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KR102032184B1 - METAL FOIL SUPPORTED ELECTRODE AND Zn-Ni FLOW SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME - Google Patents

METAL FOIL SUPPORTED ELECTRODE AND Zn-Ni FLOW SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME Download PDF

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KR102032184B1
KR102032184B1 KR1020160175632A KR20160175632A KR102032184B1 KR 102032184 B1 KR102032184 B1 KR 102032184B1 KR 1020160175632 A KR1020160175632 A KR 1020160175632A KR 20160175632 A KR20160175632 A KR 20160175632A KR 102032184 B1 KR102032184 B1 KR 102032184B1
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flow battery
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Abstract

본 발명은, Zn-Ni 플로우 전지를 제조하는데 있어서 금속 포일을 양극 집전체 겸 양극 지지체로서 적용하고, 그 위에 양극 활물질 Ni(OH)2를 포함하는 양극재를 적어도 일면 내지 양면에 도포한 박형 양극과 음극용 금속 포일 지지체를 준비하고 이들 양극과 음극의 간극을 종래대비 매우 촘촘하게 배치하여 종래 기술 대비 동일 부피 내에 많은 수의 전극을 집적함으로써 단위부피당의 에너지밀도(Wh/L)는 종래 수준을 유지하면서 단위 부피당의 출력밀도(W/L)를 획기적으로 증가시킬 수 있는 Zn-Ni 플로우 전지를 구현할 수 있다.The present invention provides a thin positive electrode in which a metal foil is used as a positive electrode current collector and a positive electrode support in manufacturing a Zn-Ni flow battery, and a positive electrode material containing the positive electrode active material Ni (OH) 2 is coated on at least one side or both sides thereof. And the metal foil support for the negative electrode and the gap between the positive electrode and the negative electrode is arranged very tightly compared to the prior art by integrating a large number of electrodes in the same volume compared to the prior art, the energy density (Wh / L) per unit volume is maintained at the conventional level In addition, it is possible to implement a Zn-Ni flow battery that can dramatically increase the power density (W / L) per unit volume.

Description

금속 포일 지지체형 박형 양극, 이를 포함하는 아연-니켈 플로우 전지{METAL FOIL SUPPORTED ELECTRODE AND Zn-Ni FLOW SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME}Metallic foil-supported thin anode, zinc-nickel flow cell comprising same TECHNICAL FOIL SUPPORTED ELECTRODE AND Zn-Ni FLOW SECONDARY BATTERY COMPRISING THE SAME

본 발명은 금속포일 지지체형 양극 및 음극 이를 포함하는 Zn-Ni 플로우 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a Zn-Ni flow battery comprising a metal foil support positive electrode and a negative electrode.

전 세계적으로 에너지 수요의 증가 및 화석연료 사용으로 인하여 CO2 배출에 따른 환경오염 등이 문제되고 있다. 이러한 문제로 인해 태양광, 풍력, 연료전지 등 신재생 에너지가 각광을 받고 있으며, 최근에는 보급되어 실생활에 활용되고 있음은 물론, 그 적용처가 점차 확대되고 있는 추세이다.Due to the increase in energy demand and the use of fossil fuels around the world, environmental pollution due to CO 2 emissions is a problem. Due to these problems, renewable energy, such as solar, wind, and fuel cells, has been in the spotlight, and recently, it is spreading and being used in real life, and its application is gradually expanding.

이러한 신재생 에너지는 입지 환경이나 자연 조건에 크게 영향을 받으므로 출력 변동이 심하여 연속적 공급이 불가능하고, 또 에너지 생산 시점과 수요 시점의 시간차가 발생하게 되어 에너지 저장 시스템이 중요하게 대두된다. Since such renewable energy is greatly influenced by the location environment and natural conditions, the output fluctuates severely and thus it is impossible to continuously supply the energy, and the energy storage system is important because the time difference between the time of energy production and demand occurs.

잉여 전력이나 야간 부하시에는 양수 발전, 압축 공기 에너지 저장, 초전도 에너지 저장, 플라이휠 저장 장치 등이 적용될 수 있으며, 대규모 태양광 발전 및 풍력 발전 단지에는 대용량 이차 전지 저장 시스템이 선정되고 있다. 특히, 스마트 그리드에는 대용량 에너지저장 기술이 중요하게 부각되고 있으며, 이러한 전기 에너지 저장에는 계통 상태에 따라 신속한 대응이 가능한 이차전지가 효율적이다. In the case of surplus power or night load, positive power generation, compressed air energy storage, superconducting energy storage, flywheel storage, etc. may be applied, and large capacity secondary battery storage systems are selected for large-scale photovoltaic and wind farms. In particular, a large-capacity energy storage technology is important in the smart grid, the secondary battery that can respond quickly according to the system state is efficient for the electrical energy storage.

이중, 대용량 전력 저장용 이차 전지에 있어서는 에너지 저장 밀도가 높아야 하며, 이러한 특성에 가장 적합한 고용량 및 고효율의 2차 전지로서는 플로우 전지가 유리하다. In the secondary battery for large-capacity power storage, the energy storage density should be high, and the flow battery is advantageous as the secondary battery having a high capacity and high efficiency that is most suitable for such characteristics.

플로우 전지로서는 Zn-Ni 플로우 전지를 들 수 있다. 이러한 플로우 전지의 충방전 반응은 도 1에 개략적으로 나타낸 바와 같다. 보다 구체적으로 Zn-Ni 플로우 전지는 방전 반응시 양극 및 음극에서는 다음과 같은 반응이 일어난다. 전해액은 예를 들어, 6~10 M 농도의 KOH를 포함하는 강알칼리 수용액을 적용할 수 있다.As a flow battery, a Zn-Ni flow battery is mentioned. The charge / discharge reaction of the flow battery is as shown schematically in FIG. 1. More specifically, in the Zn-Ni flow battery, the following reaction occurs in the positive electrode and the negative electrode during the discharge reaction. As the electrolyte, for example, a strong alkaline aqueous solution containing KOH at a concentration of 6 to 10 M may be applied.

