KR102317345B1 - Battery electrolyte and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전지용 전해질에 관한 것으로, 구체적으로 전지용 전해질, 전지용 전해질 제조방법 및 상기 전지용 전해질을 사용한 이차전지를 제공한다. 본 발명의 전지용 전해질은 β-1,4 결합한 자일로스(xylose)가 주쇄를 구성하고, 측쇄에 자일로스(xylose)와 같거나 다른, 단당체 또는 단당체 유도체가 결합된 다당체를 포함하고, 수계 용매 및 금속이온을 포함한다. 이러한 전지용 전해질은 독성이 적으며, 폭발의 위험을 감소키는 효과가 있다.The present invention relates to an electrolyte for a battery, and more particularly, to an electrolyte for a battery, a method for manufacturing an electrolyte for a battery, and a secondary battery using the electrolyte for a battery. The electrolyte for a battery of the present invention includes a polysaccharide in which β-1,4-bonded xylose constitutes a main chain, and a monosaccharide or a monosaccharide derivative is bonded to a side chain the same as or different from xylose, solvents and metal ions. This battery electrolyte is less toxic and has the effect of reducing the risk of explosion.
Description
본 발명은 전해질에 관한 것으로, 구체적으로 전지용 전해질에 관한 것이다.The present invention relates to an electrolyte, and specifically to an electrolyte for a battery.
이차전지는 방전 뿐 아니라 충전이 가능하여 반복적으로 사용할 수 있는 전지를 말한다. 이차전지는 양극 활물질에 포함된 금속이온이 전해질을 거쳐 음극으로 이동한 후 음극 활물질의 층상 구조 내로 삽입되며(충전), 이 후 음극 활물질의 층상 구조 내로 삽입되었던 금속이온이 다시 양극으로 되돌아가는(방전) 원리를 통해 작동한다. 이러한 이차전지는 현재 상용화되어 휴대전화, 노트북 컴퓨터 등의 소형전원으로 사용되고 있으며, 하이브리드 자동차 등의 대형 전원으로도 사용 가능할 것으로 예측되고 있어, 그 수요가 증대될 것으로 예상된다.A secondary battery refers to a battery that can be used repeatedly because it can be charged as well as discharged. In a secondary battery, the metal ions contained in the positive electrode active material move to the negative electrode through the electrolyte and are inserted into the layered structure of the negative electrode active material (charging), and then the metal ions inserted into the layered structure of the negative electrode active material are returned to the positive electrode ( discharge) principle. Such secondary batteries are currently commercialized and used as small power sources for mobile phones and notebook computers, and are expected to be used as large power sources for hybrid vehicles, and the demand for them is expected to increase.
그러나 최근 유기용액을 전해액으로 사용한 이차전지는 폭발 및 화재 발생의 사례가 보고되고 있어 이차전지의 안정성 확보에 대한 연구가 활발하다. 일예로, 한국공개특허 제10-2014-0046611호에서는 비닐기 및 이온성기를 갖는 이온성 액체 단량체, 유기 전해액, 및 말단에 적어도 5개의 이중결합을 갖는 가교제를 포함하는 이온성 액체 고분자 전해질용 조성물을 개시하고 있다.However, recently, cases of explosions and fires have been reported in secondary batteries using organic solutions as electrolytes, so research on securing the stability of secondary batteries is active. For example, in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2014-0046611, a composition for an ionic liquid polymer electrolyte comprising an ionic liquid monomer having a vinyl group and an ionic group, an organic electrolyte, and a crosslinking agent having at least five double bonds at the ends is starting
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 독성이 적으며, 폭발의 위험이 적은 전해질 및 그 제조방법을 제공하고, 나아가 상기 전해질을 사용한 전지를 제공함에 있다.An object to be solved by the present invention is to provide an electrolyte having a low toxicity and a low risk of explosion and a method for manufacturing the same, and further to provide a battery using the electrolyte.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 측면은 전지용 전해질을 제공한다. 상기 전지용 전해질은 β-1,4 결합한 자일로스(xylose)가 주쇄를 구성하고, 측쇄에 자일로스(xylose)와 같거나 다른, 단당체 또는 단당체 유도체가 결합된 다당체를 포함하고, 수계 용매 및 금속이온을 포함하는 전지용 전해질이다.In order to solve the above problems, one aspect of the present invention provides an electrolyte for a battery. The battery electrolyte includes a polysaccharide in which β-1,4-bonded xylose constitutes a main chain, and a monosaccharide or a monosaccharide derivative, same or different from xylose, is bound to a side chain, an aqueous solvent and It is an electrolyte for batteries containing metal ions.
또한, 상기 다당체의 측쇄를 구성하는 단당체 또는 단당체 유도체는 자일로스(xylose), 아라비노스(arabinose), 람노스(rhamnose) 및 갈락투론산(galacturonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In addition, the monosaccharide or monosaccharide derivative constituting the side chain of the polysaccharide may be at least one selected from the group consisting of xylose, arabinose, rhamnose and galacturonic acid. .
또한, 상기 다당체는 바질시드로부터 추출한 다당체일 수 있다.In addition, the polysaccharide may be a polysaccharide extracted from basil seed.
또한, 상기 금속이온은 아연이온, 리튬이온, 나트륨이온 및 칼륨이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In addition, the metal ion may be one selected from the group consisting of zinc ions, lithium ions, sodium ions and potassium ions.
또한, 상기 전해질은 젤라틴, 콜라겐, 히알루론산 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may further include one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, hyaluronic acid and chitosan.
본 발명의 다른 측면은 전지용 전해질를 제공한다. 상기 전지용 전해질는 바질시드로부터 추출한 다당체, 수계 용매 및 금속이온을 포함하는 전지용 전해질이다.Another aspect of the present invention provides an electrolyte for a battery. The battery electrolyte is a battery electrolyte comprising a polysaccharide extracted from basil seed, an aqueous solvent, and metal ions.
또한, 상기 다당체을 구성하는 단당체 또는 단당체 유도체는 자일로스(xylose), 아라비노스(arabinose), 람노스(rhamnose) 및 갈락투론산(galacturonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In addition, the monosaccharide or monosaccharide derivative constituting the polysaccharide may be one or more selected from the group consisting of xylose, arabinose, rhamnose and galacturonic acid.
