KR20150127828A - Flowable Electrode and the Electrode Apparatus using Thereof - Google Patents

Abstract

The present invention relates to an electrode and an electrode structure. Specifically, according to the present invention, a movable electrode comprises: a current collector; an electrode separation membrane separately arranged on the current collector; and a movable electrode material positioned between the current collector and the electrode separation membrane. The movable electrode material is a dispersed phase, which comprises an electrode active material containing carbon and an aqueous electrolyte, wherein the aqueous electrolyte contains a water soluble polymer.

Description

유동성 전극 및 유동성 전극 구조체{Flowable Electrode and the Electrode Apparatus using Thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a flowable electrode,

본 발명은 전극 및 전극 구조체에 관한 것으로, 상세하게, 이온이 흡착 또는 탈착되는 전극 및 전극 구조체에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrode and an electrode structure, and more particularly to an electrode and an electrode structure in which ions are adsorbed or desorbed.

현재 수용액 중의 이온성 물질을 제거하는 방법으로 이온교환법이 가장 많이 사용되고 있다. 이 방법은 대부분의 이온성 물질들을 효과적이면서도 경제적으로 분리할 수 있다는 장점을 갖고 있지만 이온교환이 완료된 수지를 재생하는 과정에서 다량의 산, 염기, 또는 염 폐액이 발생한다는 큰 단점을 갖고 있다. Currently, ion exchange is the most widely used method for removing ionic substances in aqueous solution. Although this method has the advantage of separating most ionic materials effectively and economically, it has a major disadvantage in that a large amount of acid, base, or salt waste solution is generated during the regeneration of the ion-exchanged resin.

이온교환법 이외에도 역삼투막법, 전기투석법 등의 분리막 기술이 적용되고 있지만 막을 주기적으로 교체해 주거나 운전과정에서 고압, 또는 전기를 공급해야 하는 공정의 특성상 경제성 측면에서 단점을 갖고 있다. 또한 이러한 분리막 공정은 운전 과정에서 발생되는 농축액의 처리 문제 등이 해결해야 할 과제로 남아 있다. In addition to the ion exchange method, the membrane technique such as the reverse osmosis membrane method and the electrodialysis method is applied, but it has disadvantages in terms of economical efficiency due to the characteristics of the process of periodically replacing the membrane or supplying high pressure or electricity during the operation. In addition, this separation membrane process remains a problem to be solved, such as the problem of processing the concentrate generated during the operation.

이처럼 이온성 물질들을 처리하는 기존 기술의 문제점들을 해결하고자 최근에 축전식 전기흡착을 이용하여 이온성 물질을 제거하는 기술이 연구되고 있다. 전기흡착법(CDI; Capacitive deionization)을 통해 효과적으로 이온을 제거하기 위해서는 전극의 비표면적을 높여 전극의 축전용량을 높이고 전극의 전기 저항을 줄여 전극 표면에 전기장이 균일하게 분포하도록 하는 것이 중요하다. In order to solve the problems of existing technologies for treating ionic materials, a technique for removing ionic materials using capacitive electroadsorption has been researched recently. In order to effectively remove ions through electrochemical adsorption (CDI), it is important to increase the specific surface area of the electrode to increase the storage capacity of the electrode and reduce the electrical resistance of the electrode to uniformly distribute the electric field on the surface of the electrode.

전기흡착법에서, 전극의 비표면적을 높이기 위한 일반적으로 스택화와 같이 모듈의 구조를 변화시키거나, 미국 등록특허 제5,425,858호의 레졸사이놀과 포름알데히드의 졸-겔 중합에 의해 만들어진 단일체 형태의 탄소 에에로겔과 같이 새로운 전극소재 소재를 개발하는 방향이 주를 이루고 있다. In the electro-adsorption method, the structure of the module is generally changed, such as stacking, in order to increase the specific surface area of the electrode, or to a monolithic carbon formed by sol-gel polymerization of resorcinol and formaldehyde of U.S. Patent No. 5,425,858 And the development of new electrode materials such as LOGEL.

그러나, 구조적으로 처리 용량과 처리 효율을 높이고자 하는 경우, 초기 설비비의 증가, 운전 비용의 증가 및 장비의 크기 증가를 피할 수 없으며, 전극 물질의 미세화 및 다공화에 의해 비표면적을 향상시키고자 하는 경우, 전기장 중첩에 의해 전기 흡착 성능이 감소되는 문제를 피할 수 없는 한계가 있다.However, in order to increase the processing capacity and treatment efficiency structurally, it is inevitable to increase the initial equipment cost, increase the operating cost, and increase the size of the equipment. In order to improve the specific surface area by miniaturization of the electrode material and multi- There is a limit in which the problem that the electric adsorption performance is reduced by electric field superimposition can not be avoided.

미국 등록특허 제5,425,858호U.S. Patent No. 5,425,858

본 발명의 목적은 전극의 대면적화 또는 스택화를 이루지 않더라도, 전극의 용량을 획기적으로 증가시킬 수 있으며, 동일한 물리적 크기를 가지면서도 용량이 가변적으로 조절될 수 있는 전극을 제공하는 것이며, 가변적이며 현저히 증대된 축전용량을 가지면서도 전극 활물질이 액체 매질 내에 극히 안정적으로 분산되며, 전극의 전기 저항이 낮고 전기장이 균일하게 분포하는 전극을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an electrode capable of dramatically increasing the capacity of an electrode even if the electrode is not enlarged or stacked, the capacity can be variably controlled while having the same physical size, To provide an electrode in which the electrode active material is dispersed extremely stably in the liquid medium while having an increased storage capacity and the electric resistance of the electrode is low and the electric field is uniformly distributed.

본 발명의 또 다른 목적은 축전 용량이 가변 가능하며, 현저히 증대된 축전 용량을 가지며, 분산성이 우수하고, 낮은 전기 저항 및 균일한 전기장 분포를 갖는 전극 구조체를 제공하는 것이며, 해수담수화 또는 전기 에너지 저장에 사용될 수 있는 전극 구조체를 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide an electrode structure having a variable capacitance, a remarkably increased capacitance, excellent dispersibility, a low electric resistance and a uniform electric field distribution, And to provide an electrode structure that can be used for storage.

본 발명에 따른 유동성 전극은 집전체; 집전체에 이격 배치되는 전극 분리막; 집전체와 전극 분리막 사이에 위치하는 유동성 전극물질을 포함하며, 유동성 전극물질은 탄소체를 함유하는 전극 활물질 및 수계 전해질을 포함하는 분산상이며, 수계 전해질은 수용성 폴리머를 함유한다. A fluid electrode according to the present invention comprises: a current collector; An electrode separator spaced apart from the collector; Wherein the fluidized electrode material is a dispersed phase comprising an electrode active material containing a carbon material and an aqueous electrolyte, and the aqueous electrolyte contains a water-soluble polymer.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 유동성 전극 물질은 콜로이드상일 수 있다.In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the fluidized electrode material may be colloidal.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 유동성 전극물질은 전도성 폴리머를 더 함유할 수 있다.In the fluidized electrode according to an embodiment of the present invention, the fluidized electrode material may further contain a conductive polymer.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 전도성 폴리머는 전도성 폴리머 입자, 전도성 폴리머 섬유 또는 이들의 혼합물일 수 있다.In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the conductive polymer may be conductive polymer particles, conductive polymer fibers or a mixture thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 전도성 폴리머는 파이공액 이중결합, 벤젠고리 또는 헤테로환 구조를 갖는 전도성 폴리머일 수 있다.In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the conductive polymer may be a conductive polymer having a pi conjugated double bond, a benzene ring or a heterocyclic structure.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 전극활물질은 탄소 입자, 탄소나노튜브, 탄소섬유 및 그래핀에서 하나 이상 선택되거나 이들의 복합체일 수 있다.In the fluidized electrode according to an embodiment of the present invention, the electrode active material may be selected from one or more of carbon particles, carbon nanotubes, carbon fibers, and graphenes, or a complex thereof.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 전극활물질은 나노 입자, 나노 튜브, 나노 섬유, 나노 플레이트 및 나노 로드에서 하나 또는 둘 이상 선택된 나노 구조일 수 있다.In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the electrode active material may be one or more selected nanostructures from nanoparticles, nanotubes, nanofibers, nanoplates, and nanorods.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 수용성 폴리머는 요소계, 멜라민계, 페놀계, 불포화 폴리에스테르계, 에폭시계, 레졸시놀계, 초산 비닐계, 폴리비닐알코올계, 염화비닐계, 폴리비닐아세탈계, 아크릴계, 포화 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리에틸렌계, 비닐계, 다당류, 셀룰로오스계, 라텍스계 및 니트릴계 군으로부터 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질일 수 있다.In the fluidized electrode according to an embodiment of the present invention, the water-soluble polymer may be selected from the group consisting of urea, melamine, phenol, unsaturated polyester, epoxy, resorcinol, vinyl acetate, polyvinyl alcohol, Polyvinyl acetal, polyvinyl acetal, acrylic, saturated polyester, polyamide, polyethylene, vinyl, polysaccharide, cellulose, latex and nitrile.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 수계 전해질은 0.1 내지 20 몰농도의 수용성 폴리머를 함유할 수 있다.In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the aqueous electrolyte may contain a water-soluble polymer having a concentration of 0.1 to 20 moles.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 유동성 전극 물질은 전극활물질 100 중량부를 기준으로 10 내지 5000 중량부의 수계 전해질을 함유할 수 있다.In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the fluidized electrode material may contain 10 to 5000 parts by weight of the aqueous electrolyte based on 100 parts by weight of the electrode active material.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 전극 분리막은 이온 교환막 또는 미세공 절연막일 수 있다.In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the electrode separation membrane may be an ion exchange membrane or a microporous insulation membrane.

