view showing a zinc-bromine flow battery having a plurality of unit cells according to the present invention.
3 is a graph of measuring the zinc desorption capacity of the zinc-bromine flow battery according to Comparative Examples and Examples.
4 is a graph measuring the desorption capacity of zinc after 5 cycles of charging and discharging of a zinc-bromine flow battery according to a comparative example.
5 is a graph measuring the desorption capacity of zinc after 5 cycles of charging and discharging of the zinc-bromine flow battery according to the embodiment.
6 is a graph of measuring the efficiency characteristics of a zinc-bromine flow battery according to a comparative example when driven at a current density of 40 mA/cm 2 .
7 is a graph of measuring the efficiency characteristics of the zinc-bromine flow battery according to the embodiment when driven at a current density of 40 mA/cm 2 .

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.It should be noted that, in the following description, only the parts necessary for understanding the embodiments of the present invention will be described, and descriptions of other parts will be omitted in the scope not disturbing the gist of the present invention.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.The terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors have appropriate concepts of terms to describe their invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined in Accordingly, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be variations and variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 하나의 단위 셀을 구비하는 아연-브롬 흐름전지를 보여주는 도면이다.1 is a view showing a zinc-bromine flow battery having one unit cell according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 아연-브롬 흐름전지(100)는 멤브레인(11), 멤브레인(11)을 중심으로 한 쪽에 적층된 제1 전극(13), 멤브레인(11)을 중심으로 다른 쪽에 적층된 제2 전극(15), 및 제1 및 제2 전극(13,15) 중 음극과 멤브레인(11) 사이에 개재되어 있으며, 산성 기반 전해질 하에서 수소발생 교환 전류밀도의 로그값이 -4 이하인 전도성 중간층(30)을 포함한다. 여기서 산성 기반 전해질은 1M H2SO4 일 수 있다.Referring to FIG. 1 , a zinc-bromine flow battery 100 according to the present invention has a membrane 11, a first electrode 13 stacked on one side with the membrane 11 as the center, and the membrane 11 on the other side. The second electrode 15 stacked on the side and the first and second electrodes 13 and 15 are interposed between the negative electrode and the membrane 11, and the log value of the hydrogen generation exchange current density under the acid-based electrolyte is -4 The following conductive intermediate layer 30 is included. Here, the acid-based electrolyte may be 1M H 2 SO 4 .

이러한 본 발명에 따른 아연-브롬 흐름전지(100)는 단위 셀(10)과, 단위 셀(10)의 양쪽에 접합되는 한 쌍의 바이폴라 플레이트(61,69)를 포함하며, 한 쌍의 바이폴라 플레이트(61,69)의 외측에 순차적으로 설치되는 제1 및 제2 집전체(71,79), 제1 및 제2 셀프레임(81,89), 제1 및 제2 전해액 탱크(91,96), 제1 및 제2 펌프(92,97)를 더 포함할 수 있다.The zinc-bromine flow battery 100 according to the present invention includes a unit cell 10 and a pair of bipolar plates 61 and 69 bonded to both sides of the unit cell 10, and a pair of bipolar plates First and second current collectors 71 and 79, first and second cell frames 81 and 89, and first and second electrolyte tanks 91 and 96 sequentially installed on the outside of (61, 69) , the first and second pumps 92 and 97 may be further included.

단위 셀(10)은 멤브레인(11), 제1 전극(13), 제2 전극(15), 전도성 중간층(30), 제1 플로우 프레임(20) 및 제2 플로우 프레임(50)을 포함한다. 멤브레인(11)을 사이에 두고 서로 마주보게 제1 전극(13)과 제2 전극(15)이 배치된다. 제1 및 제2 플로우 프레임(20,50)은 제1 전극(13)과 제2 전극(15)에 각각 결합되어 제1 및 제2 전극(15)으로 전해액을 흘려준다. 제1 전극(13)과 제2 전극(15)은 서로 반대되는 극성을 갖는 전극이다. 예컨대 제1 전극(13)이 양극이고, 제2 전극(15)이 음극일 수 있다. 전도성 중간층(30)은 제2 전극(15)과 멤브레인(11) 사이에 개재된다.The unit cell 10 includes a membrane 11 , a first electrode 13 , a second electrode 15 , a conductive intermediate layer 30 , a first flow frame 20 , and a second flow frame 50 . The first electrode 13 and the second electrode 15 are disposed to face each other with the membrane 11 interposed therebetween. The first and second flow frames 20 and 50 are respectively coupled to the first electrode 13 and the second electrode 15 to flow the electrolyte to the first and second electrodes 15 . The first electrode 13 and the second electrode 15 are electrodes having opposite polarities. For example, the first electrode 13 may be an anode, and the second electrode 15 may be a cathode. The conductive intermediate layer 30 is interposed between the second electrode 15 and the membrane 11 .

