• 제목/요약/키워드: 아연공기전지

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전해질 유동 조건에 따른 아연공기전지 아연극 표면의 Zincate 이온 농도 예측을 위한 수치해석적 연구 (Numerical Analysis of the Prediction of Zincate Concentration at a Zinc Electrode with Electrolyte Flow Conditions in a Zinc Air Fuel Cell)

  • 김정윤;이호일;오태영;박상민
    • 전기화학회지
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    • 제14권4호
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    • pp.231-238
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    • 2011
  • 수치해석을 이용하여 아연공기전지의 전기화학적 성능을 예측하였다. KOH 수계전해질 내부의 이동현상을 예측하기 위하여 Nernst-Planck식을 사용하였고, 전극 표면의 활성화손실을 모사하기 위해 아연극(음극)에는 Butler-Volmer식을, 공기극(양극)에는 Tafel식을 적용하였다. 정상상태해석을 통하여 아연/공기전지의 I-V곡선을 도출하였으며, 실험결과와의 I-V곡선 비교/분석을 통하여 수치 해석 모델의 타당성을 검증하였다. 전지반응 진행에 따른 전해질 내부의 이온 이동 및 분포 특성을 조사하기 위해 과도상태해석을 수행하였으며, 전극주변에서의 ${Zn(OH)_4}^{-2}$, $OH^-$, $K^+$ 이온들의 농도변화를 확인할 수 있었다. 또한, 다양한 전지전압조건 하에서 반응시간에 따라 아연극 표면에서의 ${ZnOH_4}^{2-}$의 농도 변화를 해석한 결과, 반응진행시 아연극 표면에서 ${ZnOH_4}^{2-}$의 농도가 최고성능을 나타내는 운전전압 0.63 V에서 약 1초 만에 포화농도에 도달하였으며, 일반적인 운전조건인 1.04 V에서는 약 13초 만에 포화농도에 접근하는 것으로 나타났다.

대기중의 이산화탄소가 공기-아연전지에 미치는 영향 (Effect of Carbon Dioxide in the Air on Zinc-air Cell)

  • 김남인;박기홍;최용국;이우태
    • 공업화학
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    • 제10권2호
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    • pp.177-182
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    • 1999
  • 대기중의 이산화탄소가 공기-아연전지에 미치는 영향을 검토하기 위하여 수산화칼륨 수용성 전해액을 공기와 접촉시킨 다음 시간의 경과에 따라 전해액중의 탄산칼륨 농도를 분석하여 전지 용량과의 관계를 규명하고자 하였다. 전해액은 공기와 접촉하는 시간이 경과함에 따라 대기중의 이산화탄소 흡수로 인하여 탄산칼륨의 농도가 증가하였으나 이에 비례하여 전지의 용량은 선형적으로 감소하였다. 이산화탄소의 흡수반응속도는 소수성 막의 세공크기가 주 인자로 작용하였으며, 세공크기를 조절한 소수성 막을 사용한 결과 이산화탄소 흡수로 인한 전지용량 열화현상을 현저히 감소시킬 수 있었다.

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산성용액에서 전해액 조성에 따른 아연공기 이차전지의 성능변화 (Characterization for Performance of Zn-Air Recharegeable Batteries on Different Composition in Acidic Electrolyte)

  • 대관하;노립신;심중표;이홍기
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제32권5호
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    • pp.401-409
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    • 2021
  • The combination of different concentrations of ZnSO4 in acidic solution as electrolyte in Zn-air batteries was investigated by Zn symmetrical cell test, half-cell and full cell tests. Using 1 M ZnSO4 + 0.05 M H2SO4 as electrolyte and MnO2 as air cathode catalyst with Zn foil anode, this combination had a satisfactory performance with balance of electrochemical activity and stability. Its electrochemical activity was matched to or even better than the PtRu catalyst in different current density. And its cycle life was improved (more than 100 cycles stable) by suppressing the growth of zinc dendrites on anode obviously. This electrolyte overcame the shortcomings of alkaline electrolyte that are easy to react with CO2 in the air, severely growth of Zn dendrites caused by uneven plating/stripping of Zn.

