KR20170139295A - Electrolyte and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
이하의 설명은 전해질 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The following description relates to an electrolyte and a method for producing the same.
상온에서 이온전도성이 없는 고상 무기염 전해질(Inorganic salt electrolytes)을 화약 열원(Pyrotechnic heat source) 방식으로 짧은 시간에 용융시킴으로써 활성화되는 열전지는 구조적 안정성, 신뢰성 그리고 장기 보관성이 우수한 전지이다.Thermoelectricity activated by melting inorganic salt electrolytes with no ionic conductivity at room temperature in a short time by pyrotechnic heat source method is excellent in structural stability, reliability and long-term storage.
열원에서 발생한 열에 의해 전해질이 용융되면서 기전력을 발생하게 된다. 이 때 용융된 전해질의 점도가 매우 낮아 흘러내리면서 단락을 발생시킬 수 있기 때문에 용융염을 잡아줄 지지체가 필요하다. 초기에는 실리카(SiO2), 이트리나(Y2O3), 알루미나(Al2O3) 등의 분말 사용하였으나, 용융된 리튬염과의 반응이 일어나는 문제가 발생하였다. 따라서, 현재는 구조적 및 화학적으로 안정한 MgO 분말을 리튬염과 혼합한 펠릿(pellet) 타입의 전해질을 사용하고 있다.The heat generated from the heat source melts the electrolyte and generates an electromotive force. In this case, since the viscosity of the molten electrolyte is very low, it may cause a short circuit while flowing down. Therefore, a support for holding the molten salt is needed. Initially, powders of silica (SiO2), tris (Y2O3), alumina (Al2O3) and the like were used, but the reaction with the melted lithium salt occurred. Therefore, a pellet type electrolyte in which MgO powder that is structurally and chemically stable is mixed with a lithium salt is used at present.
펠릿 타입의 전해질은 고가의 프레스 및 금형을 이용하여 분말성형 방법으로 전해질 펠릿을 제작하고 있는데, 두께가 얇거나 직경이 큰 펠릿 전해질은 분말성형이 어렵고, 쉽게 부서져 취급이 곤란하며, 열전지 작동온도인 고온에서 전기화학적으로 안정성이 부족하여 열전지 성능을 저하시키는 문제점이 발생할 수 있다.The pellet type electrolyte is produced by the powder molding method using an expensive press and a metal mold. The pellet electrolyte having a small thickness or a large diameter is difficult to be powdered, easily broken and difficult to handle, There may be a problem that the stability of the electrochemistry at the high temperature is insufficient and the thermocouple performance is deteriorated.
또한, 현재 전지의 발전 추세가 부피는 감소시키고 용량 및 출력은 증가시키는 방향으로 흘러가고 있으며, 이에 따라 열전지 또한 에너지 밀도 및 출력 향상을 위한 박막 전해질의 연구가 진행되어야 한다.In addition, the development trend of current cells is proceeding in the direction of decreasing the volume and increasing the capacity and the output. Therefore, the research of the thin film electrolyte for the improvement of the energy density and the output of the thermocouple should be proceeded.
여기에서 설명되는 실시예들은, 다공성 세라믹 섬유 분리막(Porous Ceramic Fiber Separator, PCFS)에 MgO 파티클을 흡착시킨 후 용융염을 함침시켜 전해질을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.The embodiments described herein are intended to provide a method for producing an electrolyte by impregnating a porous ceramic fiber separator (PCFS) with MgO particles and then impregnating a molten salt.
또한, 용융염의 함침 양을 조절하는 것을 통해 취급이 용이한 물리적 특성을 구현하고, 열전지 조립시 신뢰성을 확보할 수 있는 전해질을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing an electrolyte capable of realizing physical properties that are easily handled by controlling the amount of impregnation of molten salt and ensuring reliability in thermoelectric assembly.
또한, 고가의 대형프레스를 사용하는 기존 펠릿 타입에 비해 비용이 저렴하며, 대량생산이 가능하고, 고온(예를 들어 500℃)에서 방전 시 용융염의 누액률을 최소화하여 내부저항을 감소시킴으로써 열전지의 전기화학적 성능을 향상시킬 수 있는 전해질의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, it is possible to mass-produce the battery at a lower cost than the conventional pellet type using an expensive large-sized press and to reduce the internal resistance by minimizing the leak rate of the molten salt during discharging at a high temperature (for example, 500 ° C) And to provide a method for producing an electrolyte capable of improving electrochemical performance.
일실시예에 따른 전해질 제조방법은, MgO 파티클을 PCFS에 흡착시키는 단계; 및 용융염을 상기 PCFS에 함침하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing an electrolyte according to an embodiment includes: adsorbing MgO particles on a PCFS; And impregnating the PCFS with a molten salt.
또한, 상기 MgO 파티클을 상기 PCFS에 흡착시키는 단계는, 상기 PCFS를 MgO 용액에 담그는 단계; 초음파를 이용하여 상기 MgO 용액을 상기 PCFS에 함침하는 단계; 및 상기 PCFS를 건조하여 증류수를 기화하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the step of adsorbing the MgO particles to the PCFS may include: immersing the PCFS in an MgO solution; Impregnating the PCFS with the MgO solution using ultrasonic waves; And drying the PCFS to vaporize the distilled water.
또한, 상기 MgO 용액은, 증류수와 MgO의 비율이 1000:1 ~ 50:8일 수 있다.The MgO solution may have a ratio of distilled water to MgO of 1000: 1 to 50: 8.