이때 멤브레인(11)은 충전 또는 방전 시 제1 전해액과, 제2 전해액을 분리시키고, 충전 또는 방전 시 선택적으로 이온만을 이동시키는 역할을 한다. 이러한 멤브레인(11)은 일반적으로 사용되는 것으로 특별히 한정하지는 않는다.In this case, the membrane 11 serves to separate the first electrolyte and the second electrolyte during charging or discharging, and selectively moving only ions during charging or discharging. Such a membrane 11 is not particularly limited to a commonly used one.

제1 및 제2 전극(13,15)은 각각 제1 및 제2 전해액의 산화ㅇ환원을 위한 활성 사이트(active site)를 제공한다. 제1 및 제2 전극(13,15)으로는 탄소재 전극이 사용될 수 있다. 예컨대 제1 및 제2 전극(13,15)의 소재로는 활성탄, 그라파이트, 하드카본 또는 다공성 카본재가 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 다공 카본재는 카본 펠트, 카본 클로스 또는 카본 페이퍼를 포함한다. 바람직하게 제1 및 제2 전극(13,15)은 카본 펠트 또는 카본 페이퍼가 탄소재로 사용될 수 있다.The first and second electrodes 13 and 15 provide active sites for oxidation/reduction of the first and second electrolytes, respectively. Carbon material electrodes may be used as the first and second electrodes 13 and 15 . For example, activated carbon, graphite, hard carbon, or porous carbon material may be used as a material of the first and second electrodes 13 and 15, but is not limited thereto. The porous carbon material includes carbon felt, carbon cloth or carbon paper. Preferably, for the first and second electrodes 13 and 15, carbon felt or carbon paper may be used as a carbon material.

전도성 중간층(30)은 음극인 제2 전극(15)의 반응면적을 증대하는 효과와 더불어 제2 전극(15)과 멤브레인(11) 사이에서의 전해질의 분포를 향상시킬 수 있도록, 산성 기반 전해질 하에서 수소발생 교환 전류밀도의 로그값이 -4 이하이고, 상온에서 1 S/cm 이상의 전기전도도를 갖는다. 이러한 전도성 중간층(30)은 금속 또는 탄소 소재로 제조될 수 있다. 예컨대 금속 소재는 Ti, Zn 또는 SUS를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다. 탄소 소재는 탄소나노튜브, 그래핀 또는 그라파이트를 포함하며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The conductive intermediate layer 30 is formed under an acid-based electrolyte to improve the distribution of the electrolyte between the second electrode 15 and the membrane 11 as well as to increase the reaction area of the second electrode 15, which is the negative electrode. The log value of the hydrogen generation exchange current density is -4 or less, and it has an electrical conductivity of 1 S/cm or more at room temperature. The conductive intermediate layer 30 may be made of a metal or carbon material. For example, the metal material includes, but is not limited to, Ti, Zn, or SUS. The carbon material includes, but is not limited to, carbon nanotubes, graphene, or graphite.

전도성 중간층(30)은 파이버 시트, 폼 또는 메쉬의 형태로 구현될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.The conductive intermediate layer 30 may be implemented in the form of a fiber sheet, foam, or mesh, but is not limited thereto.

이와 같이 전도성 중간층(30)은 제2 전극(15)의 반응면적을 증대하는 효과와 더불어 제2 전극(15)과 멤브레인(11) 사이에서의 전해질의 분포를 향상시킴으로써, 덴드라이트 형태의 비활성화된 아연의 양을 감소시키고, 전지의 용량 및 수명 특성을 향상시킬 수 있다.As such, the conductive intermediate layer 30 has the effect of increasing the reaction area of the second electrode 15 and improves the distribution of electrolyte between the second electrode 15 and the membrane 11, thereby It is possible to reduce the amount of zinc and improve the capacity and lifespan characteristics of the battery.

즉 전도성 중간층(30)은 전해질의 고른 분포에 의한 활성 증대 효과 뿐만 아니라, 제2 전극(15)에서의 활성 면적을 증대시켜 전류밀도를 감소시킴으로써, 충전 과정 중에 비활성화된 아연 덴드라이트 형성을 감소시키고, 충ㅇ방전 효율특성을 개선할 수 있다. 또한 전도성 중간층(30)은 에너지 밀도 및 가역을 향상시킨다.That is, the conductive intermediate layer 30 not only increases the effect of increasing the activity due to the even distribution of the electrolyte, but also increases the active area in the second electrode 15 to reduce the current density, thereby reducing the formation of inactive zinc dendrites during the charging process and , the charging and discharging efficiency characteristics can be improved. The conductive interlayer 30 also improves energy density and reversibility.