또한, 상기 금속이온은 아연이온, 리튬이온, 나트륨이온 및 칼륨이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In addition, the metal ion may be one selected from the group consisting of zinc ions, lithium ions, sodium ions and potassium ions.
또한, 상기 전해질은 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may further include one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid.
본 발명의 또 다른 측면은 전지용 전해질 제조방법을 제공한다. 상기전지용 전해질 제조방법은 바질시드를 금속이온을 포함하는 수용액에 침지시켜 바질시드 표면에 막을 형성하는 단계, 상기 수용액을 교반하여 상기 바질시드 표면에 형성된 막이 수용액과 혼합되어 콜로이드로 제조되는 단계 및 상기 콜로이드를 여과하여 바질시드를 분리하는 단계를 포함하는 전지용 전해질 제조방법이다.Another aspect of the present invention provides a method for preparing an electrolyte for a battery. The battery electrolyte manufacturing method comprises the steps of immersing a basil seed in an aqueous solution containing metal ions to form a film on the surface of the basil seed, stirring the aqueous solution so that the film formed on the surface of the basil seed is mixed with the aqueous solution to form a colloid, and the It is a method for preparing an electrolyte for a battery comprising the step of separating the basil seeds by filtering the colloid.
또한, 상기 금속이온은 아연이온, 리튬이온, 나트륨이온, 마그네슘이온 및 칼륨이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In addition, the metal ion may be one selected from the group consisting of zinc ions, lithium ions, sodium ions, magnesium ions and potassium ions.
또한, 상기 바질시드가 분리된 콜로이드에 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method may further include mixing at least one selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid to the colloid from which the basil seed is separated.
본 발명의 또 다른 측면은 이차전지를 제공한다. 상기 이차전지는 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 함유하는 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되고, 바질시드로부터 추출한 다당체, 물 및 금속이온을 포함하는 전해질;을 포함하는 이차전지이다.Another aspect of the present invention provides a secondary battery. The secondary battery is a secondary battery comprising a; a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, and an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode, the polysaccharide extracted from the basil seed, water and metal ions.
또한, 상기 전해질은 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may further include one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid.
본 발명의 전해질은 물을 흡수할 수 있는 폴리머가 포함되어 물을 많이 흡수할 수 있어, 독성이 적으며, 폭발의 위험을 감소시킬 수 있다.The electrolyte of the present invention contains a polymer capable of absorbing water, so it can absorb a lot of water, so it is less toxic and can reduce the risk of explosion.
또한 본 발명의 전해질은 바질시드로부터 추출한 다당체를 포함하여 친환경적일 수 있다.In addition, the electrolyte of the present invention may be environmentally friendly, including polysaccharides extracted from basil seeds.
본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콜로이드 형태의 1M ZnSO4 전해질 제조방법을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔 형태의 1M ZnSO4 전해질 제조방법을 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 콜로이드 형태의 1M ZnSO4 전해질을 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔 형태의 1M ZnSO4 전해질을 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 아연이온 이차전지 제작 후 전압을 확인하는 사진이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 아연이온 이차전지의 초기 방전 및 충전 성능을 나타내는 데이터이다.1 is a schematic diagram showing a method for manufacturing a colloidal 1M ZnSO 4 electrolyte according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a gel 1M ZnSO 4 electrolyte according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
4 is a photograph showing a colloidal 1M ZnSO 4 electrolyte according to an embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing a gel-form 1M ZnSO 4 electrolyte according to an embodiment of the present invention.
6 is a photograph confirming the voltage after manufacturing a zinc ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.
7 is data showing initial discharging and charging performance of a zinc ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실험예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, preferred experimental examples according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the present invention is susceptible to various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and shown in the drawings and will be described in detail hereinafter. However, it is not intended to limit the invention to the particular form disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents and substitutions consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be understood that when an element, such as a layer, region, or substrate, is referred to as being “on” another component, it may be directly on the other element or intervening elements in between. .
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and/or regions, such elements, components, regions, layers and/or regions are not It will be understood that they should not be limited by these terms.
전해질electrolyte
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 측면은 전지용 전해질을 제공한다. 상기 전지용 전해질은 β-1,4 결합한 자일로스(xylose)가 주쇄를 구성하고, 측쇄에 자일로스(xylose)와 같거나 다른, 단당체 또는 단당체 유도체가 결합된 다당체를 포함하고, 수계 용매 및 금속이온을 포함하는 전지용 전해질이다.In order to solve the above problems, one aspect of the present invention provides an electrolyte for a battery. The battery electrolyte includes a polysaccharide in which β-1,4-bonded xylose constitutes a main chain, and a monosaccharide or a monosaccharide derivative, same or different from xylose, is bound to a side chain, an aqueous solvent and It is an electrolyte for batteries containing metal ions.
상기 다당체의 β-1,4 결합한 자일로스(xylose)로 이루어진 주쇄는 물에 의해 분해되지 않으며, 상기 다당체를 구성하는 단당체 또는 단당체 유도체는 물과 수소결합을 할 수 있는 -H, -OH, -COOH, -CH2COOH 및 -CH2OH 중에서 선택된 하나인 작용기를 구비하여 물을 많이 흡수할 수 있어, 수계 전해질로 사용될 수 있다.The main chain composed of β-1,4-bonded xylose of the polysaccharide is not decomposed by water, and the monosaccharide or monosaccharide derivative constituting the polysaccharide is -H, -OH capable of hydrogen bonding with water. , -COOH, -CH 2 COOH and -CH 2 OH by having a functional group selected from the group can absorb a lot of water, it can be used as an aqueous electrolyte.