본 발명에 따른 전극 구조체는 상술한 유동성 전극을 단위 전극으로 하여, 제 1단위 전극 및 제2 단위 전극을 포함하며, 제1 단위 전극 및 제2 단위 전극이 전극 분리막을 통해 서로 대향되도록 이격 배치된다.The electrode structure according to the present invention includes the first unit electrode and the second unit electrode using the above-described fluid electrode as a unit electrode, and the first unit electrode and the second unit electrode are spaced apart from each other so as to face each other through the electrode separation membrane .

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체에 있어, 제1 단위 전극의 전극 분리막과 제2 단위 전극의 전극 분리막 사이에 음이온 및 양이온을 함유하는 용해액이 위치할 수 있다.In the electrode structure according to an embodiment of the present invention, a solution containing anions and cations may be positioned between the electrode separator of the first unit electrode and the electrode separator of the second unit electrode.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체는 해수 담수화용일 수 있다.The electrode structure according to an embodiment of the present invention may be used for desalinating sea water.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체에 있어, 용해액은 해수일 수 있다.In the electrode structure according to an embodiment of the present invention, the solution may be seawater.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체는 전기 에너지 저장용일 수 있다.The electrode structure according to an embodiment of the present invention may be for storing electric energy.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체는 제1 단위 전극의 집전체 및 제2 단위 전극의 집전체와 연결되어 전압을 인가하는 전원공급부를 더 포함하며, 용해액에 함유된 음이온이 제1 단위 전극의 유동성 전극물질에 흡착 또는 결합되고, 용해액에 함유된 양이온이 제2 단위 전극의 유동성 전극물질에 흡착 또는 결합되어, 제1 단위 전극 및 제2 단위 전극의 유동성 전극 물질에 전기적 에너지를 저장할 수 있다.The electrode structure according to an embodiment of the present invention further includes a current collector of the first unit electrode and a power supply unit connected to the current collector of the second unit electrode to apply a voltage, The cations contained in the dissolving liquid are adsorbed or bonded to the fluidic electrode material of the second unit electrode so as to store the electrical energy in the fluidic electrode material of the first unit electrode and the second unit electrode .

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체에 있어, 용해액은 V^{3 +}/V^{2 +}, Np^{4 +}/Np^{3 +}, Sn⁴⁺/Sn²⁺, Sr^{2 +}/Sr, Ba^{2 +}/Ba, Ce^{3 +}/Ce, Zn^{2 +}/Zn, As^{5 +}/As^{3 +}, U^{4 +}/U^{3 +}, Sb^{5 +}/Sb^{3 +}, S^{4 +}/S^{2 +}, Ti⁴⁺/Ti²⁺, In^{3 +}/In^{2 +}, Ni^{4 +}/Ni^{2 +}, Cr^{3 +}/Cr^{2 +}, In^{2 +}/In⁺, Ti^{3 +}/Ti^{2 +}, Eu^{3 +}/Eu^{2 +}, Pb^{2 +}/Pb, Tl⁺/Tl, Ti^{4 +}/Ti^{3 +}, Na⁺/Na, Li⁺/Li, K⁺/K, Mg⁺/Mg, Mg^{2 +}/Mg, Ca⁺/Ca, Ca^{2 +}/Ca, Sr⁺/Sr 및 Be^{2 +}/Be에서 하나 또는 둘 이상 선택된 레독스 페어를 형성할 수 있는 양이온; 및 F/F^-, O/O^{2 -}, Cl/Cl^-, Br/Br^-, I^{5 +}/I^-, Cl/Cl^- 및 I/I^-에서 하나 또는 둘 이상 선택된 레독스 페어를 형성할 수 있는 음이온;을 함유할 수 있다.
In the electrode structure according to an embodiment of the invention, the lysis solution is ^{3 +} V / V ^{+ 2, 4 +} Np / Np ^{+ 3,} Sn ⁴⁺ / Sn ^2+, Sr ^{2 +} / Sr, Ba ^{+ 2} / ^{Ba, Ce 3 + / Ce,} Zn 2 + / Zn, As 5 + / As 3 +, U 4 + / U 3 +, Sb 5 + / Sb 3 +, S 4 + / S 2 +, Ti 4+ / ^{Ti 2+, In 3 + / In} 2 +, Ni 4 + / Ni 2 +, Cr 3 + / Cr 2 +, In 2 + / In +, Ti 3 + / Ti 2 +, Eu 3 + / Eu 2 + ^{, Pb 2 + / Pb, Tl} + / Tl, Ti 4 + / Ti 3 +, Na + / Na, Li + / Li, K + / K, Mg + / Mg, Mg 2 + / Mg, Ca + / Ca , Ca < ^{2 +} & ^{gt ;} / Ca, Sr ^< ^{+ >} / Sr and Be < ^{2 +} & ^{gt ;} / Be; And ^{F / F -, O / O} 2 -, Cl / Cl -, Br / Br -, I 5 + / I -, Cl / Cl - and I / I ^- to form one or redox pairs selected two or more in Which may be anionic.

본 발명에 따른 유동성 전극은 이온이 흡착되는 전극물질이 유동적임에 따라, 고도의 스택화 또는 대면적화를 이루지 않고도, 외부 저장조를 통해 유동성 전극에 전극물질을 공급하는 극히 용이하고 단순한 방법을 통해, 전극의 용량을 획기적으로 증진시킬 수 있는 장점이 있으며, 전극물질이 수용성 폴리머를 함유하는 수계 전해질을 포함함에 따라, 전극 활물질의 극히 안정적인 분산이 이루어지며, 전극 활물질의 뭉침 또는 침강을 방지할 수 있는 장점이 있다.
The fluidized electrode according to the present invention can be applied to the fluidized electrode through an extremely easy and simple method of supplying the electrode material to the fluidized electrode through the external reservoir without having a high degree of stacking or large- It is possible to dramatically improve the capacity of the electrode. As the electrode material includes the water-based electrolyte containing the water-soluble polymer, the electrode active material can be dispersed extremely stably and the electrode active material can be prevented from aggregating or precipitating There are advantages.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극의 단면을 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체의 일 예를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체의 다른 예를 도시한 단면도이다.
<도면 부호>
100 : 유동성 전극 10 : 집전체
20 : 유동성 전극물질 30 : 전극 분리막
21 : 전극 활물질 22 : 수계 전해질
110 : 제1단위전극 120 : 제2단위전극
200 : 용해액 300 : 전원공급부1 is a cross-sectional view of a fluidic electrode according to an embodiment of the present invention,
2 is a cross-sectional view illustrating an example of an electrode structure according to an embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view showing another example of the electrode structure according to an embodiment of the present invention.
&Lt;
100: fluid electrode 10: collector
20: Fluidic Electrode Material 30: Electrode Membrane
21: Electrode active material 22: Water-based electrolyte
110: first unit electrode 120: second unit electrode
200: solution 300: power supply

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전극 및 전극 구조체를 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, the electrode and the electrode structure according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the following drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

본 발명에 따른 유동성 전극은 집전체; 집전체에 이격 배치되는 전극 분리막; 집전체와 전극 분리막 사이에 위치하는 유동성 전극물질을 포함하며, 유동성 전극물질은 탄소체를 함유하는 전극 활물질 및 수계 전해질을 포함하는 분산상이며, 수계 전해질은 수용성 폴리머를 함유한다.A fluid electrode according to the present invention comprises: a current collector; An electrode separator spaced apart from the collector; Wherein the fluidized electrode material is a dispersed phase comprising an electrode active material containing a carbon material and an aqueous electrolyte, and the aqueous electrolyte contains a water-soluble polymer.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유동성 전극은 물리적으로 고정된 전극이 아닌, 수계 전해질에 분산된 전극 활물질을 함유하여 흐름(flow) 가능한 전극임에 따라, 전극내 유동성 전극물질을 연속 또는 불연속적으로 교체 또는 순환시키는 방법에 의해 전극의 용량을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the fluidized electrode according to the present invention is not a physically fixed electrode but contains an electrode active material dispersed in a water-based electrolyte so that the fluidized electrode material in the electrode can be continuously or discontinuously The capacity of the electrode can be increased by a method of replacing or circulating the electrode.