그리고 제1 및 제2 플로우 프레임(20,50)은 각각 제1 전극(13) 및 제2 전극(15)이 삽입 설치되는 제1 전극 삽입홀(27)과 제2 전극 삽입홀(57)이 각각 형성되어 있다. 제1 및 제2 플로우 프레임(20,50)은 각각 제1 및 제2 전극 삽입홀(27,57)에 삽입된 제1 및 제2 전극(13,15)으로 제1 전해액과 제2 전해액을 흘려주기 위한 통로인 유로를 포함한다. 제1 및 제2 플로우 프레임(20,50)의 소재로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS) 또는 염화비닐(PVC) 등의 플라스틱 수지가 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 것은 아니다.In addition, the first and second flow frames 20 and 50 have a first electrode insertion hole 27 and a second electrode insertion hole 57 into which the first electrode 13 and the second electrode 15 are inserted, respectively. each is formed. The first and second flow frames 20 and 50 apply the first electrolyte and the second electrolyte to the first and second electrodes 13 and 15 inserted into the first and second electrode insertion holes 27 and 57, respectively. It includes a flow path, which is a passage for flow. A plastic resin such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), or vinyl chloride (PVC) may be used as a material of the first and second flow frames 20 and 50, and is limited thereto it is not

아연-브롬 흐름전지(100)에서 제1 전해액과 제2 전해액으로는 ZnBr2 수용액을 사용하며, ZnBr2 수용액에 브롬 발생을 억제하기 위한 착화제(complexing agents), 전해액의 전도도를 향상시키기 위한 도전제와 같은 첨가제가 포함될 수 있다. 첨가제로는 ZnCl2, 4급암모늄 브롬화물(quaternary ammonium bromide; QBr) 등이 사용될 수 있다. 예컨대 전해액으로는 2~3M ZnBr2 수용액에 ZnCl2, QBr이 첨가된 전해액이 사용될 수 있다.In the zinc-bromine flow battery 100 , a ZnBr 2 aqueous solution is used as the first electrolyte and the second electrolyte, and complexing agents for suppressing the generation of bromine in the ZnBr 2 aqueous solution, and conductive to improve the conductivity of the electrolyte Additives such as agents may be included. As an additive, ZnCl 2 , quaternary ammonium bromide (QBr), etc. may be used. For example, as an electrolyte, an electrolyte in which ZnCl 2 , QBr is added to a 2-3M ZnBr 2 aqueous solution may be used.

한 쌍의 바이폴라 플레이트(61,69)는 제1 및 제2 플로우 프레임(20,50)의 외측에 적층된다. 바이폴라 플레이트(61,69)로는 도전성 플레이트가 사용될 수 있다. 바이폴라 플레이트(61,69)의 소재로 도전성 그라파이트 플레이트가 사용될 수 있다. 예컨대 바이폴라 플레이트(61,69)는 페놀 수지에 함침된 그라파이트 플레이트가 사용될 수 있다. 그라파이트 플레이트를 단독으로 바이폴라 플레이트(61,69)로 사용하는 경우, 전해액에 사용된 강산이 그라파이트 플레이트를 투과할 수 있다. 따라서 바이폴라 플레이트(61,69)로는 강산의 투과를 막기 위하여 페놀 수지에 함침된 그라파이트 플레이트를 사용하는 것이 바람직하다A pair of bipolar plates 61 and 69 are stacked on the outside of the first and second flow frames 20 and 50 . A conductive plate may be used as the bipolar plates 61 and 69 . A conductive graphite plate may be used as a material of the bipolar plates 61 and 69 . For example, the bipolar plates 61 and 69 may be graphite plates impregnated with phenol resin. When the graphite plate is used alone as the bipolar plates 61 and 69, the strong acid used in the electrolyte may permeate the graphite plate. Therefore, as the bipolar plates 61 and 69, it is preferable to use a graphite plate impregnated with a phenol resin to prevent the permeation of strong acids.

이때 제1 플로우 프레임(20)의 제1 전극 삽입홀(27)에 삽입된 제1 전극(13)에 있어서, 제1 전극 삽입홀(27)을 통하여 외부로 노출된 제1 전극(13)의 양면은 각각 멤브레인(11)과 바이폴라 플레이트(61,69)에 접촉한다. 멤브레인(11), 제1 플로우 프레임(20) 및 바이폴라 플레이트(61,69)의 계면을 통해서 제1 전해액이 누액되는 것을 억제하기 위해서, 멤브레인(11)과 제1 플로우 프레임(20) 사이, 또는 제1 플로우 프레임(20)과 바이폴라 플레이트(61) 사이에 개스킷이 개재될 수 있다.At this time, in the first electrode 13 inserted into the first electrode insertion hole 27 of the first flow frame 20 , the first electrode 13 exposed to the outside through the first electrode insertion hole 27 , Both sides contact the membrane 11 and the bipolar plates 61 and 69, respectively. In order to prevent the first electrolyte from leaking through the interface between the membrane 11, the first flow frame 20 and the bipolar plates 61 and 69, between the membrane 11 and the first flow frame 20, or A gasket may be interposed between the first flow frame 20 and the bipolar plate 61 .