상기 다당체의 측쇄를 구성하는 단당체 또는 단당체 유도체는 자일로스(xylose), 아라비노스(arabinose), 람노스(rhamnose) 및 갈락투론산(galacturonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 상기 측쇄를 구성하는 단당체 또는 단당체 유도체는 2개 이상일 수 있다. 상기 측쇄에 결합된 단당체 또는 단당체 유도체로 인해 단위부피당 물을 흡수하는 능력이 증가되어 수계 전해질로 사용될 수 있다. The monosaccharide or monosaccharide derivative constituting the side chain of the polysaccharide may be one or more selected from the group consisting of xylose, arabinose, rhamnose and galacturonic acid. There may be two or more monosaccharides or monosaccharide derivatives constituting the side chain. The ability to absorb water per unit volume is increased due to the monosaccharide or monosaccharide derivative bonded to the side chain, and thus it can be used as an aqueous electrolyte.
구체적으로, 상기 다당체는 바질시드로부터 추출한 다당체일 수 있다. Specifically, the polysaccharide may be a polysaccharide extracted from basil seed.
한편, 상기 금속이온은 아연이온, 리튬이온, 나트륨이온 및 칼륨이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 상기 금속이온은 금속염의 형태로 상기 수용액에 포함되어 있을 수 있다. 상기 이온의 종류에 따라 아연이온 이차전지, 리튬이온 이차전지, 나트륨이온 이차전지, 마그네슘이온 이차전지 및 칼륨이온 이차전지의 전해액으로 제조될 수 있다.Meanwhile, the metal ion may be one selected from the group consisting of zinc ions, lithium ions, sodium ions and potassium ions. The metal ion may be included in the aqueous solution in the form of a metal salt. According to the type of the ion, it may be prepared as an electrolyte of a zinc ion secondary battery, a lithium ion secondary battery, a sodium ion secondary battery, a magnesium ion secondary battery, and a potassium ion secondary battery.
또한, 상기 전해질은 젤라틴, 콜라겐, 히알루론산 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산은 수계 용매에서 분산될 수 있고, 상기 다당체와 균일하게 혼합될 수 있다. 또한 상기 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산은 유동성이 있는 콜로이드형태의 물을 흡수한 바질시드의 점액질에 첨가되어 점성을 높일 수 있으며, 첨가되는 양에 따라 겔 형태의 전지용 전해질이 될 수 있다.In addition, the electrolyte may further include one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, hyaluronic acid and chitosan. The gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid may be dispersed in an aqueous solvent and may be uniformly mixed with the polysaccharide. In addition, the gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid can be added to the mucilage of the basil seed that has absorbed the liquid colloidal water to increase the viscosity, and depending on the amount added, it can be a gel electrolyte for batteries.
본 발명의 다른 측면은 전지용 전해질를 제공한다. 상기 전지용 전해질는 바질시드로부터 추출한 다당체, 수계 용매 및 금속이온을 포함하는 전지용 전해질이다.Another aspect of the present invention provides an electrolyte for a battery. The battery electrolyte is a battery electrolyte comprising a polysaccharide extracted from basil seed, an aqueous solvent, and metal ions.
바질시드는 수분과 접촉시 부피가 무려 30배 이상 팽창한다. 상기 바질시드의 팽창된 부분은 점액질층으로 바질시드로부터 추출한 다당체가 물을 흡수하여 형성된다. 이러한 큰 부피의 바질시드의 점액질은 물을 다량 흡수하고 있어 금속염을 용해시킬 수 있고, 전위차에 의해 금속이온이 이동할 수 있는 전해질로 사용될 수 있다. When basil seed comes into contact with water, its volume expands more than 30 times. The expanded portion of the basil seed is a mucus layer, and the polysaccharide extracted from the basil seed absorbs water. The mucilage of such a large volume of basil seed absorbs a large amount of water, so it can dissolve metal salts and can be used as an electrolyte in which metal ions can move due to a potential difference.
상기 바질시드로부터 추출한 다당체가 물을 흡수하는 이유는 상기 다당체를 이루는 단당체가 -H, -OH, -COOH, -CH3, -CH2COOH 및 -CH2OH 등의 수소결합을 할 수 있는 작용기를 구비하여 물과 수소결합하기 때문일 수 있다. 상기 바질시드로부터 추출한 다당체는 이량체 이상의 고분자일 수 있다. 일 예로서 사량체의 고분자인 상기 바질시드로부터 추출한 다당체는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.The reason why the polysaccharide extracted from the basil seed absorbs water is that the monosaccharide constituting the polysaccharide is capable of hydrogen bonding such as -H, -OH, -COOH, -CH 3 , -CH 2 COOH and -CH 2 OH. It may be because it has a functional group and hydrogen bonds with water. The polysaccharide extracted from the basil seed may be a dimer or higher polymer. As an example, the polysaccharide extracted from the basil seed, which is a tetrameric polymer, may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
화학식 1을 참조하면 말단의 단당류에 물과 수소결합할 수 있는 작용기인 -OH, -COOH가 3개이상 존재함을 알 수 있고, 따라서 바질시드로부터 추출된 상기 화학식 1의 다당체는 물을 많이 흡수할 수 있음을 알 수 있다.Referring to Chemical Formula 1, it can be seen that three or more -OH and -COOH, which are functional groups capable of hydrogen bonding with water, exist at the end of the monosaccharide. Therefore, the polysaccharide of Chemical Formula 1 extracted from basil seed absorbs a lot of water. know you can do it.
또한, 상기 다당체을 구성하는 단당체 또는 단당체 유도체는 자일로스(xylose), 아라비노스(arabinose), 람노스(rhamnose) 및 갈락투론산(galacturonic acid)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.In addition, the monosaccharide or monosaccharide derivative constituting the polysaccharide may be one or more selected from the group consisting of xylose, arabinose, rhamnose and galacturonic acid.
또한, 상기 금속이온은 아연이온, 리튬이온, 나트륨이온 및 칼륨이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 상기 금속이온은 금속염의 형태로 상기 수용액에 포함되어 있을 수 있다. 구체적으로, 아연염은 ZnSO4, Zn(NO3)2 등일 수 있고, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수도 있다. 상기 이온의 종류에 따라 아연이온 이차전지, 리튬이온 이차전지, 나트륨이온 이차전지, 마그네슘이온 이차전지 및 칼륨이차전지의 전해액으로 사용될 수 있다.In addition, the metal ion may be one selected from the group consisting of zinc ions, lithium ions, sodium ions and potassium ions. The metal ion may be included in the aqueous solution in the form of a metal salt. Specifically, the zinc salt may be ZnSO 4 , Zn(NO 3 ) 2 , or the like, or a mixture of two or more thereof may be used. Depending on the type of the ion, it may be used as an electrolyte for a zinc ion secondary battery, a lithium ion secondary battery, a sodium ion secondary battery, a magnesium ion secondary battery, and a potassium secondary battery.