또한, 본 발명에 따른 유동성 전극은 수용성 폴리머를 함유하는 수계 전해질에 전극 활물질이 분산됨에 따라, 전극 활물질 간의 뭉침 및 전극 활물질의 침강을 방지할 수 있으며, 전극 활물질을 극히 안정적이고 균일하게 분산시킬 수 있다.Also, as the electrode active material is dispersed in the aqueous electrolyte containing the water-soluble polymer, the fluidic electrode according to the present invention can prevent the aggregation of the electrode active materials and the sedimentation of the electrode active material and can disperse the electrode active material extremely stably and uniformly have.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극의 단면을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a cross-section of a fluidic electrode according to an embodiment of the present invention.

도 1의 일 실시예에 따른 단면도에 도시한 바와 같이, 유동성 전극(100)은 집전체(10), 전극 분리막(30) 및 유동성 전극물질(20)을 포함하여 구성된다.As shown in the cross-sectional view according to the embodiment of FIG. 1, the fluid electrode 100 comprises a current collector 10, an electrode separator 30, and a fluidic electrode material 20.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극(100)에 있어, 집전체(10)와 전극 분리막(30)은 대응되는 형상으로 이격 배치되고, 집전체(10)와 전극 분리막(30)사이의 공간에 유동성 전극물질(20)이 위치할 수 있다.The current collector 10 and the electrode separator 30 are spaced apart from each other in correspondence with each other and the space between the current collector 10 and the electrode separator 30 The fluidized electrode material 20 may be located in the fluidized bed.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극(100)에 있어, 집전체(10)는 전지(축전지를 포함함) 분야에서 통상적으로 사용되는 집전체이면 족하다. 비한정적인 일 예로, 집전체(10)는 폼(foam), 필름(film), 메쉬(mesh), 펠트(felt), 다공성 박(perforated film) 또는 이들의 적층체일 수 있으며, 카본, 니켈, 티타늄, 크롬, 코발트, 아연, 그라파이트 및 그래핀에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질일 수 있다.In the fluidized electrode 100 according to an embodiment of the present invention, the current collector 10 may be a current collector commonly used in the field of a battery (including a battery). As a non-limiting example, the current collector 10 may be a foam, a film, a mesh, a felt, a perforated film or a laminate thereof, Titanium, chromium, cobalt, zinc, graphite and graphene.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극(100)에 있어, 전극 분리막(30)은 전지(축전지를 포함함) 분야에서 통상적으로 사용되는 분리막이면 족하다. 일 예로, 전극 분리막(30)은 이온 교환막 또는 미세공 절연막일 수 있다. In the fluidized electrode 100 according to an embodiment of the present invention, the electrode separator 30 may be a separator commonly used in the field of batteries (including accumulators). For example, the electrode separation membrane 30 may be an ion exchange membrane or a microporous insulation membrane.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극(100)에 있어, 유동성 전극물질(20)은 전극 활물질(21) 및 수계 전해질(22)을 포함할 수 있으며, 전극 활물질(21)이 수계 전해질에 분산된 분산액일 수 있다.The fluidized electrode material 20 may include the electrode active material 21 and the aqueous electrolyte 22 and the electrode active material 21 may be dispersed in the aqueous electrolyte &Lt; / RTI &gt;

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극(100)에 있어, 유동성 전극물질(20)의 전극 활물질(21)은 탄소체를 함유할 수 있다. 전극 활물질(21)로 함유되는 탄소체는 탄소 입자, 탄소나노튜브, 탄소섬유 및 그래핀에서 하나 또는 둘 이상 선택된 물질; 또는 탄소 입자, 탄소나노튜브, 탄소섬유 및 그래핀에서 둘 이상 선택된 물질의 복합체;일 수 있다. In the fluidic electrode 100 according to an embodiment of the present invention, the electrode active material 21 of the fluidic electrode material 20 may contain a carbon material. The carbon body contained in the electrode active material (21) may be one or more selected from carbon particles, carbon nanotubes, carbon fibers and graphene; Or a composite of two or more materials selected from carbon particles, carbon nanotubes, carbon fibers and graphene.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 탄소 입자는 활성탄소, 탄소 에어로겔, 메조포러스 카본(mesoporous carbon), 카본 블랙 및 흑연에서 하나 또는 둘 이상 선택된 것일 수 있다. 탄소 섬유는 활성 탄소섬유를 포함할 수 있다. 탄소나노튜브는 단일벽 탄소나노튜브, 이중벽 탄소나노튜브 및 다중벽 탄소나노튜브에서 하나 또는 둘 이상 선택된 것일 수 있으며, 파이버형 탄소나노튜브 또는 다수개의 탄소나노튜브가 결합된 탄소나노튜브 번들(bundle)일 수 있다. 그래핀은 단층 그래핀 또는 다층 그래핀일 수 있다.In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the carbon particles may be selected from one or more of activated carbon, carbon aerogels, mesoporous carbon, carbon black, and graphite. The carbon fibers may comprise activated carbon fibers. The carbon nanotubes may be one or more selected from single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes. The carbon nanotubes may be selected from the group consisting of fibrous carbon nanotubes or bundles of carbon nanotubes ). Graphene may be a single-layer graphene or a multi-layer graphene.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 둘 이상의 탄소체가 결합된 복합체는 탄소나노튜브, 탄소 섬유 및 그래핀에서 하나 또는 둘 이상 선택된 이방성 물질에 다수개의 탄소 입자가 결합된 복합체일 수 있다. 상세하게, 다수개의 탄소 입자가 그래핀의 표면 또는 다층 그래핀의 층간에 위치 및 결합된 복합체일 수 있으며, 다수개의 탄소 입자가 탄소나노튜브 또는 탄소 섬유의 표면에 위치 및 결합된 복합체일 수 있있다. 탄소 입자와 탄소나노튜브, 탄소 입자와 탄소 섬유, 탄소 입자와 그래핀 간의 결합은 흡착(정전기적 또는 물리적 흡착), 이온 또는 공유 결합을 포함하는 화학적 결합 또는 전도성 고분자 바인더에 의한 결합을 포함할 수 있다. In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the composite in which two or more carbon bodies are combined may be a composite in which a plurality of carbon particles are bonded to one or more anisotropic materials selected from carbon nanotubes, carbon fibers, and graphenes . In detail, a plurality of carbon particles may be positioned and bonded to the surface of graphene or between layers of multi-layer graphene, and a plurality of carbon particles may be positioned and bonded to the surfaces of carbon nanotubes or carbon fibers have. The bond between carbon particles and carbon nanotubes, carbon particles and carbon fibers, carbon particles and graphene may include chemical bonds including adsorption (electrostatic or physical adsorption), ions or covalent bonds, or bonds by conductive polymer binders have.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 전극활물질은 나노 입자, 나노 튜브, 나노 섬유, 나노 플레이트 및 나노 로드에서 하나 또는 둘 이상 선택된 나노 구조일 수 있다.In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the electrode active material may be one or more selected nanostructures from nanoparticles, nanotubes, nanofibers, nanoplates, and nanorods.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극(100)에 있어, 전극 활물질(21)로 함유되는 탄소 입자는 전극물질의 유동성을 저해하지 않고, 전극물질의 전도도 및 이온의 흡착율을 높이기 위해, 평균 직경이 10nm 내지 500μm일 수 있다. 전극 활물질(21)로 함유되는 탄소입자는 유니 모달(uni-modal) 분포, 바이 모달(bi-modal) 분포 또는 트리 모달(tri-modal)의 입도 분포를 가질 수 있다.In the fluidized electrode 100 according to the embodiment of the present invention, the carbon particles contained in the electrode active material 21 have an average diameter (diameter) in order to increase the conductivity of the electrode material and the adsorption rate of the ions, May be 10 nm to 500 mu m. The carbon particles contained in the electrode active material 21 may have a uni-modal distribution, a bi-modal distribution or a tri-modal particle size distribution.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극(100)에 있어, 전극 활물질(21)로 함유되는 탄소 섬유, 탄소나노튜브, 그래핀 또는 이들의 혼합물을 포함하는 이방성 물질은 전극물질의 유동성을 저해하지 않으며, 전극물질의 전도도를 향상시키기 위해, 종횡비가 3 내지 1000일 수 있다. 또한, 이방성 물질의 장단축비를 기준으로 유니 모달(uni-modal) 분포, 바이 모달(bi-modal) 분포 또는 트리 모달(tri-modal) 분포를 가질 수 있다. In the fluidized electrode 100 according to an embodiment of the present invention, the anisotropic material including the carbon fiber, the carbon nanotube, the graphene, or the mixture thereof contained in the electrode active material 21 does not inhibit the fluidity of the electrode material And the aspect ratio may be 3 to 1000 in order to improve the conductivity of the electrode material. Also, it can have a uni-modal distribution, a bi-modal distribution or a tri-modal distribution based on the short axis ratio of anisotropic materials.