또한 제2 플로우 프레임(50)의 제2 전극 삽입홀(57)에 삽입된 제2 전극(15)에 있어서, 제2 전극 삽입홀(57)을 통하여 외부로 노출된 제2 전극(15)의 양면은 각각 멤브레인(11)과 바이폴라 플레이트(61,69)에 접촉한다. 멤브레인(11), 제2 플로우 프레임(50) 및 바이폴라 플레이트(61,69)의 계면을 통해서 제2 전해액이 누액되는 것을 억제하기 위해서, 멤브레인(11)과 제2 플로우 프레임(50) 사이, 또는 제2 플로우 프레임(50)과 바이폴라 플레이트(61,69) 사이에 개스킷이 개재될 수 있다.In addition, in the second electrode 15 inserted into the second electrode insertion hole 57 of the second flow frame 50 , the second electrode 15 exposed to the outside through the second electrode insertion hole 57 , Both sides contact the membrane 11 and the bipolar plates 61 and 69, respectively. In order to prevent the second electrolyte from leaking through the interface between the membrane 11, the second flow frame 50 and the bipolar plates 61 and 69, between the membrane 11 and the second flow frame 50, or A gasket may be interposed between the second flow frame 50 and the bipolar plates 61 and 69 .

한 쌍의 바이폴라 플레이트(61,69)의 외측에 제1 및 제2 집전체(71,79)가 적층된다. 제1 및 제2 집전체(71,79)는 전자가 움직이는 통로로서 충전 시 외부로부터 전자를 받아들이거나 방전 시 외부로 전자를 내어주는 역할을 한다. 이러한 제1 및 제2 집전체(71,79)는 구리 또는 황동 소재의 전도성 금속판이 사용될 수 있다.First and second current collectors 71 and 79 are stacked on the outside of the pair of bipolar plates 61 and 69 . The first and second current collectors 71 and 79 are passages through which electrons move, and serve to receive electrons from the outside during charging or to give out electrons to the outside during discharging. As the first and second current collectors 71 and 79, a conductive metal plate made of copper or brass may be used.

제1 및 제2 집전체(71,79)의 외측에 제1 및 제2 셀프레임(81,89)이 결합된다. 제1 및 제2 셀프레임(81,89)은 사이에 개재된 단위 셀(10), 한 쌍의 바이폴라 플레이트(61,69), 제1 및 제2 집전체(71,79)를 고정한다. 제1 및 제2 셀프레임(81,89)에는 각각 단위 셀(10)의 제1 및 제2 플로우 프레임(20,50)으로 제1 및 제2 전해액을 주입하거나 유출시키는 주입구와 유출구가 형성되어 있다. 제1 및 제2 셀프레임(81,89)의 소재로는 절연체가 사용될 수 있다. 예컨대 제1 및 제2 셀프레임(81,89)의 소재로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스틸렌(PS) 또는 염화비닐(PVC) 등이 사용될 수 있으며, 이것에 한정되는 아니다.The first and second cell frames 81 and 89 are coupled to the outside of the first and second current collectors 71 and 79 . The first and second cell frames 81 and 89 fix the unit cell 10 interposed therebetween, a pair of bipolar plates 61 and 69 , and the first and second current collectors 71 and 79 . The first and second cell frames 81 and 89 have an inlet and an outlet for injecting or flowing out the first and second electrolytes into the first and second flow frames 20 and 50 of the unit cell 10, respectively, there is. An insulator may be used as a material of the first and second cell frames 81 and 89 . For example, as a material of the first and second cell frames 81 and 89, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), or vinyl chloride (PVC) may be used, but is not limited thereto.

제1 전해액 탱크(91)는 제1 셀프레임(81)에 형성된 주입구와 유출구에 각각 제1 유입관(93)과 제1 유출관(94)이 연결되어 제1 전해액을 제1 셀프레임(81)으로 순환시킨다. 이때 제1 유입관(93)에는 제1 전해액을 순환시키기 위한 제1 펌프(92)가 연결된다.The first electrolyte tank 91 has a first inlet pipe 93 and a first outlet pipe 94 connected to an inlet and an outlet formed in the first cell frame 81, respectively, to supply the first electrolyte to the first cell frame 81. ) is cycled. At this time, a first pump 92 for circulating the first electrolyte is connected to the first inlet pipe 93 .

그리고 제2 전해액 탱크(96)는 제2 셀프레임(81,89)에 형성된 주입구와 유출구에 각각 제2 유입관(98)과 제2 유출관(99)이 연결되어 제2 전해액을 제2 셀프레임(89)으로 순환시킨다. 이때 제2 유입관(98)에는 제2 전해액을 순환시키기 위한 제2 펌프(97)가 연결된다.And the second electrolyte tank 96 is connected to the second inlet pipe 98 and the second outlet pipe 99 respectively to the inlet and outlet formed in the second cell frames (81, 89), respectively, the second electrolyte to the second cell cycle to frame 89 . At this time, a second pump 97 for circulating the second electrolyte is connected to the second inlet pipe 98 .