양극 반응: 2NiOOH + 2H2O + 2e- = 2Ni(OH)2 + 2OH-, Eo = 0.490VAnode reaction: 2NiOOH + 2H 2 O + 2e - = 2Ni (OH) 2 + 2OH -, Eo = 0.490V

음극 반응: Zn + 4OH- = Zn(OH)4 2 - + 2e-, Eo = -1.215VA negative electrode reaction: Zn + 4OH - = Zn ( OH) 4 2 - + 2e -, Eo = -1.215V

전체 반응: Zn + 2KOH + 2H2O + 2NiOOH = 2Ni(OH)2 + K2Zn(OH)4: V = 1.705VTotal reaction: Zn + 2KOH + 2H 2 O + 2NiOOH = 2Ni (OH) 2 + K 2 Zn (OH) 4 : V = 1.705 V

이러한 Zn-Ni 플로우 전지는 양극 집전체 상에 양극활물질인 Ni(OH)2를 니켈화합물을 포함하는 양극재가 도포된 양극과, 집전체로만 구성된 음극을 일정한 간격으로 교차 배열하고, 상기 양극 음극 사이의 간극으로는 전기화학 반응에 필요한 높은 OH- 이온전도성을 갖는 강알칼리 수용액을 펌프 혹은 교반장치를 통하여 순환시키는 구조이다. 셀 제작 단계에서 상기 전해액에 음극 활물질인 Zn(OH)4 2 -가 용해되어 있다. 전해액에 용해된 Zn(OH)4 2 -는 충전시 음극집전체에 Zn으로 석출되고, 반대로 방전시에는 Zn(OH)4 2 - 이온으로 전해액에 재용해된다.Such a Zn-Ni flow battery cross-arranges a positive electrode coated with a positive electrode material including a nickel compound of Ni (OH) 2 as a positive electrode active material on a positive electrode current collector, and a negative electrode composed of a current collector at regular intervals, and between the positive electrode and negative electrode As a gap of, a strong alkaline aqueous solution having high OH - ion conductivity required for electrochemical reaction is circulated through a pump or a stirring device. Of Zn (OH) a negative electrode active material in the electrolyte solution in the cell production stage 42 - that is dissolved. Zn (OH) 4 2 - dissolved in the electrolyte is precipitated as Zn in the negative electrode current collector during charging, and conversely, in discharging, Zn (OH) 4 2 - is redissolved in the electrolyte as Zn (OH) 4 2 - ions.

현재 Zn-Ni 플로우 전지에서 허용 가능한 전류밀도는 10mA/cm2 내지 30mA/cm2로 낮은 수준이다. 이는 Li이온전지는 물론 경쟁 대상인 V-RFB(Vanadium Redox Flow battery)와 비교해도 낮은 수준이다. Zn-Ni 플로우 전지는 느린 충방전 속도, 예를 들어 장주기 ESS 용도 중에서 C-rate 기준으로 0.2~0.3C 정도의 충방전 속도로 운전되는 ESS에는 사용될 수 있지만, 빠른 충방전에 대응 능력이 동시에 요구되는 보다 다양한 ESS 용도로는 경쟁력이 부족한 실정이다.Current allowable current densities in Zn-Ni flow cells are as low as 10 mA / cm 2 to 30 mA / cm 2 . This is low compared to Li-ion battery as well as the competition V-RFB (Vanadium Redox Flow battery). Zn-Ni flow battery can be used for slow charge / discharge rate, for example, ESS operated at charge rate of 0.2 ~ 0.3C based on C-rate among long-cycle ESS applications, but it requires fast charge / discharge capability. There is a lack of competitiveness for more diverse ESS applications.

현재 Zn-Ni 플로우 전지에서 허용 가능한 전류밀도는 10mA/cm2 내지 30mA/cm2 수준이다. 그러므로 단위부피당 정격출력 및 피크출력이 낮기 때문에 느린 충방전 속도로 응용되는 장주기 ESS에는 사용가능하지만, 빠른 충방전에 대응이 필요한 용도에서는 경쟁력이 부족한 실정이다.Current allowable current densities in Zn-Ni flow cells range from 10 mA / cm 2 to 30 mA / cm 2 . Therefore, it can be used for long-period ESS that is applied at low charge / discharge rate because the rated output and peak output per unit volume is low, but it is not competitive in the application that needs fast charge / discharge.

본 발명에서는 단위부피당의 에너지밀도(Wh/L)는 종래 수준을 유지하면서 단위 부피당의 출력밀도(W/L)를 획기적으로 증가시킬 수 있는 Zn-Ni 플로우 전지를 구현하고자 하였다.In the present invention, the energy density per unit volume (Wh / L) while maintaining the conventional level to implement a Zn-Ni flow battery that can dramatically increase the output density (W / L) per unit volume.