본 발명의 일 실시예에 따라, 탄소체가 탄소 입자와 함께 이방성 물질을 함유하는 경우, 이방성 물질의 큰 장단축비에 의해, 탄소체간 및 탄소체와 집전체간의 접점(contact)이 증가하여, 유동성 전극물질의 내부 저항 감소가 가능하며, 유동성 전극물질(20)내 보다 균일한 전기장의 분포를 가능하게 한다.According to one embodiment of the present invention, when the carbon body contains the anisotropic substance together with the carbon particles, the contact between the carbon body and the carbon body and the collector increases due to the large and short axis ratio of the anisotropic substance, It is possible to reduce the internal resistance of the electrode material and to enable distribution of a more uniform electric field in the fluid electrode material 20. [

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극(100)에 있어, 유동성 전극물질(20)은 콜로이드상일 수 있다. In the fluidic electrode 100 according to an embodiment of the present invention, the fluidic electrode material 20 may be colloidal.

유동성 전극물질(20)은 유동성 있는 분산매에 전극 활물질이 분산된 상태임에 따라, 전극 활물질의 응집 및/또는 침전에 의해 이온 흡착율이 감소할 위험이 있다. 단시간에 효과적으로 다량의 이온을 흡착하기 위해서는 전극 활물질을 분산매에 매우 균질하게 분산시키는 것이 바람직하다.Since the electrode active material is dispersed in the fluidizable dispersion medium, there is a risk that the ionic adsorption rate is reduced due to aggregation and / or precipitation of the electrode active material. In order to efficiently adsorb a large amount of ions in a short time, it is preferable to disperse the electrode active material in a dispersion medium in a very homogeneous manner.

본 발명의 일 실시예에 따라, 유동성 전극물질(20)의 수계 전해질(22)이 수용성 폴리머를 함유함에 따라, 수용성 폴리머에 의해 전극 활물질의 응집 및/또는 침전을 방지할 수 있으며, 콜로이달 상태의 유동성 전극물질을 형성할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as the aqueous electrolyte 22 of the fluidized electrode material 20 contains a water-soluble polymer, it is possible to prevent agglomeration and / or precipitation of the electrode active material by the water-soluble polymer, Of the fluidized electrode material can be formed.

상세하게, 수용성 폴리머는 요소계, 멜라민계, 페놀계, 불포화 폴리에스테르계, 에폭시계, 레졸시놀계, 초산 비닐계, 폴리비닐알코올계, 염화비닐계, 폴리비닐아세탈계, 아크릴계, 포화 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리에틸렌계, 비닐계, 다당류, 셀룰로오스계, 라텍스계 및 니트릴계 군으로부터 하나 또는 둘 이상 선택된 수용성 폴리머일 수 있다.In detail, the water-soluble polymer may be selected from urethane, melamine, phenol, unsaturated polyester, epoxy, resorcinol, vinylacetate, polyvinyl alcohol, vinyl chloride, polyvinyl acetal, A water-soluble polymer selected from one or more selected from the group consisting of polyamides, polyamides, polyethylenes, vinyls, polysaccharides, celluloses, latexes and nitriles.

보다 상세하게, 수용성 폴리머는 플루오린화폴리비닐리덴, 카복시메틸셀룰로오스, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리덴, 메틸셀룰로오스, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리메타아크릴산 및 그 공중합체, 폴리 메타 아크릴산 에스테르 및 그 공중합체, 이I소프렌 고무, 부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 에틸렌-염화비닐 공중합체, 염화비닐리덴 라텍스, 염소화수지, 초산비닐수지, 폴리비닐부티랄, 니트릴 부타디엔 고무, 테트라플루오로에틸렌(PTFE), 에틸렌테트라플루오로에틸렌(ETFE), 퍼플루오로알콕시알칸(PFA), 비닐플루오라이드(VF), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE), 플루오르화된 에틸렌프로필렌(FEP), 테트라플루오로에틸렌(TFE), 헥사플루오로프로필렌(HFP) 및 퍼플루오르(프로필 비닐 에테르)에서 하나 또는 둘 이상 선택된 폴리머일 수 있다.More specifically, the water-soluble polymer is at least one selected from fluorinated polyvinylidene, carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidene, methylcellulose, styrene butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, polyimide, polycarbonate, Butadiene rubber, ethylene propylene rubber, ethylene-vinyl chloride copolymer, vinylidene chloride latex, chlorinated resin, vinyl acetate resin, poly-methacrylic acid resin and poly But are not limited to, vinyl butyral, nitrile butadiene rubber, tetrafluoroethylene (PTFE), ethylene tetrafluoroethylene (ETFE), perfluoroalkoxyalkane (PFA), vinyl fluoride (VF), chlorotrifluoroethylene (CTFE) Fluorinated ethylene propylene (FEP), tetrafluoroethylene (TFE), hexafluoropropylene (HFP), and perfluoro (propyl) Vinyl ether). &Lt; / RTI &gt;

이때, 수용성 폴리머는 수계 전해질에 용해되어 함유될 수 있으며, 입자의 분산상으로 함유될 수 있다.At this time, the water-soluble polymer may be dissolved and contained in the aqueous electrolyte and may be contained as a dispersed phase of the particles.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 전극활물질(21)은 나노 입자, 나노 튜브, 나노 섬유, 나노 플레이트 및 나노 로드에서 하나 또는 둘 이상 선택된 나노 구조일 수 있다. 전극활물질이 나노 입자, 나노 입자, 나노 튜브, 나노 섬유, 나노 플레이트 또는 나노 로드 형상을 가짐으로써, 유동성을 저해하지 않도록 저 농도의 수용성 폴리머를 함유하면서도, 유동성 전극물질이 콜로이드 상태를 유지할 수 있다. In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the electrode active material 21 may be one or more selected nanostructures from nanoparticles, nanotubes, nanofibers, nanoplates, and nanorods. By having the electrode active material in the form of nanoparticles, nanoparticles, nanotubes, nanofibers, nanoplates, or nanorods, the flowable electrode material can maintain a colloidal state while containing a low concentration of a water soluble polymer so as not to impede flowability.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 수계 전해질(22)은 0.1 내지 20 몰농도의 수용성 폴리머를 함유할 수 있다. 상술한 수용성 폴리머의 몰농도는 폴리머에 의한 수계 전해질의 점도 상승에 의한 유동성 저하를 방지하면서도 전극활물질의 분산성을 향상시킬 수 있는 함량이며, 나아가, 콜로이드상태를 유지할 수 있는 함량이다. In the fluidized electrode according to one embodiment of the present invention, the aqueous electrolyte 22 may contain a water-soluble polymer at a concentration of 0.1 to 20 moles. The molar concentration of the above-mentioned water-soluble polymer is a content capable of improving the dispersibility of the electrode active material, and further capable of maintaining the colloid state, while preventing the fluidity from lowering due to the viscosity increase of the aqueous electrolyte by the polymer.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극(100)에 있어, 유동성 전극물질(20)은 전극 활물질 100 중량부를 기준으로 10 내지 5000 중량부의 수계 전해질을 함유할 수 있다. 유동성 전극물질(20)에 함유된 전극 활물질 대비 수계 전해질의 중량비는 탄소체를 포함하는 전극 활물질에 의한 유동성 저하를 방지하면서도 유동성 전극물질(20)의 통전성을 저해하지 않을 수 있는 범위이다.In the fluidized electrode 100 according to an embodiment of the present invention, the fluidized electrode material 20 may contain 10 to 5000 parts by weight of the aqueous electrolyte based on 100 parts by weight of the electrode active material. The weight ratio of the aqueous electrolyte to the electrode active material contained in the fluidized electrode material 20 is such that the flowability of the fluidized electrode material 20 can be prevented without impairing fluidity due to the electrode active material including the carbon material.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 유동성 전극물질은 전도성 폴리머를 더 함유할 수 있다. 전도성 폴리머는 전도성 폴리머 입자, 전도성 폴리머 섬유 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 전도성 폴리머는 파이공액 이중결합, 벤젠고리 또는 헤테로환 구조를 갖는 전도성 폴리머일 수 있다.In the fluidized electrode according to an embodiment of the present invention, the fluidized electrode material may further contain a conductive polymer. The conductive polymer may be a conductive polymer particle, a conductive polymer fiber, or a mixture thereof, and the conductive polymer may be a conductive polymer having a pi conjugated double bond, a benzene ring, or a heterocyclic structure.