이와 같은 본 발명에 따른 아연-브롬 흐름전지(100)는 다음과 같이 제1 및 제2 전해액을 순환시킨다. 즉 제1 전해액 탱크(91)로부터 인출된 제1 전해액은 제1 펌프(92)의 동작에 의해 제1 유입관(93)을 통하여 제1 셀프레임(81)의 유입구로 주입된다. 제1 셀프레임(81)의 유입구로 주입된 제1 전해액은 제1 집전체(71) 및 제1 바이폴라 플레이트(61)를 지나 단위 셀(10)의 제1 플로우 프레임(20)을 통하여 제1 전극(13)을 통과한다. 그리고 제1 전극(13)을 통과한 제1 전해액은 제1 플로우 프레임(20), 제1 바이폴라 플레이트(61), 제2 집전체(79) 및 제1 셀프레임(81)의 유출구를 통하여 제1 유출관(94)으로 유출된다. 그리고 제1 유출관(94)으로 유출된 제1 전해액은 제1 전해액 탱크(91)로 들어가게 된다.The zinc-bromine flow battery 100 according to the present invention circulates the first and second electrolytes as follows. That is, the first electrolyte drawn from the first electrolyte tank 91 is injected into the inlet of the first cell frame 81 through the first inlet pipe 93 by the operation of the first pump 92 . The first electrolyte injected into the inlet of the first cell frame 81 passes through the first current collector 71 and the first bipolar plate 61 through the first flow frame 20 of the unit cell 10 . It passes through the electrode 13 . And the first electrolyte passing through the first electrode 13 is the first flow frame 20, the first bipolar plate 61, the second current collector 79 and the first through the outlets of the cell frame 81 1 It flows out through the outlet pipe (94). And the first electrolyte discharged through the first outlet pipe 94 enters the first electrolyte tank 91 .

그리고 제2 전해액 탱크(96)로부터 인출된 제2 전해액은 제2 펌프(97)의 동작에 의해 제2 유입관(98)을 통하여 제2 셀프레임(89)의 유입구로 주입된다. 제2 셀프레임(89)의 유입구로 주입된 제2 전해액은 제2 집전체(79) 및 제2 바이폴라 플레이트(69)를 지나 단위 셀(10)의 제2 플로우 프레임(50)을 통하여 제2 전극(15)을 통과한다. 그리고 제2 전극(15)을 통과한 제2 전해액은 제2 플로우 프레임(50), 제2 바이폴라 플레이트(69), 제2 집전체(79) 및 제2 셀프레임(89)의 유출구를 통하여 제2 유출관(99)으로 유출된다. 그리고 제2 유출관(99)으로 유출된 제2 전해액은 제2 전해액 탱크(96)로 들어가게 된다.And the second electrolyte withdrawn from the second electrolyte tank 96 is injected into the inlet of the second cell frame 89 through the second inlet pipe 98 by the operation of the second pump 97 . The second electrolyte injected into the inlet of the second cell frame 89 passes through the second current collector 79 and the second bipolar plate 69 through the second flow frame 50 of the unit cell 10 . It passes through the electrode 15 . And the second electrolyte passing through the second electrode 15 is the second flow frame 50, the second bipolar plate 69, the second current collector 79 and the second through the outlets of the cell frame 89 2 flows out through the outlet pipe (99). And the second electrolyte discharged through the second outlet pipe 99 enters the second electrolyte tank 96 .

이와 같은 본 발명에 따른 아연-브롬 흐름전지(100)는 초기 5회 구동 후의 아연 탈착 용량이 직전 구동 시의 방전용량의 150% 이하이다. 그리고 본 발명에 따른 아연-브롬 흐름전지(100)는 구동 전류밀도가 1 내지 100 mA/cm2 에서 선정할 수 있으며, 탈착 시의 전류밀도가 구동 전류밀도의 1/4 이하이다.In the zinc-bromine flow battery 100 according to the present invention as described above, the zinc desorption capacity after the initial 5 driving is 150% or less of the discharge capacity at the time of the immediately preceding driving. And the zinc-bromine flow battery 100 according to the present invention may have a driving current density of 1 to 100 mA/cm 2 , and a current density during detachment is 1/4 or less of the driving current density.

한편 도 1에서는 아연-브롬 흐름전지(100)가 하나의 단위 셀(10)을 구비하는 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이, 아연-브롬 흐름전지(200)는 복수의 단위 셀(10)이 스택된 구조를 가질 수 있다.Meanwhile, in FIG. 1 , an example in which the zinc-bromine flow battery 100 includes one unit cell 10 is disclosed, but the present invention is not limited thereto. That is, as shown in FIG. 2 , the zinc-bromine flow battery 200 may have a structure in which a plurality of unit cells 10 are stacked.