본 발명에 따르면, Zn-Ni 플로우 전지를 제조하는데 있어서 금속 포일을 양극 집전체 이자 양극 지지체로서 적용하고, 그 위에 양극 활물질 Ni(OH)2를 포함하는 양극재를 적어도 일면 내지는 양면에 도포한 박형 양극과 음극용 금속 포일 지지체를 준비하고 이들 양극과 음극의 간극을 종래 대비 매우 촘촘하게 배치하여 종래 기술 대비 동일 부피 내에 많은 수의 전극을 집적함으로써 단위부피당의 에너지밀도(Wh/L)는 종래 수준을 유지하면서 단위 부피당의 출력밀도(W/L)를 획기적으로 증가시킬 수 있는 Zn-Ni 플로우 전지를 구현할 수 있다. According to the present invention, in manufacturing a Zn-Ni flow battery, a thin metal foil is applied as a positive electrode current collector and a positive electrode support, and a positive electrode material including the positive electrode active material Ni (OH) 2 is applied on at least one side or both sides thereof. By preparing a metal foil support for the positive electrode and the negative electrode and arranging the gaps between the positive electrode and the negative electrode very tightly compared to the prior art, by integrating a large number of electrodes in the same volume compared with the prior art, the energy density per unit volume (Wh / L) is maintained at a conventional level. It is possible to implement a Zn-Ni flow battery that can dramatically increase the power density (W / L) per unit volume while maintaining.

본 발명의 Zn-Ni 플로우 전지는 금속 포일을 집전체 겸 지지체로 하고, 상기 금속 포일의 적어도 일면에는 양극재가 도포된 박형 양극 및 금속 포일을 집전체 겸 지지체로 하는 박형 음극을 포함하며, 상기 박형 양극 및 박형 음극간 전극 간극을 줄여서 단위부피당 전극 집적도를 향상시켜 단위부피당 출력밀도를 높인 것을 특징으로 하는 Zn-Ni 플로우 전지이다.The Zn-Ni flow battery of the present invention includes a metal foil as a current collector and a support, and at least one surface of the metal foil includes a thin anode coated with a cathode material and a thin cathode including a metal foil as a current collector and a support. It is a Zn-Ni flow battery characterized in that the electrode density between the positive electrode and the thin cathode is reduced to improve the electrode density per unit volume to increase the output density per unit volume.

상기 박형 양극의 두께는 집전체와 양극재를 합하여 0.3mm 이하일 수 있다.The thickness of the thin cathode may be 0.3 mm or less in total for the current collector and the positive electrode material.

상기 박형 음극의 두께는 음극 집전체의 두께이며, 그 두께가 0.2mm 이하일 수 있다.The thickness of the thin cathode is the thickness of the negative electrode current collector, the thickness may be 0.2mm or less.

상기 전극 간극은 0.5mm 이하일 수 있다.The electrode gap may be 0.5 mm or less.

상기 박형 양극은 0.05~0.2mm의 스테인리스 포일을 집전체 겸 지지체로 사용하는 것이다.The thin cathode is to use a stainless steel foil of 0.05 ~ 0.2mm as the current collector and support.

상기 집전체 겸 지지체는 표면에 도금 혹은 클래딩에 의하여 Ni 내지는 Ni1 -xCox 코팅층을 포함할 수 있다.The current collector and support may include a Ni or Ni 1- x Co x coating layer by plating or cladding on a surface thereof.

상기 코팅층은 5~30㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.The coating layer preferably has a thickness of 5 ~ 30㎛.

상기 박형 양극은 Ni(OH)2를 양극 활물질로 하는 양극재가 상기 금속포일 지지체 겸 집전체의 일면 혹은 양면에 0.1mm 이하의 두께로 도포된 것을 사용할 수 있다.The thin cathode may be one in which a cathode material containing Ni (OH) 2 as a cathode active material is coated with a thickness of 0.1 mm or less on one or both surfaces of the metal foil support and the current collector.

상기 박형 음극은 0.05~0.2mm 두께의 스테인리스 포일을 사용할 수 있다.The thin cathode may be a stainless steel foil of 0.05 ~ 0.2mm thickness.

상기 박형 음극은 상기 스테인리스 포일의 표면에 도금 또는 클래딩에 의해 Ni, Cu 또는 Sn의 코팅층을 포함하는 것이 바람직하다.The thin cathode preferably includes a coating layer of Ni, Cu, or Sn on the surface of the stainless foil by plating or cladding.

본 발명은 또한 금속 포일의 양극 지지체 겸 집전체 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 양극활물질, 도전재 및 바인더를 포함하는 양극재가 도포되고, 양극 집전체와 양극재의 합계로서 양극 두께가 0.3㎜ 이하인 Zn-Ni 플로우 전지용 박형 양극을 제공한다.The present invention also provides a positive electrode support and a current collector of a metal foil and a positive electrode material including a positive electrode active material, a conductive material and a binder on at least one surface of the positive electrode current collector, and has a positive electrode thickness of 0.3 mm or less as a total of the positive electrode current collector and the positive electrode material. Provided is a thin cathode for a Zn-Ni flow battery.

상기 양극은 80 내지 300㎛의 두께를 갖는 것이 바람직하다.The anode preferably has a thickness of 80 to 300㎛.

상기 양극 지지체 겸 집전체는 0.05 내지 0.2㎜의 두께를 갖는 금속 포일일 수 있다.The positive electrode support and the current collector may be a metal foil having a thickness of 0.05 to 0.2 mm.

상기 양극 집전체는 니켈 또는 니켈 도금된 스테인리스 스틸의 금속 포일일 수 있다.The positive electrode current collector may be a metal foil of nickel or nickel plated stainless steel.

본 발명에 따르면, Zn-Ni 플로우 전지를 제조하는데 있어서 금속 포일을 양극 집전체 이자 양극 지지체로서 적용하고, 그 위에 양극 활물질 Ni(OH)2를 포함하는 양극재를 적어도 일면 내지는 양면에 도포한 박형 양극과 음극용 금속 포일 지지체를 준비하고 이들 양극과 음극의 간극을 종래 대비 매우 촘촘하게 배치하여 종래 기술 대비 동일 부피 내에 많은 수의 전극을 집적함으로써 단위부피당의 에너지밀도(Wh/L)는 종래 수준을 유지하면서 단위 부피당의 출력밀도(W/L)를 획기적으로 증가시킬 수 있는 Zn-Ni 플로우 전지를 구현할 수 있다. According to the present invention, in manufacturing a Zn-Ni flow battery, a thin metal foil is applied as a positive electrode current collector and a positive electrode support, and a positive electrode material including the positive electrode active material Ni (OH) 2 is coated on at least one side or both sides thereof. By preparing a metal foil support for the positive electrode and the negative electrode and arranging the gaps between the positive electrode and the negative electrode very tightly compared to the prior art, by integrating a large number of electrodes in the same volume compared with the prior art, the energy density per unit volume (Wh / L) has been maintained It is possible to implement a Zn-Ni flow battery that can dramatically increase the power density (W / L) per unit volume while maintaining.