상세하게, 전도성 폴리머는 폴리피롤(Polypyrrole), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리티오펜(Polythiophene),폴리에틸렌디옥시티오펜(Polyethylenedioxythiophene), 도핑된 폴리아세틸렌(Doped polyacetylene), 폴리페닐렌(Polyphenylene), 폴리페닐렌 비닐렌(Polyphenylene vinylene), 폴리(3-알킬-티오펜)(Poly(3-alkyl-thiophene)), 폴리설퍼나이트라이드(Polysulfurnitride), 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride), 폴리(비닐리덴-코-헥사플루오로프로필렌(Poly(vinylidene-co-hexafluoropropylene)) 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌( Polychlorotrifluoroethylene)에서 하나 또는 둘 이상 선택된 전도성 폴리머일 수 있다. Specifically, the conductive polymer may be at least one selected from the group consisting of polypyrrole, polyaniline, polythiophene, polyethylene dioxythiophene, doped polyacetylene, polyphenylene, polyphenylene, Poly (3-alkyl-thiophene), polysulfuronitrile, polyvinylidene fluoride, poly (vinylidene- Poly (vinylidene-co-hexafluoropropylene) and polychlorotrifluoroethylene. The conductive polymer may be one or more selected from the group consisting of poly (vinylidene-co-hexafluoropropylene) and polychlorotrifluoroethylene.

본 발명의 일 실시예에 따라, 유동성 전극물질이 전도성 폴리머, 상세하게, 전도성 폴리머 입자, 전도성 폴리머 섬유 또는 이들의 혼합물을 함유함에 따라, 유동성 전극물질의 내부 저항을 낮출 수 있으며, 보다 균일한 전기장이 형성되게 된다. 또한, 전도성을 향상시키기 위한 전도성 물질로, 전도성 폴리머를 이용함으로써, 상술한 수용성 폴리머를 함유하는 수계 전해질에 매우 균질하게 분산시킬 수 있으며, 유동성 전극 물질의 전도성을 향상시키면서도 폴리머인 특징에 의해, 단위 부피(유동성 전극 물질의 단위 부피)당 질량의 감소가 가능하여, 보다 원활이 유동성 전극물질을 유동시킬 수 있으며, 전극의 전류 효율 및 안정성을 증대시킬 수 있다.According to one embodiment of the present invention, as the fluidized electrode material contains a conductive polymer, specifically, a conductive polymer particle, a conductive polymer fiber, or a mixture thereof, the internal resistance of the fluidized electrode material can be lowered and a more uniform electric field . Further, by using a conductive polymer as a conductive material for improving conductivity, it can be dispersed very uniformly in an aqueous electrolyte containing the above-mentioned water-soluble polymer, and by improving the conductivity of a fluidic electrode material, It is possible to reduce the mass per unit volume (unit volume of the fluid electrode material), so that the fluid electrode material can flow more smoothly, and the current efficiency and stability of the electrode can be increased.

본 발명의 일 실시예에 있어, 유동성 전극물질은 전극활물질 100 중량부를 기준으로 1 내지 100 중량부의 전도성 폴리머를 함유할 수 있다. 상술한 전도성 폴리머의 함량은, 유동성 저하를 방지하면서도, 전극의 전도도를 향상시키며, 탄소체에 의한 이온 흡착율을 저하시키지 않는 범위이다. In one embodiment of the present invention, the fluidized electrode material may contain 1 to 100 parts by weight of the conductive polymer based on 100 parts by weight of the electrode active material. The content of the above-mentioned conductive polymer is within a range that prevents the decrease of fluidity, improves the conductivity of the electrode, and does not lower the ion adsorption rate by the carbon body.

본 발명의 일 실시예에 따른 유동성 전극에 있어, 수계 전해질은 탄소체를 포함하는 전극활물질이 안정적으로 분산되며, 전극의 동작 전압 및 동작 환경에서 안정한 극성 용매이면 사용가능하며, 전지(축전지를 포함함) 분야에서 통상적으로 사용되는 수계 전해질을 사용할 수 있다. In the fluidized electrode according to an embodiment of the present invention, the aqueous electrolyte may be used as long as the electrode active material including the carbon body is stably dispersed and is a polar solvent stable in the operating voltage and operating environment of the electrode. A water-based electrolyte commonly used in the field can be used.

상세하게, 수계 전해질은 해수(seawater); 탈이온수; 또는 염화나트륨(NaCl), 질산(HNO₃),염산(HCl), 인산(H₃PO₄),메탄술폰산(CH₃SO₃H),수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 또는 이들의 혼합물을 함유하는 수용액을 포함할 수 있다.In detail, the aqueous electrolytes include seawater; Deionized water; Or sodium chloride (NaCl), nitric acid (HNO _3), hydrochloric acid (HCl), phosphoric acid (H ₃ PO _4), methanesulfonic acid (CH ₃ SO ₃ H), potassium hydroxide (KOH), sodium hydroxide (NaOH) or a mixture thereof &Lt; / RTI &gt;

이하, 상술한 유동성 전극이 구비되는 전극 구조체에 대해 상술한다.Hereinafter, the electrode structure in which the above-described fluid electrode is provided will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체의 단면을 도시한 단면도로, 도 2의 일 실시예에 도시한 바와 같이, 전극 구조체는 상술한 유동성 전극을 단위 전극으로 하여, 제1 단위 전극(110) 및 제2 단위 전극(120)을 포함하며, 제1 단위 전극(110) 및 제2 단위 전극(120)이 각 단위 전극의 전극 분리막이 서로 대향되도록 이격 배치된다. 이때, 제1 단위 전극(110) 및 제2 단위전극(120)은 서로 상보적으로 음극(제1 단위 전극)-양극(제2 단위 전극) 또는 양극(제1 단위 전극)-음극(제2 단위 전극)일 수 있다. 이하에서는 설명의 명료함을 위해, 제1 단위 전극(110)을 양극으로, 제2 단위 전극(120)을 음극으로 하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체를 상술하나, 제1 단위 전극(110)이 음극이며, 제2 단위 전극(120)이 양극인 경우에도 유사한 작용을 함은 물론이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an electrode structure according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the electrode structure includes a first unit electrode The first unit electrode 110 and the second unit electrode 120 are spaced apart from each other such that the electrode separation membranes of the unit electrodes are opposed to each other. In this case, the first unit electrode 110 and the second unit electrode 120 complementarily form a cathode (a first unit electrode), a cathode (a second unit electrode), a cathode (a first unit electrode), and a cathode Unit electrode). Hereinafter, an electrode structure according to an embodiment of the present invention will be described with the first unit electrode 110 as an anode and the second unit electrode 120 as a cathode for clarity of description, It goes without saying that the first unit electrode 120 and the second unit electrode 120 are similar to each other when the first unit electrode 110 is a cathode and the second unit electrode 120 is a cathode.