또한, 상기 전해질은 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산은 유동성이 있는 바질시드의 점액질에 첨가되어 점성을 높일 수 있으며, 첨가되는 양에 따라 겔 형태의 전지용 전해질이 될 수 있다.In addition, the electrolyte may further include one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid. The gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid may be added to the mucilage of the basil seed, which has fluidity, to increase the viscosity, and may be a gel-type electrolyte for batteries depending on the amount added.
본 발명의 또 다른 측면은 전지용 전해질 제조방법을 제공한다. 상기전지용 전해질 제조방법은 바질시드를 금속이온을 포함하는 수용액에 침지시켜 바질시드 표면에 막을 형성하는 단계, 상기 수용액을 교반하여 상기 바질시드 표면에 형성된 막이 수용액과 혼합되어 콜로이드로 제조되는 단계 및 상기 콜로이드를 여과하여 바질시드를 분리하는 단계를 포함하는 전지용 전해질 제조방법이다.Another aspect of the present invention provides a method for preparing an electrolyte for a battery. The battery electrolyte manufacturing method comprises the steps of immersing a basil seed in an aqueous solution containing metal ions to form a film on the surface of the basil seed, stirring the aqueous solution so that the film formed on the surface of the basil seed is mixed with the aqueous solution to form a colloid, and the It is a method for preparing an electrolyte for a battery comprising the step of separating the basil seeds by filtering the colloid.
또한, 상기 금속이온은 아연이온, 리튬이온, 나트륨이온, 마그네슘이온 및 칼륨이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 상기 금속이온은 금속염의 형태로 상기 수용액에 포함되어 있을 수 있다. 구체적으로, 아연염은 ZnSO4, Zn(NO3)2 등일 수 있고, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수도 있다. 상기 이온의 종류에 따라 아연이온 이차전지, 리튬이온 이차전지, 나트륨이온 이차전지, 마그네슘이온 이차전지 및 칼륨이차전지의 전해액으로 사용될 수 있다.In addition, the metal ion may be one selected from the group consisting of zinc ions, lithium ions, sodium ions, magnesium ions and potassium ions. The metal ion may be included in the aqueous solution in the form of a metal salt. Specifically, the zinc salt may be ZnSO 4 , Zn(NO 3 ) 2 , or the like, or a mixture of two or more thereof may be used. Depending on the type of the ion, it may be used as an electrolyte for a zinc ion secondary battery, a lithium ion secondary battery, a sodium ion secondary battery, a magnesium ion secondary battery, and a potassium secondary battery.
또한, 상기 바질시드가 분리된 콜로이드에 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산은 유동성이 있는 바질시드의 점액질에 첨가되어 점성을 높일 수 있으며, 첨가되는 양에 따라 겔 형태의 전지용 전해질이 될 수 있다.In addition, the method may further include mixing at least one selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid to the colloid from which the basil seed is separated. The gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid may be added to the mucilage of the basil seed, which has fluidity, to increase the viscosity, and may be a gel-type electrolyte for batteries depending on the amount added.
본 발명의 또 다른 측면은 이차전지를 제공한다. 상기 이차전지는 양극 활물질을 포함하는 양극, 음극 활물질을 함유하는 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되고, 바질시드로부터 추출한 다당체, 물 및 금속이온을 포함하는 전해질;을 포함하는 이차전지이다.Another aspect of the present invention provides a secondary battery. The secondary battery is a secondary battery comprising a; a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, and an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode, the polysaccharide extracted from the basil seed, water and metal ions.
또한, 상기 전해질은 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may further include one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid.
전해질 제조방법Electrolyte manufacturing method
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 콜로이드 형태의 1M ZnSO4 전해질 제조방법을 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing a method for manufacturing a colloidal 1M ZnSO 4 electrolyte according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 측면은 전지용 전해질 제조방법을 제공한다. 상기 전지용 전해질 제조방법은 바질시드를 금속이온을 포함하는 수용액에 침지시켜 바질시드 표면에 막을 형성하는 단계(S10), 상기 수용액을 교반하여 상기 바질시드 표면에 형성된 막이 수용액과 혼합되어 콜로이드로 제조되는 단계(S20) 및 상기 콜로이드를 여과하여 바질시드를 분리하는 단계(S30)를 포함하는 전지용 전해질 제조방법이다.Another aspect of the present invention provides a method for preparing an electrolyte for a battery. The battery electrolyte manufacturing method comprises the steps of immersing basil seed in an aqueous solution containing metal ions to form a film on the surface of the basil seed (S10), stirring the aqueous solution, and the film formed on the surface of the basil seed is mixed with the aqueous solution to form a colloid It is a method for producing an electrolyte for a battery comprising the step (S20) and the step (S30) of separating the basil seeds by filtering the colloid.
상기 전지용 전해질 제조방법은 바질시드를 금속이온을 포함하는 수용액에 침지시키면 바질시드는 금속이온을 포함하는 수용액에서 물을 흡수하게 되고 바질시드 표면에 점액질의 막을 형성할 수 있다. 상기 바질시드 표면에 형성된 점액질의 막을 수용액에서 균일하게 분산시켜 콜로이드를 형성하기 위해 상기 수용액을 교반한 후, 상기 수용액을 여과하여 바질시드를 분리하여 전지용 전해질을 제조할 수 있다. In the battery electrolyte manufacturing method, when the basil seed is immersed in an aqueous solution containing metal ions, the basil seed absorbs water from the aqueous solution containing metal ions, and a mucilage film can be formed on the surface of the basil seed. After stirring the aqueous solution to form a colloid by uniformly dispersing the mucilage film formed on the surface of the basil seed in an aqueous solution, the aqueous solution is filtered to separate the basil seed to prepare an electrolyte for a battery.