그러므로 본 발명에 의한 Zn-Ni 플로우 전지는 저속 충방전 속도로 운전되는 장주기-ESS용도 뿐만아니라, 고출력이 필요한 용도 예를 들어 비상전원 (UPS)기능이 있는 ESS 및 신재생 에너지 peak shaving 과 같이 고속 충방전이 필요한 ESS 분야의 이차전지로 용도 확대가 기대된다.Therefore, the Zn-Ni flow battery according to the present invention is not only used for long-period-ESS that is operated at low charge / discharge speed, but also for high-power applications such as ESS with emergency power supply (UPS) and renewable energy peak shaving. It is expected to expand its use as a secondary battery in the ESS field that needs charging / discharging.

도 1은 Zn-Ni 플로우 전지의 개념을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 금속포일 지지체형 양극을 제조하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 금속 포일 지지체형 양극을 이용한 본 발명의 플로우 전지의 구조를 개념적으로 나타내는 것으로서, 도 1에 나타낸 동일 부피의 플로우 전지에 비하여 출력을 향상시킬 수 있는 개념을 설명하는 도면이다.
1 is a view schematically showing the concept of a Zn-Ni flow battery.
2 is a view schematically showing a process of manufacturing a metal foil support type positive electrode according to the present invention.
FIG. 3 conceptually illustrates the structure of the flow battery of the present invention using the metal foil support-type positive electrode of the present invention, and illustrates the concept of improving output as compared to the flow volume of the same volume shown in FIG. 1.

본 발명은 Zn-Ni 플로우 전지에 대한 것이다. 보다 구체적으로는 강성이 있는 금속 포일을 양극 및 음극 집전체겸 지지체로 사용하여 양극 활물질의 두께를 50~300㎛ 수준으로 줄인 박형 양극 및 음극을 제조하고, 상기 양극과 음극의 간극을 기존 제품의 약 3mm 수준보다 줄이고 단위부피당 전극 수를 늘림으로써 Zn-Ni 플로우 전지의 제품의 단위부피당 에너지 밀도는 종래 수준을 유지하면서 충방전 속도, 즉, 제품의 단위부피당 출력을 증가시킬 수 있는 Zn-Ni 플로우 전지를 제공하고자 하는 것이다. The present invention relates to a Zn-Ni flow cell. More specifically, by using a rigid metal foil as a positive electrode and a negative electrode current collector and a support, a thin positive electrode and a negative electrode having a thickness of the positive electrode active material reduced to a level of 50 to 300 μm are prepared, and the gap between the positive electrode and the negative electrode is made of the existing product. By reducing the level to about 3mm and increasing the number of electrodes per unit volume, the energy density per unit volume of the Zn-Ni flow cell's product is maintained at a conventional level while increasing the charge / discharge rate, that is, the Zn-Ni flow, which can increase the output per unit volume of the product. It is to provide a battery.

도 1에 일반적인 Zn-Ni 플로우 전지의 구조를 개략적으로 나타내었다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, Zn-Ni 플로우 전지는 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 6 내지 10M 농도의 KOH 수용액을 기본으로 하는 유동하는 전해액을 포함한다.FIG. 1 schematically shows a structure of a general Zn-Ni flow battery. As can be seen from FIG. 1, a Zn-Ni flow cell includes a positive electrode, a negative electrode, and a flowing electrolyte based on a 6-10 M concentration of KOH aqueous solution between the positive electrode and the negative electrode.

양극활물질 소재로 NiOOH를 이용할 경우, 양극에서는 아래의 반응식 1과 같은 화학 반응이 일어난다.When NiOOH is used as a cathode active material, a chemical reaction occurs as shown in Scheme 1 below.

[반응식 1]Scheme 1

2NiOOH + 2H2O + 2e- = 2Ni(OH)2 + 2OH-, E0 = 0.490V 2NiOOH + 2H 2 O + 2e - = 2Ni (OH) 2 + 2OH -, E 0 = 0.490V

아울러, 음극에서는 아래의 반응식 2와 같은 아연의 화학 반응이 일어난다.In addition, a chemical reaction of zinc occurs in the negative electrode as shown in Scheme 2 below.

[반응식 2]Scheme 2

Zn + 4OH- = Zn(OH)4 2 - + 2e-, E0 = -1.215V Zn + 4OH - = Zn (OH ) 4 2 - + 2e -, E 0 = -1.215V

전해액에 KOH 수용액을 포함할 경우, 상기의 반응식 1과 반응식 2로부터 전체적인 전지화학반응은 아래의 반응식 3과 같다.When the KOH aqueous solution is included in the electrolyte solution, the overall cell chemistry from the reaction schemes 1 and 2 is shown in Scheme 3 below.