또한, 도 2의 단면에 도시하지 않았으나, 제1 단위 전극과 제2 단위 전극이 이격 적층된 적층 방향을 상하 방향으로 하고, 상하 방향에 수직인 방향을 측면 방향으로 하여, 전극 구조체의 적어도 서로 대향하는 두 측면 방향은 전도성 또는 비 전도성 측벽에 의해 밀폐될 수 있다. 상세하게, 제1 단위 전극 및 제2 단위 전극 각각에 있어, 집전체와 전극 분리막 사이의 서로 대향하는 두 측면 방향이 측벽에 의해 밀폐될 수 있으며; 제1 단위 전극과 제2 단위 전극 사이의 서로 대향하는 두 측면 방향이 측벽에 의해 밀폐될 수 있으며; 집전체와 전극 분리막 사이의 서로 대향하는 두 측면 방향 및 제1 단위 전극과 제2 단위 전극 사이의 서로 대향하는 두 측면 방향이 측벽에 의해 밀폐될 수 있다. 이러한 측벽은 유동성 물질이 전극 또는 구조체 밖으로 원치 않게 배출되는 것을 방지하기 위함이며, 유동성 물질의 흐름 방향을 가이드(guide)하기 위한 것임에 따라, 측벽의 위치 및/또는 측벽의 구조는 전극 또는 전극 구조체의 용도, 디멘젼(dimension), 사용 조건등에 따라 적절히 가변될 수 있음은 물론이다. Although not shown in the cross section of FIG. 2, the lamination direction in which the first unit electrode and the second unit electrode are laminated alternately is referred to as a vertical direction, and a direction vertical to the vertical direction is defined as a lateral direction. Can be sealed by conductive or non-conductive sidewalls. In detail, in each of the first unit electrode and the second unit electrode, two opposing side directions between the current collector and the electrode separator can be sealed by the side wall; Two opposite side directions between the first unit electrode and the second unit electrode can be sealed by the side wall; Two side directions opposing each other between the current collector and the electrode separator and two side directions facing each other between the first unit electrode and the second unit electrode can be sealed by the side wall. Since the sidewall is to prevent the fluid material from being unwantedly discharged from the electrode or the structure and to guide the flow direction of the fluid material, the position of the sidewall and / It is needless to say that it can be suitably varied according to the use, dimensions, use conditions,

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체에 있어, 제1 단위 전극 및 제2 단위 전극 사이에는 음이온 및 양이온을 함유하는 용해액(200)이 위치할 수 있다. 상세하게, 제1 단위 전극의 전극 분리막과 제2 단위 전극의 전극 분리막 사이의 공간은 용해액(200)에 의해 채워질 수 있다. 이때, 용해액은 용해액의 액(이하, 전해 용매로 칭함) 내에서 음이온을 띠는 이온성 물질 및 양이온을 띠는 이온성 물질을 모두 함유하는 액을 의미한다.In the electrode structure according to an embodiment of the present invention, a solution 200 containing anions and cations may be disposed between the first unit electrode and the second unit electrode. In detail, the space between the electrode separation membrane of the first unit electrode and the electrode separation membrane of the second unit electrode can be filled with the solution 200. Here, the dissolving liquid means a liquid containing both an ionic substance having anion and an ionic substance having a cation in a solution (hereinafter referred to as an electrolytic solvent) of the dissolution liquid.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체는 해수 담수화 장치 또는 전기 에너지 저장 장치에 구비되어, 해수 담수화 또는 전기 에너지 저장(전력 생산)에 사용될 수 있다.The electrode structure according to an embodiment of the present invention is provided in a seawater desalination device or an electric energy storage device and can be used for seawater desalination or electric energy storage (electric power generation).

도 2에 도시한 일 예와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체는 해수 담수화용일 수 있다. 상세하게, 용해액(200)은 해수일 수 있으며, 유동성 전극물질(20)의 수계 전해질(22) 또한 해수일 수 있다.As shown in FIG. 2, the electrode structure according to an embodiment of the present invention may be used for desalinating sea water. In detail, the solution 200 may be seawater, and the aqueous electrolyte 22 of the fluidic electrode material 20 may also be seawater.

본 발명의 일 실시예에 따라, 전극 구조체가 해수 담수화용인 경우, 전극 구조체는 제1 단위 전극(11)의 집전체 및 상기 제2 단위 전극(120)의 집전체와 연결되어 전압을 인가하는 전원공급부(300)를 더 포함할 수 있다. 전원공급부는 제1 단위 전극(110)의 집전체에 양의 전압을, 제2 단위 전극(120)의 집전체에 음(ground를 포함함)의 전압을 인가하여, 제1 단위 전극과 제2 단위 전극간 전기장을 형성할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the electrode structure is for seawater desalination, the electrode structure is connected to the current collector of the first unit electrode 11 and the current collector of the second unit electrode 120, And may further include a supply unit 300. The power supply unit supplies a positive voltage to the current collector of the first unit electrode 110 and a negative voltage to the current collector of the second unit electrode 120, An electric field between unit electrodes can be formed.

이러한 전기장에 의해, 제1 단위 전극과 제2 단위 전극 사이에 위치하는 해수에 함유된 양이온이 제2 단위전극의 전극 분리막을 통해 제2 단위 전극의 유동성 전극물질로 이동하는 양이온 흐름이 발생하고, 해수에 함유된 음이온이 제1 단위전극의 전극 분리막을 통해 제1 단위 전극의 유동성 전극물질로 이동하는 음이온 흐름이 발생할 수 있다. By this electric field, a cation flow occurs in which cations contained in seawater between the first unit electrode and the second unit electrode move through the electrode separation membrane of the second unit electrode to the flowable electrode material of the second unit electrode, An anion flow in which anions contained in seawater migrate to the fluidic electrode material of the first unit electrode through the electrode separation membrane of the first unit electrode may occur.

제1 단위 전극의 유동성 전극물질에 함유되는 전극활물질은 유입되는 양이온을 흡착 제거하고, 제2 단위전극의 유동성 전극물질에 함유되는 전극활물질은 유입되는 음이온을 흡착 제거하여, 용해액으로 투입되는 해수를 담수화시킬 수 있다.The electrode active material contained in the fluidic electrode material of the first unit electrode adsorbs and removes the incoming positive ions and the electrode active material contained in the fluidic electrode material of the second unit electrode adsorbs and removes the incoming negative ions, Can be desalinated.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체에 있어, 도 3에 화살표로 도시한 바와 같이, 제1 단위 전극의 유동성 전극 물질, 제2 단위 전극의 유동성 전극 물질 및/또는 용해액(해수)은 전극 구조체로 연속적으로 공급 및 배출되거나, 불연속적으로 공급 및 배출될 수 있다. 3, the fluidic electrode material of the first unit electrode, the fluidic electrode material of the second unit electrode, and / or the dissolution liquid (seawater) And may be continuously supplied and discharged to the structure, or discontinuously supplied and discharged.

연속적 공급 및 배출은 제1 단위 전극의 유동성 전극 물질, 제2 단위 전극의 유동성 전극 물질 및 용해액(해수)에서 적어도 하나 이상 선택되는 유동물질이 전극 구조체로 연속적으로 공급 및 배출됨을 의미한다. 둘 이상의 유동 물질이 연속적으로 공급 및 배출되는 경우, 둘 이상의 유동 물질 각각의 공급 및 배출 속도는 서로 같거나 상이할 수 있다. 해수 담수화 측면에서, 연속적인 해수의 투입에 의해, 양이온 및 음이온이 제거된 담수가 연속적으로 배출될 수 있음은 물론이다. The continuous supply and discharge means that at least one of the flowable material selected from the flowable electrode material of the first unit electrode, the flowable electrode material of the second unit electrode, and the dissolution liquid (seawater) is continuously supplied and discharged to the electrode structure. When two or more flow materials are continuously supplied and discharged, the supply and discharge rates of each of the two or more flow materials may be equal to or different from each other. From the viewpoint of seawater desalination, it is needless to say that by the continuous introduction of seawater, fresh water from which cations and anions have been removed can be continuously discharged.

불연속적 공급 및 배출은 제1 단위 전극의 유동성 전극 물질, 제2 단위 전극의 유동성 전극 물질 및 용해액(해수)에서 적어도 하나 이상 선택되는 유동물질이 정적 상태(static condition)로 전지 구조체에 일정 시간 머무른 후, 외부로부터 유동물질의 공급과 함께 전지 구조체에 정적 상태로 머무른 유동 물질이 배출됨을 의미한다. 둘 이상의 유동 물질이 불연속적 공급 및 배출되는 경우, 둘 이상의 유동 물질 각각이 전지 구조체에 머무르는 시간(즉, 정적 상태 유지 시간)은 서로 같거나 상이할 수 있다. 해수 담수화 측면에서, 불연속적인 해수의 투입에 의해, 양이온 및 음이온이 제거된 담수가 불연속적으로 배출될 수 있음은 물론이다. The discontinuous supply and discharge may be performed in a static condition in which the fluid material selected from at least one of the fluidic electrode material of the first unit electrode, the fluidic electrode material of the second unit electrode, and the dissolution liquid (seawater) Means that, after staying, the flowable material staying in a static state in the battery structure together with the supply of the flowable material from the outside is discharged. When two or more flow materials are discontinuously supplied and discharged, the time for which each of the two or more flow materials stays in the cell structure (i.e., the static state holding time) may be equal to or different from each other. From the viewpoint of seawater desalination, it is of course possible that discontinuous discharge of the fresh water from which the cation and the anion are removed can be discharged by the discontinuous introduction of seawater.

도 3에 도시한 일 예와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체는 전기 에너지 저장용일 수 있다. As shown in FIG. 3, the electrode structure according to an embodiment of the present invention may be for storing electric energy.