상기 금속이온은 아연이온, 리튬이온, 나트륨이온, 마그네슘이온 및 칼륨이온으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다. 상기 금속이온은 금속염의 형태로 상기 수용액에 포함되어 있을 수 있다. 상기 이온의 종류에 따라 아연이온 이차전지, 리튬이온 이차전지, 나트륨이온 이차전지, 마그네슘이온 이차전지 및 칼륨이온 이차전지의 전해액으로 제조될 수 있다.The metal ion may be one selected from the group consisting of zinc ion, lithium ion, sodium ion, magnesium ion and potassium ion. The metal ion may be included in the aqueous solution in the form of a metal salt. According to the type of the ion, it may be prepared as an electrolyte of a zinc ion secondary battery, a lithium ion secondary battery, a sodium ion secondary battery, a magnesium ion secondary battery, and a potassium ion secondary battery.
또한, 상기 바질시드가 분리된 수용액에 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 혼합하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다. 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산은 유동성이 있는 바질시드 표면의 점액질을 분산시킨 콜로이드에 첨가되어 콜로이드의 점성을 높일 수 있으며, 첨가되는 양에 따라 겔 형태의 전지용 전해질이 제조될 수 있다.In addition, the step (S40) of mixing at least one selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid in the aqueous solution from which the basil seed is separated may be further included. Gelatin, collagen, chitosan, and hyaluronic acid can be added to the colloid in which the mucilage on the surface of the basil seed is dispersed to increase the viscosity of the colloid.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔 형태의 1M ZnSO4 전해질 제조방법을 나타내는 개략도이다. Figure 2 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a gel 1M ZnSO 4 electrolyte according to an embodiment of the present invention.
이차전지secondary battery
본 발명의 또 다른 측면은 이차전지를 제공한다. 상기 이차전지는 양극 활물질을 포함하는 양극, 극 활물질을 함유하는 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되고, 바질시드로부터 추출한 다당체, 물 및 금속이온을 포함하는 전해질;을 포함하는 이차전지이다.Another aspect of the present invention provides a secondary battery. The secondary battery is a secondary battery including; a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode containing a positive electrode active material, and an electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode, the polysaccharide extracted from basil seed, water and metal ions.
또한, 상기 전해질은 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may further include one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid.
아래에서는 적용 가능한 이차전지 중 아연이차전지에 대해 설명한다.Below, a zinc secondary battery among applicable secondary batteries will be described.
아연이온 이차전지Zinc Ion Secondary Battery
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지를 나타낸 개략도이다.3 is a schematic diagram illustrating a secondary battery according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 이차전지(100)는 아연이 탈삽입될 수 있는 음극 활물질을 함유하는 음극 활물질층(120), 양극 활물질을 함유하는 양극 활물질층(140) 및 이들 사이에 개재된 세퍼레이터(130)를 포함한다. 음극 활물질층(120)과 세퍼레이터(130) 사이 및 양극 활물질층(140)과 세퍼레이터(130) 사이에는 전해질(160)이 배치 또는 충전될 수 있다. 음극 활물질층(120)은 음극 집전체(110) 상에 배치될 수 있고, 양극 활물질층(140)은 양극 집전체(150) 상에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
<양극><Anode>
양극 활물질, 도전재 및 결합제를 혼합하여 양극 재료를 얻을 수 있다. 이 때, 도전재는 천연 흑연, 인조 흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료일 수 있다. 결합제는 열가소성 수지 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 사불화에틸렌, 불화비닐리덴계 공중합체, 육불화프로필렌 등의 불소 수지, 및/또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다.A positive electrode material may be obtained by mixing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder. In this case, the conductive material may be a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, carbon nanotubes, or graphene. The binder is a thermoplastic resin, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene tetrafluoride, vinylidene fluoride-based copolymer, fluororesin such as propylene hexafluoride, and/or polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene. may include
양극 재료를 양극 집전체 상에 도포하여 양극을 형성할 수 있다. 양극 집전체는 Al, Ni, 스테인레스 등의 도전체일 수 있다. 양극 재료를 양극 집전체 상에 도포하는 것은 가압 성형, 또는 유기 용매등을 사용하여 페이스트를 만든 후 이 페이스트를 집전체 상에 도포하고 프레스하여 고착화하는 방법을 사용할 수 있다. 유기 용매는 N,N-디메틸아미노프로필아민, 디에틸트리아민 등의 아민계; 에틸렌옥시드, 테트라히드로푸란 등의 에테르계; 메틸에틸케톤 등의 케톤계; 아세트산메틸 등의 에스테르계; 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 비양성자성 극성 용매 등일 수 있다. 페이스트를 양극 집전체 상에 도포하는 것은 예를 들면, 그라비아 코팅법, 슬릿다이 코팅법, 나이프 코팅법, 스프레이 코팅법을 사용하여 수행할 수 있다.A positive electrode material may be applied on a positive electrode current collector to form a positive electrode. The positive electrode current collector may be a conductor such as Al, Ni, or stainless steel. Applying the positive electrode material on the positive electrode current collector may be performed by pressure molding or a method of making a paste using an organic solvent and then applying the paste on the current collector and pressing the paste to fix it. The organic solvent is an amine-based solvent such as N,N-dimethylaminopropylamine and diethyltriamine; ethers such as ethylene oxide and tetrahydrofuran; ketones such as methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate; and an aprotic polar solvent such as dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone. Applying the paste on the positive electrode current collector may be performed using, for example, a gravure coating method, a slit die coating method, a knife coating method, or a spray coating method.
<음극><Cathode>
음극 활물질은 아연이온을 탈삽입하거나 변환(conversion) 또는 산화환원 반응을 일으킬 수 있는 금속, 금속합금, 금속산화물, 금속불화물, 금속황화물, 및 천연 흑연, 인조흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료 등을 사용하여 형성할 수도 있다.Anode active materials include metals, metal alloys, metal oxides, metal fluorides, metal sulfides, natural graphite, artificial graphite, cokes, carbon black, carbon nano It can also be formed using a carbon material, such as a tube and graphene.