[반응식 3]Scheme 3

Zn + 2KOH + 2H2O + 2NiOOH = 2Ni(OH)2 + K2Zn(OH)4, V=1.705VZn + 2KOH + 2H 2 O + 2NiOOH = 2Ni (OH) 2 + K 2 Zn (OH) 4 , V = 1.705V

상기 반응식 1 내지 3을 참조하면, 충전시에는 전해액에 용해된 상태로 제공된 음극활물질인 Zn(OH)4 2 - 이온이 환원되어 Zn으로 석출되고, 반대로 방전시에는 상기 Zn이 다시 Zn(OH)4 2 - 이온으로 되어 전해액에 녹는다. 한편 NiOOH는 방전시 Ni(OH)2로 변화된다. 반대로, 충전시에는 상기 Ni(OH)2가 NiOOH로 변화된다.Referring to Reaction Schemes 1 to 3, during charging, Zn (OH) 4 2 - ion, which is a negative electrode active material provided in a dissolved state in an electrolyte solution, is reduced and precipitated as Zn, and when discharged, Zn is again Zn (OH). 4 2 - Becomes ions and dissolves in the electrolyte. On the other hand, NiOOH is changed to Ni (OH) 2 during discharge. In contrast, during charging, the Ni (OH) 2 is changed to NiOOH.

상기 양극은 양극 집전체 및 상기 양극 집전체의 적어도 일면에 양극재가 도포되어 있다. 상기 양극재는 양극활물질로서 니켈 화합물, 도전재 및 바인더를 포함하며, 이때, 상기 니켈 화합물은 예를 들어, NiOOH, Ni(OH)2 등의 분말 상태를 갖는 것을 사용한다. 이러한 니켈 화합물은 충방전 상태에 따라 NiOOH(충전 후), Ni(OH)2 (방전 후) 및 NiOOH 및 Ni(OH)2가 공존(충방전 도중)하는 상태로 존재할 수 있다.The cathode is coated with a cathode material on at least one surface of the cathode current collector and the cathode current collector. The cathode material includes a nickel compound, a conductive material, and a binder as the cathode active material. In this case, the nickel compound may be a powder having, for example, NiOOH, Ni (OH) 2, or the like. Such a nickel compound may exist in a state where NiOOH (after charge), Ni (OH) 2 (after discharge) and NiOOH and Ni (OH) 2 coexist (during charging and discharging) depending on the state of charge and discharge.

한편, 본 발명에서 양극이라 함은 양극 활물질과 도전재 및 바인더로 구성된 양극재가 양극집전체에 도포된 상태를 의미한다. 상기 양극재 구성요소 중 도전재는 양극활물질인 Ni(OH)2로부터 집전체로 전자를 전달하는 역할을 하는데, 그라파이트, 카본블랙과 같은 탄소분말 및 니켈분말과 같은 금속분말을 사용할 수 있다. 이러한 도전재로는 니켈분말, 카본블랙(Carbon Black), 켓젠블랙(Ketjen Black), 그라파이트(Graphite) 등을 들 수 있으며, 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. Meanwhile, in the present invention, the positive electrode means a state in which a positive electrode material composed of a positive electrode active material, a conductive material, and a binder is coated on a positive electrode current collector. The conductive material of the cathode material component serves to transfer electrons from Ni (OH) 2 , which is a cathode active material, to a current collector. Carbon powder such as graphite, carbon black, and metal powder such as nickel powder may be used. Such conductive materials include nickel powder, carbon black, ketjen black, graphite, and the like, which may be used alone or in combination.

상기 니켈 화합물과 도전재는 바인더에 의해 집전체의 표면에 도포된다. 상기 바인더는 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어, PTEE(Polytetra Fluoro Ethylene) 및 PVDF(polyvinylidene fluoride)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 불소수지를 사용할 수 있다.The nickel compound and the conductive material are applied to the surface of the current collector by a binder. The binder is not particularly limited, and for example, at least one fluorine resin selected from the group consisting of polytetra fluoro ethylene (PTEE) and polyvinylidene fluoride (PVDF) may be used.

본 발명의 양극은 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 Ni(OH)2 양극활물질, 도전재 및 바인더를 혼합한 양극재를 용매와 함께 혼합하여 슬러리 또는 페이스트화한 후, 양극재 슬러리 또는 양극재 페이스트를 상기 집전체 표면에 도포 및 건조/경화함으로써 집전체 표면에 양극재가 코팅된 양극을 제조할 수 있다. As shown in Figure 2, the positive electrode of the present invention, after mixing the positive electrode material mixed with the Ni (OH) 2 positive electrode active material, conductive material and binder with a solvent to form a slurry or paste, the positive electrode material slurry or positive electrode material paste It is possible to manufacture a positive electrode coated with a positive electrode material on the surface of the current collector by applying and drying / curing on the surface of the current collector.

상기 양극재 슬러리 또는 페이스트는 스크린 프린팅, 습식 파우더 스프레이, 바코팅, 테이프캐스팅 등의 다양한 방법을 적용하여 형성할 수 있는 것으로서 특별히 한정하지 않는다.The cathode material slurry or paste is not particularly limited as it can be formed by applying various methods such as screen printing, wet powder spray, bar coating, and tape casting.

상기 양극재는 Ni(OH)2 등의 양극활물질, 도전재 및 바인더를 포함하며, 이들은 부피비로 80~90부피%의 양극활물질과 5~10부피%의 도전재, 5~10부피%의 바인더로 구성되는 것이 바람직하다. 도전재의 함량이 낮으면 전도도가 부족하여 충방전 속도를 확보할 수 없으나, 과량 첨가되면 단위부피당 에너지 밀도가 감소하는 단점이 있다. 바인더 역시 부족하면 양극 탈리 현상이 발생하여 장기 충방전 수명이 감소하지만 과량 첨가하면 전극의 도전성이 감소하여 출력과 용량이 동시에 감소하는 문제가 있다.The cathode material includes a cathode active material such as Ni (OH) 2 , a conductive material, and a binder, which are 80 to 90% by volume of the cathode active material, 5 to 10% by volume of the conductive material, and 5 to 10% by volume of the binder. It is preferred to be configured. When the content of the conductive material is low, the conductivity is insufficient to secure the charge and discharge rate, but if excessively added, there is a disadvantage that the energy density per unit volume decreases. If the binder is also insufficient, anodic desorption occurs to reduce the long-term charge and discharge life, but when excessively added, the conductivity of the electrode decreases, resulting in a decrease in output and capacity.