상세하게, 용해액(200)은 산화 환원 반응에 의해, 양 및 음의 레독스 페어(redox pair)를 형성할 수 있는 양이온 및 음이온을 함유할 수 있다. In detail, the solution 200 may contain cations and anions capable of forming positive and negative redox pairs by a redox reaction.

상세하게, 용해액에 함유된 양이온은 V³⁺/V²⁺, Np⁴⁺/Np³⁺, Sn⁴⁺/Sn²⁺, Sr²⁺/Sr, Ba²⁺/Ba, Ce³⁺/Ce, Zn²⁺/Zn, As⁵⁺/As³⁺, U⁴⁺/U³⁺, Sb⁵⁺/Sb³⁺, S⁴⁺/S²⁺, Ti⁴⁺/Ti²⁺, In³⁺/In²⁺, Ni⁴⁺/Ni²⁺, Cr³⁺/Cr²⁺, In²⁺/In⁺, Ti³⁺/Ti²⁺, Eu³⁺/Eu²⁺, Pb²⁺/Pb, Tl⁺/Tl, Ti⁴⁺/Ti³⁺, Na⁺/Na, Li⁺/Li, K⁺/K, Mg⁺/Mg, Mg^{2 +}/Mg, Ca⁺/Ca, Ca^{2 +}/Ca, Sr⁺/Sr 및 Be^{2 +}/Be에서 하나 또는 둘 이상 선택된 레독스 페어를 형성할 수 있는 양이온을 포함할 수 있다.Specifically, the cations contained in the dissolved solution is ^{V 3+ / V 2+, Np 4+} / Np 3+, Sn 4+ / Sn 2+, Sr 2+ / Sr, Ba 2+ / Ba, Ce 3+ / ^{Ce, Zn 2+ / Zn, As} 5+ / As 3+, U 4+ / U 3+, Sb 5+ / Sb 3+, S 4+ / S 2+, Ti 4+ / Ti 2+, In 3 ⁺ / In ²⁺ , Ni ⁴⁺ / Ni ²⁺ , Cr ³⁺ / Cr ²⁺ , In ²⁺ / In ⁺ , Ti ³⁺ / Ti ²⁺ , Eu ³⁺ / Eu ²⁺ , Pb ²⁺ / Pb ^{, Tl + / Tl, Ti 4+} / Ti 3+, Na + / Na, Li + / Li, K + / K, Mg + / Mg, Mg 2 + / Mg, Ca + / Ca, Ca 2 + / Ca , Sr ⁺ / Sr, and Be ^{2 +} / Be.

상세하게, 용해액에 함유된 음이온은 F/F^-, O/O^{2 -}, Cl/Cl^-, Br/Br^-, I^{5 +}/I^-, Cl/Cl^- 및 I/I^-에서 하나 또는 둘 이상 선택된 레독스 페어를 형성할 수 있는 음이온을 포함할 수 있다.In detail, the negative ions contained in the dissolved solution is ^{F / F -, O / O} 2 -, Cl / Cl -, Br / Br -, I 5 + / I -, Cl / Cl - and I / I ^- one or in And anions capable of forming two or more selected redox pairs.

용해액(200)의 전해 용매는 상술한 양이온 및 음이온이 안정적으로 이온상을 유지할 수 있는 물질이면 사용가능하며, 일 예로, 수계 용매 또는 비수계 용매일 수 있다. 비수예 용매는 카보네이트계, 에스테르계, 에테르계, 케톤계, 유기황(organosulfur)계, 유기인(organophosphorous)계, 비양성자성 용매 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 함유할 수 있다. 실질적인 일 예로, 수계 용매 및 Na⁺/Na의 레독스 페어와 Cl/Cl^-의 레독스 페어를 함유하는 경우, 용해액은 해수일 수 있다. The electrolytic solvent of the dissolving solution 200 can be used as long as the cation and the anion can stably maintain an ionic phase. For example, the electrolytic solvent can be an aqueous solvent or a nonaqueous solvent. The non-artificial solvent may contain one or more substances selected from the group consisting of carbonate, ester, ether, ketone, organosulfur, organophosphorous, aprotic solvents and combinations thereof have. As a practical example, if the aqueous system contains a redox pair of Na ⁺ / Na and a redox pair of Cl / Cl ^- , the lysate may be seawater.

본 발명의 일 실시예에 따른 전극 구조체는 제1 단위 전극(110)의 집전체 및 상기 제2 단위 전극(120)의 집전체와 연결되어 전압을 인가하는 전원공급부(300)를 더 포함하고, 각각 레독스 페어를 형성하는 양이온 및 음이온을 함유하는 용해액(200)이 투입될 수 있다. The electrode structure according to an embodiment of the present invention may further include a power supply unit 300 connected to the current collector of the first unit electrode 110 and the current collector of the second unit electrode 120 to apply a voltage, A solution 200 containing cations and anions, which form redox pairs, respectively, can be injected.

전원공급부에 의해 제1 단위 전극과 제2 단위 전극간 형성되는 전기장에 의해, 제1 단위 전극과 제2 단위 전극 사이에 위치하는 용해액에 함유된 양이온(일 예로, Na⁺/Na레독스 페어의 양이온인 Na⁺이 제2 단위전극의 전극 분리막을 통해 제2 단위 전극의 유동성 전극물질에 흡착되어 분리 저장되며, 용해액에 함유된 음이온(일 예로, Cl/Cl^-레독스 페어의 음이온인 Cl^-이 제1 단위전극의 전극 분리막을 통해 제1 단위 전극의 유동성 전극물질에 흡착되어 분리 저장될 수 있다.By the electric field formed between the first unit electrode and the second unit electrode by the power supply unit, the cations (for example, Na ⁺ / Na redox pair Examples of cations are stored Na ⁺ is separated is adsorbed by the fluid electrode material of the second unit electrode through the electrode separator of the second unit electrode, and the anion (one contained in the dissolved solution, Cl / Cl ^- anions of the redox pairs Cl &lt; ^- &gt; may be adsorbed to the fluidic electrode material of the first unit electrode through the electrode separation membrane of the first unit electrode and may be separately stored.

이에 따라, 용해액에 함유된 각 레독스 페어의 음이온과 양이온이 제1 단위 전극 및 제2 단위 전극에 분리 저장됨으로써, 레독스 페어들의 산화 환원 반응에 의해 전기 에너지를 생성할 수 있는 유동성 전극물질, 즉, 충전 상태의 전극 물질을 제조할 수 있다.Accordingly, the anions and the cations of each redox pair contained in the solution are separately stored in the first unit electrode and the second unit electrode, whereby the flowable electrode material capable of generating electrical energy by redox reaction of redox pairs That is, an electrode material in a charged state can be produced.

도 2를 기반으로 상술한 일 예와 도 3을 기반으로 상술한 일 예는 서로 결합될 수 있다. The above-described example based on FIG. 2 and the above-described example based on FIG. 3 can be combined with each other.

즉, 용해액으로, Na⁺/Na의 레독스 페어를 형성하는 양이온인 Na⁺와 Cl/Cl^-의 레독스 페어를 형성하는 음이온인 Cl^-를 함유하는 해수를 사용하고, 전원 공급부를 통해 제1 단위전극과 제2 단위전극에 전위차를 형성하는 경우, Na⁺로 이온 충전된 전극 물질을 생성하고, Cl^-로 이온 충전된 전극 물질을 생성하며, 해수를 담수화시킬 수 있다.That is, the dissolved solution to, Na ⁺ / Na of redox the cation to form a pair of Na ⁺ and Cl / Cl ^- through use of water containing, and the power supply unit of claim ^- is an anion which forms a redox pair Cl In the case of forming a potential difference between the first unit electrode and the second unit electrode, an electrode material filled with ions of Na ⁺ can be generated, an electrode material filled with ions of Cl ^- can be generated, and the seawater can be desalinated.