도 2는 본 발명에 따른 복수의 단위 셀(10)을 구비하는 아연-브롬 흐름전지(200)를 보여주는 도면이다.2 is a view showing a zinc-bromine flow battery 200 having a plurality of unit cells 10 according to the present invention.

도 2를 참조하면, 아연-브롬 흐름전지(200)는 복수의 단위 셀(10) 사이에 바이폴라 플레이트(60)가 각각 개재되고, 스택된 복수의 단위 셀(10)의 양쪽에 한 쌍의 바이폴라 플레이트(60)가 배치된 구조를 제외하면, 도 1의 아연-브롬 흐름전지(100)와 동일한 구조를 갖는다. 즉 아연-브롬 흐름전지(200)는 스택된 복수의 단위 셀(10)의 양쪽 외측에 위치하는 한 쌍의 바이폴라 플레이트(61,69)에 제1 및 제2 집전체(71,79), 제1 및 제2 셀프레임(81,89), 제1 및 제2 전해액 탱크(91,96)가 연결된다.Referring to FIG. 2 , in the zinc-bromine flow battery 200 , a bipolar plate 60 is respectively interposed between a plurality of unit cells 10 , and a pair of bipolar plates on both sides of the stacked plurality of unit cells 10 . Except for the structure in which the plate 60 is disposed, the zinc-bromine flow battery 100 of FIG. 1 has the same structure. That is, the zinc-bromine flow battery 200 includes first and second current collectors 71 and 79, a first and second current collectors 71 and 79 on a pair of bipolar plates 61 and 69 positioned on both sides of the stacked plurality of unit cells 10 . The first and second cell frames 81 and 89 and the first and second electrolyte tanks 91 and 96 are connected.

한편 도 2에 따른 아연-브롬 흐름전지(200)는 3개의 단위 셀(10)이 스택된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉 2개 이상의 단위 셀(10)을 스택하여 아연-브롬 흐름전지를 구현할 수 있다.Meanwhile, although the zinc-bromine flow battery 200 according to FIG. 2 discloses an example in which three unit cells 10 are stacked, the present invention is not limited thereto. That is, a zinc-bromine flow battery can be implemented by stacking two or more unit cells 10 .

이와 같은 본 발명에 따른 전도성 중간층(30)을 포함하는 아연-브롬 흐름전지의 성능을 확인하기 위해서, 비교예 및 실시예에 따른 아연-브롬 흐름전지를 제조하여 전기화학 특성평가를 실시하였다.In order to confirm the performance of the zinc-bromine flow battery including the conductive intermediate layer 30 according to the present invention, zinc-bromine flow batteries according to Comparative Examples and Examples were prepared and electrochemical characteristics were evaluated.

양극으로는 카본 페이퍼 전극을 사용하였으며, 유로가 있는 바이폴라 플레이트를 사용하였다. 음극은 카본 페이퍼 전극을 사용하였으며, 유로가 없는 바이폴라 플레이트를 사용하였다. 멤브레인과 음극 사이에는 일반 플라스틱 형태의 메쉬(비교예)와 티타늄(Ti) 메쉬(실시예)로 각각 중간층으로 도입하였다. 기본 전해액으로는 2.25M ZnBr2 와 3M KCl 이 혼합된 용액을 사용하였다.A carbon paper electrode was used as the anode, and a bipolar plate having a flow path was used. A carbon paper electrode was used for the negative electrode, and a bipolar plate without a flow path was used. Between the membrane and the negative electrode, a general plastic mesh (Comparative Example) and a titanium (Ti) mesh (Example) were introduced as intermediate layers, respectively. A mixed solution of 2.25M ZnBr 2 and 3M KCl was used as the basic electrolyte.

매 5 사이클 당 1회 아연 탈착 과정을 진행하면서 장기 수명을 평가하였고, 그 결과는 도 3 내지 도 5의 그래프와 같다. 여기서 도 3은 비교예 및 실시예에 따른 아연-브롬 흐름전지의 아연의 탈착용량을 측정한 그래프이다. 도 4는 비교예에 따른 아연-브롬 흐름전지의 5사이클 충방전 이후의 아연의 탈착용량을 측정한 그래프이다. 그리고 도 5는 실시예에 따른 아연-브롬 흐름전지의 5사이클 충방전 이후의 아연의 탈착용량을 측정한 그래프이다.Long-term lifespan was evaluated while the zinc desorption process was performed once every 5 cycles, and the results are shown in the graphs of FIGS. 3 to 5 . Here, FIG. 3 is a graph measuring the zinc desorption capacity of the zinc-bromine flow battery according to Comparative Examples and Examples. 4 is a graph measuring the desorption capacity of zinc after 5 cycles of charging and discharging of a zinc-bromine flow battery according to a comparative example. And FIG. 5 is a graph measuring the desorption capacity of zinc after 5 cycles of charging and discharging of the zinc-bromine flow battery according to the embodiment.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 티타늄 메쉬가 사용된 실시예에서의 아연 탈착 용량이 비교예에서의 아연 탈착 용량에 비해서 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 즉 실시예의 경우 초기 5회 구동 후의 아연 탈착 용량이 직전 구동 시의 방전용량의 150% 이하이다.3 to 5 , it was confirmed that the zinc desorption capacity in the example in which the titanium mesh was used was decreased compared to the zinc desorption capacity in the comparative example. That is, in the case of the embodiment, the zinc desorption capacity after the initial 5 driving is 150% or less of the discharge capacity at the time of the previous driving.