본 발명의 양극은 상기 양극재가 양극 집전체의 표면에 도포되어 있는 것으로서, 상기 양극 집전체는 두께 0.2㎜ 이하, 보다 구체적으로는 0.05 내지 0.2㎜ 범위의 금속 포일(금속 박판)을 사용하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1㎜ 급 박판을 사용하는 것이 바람직하다. 플로우 전지는 양극과 음극 사이를 전해액이 유동하여야 하므로, 각각의 전극이 전해액이 유동하는 상태에서 전극 형상 및 전극간 거리를 안정적으로 유지할 수 있어야 한다. In the positive electrode of the present invention, the positive electrode material is coated on the surface of the positive electrode current collector, and the positive electrode current collector is preferably 0.2 mm or less in thickness, more specifically, a metal foil (metal thin plate) in the range of 0.05 to 0.2 mm. Do. More preferably, it is preferable to use a 0.1 mm class thin plate. In the flow battery, since the electrolyte must flow between the anode and the cathode, each electrode must be able to stably maintain the shape of the electrode and the distance between the electrodes while the electrolyte flows.

이때, 양극집전체는 집전뿐만 아니라 전극간 거리와 형상을 안정적으로 유지시키는 역할을 수행하며, 이를 위해 상기 집전체는 상기와 같은 두께 범위를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 집전체의 두께가 0.05㎜ 미만의 두께를 갖는 경우에는 전해액이 유동하는 환경 하에서 전극의 형상을 유지하지 못하여 파괴될 우려가 있으며, 양극과 음극의 접촉을 야기하여 전지의 단락을 초래할 수 있다.In this case, the positive electrode current collector serves to stably maintain the distance and shape between the electrodes as well as the current collector. For this purpose, the current collector preferably has a thickness range as described above. That is, when the thickness of the current collector has a thickness of less than 0.05 mm, there is a fear that the shape of the electrode may not be maintained under the environment in which the electrolyte flows, and may be destroyed, resulting in contact between the positive electrode and the negative electrode, which may cause a short circuit of the battery.

한편, 양극 집전체의 두께가 상기 범위를 벗어나 두꺼운 경우에는 플로우 전지로서 전극의 형태를 유지하는 데에는 적합하나, 전체 전극의 두께가 증대하게 되어 단위 부피당 전지 내에 포함되는 전극의 개수가 감소하게 되고, 이는 전지 용량 감소를 초래하며, 또한 고출력을 발휘할 수 없게 한다.On the other hand, when the thickness of the positive electrode current collector is thick outside the above range, it is suitable for maintaining the shape of the electrode as a flow battery, but the thickness of the entire electrode is increased to reduce the number of electrodes included in the battery per unit volume, This results in a decrease in battery capacity and also makes it impossible to exert high power.

상기 양극 집전체는 Ni, 혹은 니켈 도금된 스테인리스 스틸 등의 재질로 된 것을 사용할 수 있다. 다만, 본 발명에서는 금속 포일을 양극 집전체로 사용하므로, 전지의 단위 부피당 포함되는 양극 집전체의 개수가 증가하게 된다. 따라서, 본 발명의 양극 집전체로는 가격이 저렴하고 강성이 우수한 스테인리스 포일을 사용하는 것이 원가 절감 측면에서 보다 바람직하다. 상기 스테인리스 포일은 표면에 도금 혹은 클래딩에 의하여 Ni 내지는 Ni1 - xCox 코팅층을 포함하는 것을 사용할 수 있다.The positive electrode current collector may be made of a material such as Ni or stainless steel plated with nickel. However, in the present invention, since the metal foil is used as the positive electrode current collector, the number of positive electrode current collectors included per unit volume of the battery increases. Therefore, it is more preferable to use a stainless steel foil having low cost and excellent rigidity as the cathode current collector of the present invention in terms of cost reduction. The stainless steel foil may include a Ni or Ni 1 - x Co x coating layer by plating or cladding on a surface thereof.

이와 같은 양극 집전체의 표면에 상기 양극재의 페이스트 또는 슬러리를 도포함으로써 양극을 제조한다. 본 발명에서는 상기 양극 집전체 표면에 도포되는 양극재의 두께(또는 부착량)이 중요하지만, 상기 두께 또는 부착량을 얇게 함으로써 집전체로부터 양극 활물질의 거리가 단축되어 높은 출력, 즉, 고속 충방전이 가능하다. 이 경우 동일 면적일 때 전극판에서 얻을 수 있는 용량(Ah/전극)이 감소하는 단점이 있을 수 있으나, 이는 상기와 같은 금속 포일을 지지체로 사용함으로써 전극 갯수를 늘릴 수 있으며, 이에 의해 단위부피당 용량은 동일하게 유지할 수 있다.The positive electrode is manufactured by applying the paste or slurry of the positive electrode material to the surface of such a positive electrode current collector. In the present invention, the thickness (or adhesion amount) of the positive electrode material applied to the surface of the positive electrode current collector is important, but by reducing the thickness or the adhesion amount, the distance of the positive electrode active material from the current collector is shortened, so that high output, that is, high speed charge and discharge is possible. . In this case, there may be a disadvantage in that the capacity (Ah / electrode) obtained from the electrode plate may be reduced when the same area is used. However, this may increase the number of electrodes by using the metal foil as a support, thereby increasing the capacity per unit volume. Can remain the same.