M&S를 이용한 아연-공기전지 최적화 연구 (A Study on Optimizing Zinc-Air Batteries Using M&S)

  • 이재인
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제17권5호
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    • pp.688-693
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    • 2014
  • Zinc-air batteries which has various merits in the aspect of energy density, power density and price relative to lithium based second batteries were extensively investigated recently. To develope and optimize these zinc-air batteries, the method of M&S is so efficient solution to reduce price and time. Therefore, in this paper, after executing mathematical modeling, I optimized the zinc-air battery through the simulation and make bolt-cell and discharge it to compare with simulation result. As a result, predictions are well agreed with experimental results.

고출력.고에너지 밀도의 아연금속-공기전지 (Rechargeable Zn-air Energy Storage Cells Providing High Power Density)

  • 박동원;김진원;이재광;이재영
    • 공업화학
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    • 제23권4호
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    • pp.359-366
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    • 2012
  • 아연금속-공기전지는 기존의 이차전지보다 높은 중량당 에너지 밀도, 낮은 제조단가를 가짐과 동시에 소재적으로 친환경적이다. 소형 및 중대형 전력 저장 시스템, 전기자동차, 스마트 휴대기기의 상용화에 있어 최우선시 되고 있는 것은 배터리의 충 방전 능이다. 따라서 환원 촉매의 높은 과전압, 산화 전극의 불안정성 및 비가역성, 액체 전해질 사용에 따른 여러 문제점을 해결하여야 한다. 본 총설에서는 공기극 막의 손상 방지 기술, 아연금속 전극의 구조 개선을 통한 충전효율 저하 방지 기술, 부반응 및 부동태화를 막기 위한 하이브리드 전해질 도입 등의 최근 기술적 이슈와 연구동향을 소개하고자 한다.

포스트 리튬 이차전지 기술 동향 (Technology Trends in Post-Lithium Secondary Batteries)

  • 최윤호;정형석
    • 전자통신동향분석
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    • 제38권6호
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    • pp.128-136
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    • 2023
  • Lithium accounts for only 0.0017% of the earth crust, and it is produced in geographically limited regions such as South America, the United States, and China. Since the first half of 2017, the price of lithium has been continuously increasing, and with the rapid adoption of electric vehicles, lithium resources are expected to be depleted in the near future. In addition, economic blocs worldwide face intensifying scenarios such as competition for technological supremacy and protectionism of domestic industries. Consequently, Korea is deepening its dependence on China for core materials and is vulnerable to the influence of the United States Inflation Reduction Act. We analyze post-lithium secondary battery technologies that rely on more earth-abundant elements to replace lithium, whose production is limited to specific regions. Specifically, we focus on the technological status and issues of sodium-ion, zinc-air, and redox-flow batteries. In addition, research trends in post-lithium secondary batteries are examined. Post-lithium secondary batteries seem promising for large-capacity energy storage systems while reducing the costs of raw materials compared with existing lithium-based technologies.

아연-공기전지용 페롭스카이트 산화물 촉매의 산소환원반응 특성 (Characterization of LaCoO3 Perovskite Catalyst for Oxygen Reduction Reaction in Zn-air Rechargeable Batteries)

  • 선호정;조명연;안정철;엄승욱;박경세;심중표
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제25권4호
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    • pp.436-442
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    • 2014
  • $LaCoO_3$ powders synthesized by Pechini process were pulverized by planetary ball-milling to decrease particle size and characterized as a catalyst in alkaline solution for oxygen reduction and evolution reaction (ORR & OER). The changes of physical properties, such as particle size distribution, surface area and electric conductivity, were analyzed as a function of ball-milling time. Also, the variations of the crystal structure and surface morphology of ball-milled powders were examined by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. The electrochemically catalytic activities of the intrinsic $LaCoO_3$ powders decreased with increasing ball-milling time, but their electrochemical performance as an electrode improved by the increase of the surface area of the powder.