이것은 실시예에서 티타늄 메쉬 기반의 전도성 중간층을 도입함으로써, 비교예와 대비할 때, 아연 덴드라이트 형성과 관련된 아연 탈착 용량의 감소 효과를 확인할 수 있었다.By introducing the titanium mesh-based conductive interlayer in the embodiment, it was confirmed that the effect of reducing the zinc desorption capacity related to the formation of zinc dendrites was compared with the comparative example.

비교예 및 실시예에 따른 중간층을 도입하여 40mA/cm2 의 전류밀도로 구동 시의, 효율 특성을 비교한 결과는 도 6 및 도 7의 그래프와 같다. 도 6은 비교예에 따른 아연-브롬 흐름전지의 40mA/cm2의 전류밀도로 구동 시의 효율특성을 측정한 그래프이다. 도 7은 실시예에 따른 아연-브롬 흐름전지의 40mA/cm2의 전류밀도로 구동 시의 효율특성을 측정한 그래프이다.The results of comparing the efficiency characteristics when driving at a current density of 40 mA/cm 2 by introducing the intermediate layer according to Comparative Examples and Examples are the same as in the graphs of FIGS. 6 and 7 . 6 is a graph of measuring the efficiency characteristics of a zinc-bromine flow battery according to a comparative example when driven at a current density of 40 mA/cm 2 . 7 is a graph of measuring the efficiency characteristics of the zinc-bromine flow battery according to the embodiment when driven at a current density of 40 mA/cm 2 .

도 6 및 도 7을 참조하면, 실시예가 비교예와 비교하여 쿨롱효율, 전압효율 및 에너지효율 면에서 향상 효과가 있는 것을 확인할 수 있었다.6 and 7 , it was confirmed that the Example had an improvement effect in terms of coulombic efficiency, voltage efficiency and energy efficiency compared to the comparative example.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments disclosed in the present specification and drawings are merely presented as specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. It is apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains that other modifications based on the technical spirit of the present invention can be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

10 : 단위 셀
11 : 멤브레인
13 : 제1 전극
15 : 제2 전극
20 : 제1 플로우 프레임
27 : 제1 전극 삽입홀
30 : 전도성 중간층
50 : 제2 플로우 프레임
57 : 제2 전극 삽입홀
61 : 제1 바이폴라 플레이트
69 : 제2 바이폴라 플레이트
71 : 제1 집전체
79 : 제2 집전체
81 : 제1 셀프레임
89 : 제2 셀프레임
91 : 제1 전해액 탱크
92 : 제1 펌프
93 : 제1 유입관
94 : 제1 유출관
96 : 제2 전해액 탱크
97 : 제2 펌프
98 : 제2 유입관
99 : 제2 유출관
100, 200 : 아연-브롬 흐름전지
10: unit cell
11: membrane
13: first electrode
15: second electrode
20: first flow frame
27: first electrode insertion hole
30: conductive intermediate layer
50: second flow frame
57: second electrode insertion hole
61: first bipolar plate
69: second bipolar plate
71: first current collector
79: second current collector
81: first cell frame
89: second cell frame
91: first electrolyte tank
92: first pump
93: first inlet pipe
94: first outlet pipe
96: second electrolyte tank
97: second pump
98: second inlet pipe
99: second outlet pipe
100, 200: zinc-bromine flow battery

Claims (11)