통상 Zn-Ni 플로우 전지에서는 0.5 내지 1.0㎜의 전극을 주로 사용하고 있으며, 이러한 전극은 고출력, 고속 충방전에 불리하기 때문에 전력저장 장치 중에서 주로 저속 충방전을 하는 장주기 ESS용으로 응용이 한정되어 있다는 단점이 있다. 이에, 본 발명에서는 300㎛ 이하, 예를 들어, 80 내지 300㎛, 100 내지 300㎛, 150 내지 300㎛의 수준으로 양극의 두께를 얇게 형성함으로써 Vanadium Redox Flow 대비 낮은 단위면적당 출력밀도를 크게 향상시킬 수 있다.In general, Zn-Ni flow batteries use electrodes of 0.5 to 1.0 mm, and since these electrodes are disadvantageous for high output and high speed charging and discharging, their application is limited to long-period ESS that performs low-speed charging and discharging mainly in power storage devices. There are disadvantages. Therefore, in the present invention, the thickness of the anode is reduced to 300 µm or less, for example, 80 to 300 µm, 100 to 300 µm, and 150 to 300 µm, thereby greatly improving output density per unit area lower than that of Vanadium Redox Flow. Can be.

이를 위해, 본 발명은 양극 지지체 겸 집전체인 금속 포일의 일면 또는 양면에 양극재를 0.1㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.03 내지 0.1㎜, 예를 들어, 0.03 내지 0.07㎜의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.To this end, the present invention preferably forms a positive electrode material on the one side or both sides of the metal foil, which is the positive electrode support and the current collector, to a thickness of 0.1 mm or less, more preferably 0.03 to 0.1 mm, for example, 0.03 to 0.07 mm. Do.

예를 들어, 현재 Zn-Ni 플로우 전지 제품의 선도 주자인 미국의 CUNY사의 경우 다공성 니켈 소결체를 양극 집전체로 사용하며, 양극 두께가 약 600㎛ 수준이다. 본 발명에서는, 일 예로서, 0.1㎜ 두께의 금속 포일을 양극 집전체로 사용하고, 그 양면에 0.05㎜ 수준의 양극재를 도포함으로써, 상기CUNY 사의 양극에 대비 1/23이하인 200㎛ 수준으로 박형 양극을 형성할 수 있다. 이에 의해 본 발명은 종래에 비하여 단위부피당 3배의 양극을 집적함으로써 양극의 유효 면적을 약 3배 증가시킬 수 있고 그만큼 단위부피당 출력(W/L)이 향상이 가능하다.For example, CUNY, a US leader in Zn-Ni flow battery products, uses a porous nickel sintered body as a positive electrode current collector and has a thickness of about 600 μm. In the present invention, as an example, by using a 0.1 mm thick metal foil as a positive electrode current collector, by applying a positive electrode material of 0.05 mm level on both sides thereof, it is thin to 200㎛ level that is 1/23 or less than the anode of the CUNY company An anode can be formed. As a result, the present invention can increase the effective area of the anode by about three times by integrating the anode three times per unit volume as compared with the conventional art, and the output per unit volume (W / L) can be improved accordingly.

본 발명의 Zn-Ni 플로우 전지에 있어서 상기 양극과 쌍이 되는 음극 역시 상기 양극과 마찬가지로 0.2㎜ 이하, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.2㎜, 예를 들어, 0.1㎜ 수준의 금속 포일을 사용할 수 있다. 상기 금속 포일은 음극의 집전체 및 지지체로서의 역할을 수행하며, 그 자체가 음극의 두께이다. In the Zn-Ni flow battery of the present invention, a negative electrode paired with the positive electrode may also use a metal foil of 0.2 mm or less, more preferably 0.05 to 0.2 mm, for example, 0.1 mm level, similarly to the positive electrode. The metal foil serves as a current collector and a support of the negative electrode, and is itself a thickness of the negative electrode.

상기 음극의 금속 포일은 예를 들어, 니켈 및 구리 등의 재질을 사용할 수 있으며, 스테인리스 포일의 표면에 니켈, 구리, 또는 주석을 도금 또는 클래딩한 금속 포일을 음극 집전체로 사용할 수 있다. 경제성을 위하여 니켈, 구리, 또는 주석으로 도금 혹은 클래딩한 스테인리스 금속 포일을 사용하는 것이 바람직하다.As the metal foil of the negative electrode, for example, a material such as nickel and copper may be used, and a metal foil obtained by plating or cladding nickel, copper, or tin on the surface of the stainless steel foil may be used as the negative electrode current collector. For economics it is preferred to use stainless steel metal foils plated or clad with nickel, copper or tin.

본 발명에서의 음극은 음극집전체만으로 구성되며, 음극활물질은 전해액에 Zn(OH)4 2- 이온 상태로 용해되어 있다. 충전시에는 전해액 중의 Zn(OH)4 2 - 이온이 음극 집전체 위에 석출되며, 방전 시에는 상기 Zn이 다시 Zn(OH)4 2 - 이온으로 전해액에 용해된다. 또한, KOH 수용액의 경우, 상기의 전지 반응에 필요한 OH- 이온 및 음극활물질인 Zn(OH)4 2 -를 충분히 제공한다.The negative electrode of the present invention is composed of only the negative electrode current collector, the negative electrode active material is dissolved in the state of Zn (OH) 4 2- ion. Is deposited on the entire ion is a negative electrode current collector, when the discharge is re-Zn Zn (OH) 4 2 - - include Zn (OH) 4 2 in the electrolyte during charging and soluble in the ionic liquid electrolyte. In the case of a KOH aqueous solution, required for the cell reaction of the OH - and provides a sufficiently-in Zn (OH) ions and a negative electrode active material 42.