음극 활물질, 도전재 및 결합제를 혼합하여 음극 재료를 얻을 수 있다. 이 때, 도전재는 천연 흑연, 인조 흑연, 코크스류, 카본 블랙, 탄소 나노튜브, 그라핀 등의 탄소 재료일 수 있다. 결합제는 열가소성 수지 예를 들어, 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 사불화에틸렌, 불화비닐리덴계 공중합체, 육불화프로필렌 등의 불소 수지, 및/또는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지를 포함할 수 있다.A negative electrode material can be obtained by mixing the negative electrode active material, the conductive material and the binder. In this case, the conductive material may be a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, coke, carbon black, carbon nanotubes, or graphene. The binder is a thermoplastic resin, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, ethylene tetrafluoride, vinylidene fluoride-based copolymer, fluororesin such as propylene hexafluoride, and/or polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene. may include
음극 재료를 음극 집전체 상에 도포하여 음극을 형성할 수 있다. 음극 집전체는 Al, Ni, 스테인레스, Zn 등의 도전체일 수 있다. 음극재료를 음극 집전체 상에 도포하는 것은 가압 성형, 또는 유기 용매등을 사용하여 페이스트를 만든 후 이 페이스트를 집전체 상에 도포하고 프레스하여 고착화하는 방법을 사용할 수 있다. 유기 용매는 N,N-디메틸아미노프로필아민, 디에틸트리아민 등의 아민계; 에틸렌옥시드, 테트라히드로푸란 등의 에테르계; 메틸에틸케톤 등의 케톤계; 아세트산메틸 등의 에스테르계; 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 등의 비양성자성 극성 용매 등일 수 있다. 페이스트를 음극 집전체 상에 도포하는 것은 예를 들면, 그라비아 코팅법, 슬릿다이 코팅법, 나이프 코팅법, 스프레이 코팅법을 사용하여 수행할 수 있다.A negative electrode material can be applied on a negative electrode current collector to form a negative electrode. The anode current collector may be a conductor such as Al, Ni, stainless steel, or Zn. Applying the negative electrode material on the negative electrode current collector can be performed by pressure molding or a method of making a paste using an organic solvent and then applying the paste on the current collector and pressing to fix it. Examples of the organic solvent include amines such as N,N-dimethylaminopropylamine and diethyltriamine; ethers such as ethylene oxide and tetrahydrofuran; ketones such as methyl ethyl ketone; esters such as methyl acetate; an aprotic polar solvent such as dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone. Applying the paste on the negative electrode current collector may be performed using, for example, a gravure coating method, a slit die coating method, a knife coating method, or a spray coating method.
<전해질><Electrolyte>
전해질은 바질시드로부터 추출한 다당체 및 금속이온을 포함하는 유동성 있는 콜로이드 형태의 수계 전해질일 수 있다. 또한, 상기 금속이온은 아연이온일 수 있다. 상기 금속이온은 금속염의 형태로 상기 수용액에 포함되어 있을 수 있다. 구체적으로, 아연염은 ZnSO4, Zn(NO3)2 등일 수 있고, 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수도 있다. 또한, 용매는 수계 용매일 수 있다.The electrolyte may be a fluid, colloidal aqueous electrolyte containing polysaccharides and metal ions extracted from basil seed. In addition, the metal ion may be a zinc ion. The metal ion may be included in the aqueous solution in the form of a metal salt. Specifically, the zinc salt may be ZnSO 4 , Zn(NO 3 ) 2 , or the like, or a mixture of two or more thereof may be used. Also, the solvent may be an aqueous solvent.
또한, 상기 전해질에 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산은 유동성이 있는 바질시드의 점액질에 첨가되어 점성을 높일 수 있으며, 첨가되는 양에 따라 겔 형태의 전해질이 될 수 있다. 겔 형태의 전해질은 후술하는 세퍼레이터의 역할을 하는 경우도 있고, 그 경우에는 세퍼레이터를 필요로 하지 않는 경우도 있다. In addition, the electrolyte may further include one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid. Gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid can be added to the mucilage of basil seed, which has fluidity, to increase the viscosity, and depending on the amount added, it can become a gel-type electrolyte. The gel electrolyte may serve as a separator to be described later, and in that case, a separator may not be required.
<세퍼레이터><Separator>
양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 배치될 수 있다. 이러한 세퍼레이터는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 불소 수지, 질소 함유 방향족 중합체 등의 재질로 이루어지는 다공질 필름, 부직포, 직포 등의 형태를 가지는 재료일 수 있다. 세퍼레이터의 두께는, 전지의 부피 에너지 밀도가 높아지고, 내부 저항이 작아진다는 점에서, 기계적 강도가 유지되는 한 얇을수록 바람직하다. 세퍼레이터의 두께는, 일반적으로 5 내지 200 ㎛ 정도일 수 있고, 더 구체적으로는 5 내지 40 ㎛일 수 있다.A separator may be disposed between the anode and the cathode. The separator may be a material having the form of a porous film, a nonwoven fabric, or a woven fabric made of a material such as a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, a fluororesin, or a nitrogen-containing aromatic polymer. The thickness of the separator is preferably thinner as long as the mechanical strength is maintained from the viewpoint of increasing the bulk energy density of the battery and decreasing the internal resistance. The thickness of the separator may be generally about 5 to 200 μm, and more specifically, 5 to 40 μm.
<아연이온 이차전지의 제조 방법><Manufacturing method of zinc ion secondary battery>
양극, 세퍼레이터, 및 음극을 순서대로 적층하여 전극군을 형성한 후 필요하다면 전극군을 말아서 전지캔에 수납하고, 전극군에 비수전해액을 함침시킴으로써 나트륨 이차 전지를 제조할 수 있다. 이와는 달리, 양극, 고체 전해질 및 음극을 적층하여 전극군을 형성한 후 필요하다면 전극군을 말아서 전지캔에 수납하여 아연이온 이차전지를 제조할 수 있다.After the positive electrode, the separator, and the negative electrode are sequentially stacked to form an electrode group, if necessary, the electrode group is rolled up and stored in a battery can, and the electrode group is impregnated with a non-aqueous electrolyte to manufacture a sodium secondary battery. Alternatively, after forming an electrode group by laminating a positive electrode, a solid electrolyte, and a negative electrode, if necessary, the electrode group may be rolled up and stored in a battery can to manufacture a zinc ion secondary battery.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are presented to help the understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.