마그네트론 스퍼터링법을 이용한 Zn 나노 구조 제어 (Structure Control of Zinc Film Using Magnetron Sputtering)

  • 이원지;윤성호;김안나;박진성;김현종;이호년
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.85.1-85.1
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    • 2018
  • 고표면적 다공성 금속 박막 형성 기술은 타겟에서 방출된 금속 원자들이 타겟 주변에서 서로 충돌하여 나노입자를 형성한 후 기판으로 입자를 이송시켜 나노 구조를 지니는 박막을 성장시키는 기술이다. 고표면적 다공성 금속 박막 형성 기술로 제작한 다공성 박막은 열린 기공 구조를 지니고 있기 때문에 외부 기체의 확산이 용이하고 비표면적이 높다는 특징을 가지고 있다. 특히 금속 공기 이차전지 등의 배터리의 경우 전극의 비표면적이 성능을 결정하는 중요한 인자이므로 금속판을 사용하는 경우 대비 비표면적이 높은 나노구조를 사용할 경우 용량 증대에 유리하다. 본 연구에서는 공정 압력, 공정 파워, 타겟과 기판과의 거리, 칠러 온도 등 증착 공정 변수를 제어하여 표면적이 높은 아연 나노 구조를 형성하였다. 이를 분석하기 위해 SEM을 이용하여 미세구조 및 두께를 관찰하였으며, 박막 증착 전후의 무게를 측정하여 기공률을 계산하였다. 또한 XRD 분석을 통하여 결정성 및 결정의 크기를 확인하였다. 이렇게 제작된 고표면적 다공성 Zn 금속박막을 응용하여 아연 전지 성능 평가를 진행하였다.

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다양한 온도에서 합성한 전기방사 LaCoO3 페롭스카이트 나노섬유의 알칼리용액에서 산소환원 및 발생반응에 대한 전기화학 특성 (Electrochemical Characterization of Electrospun LaCoO3 Perovskite Nanofibers Prepared at Different Temperature for Oxygen Reduction and Evolution in Alkaline Solution)

  • 로페즈 카린;선호정;박경세;엄승욱;심중표
    • 한국수소및신에너지학회논문집
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    • 제26권2호
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    • pp.148-155
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    • 2015
  • Electrospun $LaCoO_3$ perovskite nanofibers were produced for the air electrode in Zn-air rechargeable batteries using electrospinning technique with sequential calcination. The final calcination temperature was varied from 500 to $800^{\circ}C$ in order to determine its effect on the physical and electrochemical properties of the prepared $LaCoO_3$ perovskite nanofibers. The surface area of the electrospun $LaCoO_3$ perovskite nanofibers were observed to decrease with increasing final calcination temperature. Electrospun $LaCoO_3$ perovskite nanofibers calcined with final calcination temperature of $700^{\circ}C$ had the best electrocatalytic activity among the prepared perovskite nanofibers.

MnO2입자 크기에 따른 아연공기전지의 특성연구 (Size Effects of the Catalyst on Characteristics of Zn/Air Batteries)

  • 김지훈;엄승욱;문성인;윤문수;김주용;박정식;박정후
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제16권12호
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    • pp.1150-1154
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    • 2003
  • The voltage profile during discharge of the zinc air battery has very flat pattern until reach to end of discharge voltage. But, when zinc air battery is discharged by high current, the discharge voltage and energy becomes low. Therefore, we focused on effects of catalyst size to solve this problems by increasing active sites of oxygen reduction reaction. The size of catalyst was reduced from 27 to l${\mu}{\textrm}{m}$ and we examined average discharge voltage, capacity, energy, resistance and characteristics during GSM pulse discharge of zinc air battery with change of current density. And we also measured porosity of the cathode according to the ASTM. So we have got improvement of average discharge voltage and energy when catalyst was minimized and we have got optimum size of catalyst at 5${\mu}{\textrm}{m}$.