전극 구조체로부터 배출되는 충전된 제1 단위 전극의 유동성 전극 물질, 충전된 제2 단위 전극의 유동성 전극 물질 및 담수는 각각 전극 구조체와 연결된 보관조에 보관될 수 있음은 물론이다. The fluidized electrode material of the charged first unit electrode discharged from the electrode structure, the fluidized electrode material of the charged second unit electrode, and the fresh water may be stored in a storage tank connected to the electrode structure, respectively.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (16)

집전체; 상기 집전체에 이격 배치되는 전극 분리막; 상기 집전체와 전극 분리막 사이에 위치하는 유동성 전극물질을 포함하며,
상기 유동성 전극물질은 탄소체를 함유하는 전극 활물질 및 수계 전해질을 포함하는 분산상이며,
상기 수계 전해질은 수용성 폴리머를 함유하는 유동성 전극. Collecting house; An electrode separator disposed apart from the current collector; And a fluidic electrode material disposed between the current collector and the electrode separator,
Wherein the fluidized electrode material is a dispersed phase comprising an electrode active material containing a carbon material and an aqueous electrolyte,
Wherein said aqueous electrolyte contains a water-soluble polymer. 제 1항에 있어서,
상기 유동성 전극 물질은 콜로이드상인 유동성 전극.The method according to claim 1,
Wherein the fluidized electrode material is a colloidal phase. 제 1항에 있어서,
상기 유동성 전극물질은 전도성 폴리머를 더 함유하는 유동성 전극.The method according to claim 1,
Wherein the fluidized electrode material further contains a conductive polymer. 제 3항에 있어서,
상기 전도성 폴리머는 전도성 폴리머 입자, 전도성 폴리머 섬유 또는 이들의 혼합물인 유동성 전극.The method of claim 3,
Wherein the conductive polymer is a conductive polymer particle, a conductive polymer fiber, or a mixture thereof. 제 3항에 있어서,
상기 전도성 폴리머는 파이공액 이중결합, 벤젠고리 또는 헤테로환 구조를 갖는 폴리머인 유동성 전극.The method of claim 3,
Wherein the conductive polymer is a polymer having a pi conjugated double bond, a benzene ring, or a heterocyclic structure. 제 1항에 있어서,
상기 전극활물질은 탄소 입자, 탄소나노튜브, 탄소섬유 및 그래핀에서 하나 이상 선택되거나 이들의 복합체인 유동성 전극.The method according to claim 1,
Wherein the electrode active material is at least one selected from the group consisting of carbon particles, carbon nanotubes, carbon fibers, and graphene, or a complex thereof. 제 1항에 있어서,
상기 전극활물질은 나노 입자, 나노 튜브, 나노 섬유, 나노 플레이트 및 나노 로드에서 하나 또는 둘 이상 선택된 나노 구조인 유동성 전극.The method according to claim 1,
Wherein the electrode active material is one or two or more nanostructures selected from nanoparticles, nanotubes, nanofibers, nanoparticles, and nanorods. 제 1항에 있어서,
상기 수용성 폴리머는 요소계, 멜라민계, 페놀계, 불포화 폴리에스테르계, 에폭시계, 레졸시놀계, 초산 비닐계, 폴리비닐알코올계, 염화비닐계, 폴리비닐아세탈계, 아크릴계, 포화 폴리에스테르계, 폴리아미드계, 폴리에틸렌계, 비닐계, 다당류, 셀룰로오스계, 라텍스계 및 니트릴계 군으로부터 하나 또는 둘 이상 선택되는 물질인 유동성 전극.The method according to claim 1,
The water-soluble polymer may be at least one selected from the group consisting of urea, melamine, phenol, unsaturated polyester, epoxy, resorcinol, vinyl acetate, polyvinyl alcohol, vinyl chloride, polyvinyl acetal, Wherein the material is selected from the group consisting of polyamide, polyethylene, vinyl, polysaccharide, cellulose, latex and nitrile. 제 1항에 있어서,
상기 전극 분리막은 이온 교환막 또는 미세공 절연막인 유동성 전극.The method according to claim 1,
Wherein the electrode separation membrane is an ion exchange membrane or a microporous insulation membrane. 제 1항 내지 제 9항에서 선택된 어느 한 항에 따른 유동성 전극을 단위 전극으로 하여,
제 1단위 전극 및 제2 단위 전극을 포함하며, 제1 단위 전극 및 제2 단위 전극이 전극 분리막을 통해 서로 대향되도록 이격 배치된 전극 구조체.A method of manufacturing a liquid crystal display device, comprising: forming a liquid crystal display panel as a unit electrode according to any one of claims 1 to 9,
A first unit electrode and a second unit electrode, and the first unit electrode and the second unit electrode are spaced apart from each other through the electrode separation membrane. 제 10항에 있어서,
상기 제1 단위 전극의 전극 분리막과 상기 제2 단위 전극의 전극 분리막 사이에 음이온 및 양이온을 함유하는 용해액이 위치하는 전극 구조체.11. The method of claim 10,
Wherein a solution containing anions and cations is located between the electrode separation membrane of the first unit electrode and the electrode separation membrane of the second unit electrode. 제 11항에 있어서,
상기 전극 구조체는 해수 담수화용인 전극 구조체.12. The method of claim 11,
Wherein the electrode structure is for desalination of sea water. 제 12항에 있어서,
상기 용해액은 해수인 전극 구조체.13. The method of claim 12,
Wherein the solution is seawater. 제 11항에 있어서,
상기 전극 구조체는 전기 에너지 저장용인 전극 구조체.12. The method of claim 11,
Wherein the electrode structure is for storing electric energy. 제 14항에 있어서,
상기 전극 구조체는 상기 제1 단위 전극의 집전체 및 상기 제2 단위 전극의 집전체와 연결되어 전압을 인가하는 전원공급부를 더 포함하며,
상기 용해액에 함유된 음이온이 상기 제1 단위 전극의 유동성 전극물질에 흡착 또는 결합되고, 상기 용해액에 함유된 양이온이 상기 제2 단위 전극의 유동성 전극물질에 흡착 또는 결합되어, 제1 단위 전극 및 제2 단위 전극의 유동성 전극 물질에 전기적 에너지를 저장하는 전극 구조체.15. The method of claim 14,
The electrode structure further includes a power supply unit connected to the current collectors of the first unit electrode and the second unit electrode to apply a voltage,
The anions contained in the solution are adsorbed or bonded to the fluid electrode material of the first unit electrode and the cations contained in the solution are adsorbed or bonded to the fluid electrode material of the second unit electrode, And an electrode structure for storing electrical energy in the fluid electrode material of the second unit electrode. 제 14항에 있어서,
상기 용해액은 V³⁺/V²⁺, Np⁴⁺/Np³⁺, Sn⁴⁺/Sn²⁺, Sr²⁺/Sr, Ba²⁺/Ba, Ce³⁺/Ce, Zn²⁺/Zn, As⁵⁺/As³⁺, U⁴⁺/U³⁺, Sb⁵⁺/Sb³⁺, S⁴⁺/S²⁺, Ti⁴⁺/Ti²⁺, In³⁺/In²⁺, Ni⁴⁺/Ni²⁺, Cr³⁺/Cr²⁺, In²⁺/In⁺, Ti³⁺/Ti²⁺, Eu³⁺/Eu²⁺, Pb²⁺/Pb, Tl⁺/Tl, Ti⁴⁺/Ti³⁺, Na⁺/Na, Li⁺/Li, K⁺/K, Mg⁺/Mg, Mg^{2 +}/Mg, Ca⁺/Ca, Ca^{2 +}/Ca, Sr⁺/Sr 및 Be^{2 +}/Be에서 하나 또는 둘 이상 선택된 레독스 페어를 형성할 수 있는 양이온; 및
F/F^-, O/O^{2 -}, Cl/Cl^-, Br/Br^-, I^{5 +}/I^-, Cl/Cl^- 및 I/I^-에서 하나 또는 둘 이상 선택된 레독스 페어를 형성할 수 있는 음이온;을 함유하는 전극 구조체.15. The method of claim 14,
^{Wherein the} solution is selected from the group consisting of V ³⁺ / V ²⁺ , Np ⁴⁺ / Np ³⁺ , Sn ⁴⁺ / Sn ²⁺ , Sr ²⁺ / Sr, Ba ²⁺ / Ba, Ce ³⁺ / Ce, Zn ^{2+ Zn, As 5+ / As 3+,} U 4+ / U 3+, Sb 5+ / Sb 3+, S 4+ / S 2+, Ti 4+ / Ti 2+, In 3+ / In 2+, ^{Ni 4+ / Ni 2+, Cr 3+} / Cr 2+, In 2+ / In +, Ti 3+ / Ti 2+, Eu 3+ / Eu 2+, Pb 2+ / Pb, Tl + / Tl, ^{Ti 4+ / Ti 3+, Na +} / Na, Li + / Li, K + / K, Mg + / Mg, Mg 2 + / Mg, Ca + / Ca, Ca 2 + / Ca, Sr + / Sr and A cation capable of forming one or more selected redox pairs in Be ^{2 +} / Be; And
^{F / F -, O / O} 2 -, Cl / Cl -, Br / Br -, I 5 + / I -, Cl / Cl - and I / I ^- one or two or more may form a selected redox pair in And an anion having an ionic group.

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