[실시예][Example]
1. 콜로이드 형태의 1M ZnSO1. 1M ZnSO in colloidal form 44 전해질 제조예 Electrolyte Preparation Example
40g의 1M ZnSO4 용액에 5wt.% 의 바질시드를 첨가한 후, 1시간 동안 상온에서 보관하였다. 1시간 후, 바질시드는 1M ZnSO4 용액을 흡수하여 시드 표면에 두툼한 불투명 막을 형성하였고, 그 혼합용액은 전극제작용 호모나이저 용기로 옮겨 담았다. 시드에 형성된 불투명한 막을 콜로이드 형태로 만들기 위하여, 10000 RPM의 속도로 30분 동안 교반시켰다. 교반 후, 시드를 콜로이드로부터 분리 작업을 하여, 순수한 콜로이드 형태의 1M ZnSO4 전해질을 제작하였다. After adding 5 wt.% of basil seed to 40 g of 1M ZnSO 4 solution, it was stored at room temperature for 1 hour. After 1 hour, the basil seed absorbed the 1M ZnSO 4 solution to form a thick opaque film on the seed surface, and the mixed solution was transferred to a homogenizer container for electrode manufacturing. In order to make the opaque film formed on the seed into a colloidal form, it was stirred at a speed of 10000 RPM for 30 minutes. After stirring, the seed was separated from the colloid to prepare a pure colloidal 1M ZnSO 4 electrolyte.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 콜로이드 형태의 1M ZnSO4 전해질을 나타내는 사진이다. 도 4를 참조하면 유동성이 있는 콜로이드 형태 전해질임을 알 수 있다.4 is a photograph showing a colloidal 1M ZnSO 4 electrolyte according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4 , it can be seen that the colloidal electrolyte has fluidity.
2. 젤 형태의 1M ZnSO2. 1M ZnSO in gel form 44 전해질 제조예 Electrolyte Preparation Example
상기 제작된 2g의 콜로이드 형태의 1M ZnSO4 전해질에 5 wt%의 젤라틴은 첨가한 후 65oC의 핫플레이트 위에서 젤라틴을 완벽하게 녹여주었다. 젤라틴이 다 녹은 후, 점성이 높아진 콜로이드 형태의 물질을 넓은 유리샤넬에 얇게 펼친 후 2시간 이상으로 동결 건조를 진행하였다. 동결 건조 후 유리샤넬로부터 물질을 분리하여 하이드로젤 형태 1M ZnSO4 전해질을 제작하였다. After adding 5 wt% of gelatin to the prepared 2 g of colloidal 1M ZnSO 4 electrolyte, the gelatin was completely dissolved on a hot plate at 65oC. After the gelatin was completely melted, the viscous colloidal material was thinly spread on a wide glass Chanel and freeze-dried for more than 2 hours. After freeze-drying, the material was separated from Glass Chanel to prepare a hydrogel type 1M ZnSO 4 electrolyte.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 겔 형태의 1M ZnSO4 전해질을 나타내는 사진이다. 도 5를 참조하면 겔 형태의 전해질임을 알 수 있다.5 is a photograph showing a gel-form 1M ZnSO 4 electrolyte according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , it can be seen that the electrolyte is in the form of a gel.
아연이온 이차전지 제조예 Zinc ion secondary battery manufacturing example
양극으로는 VO2(B)/rGO 전극을 사용하였다. 양극은 활물질(VO2(B)/rGO)과 도전재(carbon black) 및 바인더(PVdF, Poly vinylidene fluoride)를 각각 80 : 10 : 10의 비율로 NMP(N-Methyl-2-pyrrolidone)로 혼합을 하여 집전체로 사용되는 스테인레스 메쉬에 코팅하여 제작되었다. 음극은 아연금속 호일을 사용하였다. 전해질은 상기 겔 형태의 1M ZnSO4 전해질을 사용하였다. 세퍼레이터는 사용하지 않았다. A VO 2 (B)/rGO electrode was used as the anode. For the positive electrode, an active material (VO 2 (B)/rGO), a conductive material (carbon black) and a binder (PVdF, poly vinylidene fluoride) are mixed with NMP (N-Methyl-2-pyrrolidone) in a ratio of 80: 10: 10, respectively. It was manufactured by coating the stainless mesh used as a current collector. For the negative electrode, zinc metal foil was used. As the electrolyte, 1M ZnSO 4 electrolyte in gel form was used. The separator was not used.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 아연이온 이차전지 제작 후 전압을 확인하는 사진이다. 도 6을 참조하면 제조된 아연이온 이차전지의 전압이 약 1.35 V로 정상적인 개방회로전압(OCV)이 측정되었다. 6 is a photograph confirming the voltage after manufacturing a zinc ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6 , the normal open circuit voltage (OCV) was measured as the voltage of the manufactured zinc ion secondary battery was about 1.35 V.
초기 충방전 성능 실험예Initial charge/discharge performance test example
겔 형태의 1M ZnSO4 전해질을 사용하여 제조된 반쪽전지를 하루정도 안정화시킨 후에 50 mA/g의 전류로 전압범위 0.3V 내지 1.2V에서 초기 방전 및 충전 성능을 측정하였다.After stabilizing the half-cell prepared using the gel-type 1M ZnSO 4 electrolyte for about one day, the initial discharge and charging performance were measured at a voltage of 0.3V to 1.2V at a current of 50 mA/g.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 아연이온 이차전지의 초기 방전 및 충전 성능을 나타내는 데이터이다. 도 7을 참조하면 아연이온 이차전지는 약 325 mA/g의 높은 방전용량을 구현하였다. 즉, 젤 형태의 1M ZnSO4 전해질을 아연이온 이차전지용 전해질로 사용할 수 있다는 것을 확인하였다.7 is data showing initial discharging and charging performance of a zinc ion secondary battery according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7 , the zinc ion secondary battery realized a high discharge capacity of about 325 mA/g. That is, it was confirmed that the gel-type 1M ZnSO 4 electrolyte can be used as an electrolyte for a zinc ion secondary battery.