상기 전해액은 펌프나 모터로 계속 순환시켜 전해액 내의 Zn(OH)4 2 -, (OH)- 이온 등 주요 이온들의 농도를 균일하게 유지함으로써 충전시 음극에서 수지상 아연인 Zn 덴드라이트(dendrite)의 생성 및 이로 인한 단락 발생을 방지할 수 있다.The electrolytic solution 42 while continuously circulating with a pump or motor, Zn (OH) in the electrolyte -, (OH) - generation of the ion and the main ion dendritic zinc is Zn dendrite (dendrite) on the anode during charging by uniformly maintaining the concentration of And short circuits due to this can be prevented.

이와 같은 본 발명의 전지 구성을 통하여 제품 단위부피당 전류 밀도, 즉, 단위부피당 출력을 획기적으로 향상시킬 수 있다. 또한 전극 두께가 얇아지면 양극인 Ni(OH)2의 도전 경로가 단축되어 높은 C-rate에서도 충방전 용량이 감소하지 않으며, 도전재의 함량을 줄여서 단위부피당의 에너지 밀도의 향상도 도모할 수 있다.Through such a battery configuration of the present invention it is possible to significantly improve the current density per unit volume of the product, that is, the output per unit volume. In addition, when the electrode thickness is thin, the conduction path of the anode Ni (OH) 2 is shortened, and thus the charge / discharge capacity is not reduced even at high C-rate, and the energy density per unit volume can be improved by reducing the content of the conductive material.

한편, Zn-Ni 플로우 전지는 양극과 음극 사이에 6 내지 10M 농도의 KOH 수용액 전해기반의 강알칼리 전해액을 사용한다. 상기 전해액은 충전 또는 방전시 전지 내부의 아연 이온이 이동하는 통로로서 역할을 수행한다.Meanwhile, the Zn-Ni flow battery uses a strong alkaline electrolyte based on a 6-10 M KOH aqueous solution electrolyte between a positive electrode and a negative electrode. The electrolyte serves as a passage through which zinc ions inside the battery move during charging or discharging.

Claims (14)

표면에 도금 혹은 클래딩에 의하여 Ni 내지는 Ni1-xCox 코팅층을 포함하는 0.05~0.2mm의 스테인리스의 금속 포일을 집전체 겸 지지체로 하고, 상기 금속 포일의 적어도 일면에는 양극재가 도포되고, 집전체와 양극재를 합하여 0.3mm 이하인 박형 양극; 및
금속 포일을 집전체 겸 지지체로 하고, 금속포일의 두께가 0.2mm 이하인 박형 음극;
을 포함하며, 상기 박형 양극 및 박형 음극간 전극 간극이 0.5mm 이하인, 단위부피당 전극 집적도를 향상시켜 단위부피당 출력밀도를 높인 것을 특징으로 하는 Zn-Ni 플로우 전지.
A metal or stainless steel foil of 0.05 to 0.2 mm including Ni or Ni 1-x Co x coating layer is formed as a current collector and a support by plating or cladding on a surface thereof, and a cathode material is coated on at least one surface of the metal foil. Thin anode of 0.3 mm or less in total and positive electrode material; And
A thin negative electrode having a metal foil as a current collector and a support, and having a metal foil having a thickness of 0.2 mm or less;
Zn-Ni flow battery comprising a, wherein the electrode gap between the thin anode and thin cathode is 0.5mm or less, the electrode density per unit volume is improved to increase the output density per unit volume.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 코팅층은 5~30㎛의 두께를 갖는 것인 Zn-Ni 플로우 전지.
The Zn-Ni flow battery of claim 1, wherein the coating layer has a thickness of 5 to 30 μm.
제1항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박형 양극은 Ni(OH)2를 양극 활물질로 하는 양극재가 상기 금속포일 지지체 겸 집전체의 일면 혹은 양면에 0.1mm 이하의 두께로 도포된 것인 Zn-Ni 플로우 전지.
The cathode according to any one of claims 1 to 7, wherein the thin cathode is formed by coating a cathode material having Ni (OH) 2 as a cathode active material on one or both surfaces of the metal foil support and the current collector to a thickness of 0.1 mm or less. Zn-Ni flow battery.
제1항에 있어서, 상기 박형 음극은 0.05~0.2mm 두께의 스테인리스 포일인 Zn-Ni 플로우 전지.
The Zn-Ni flow battery of claim 1, wherein the thin cathode is a stainless steel foil having a thickness of 0.05 to 0.2 mm.
제9항에 있어서, 상기 박형 음극은 상기 스테인리스 포일의 표면에 도금 또는 클래딩에 의해 Ni, Cu 또는 Sn의 코팅층을 포함하는 것인 Zn-Ni 플로우 전지.
The Zn-Ni flow battery of claim 9, wherein the thin cathode includes a coating layer of Ni, Cu, or Sn on the surface of the stainless foil by plating or cladding.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100454068B1 (en) * 2001-11-30 2004-10-26 한국바이오시스템(주) Biochemical fuel cells with installed membrane-electrode assembly
KR100591435B1 (en) * 2004-03-29 2006-06-22 삼성에스디아이 주식회사 Can-type Lithium-ion Secondary Battery
KR100876253B1 (en) * 2007-03-08 2008-12-26 삼성에스디아이 주식회사 Polymer battery pack
KR100943569B1 (en) * 2007-03-26 2010-02-23 삼성에스디아이 주식회사 Polymer Electrolyte Battery and Formation Method
KR101464515B1 (en) * 2012-10-24 2014-11-25 주식회사 비츠로셀 Ni-Zn FLOW BATTERY WITH LONG LIFE TIME

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160351890A1 (en) * 2014-09-02 2016-12-01 Panisolar, Inc. Batteries with Replaceable Zinc Cartridges

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