멤브레인;
상기 멤브레인을 중심으로 한 쪽에 적층된 제1 전극;
상기 멤브레인을 중심으로 다른 쪽에 적층된 제2 전극; 및
상기 제1 및 제2 전극 중 음극과 상기 멤브레인 사이에 개재되어 있으며, 산성 기반 전해질 하에서 수소발생 교환 전류밀도의 로그값이 -4 이하인 전도성 중간층;을 포함하고,
상기 음극의 소재는 탄소재이고,
상기 전도성 중간층의 소재는 금속재이고, 상기 전도성 중간층은 파이버 시트, 폼 또는 메쉬의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 아연-브롬 흐름전지.
membrane;
a first electrode stacked on one side of the membrane;
a second electrode stacked on the other side of the membrane; and
A conductive intermediate layer interposed between the negative electrode and the membrane among the first and second electrodes and having a log value of hydrogen generation exchange current density of -4 or less in an acid-based electrolyte;
The material of the negative electrode is a carbon material,
The material of the conductive intermediate layer is a metal material, and the conductive intermediate layer is a zinc-bromine flow battery, characterized in that it has the form of a fiber sheet, foam or mesh.
제1항에 있어서,
상기 전도성 중간층은 상온에서 1 S/cm 이상의 전기전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 아연-브롬 흐름전지.
According to claim 1,
The conductive intermediate layer is a zinc-bromine flow battery, characterized in that it has an electrical conductivity of 1 S / cm or more at room temperature.
제2항에 있어서,
상기 음극의 소재는 활성탄, 그라파이트, 하드카본 또는 다공성 카본재인 것을 특징으로 하는 아연-브롬 흐름전지.
3. The method of claim 2,
The material of the negative electrode is a zinc-bromine flow battery, characterized in that activated carbon, graphite, hard carbon or porous carbon material.
제3항에 있어서,
상기 금속 소재는 Ti, Zn 또는 SUS를 포함하는 것을 특징으로 아연-브롬 흐름전지.
4. The method of claim 3,
Zinc-bromine flow battery, characterized in that the metal material comprises Ti, Zn or SUS.
제4항에 있어서,
초기 5회 구동 후의 아연 탈착 용량이 직전 구동 시의 방전용량의 150% 이하인 것을 특징으로 하는 아연-브롬 흐름전지.
5. The method of claim 4,
Zinc-bromine flow battery, characterized in that the zinc desorption capacity after the initial 5 driving is 150% or less of the discharge capacity at the time of the previous driving.
제 5항에 있어서,
구동 전류밀도가 1 내지 100 mA/cm2 에서 선정할 수 있으며, 탈착 시의 전류밀도가 구동 전류밀도의 1/4 이하인 것을 특징으로 하는 아연-브롬 흐름전지.
6. The method of claim 5,
A zinc-bromine flow battery, characterized in that the driving current density can be selected from 1 to 100 mA/cm 2 , and the current density at the time of detachment is 1/4 or less of the driving current density.
삭제delete 멤브레인, 상기 멤브레인을 사이에 두고 서로 마주보게 배치된 제1 전극과 제2 전극, 상기 제1 전극과 제2 전극에 각각 결합되어 상기 제1 및 제2 전극으로 전해액을 흘려주는 제1 및 제2 플로우 프레임을 구비하며 스택되는 복수의 단위 셀; 및
상기 복수의 단위 셀 사이에 개재되고, 스택된 복수의 단위 셀의 양쪽에 스택되는 복수의 바이폴라 플레이트;를 포함하며,
상기 단위 셀은,
상기 제1 및 제2 전극 중 음극과 상기 멤브레인 사이에 개재되어 있으며, 산성 기반 전해질 하에서 수소발생 교환 전류밀도의 로그값이 -4 이하인 전도성 중간층;을 포함하고,
상기 음극의 소재는 탄소재이고,
상기 전도성 중간층의 소재는 금속재이고, 상기 전도성 중간층은 파이버 시트, 폼 또는 메쉬의 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 아연-브롬 흐름전지.
Membrane, first and second electrodes disposed to face each other with the membrane interposed therebetween, first and second coupled to the first and second electrodes, respectively, to flow an electrolyte to the first and second electrodes a plurality of unit cells stacked with a flow frame; and
a plurality of bipolar plates interposed between the plurality of unit cells and stacked on both sides of the plurality of stacked unit cells;
The unit cell is
A conductive intermediate layer interposed between the negative electrode and the membrane among the first and second electrodes and having a log value of hydrogen generation exchange current density of -4 or less in an acid-based electrolyte;
The material of the negative electrode is a carbon material,
The material of the conductive intermediate layer is a metal material, and the conductive intermediate layer is a zinc-bromine flow battery, characterized in that it has the form of a fiber sheet, foam or mesh.
제8항에 있어서,
상기 전도성 중간층은 상온에서 1 S/cm 이상의 전기전도도를 갖는 것을 특징으로 하는 아연-브롬 흐름전지.
9. The method of claim 8,
The conductive intermediate layer is a zinc-bromine flow battery, characterized in that it has an electrical conductivity of 1 S / cm or more at room temperature.
삭제delete 제9항에 있어서,
초기 5회 구동 후의 아연 탈착 용량이 직전 구동 시의 방전용량의 150% 이하인 것을 특징으로 하는 아연-브롬 흐름전지.
10. The method of claim 9,
Zinc-bromine flow battery, characterized in that the zinc desorption capacity after the initial 5 driving is 150% or less of the discharge capacity at the time of the previous driving.
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