100 : 이차 전지
110 : 음극 집전체
120 : 음극 활물질층
130 : 세퍼레이터
140 : 양극 활물질층
150 : 양극 집전체
160 : 전해질100: secondary battery
110: negative electrode current collector
120: anode active material layer
130: separator
140: positive electrode active material layer
150: positive electrode current collector
160: electrolyte
Claims (14)
상기 다당체의 측쇄를 구성하는 단당체는 갈락투론산(galacturonic acid)을 포함하는, 아연이온 전지용 전해질.β-1,4-bonded xylose constitutes the main chain, and monosaccharides or monosaccharide derivatives, the same as or different from xylose, are bound to the side chain, including polysaccharides, aqueous solvents and zinc ions,
The monosaccharide constituting the side chain of the polysaccharide comprises galacturonic acid, an electrolyte for a zinc ion battery.
상기 다당체의 측쇄를 구성하는 단당체 또는 단당체 유도체는 자일로스(xylose), 아라비노스(arabinose) 및 람노스(rhamnose)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는, 아연이온 전지용 전해질.According to claim 1,
The monosaccharide or monosaccharide derivative constituting the side chain of the polysaccharide further comprises at least one selected from the group consisting of xylose, arabinose, and rhamnose.
상기 다당체는 바질시드로부터 추출한 다당체인, 아연이온 전지용 전해질.According to claim 1,
The polysaccharide is a polysaccharide extracted from basil seed, an electrolyte for a zinc ion battery.
상기 전해질은 젤라틴, 콜라겐, 히알루론산 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는, 아연이온 전지용 전해질.According to claim 1,
The electrolyte further comprises one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, hyaluronic acid and chitosan, an electrolyte for a zinc ion battery.
상기 다당체는 β-1,4 결합한 자일로스(xylose)가 주쇄를 구성하고, 측쇄에 자일로스(xylose)와 같거나 다른, 단당체 또는 단당체 유도체가 결합되고,
상기 다당체의 측쇄를 구성하는 단당체는 갈락투론산(galacturonic acid)을 포함하는, 아연이온 전지용 전해질.Contains polysaccharide extracted from basil seed, aqueous solvent and zinc ion,
In the polysaccharide, β-1,4-bonded xylose constitutes a main chain, and a monosaccharide or a monosaccharide derivative, the same as or different from xylose, is bound to a side chain,
The monosaccharide constituting the side chain of the polysaccharide comprises galacturonic acid, an electrolyte for a zinc ion battery.
상기 다당체의 측쇄를 구성하는 단당체 또는 단당체 유도체는 자일로스(xylose), 아라비노스(arabinose) 및 람노스(rhamnose)으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는, 아연이온 전지용 전해질.7. The method of claim 6,
The monosaccharide or monosaccharide derivative constituting the side chain of the polysaccharide further comprises one or more selected from the group consisting of xylose, arabinose, and rhamnose.
상기 전해질은 젤라틴, 콜라겐, 히알루론산 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는, 아연이온 전지용 전해질.7. The method of claim 6,
The electrolyte further comprises one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, hyaluronic acid and chitosan, an electrolyte for a zinc ion battery.
상기 수용액을 교반하여 상기 바질시드 표면에 형성된 막이 수용액과 혼합되어 콜로이드로 제조되는 단계; 및
상기 콜로이드를 여과하여 표면의 막이 제거된 바질시드를 분리하는 단계;를 포함하되,
상기 콜로이드는 β-1,4 결합한 자일로스(xylose)가 주쇄를 구성하고, 측쇄에 자일로스(xylose)와 같거나 다른, 단당체 또는 단당체 유도체가 결합된 다당체를 포함하고,
상기 다당체의 측쇄를 구성하는 단당체는 갈락투론산(galacturonic acid)을 포함하는, 아연이온 전지용 전해질 제조방법.Forming a film on the surface of the basil seed by immersing the basil seed in an aqueous solution containing zinc ions at room temperature;
agitating the aqueous solution so that the film formed on the surface of the basil seed is mixed with the aqueous solution to prepare a colloid; and
Separating the basil seed from which the surface film is removed by filtering the colloid; including,
The colloid includes a polysaccharide in which β-1,4-bonded xylose constitutes a main chain, and a monosaccharide or a monosaccharide derivative, identical to or different from xylose, is bound to a side chain,
The monosaccharide constituting the side chain of the polysaccharide comprises galacturonic acid, a method for producing an electrolyte for a zinc ion battery.
상기 바질시드가 분리된 콜로이드에 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 혼합하는 단계를 더 포함하는, 아연이온 전지용 전해질 제조방법.11. The method of claim 10,
The method for producing an electrolyte for a zinc ion battery, further comprising mixing at least one selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid in the colloid from which the basil seed is separated.
음극 활물질로 금속 아연을 함유하는 음극; 및
상기 양극과 상기 음극 사이에 배치되고, 바질시드로부터 추출한 다당체, 물 및 아연이온을 포함하는 전해질;을 포함하되,
상기 바질시드로부터 추출한 다당체는 β-1,4 결합한 자일로스(xylose)가 주쇄를 구성하고, 측쇄에 자일로스(xylose)와 같거나 다른, 단당체 또는 단당체 유도체가 결합되고,
상기 다당체의 측쇄를 구성하는 단당체는 갈락투론산(galacturonic acid)을 포함하는, 아연이온 이차전지.A positive electrode comprising a VO 2 (B)/rGO composite as a positive electrode active material;
a negative electrode containing metal zinc as an anode active material; and
An electrolyte disposed between the positive electrode and the negative electrode and comprising polysaccharide extracted from basil seed, water, and zinc ions;
In the polysaccharide extracted from the basil seed, β-1,4 bonded xylose constitutes the main chain, and a monosaccharide or a monosaccharide derivative, the same as or different from xylose, is bonded to the side chain,
The monosaccharide constituting the side chain of the polysaccharide comprises galacturonic acid, a zinc ion secondary battery.
상기 전해질은 젤라틴, 콜라겐, 키토산 및 히알루론산으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는, 아연이온 이차전지.14. The method of claim 13,
The electrolyte further comprises one or more selected from the group consisting of gelatin, collagen, chitosan and hyaluronic acid, zinc ion secondary battery.
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