또한, 상기 용융염 함침 단계는, 상기 PCFS를 기판 위에 올리는 단계; 상기 PCFS 위에 상기 용융염을 올리는 단계; 및 진공 상태에서 승온하여 상기 용융염을 용융시키는 단계를 포함할 수 있다.In addition, the molten salt impregnation may include: raising the PCFS onto a substrate; Raising the molten salt on the PCFS; And heating the molten salt in a vacuum to melt the molten salt.
또한, 상기 용융염 함침 단계는, 진공 상태에서 상온으로 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The molten salt impregnation may further include cooling the molten salt to room temperature in a vacuum state.
또한, 상기 기판은 알루미나 도가니 또는 지르코니아 도가니일 수 있다.Further, the substrate may be an alumina crucible or a zirconia crucible.
또한, 상기 도가니는, 상기 PCFS를 상기 도가니의 바닥면으로부터 이격시키는 스페이서를 포함할 수 있다.Further, the crucible may include a spacer for separating the PCFS from the bottom surface of the crucible.
또한, 상기 도가니는, ZrO2 볼, Al2O3 볼, Al 포일, 그라파이트 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 PCFS는 상기 ZrO2 볼, Al2O3 볼, Al 포일, 그라파이트 중 적어도 하나 위에 올려질 수 있다.Also, the crucible may include at least one of a
또한, 상기 용융염의 함침 전, 상기 용융염을 MgO 분말과 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include mixing the molten salt with MgO powder before impregnation of the molten salt.
또한, 상기 MgO 분말과 상기 용융염의 혼합 시, 상기 MgO 분말과 상기 용융염의 혼합 비율은 0.5:99.5 ~ 20:80%일 수 있다.When the MgO powder and the molten salt are mixed, the mixing ratio of the MgO powder and the molten salt may be 0.5: 99.5 to 20: 80%.
일실시예에 따른 전해질은 앞서 설명한 방법들 중 어느 하나에 따라 제조될 수 있다.The electrolyte according to one embodiment may be prepared according to any of the methods described above.
여기에서 설명되는 실시예들에 따르면, MgO 파티클을 PCFS에 흡착시킴으로써 고온에서 방전 시 용융염의 누액률을 최소화하여 내부저항을 감소시킴으로써 열전지의 전기화학적 성능을 향상시킬 수 있다.According to the embodiments described herein, the electrochemical performance of the thermocouple can be improved by reducing the internal resistance by minimizing the leakage rate of the molten salt during the discharge at high temperature by adsorbing the MgO particles to the PCFS.
또한, 고가의 대형프레스를 사용하는 기존 펠릿 타입에 비하여 비용이 저렴하며, 대량 생산이 가능하고, 두께 제어, 대면적 및 다형상으로 제작이 가능하여 에너지 밀도 및 출력을 향상시킬 수 있다.In addition, it can be manufactured at a lower cost, mass production, thickness control, and large area and multi-shape than the conventional pellet type using an expensive large press, thereby improving energy density and output.
또한, 용융염의 함침 양을 조절하여 취급이 용이한 물리적 특성을 구현하여 열전지 조립시 신뢰성을 확보할 수 있다.In addition, by adjusting the amount of the molten salt to be impregnated, physical properties that can be easily handled are realized, thereby ensuring reliability in thermoelectric assembly.
도 1은 일실시예에 따른 전해질 제조방법의 순서도이다.
도 2와 도 3은 기판의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4는 PCFS에 MgO 파티클을 흡착시킨 모습을 나타내는 도면이다.
도 5는 MgO 파티클이 흡착된 PCFS에 용융염을 함침시킨 모습을 나타내는 도면이다.
도 6 내지 도 8은 제 1 내지 4 실시예와 비교예에 대한 방전특성 그래프이다.1 is a flowchart of an electrolyte production method according to an embodiment.
2 and 3 are views showing an example of a substrate.
4 is a view showing a PCFS adsorbing MgO particles.
5 is a view showing a PCFS impregnated with MgO particles and impregnated with a molten salt.
6 to 8 are graphs of discharge characteristics for the first to fourth embodiments and the comparative example.
이하에서는 본 기술 사상을 구현하기 위한 구체적인 실시예들에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 아울러, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 기술 사상의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, specific embodiments for implementing the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the subject matter of the present invention.
도 1은 일실시예에 전해질 제조방법의 순서도이다. 1 is a flow chart of an electrolyte production method in one embodiment.
본 실시예에 따른 전해질 제조방법은 PCFS(다공성 세라믹 섬유 분리막, Porous Ceramic Fiber Separator)에 MgO 파티클을 흡착시키는 단계(S100) 및 용융염을 PCFS에 함침시키는 단계(S200)를 포함할 수 있다.The method of manufacturing an electrolyte according to the present embodiment may include a step (S100) of adsorbing MgO particles to a PCFS (Porous Ceramic Fiber Separator) and a step (S200) of impregnating the PCFS with a molten salt.
우선 MgO 파티클 흡착 단계(S100)에 대해서 설명하기로 한다. First, the MgO particle adsorption step (S100) will be described.
본 실시예의 경우, 고온 방전 시 용융염 누액을 최소화하여 내부저항을 줄이고, 전기화학적 특성을 향상시키기 위해 PCFS에 MgO 파티클을 흡착시킬 수 있다. 고온 방전 시험에서 MgO 파티클의 표면장력을 이용하여 용융염을 잡아주는 바인더의 역할로 누액이 최소화되고, Li+의 이동이 원활해져 내부저항이 감소하여 전기화학적 특성이 향상된다. In the case of this embodiment, MgO particles can be adsorbed to the PCFS in order to minimize the leakage of molten salt during the high-temperature discharge and to reduce the internal resistance and to improve the electrochemical characteristics. In the high temperature discharge test, the role of the binder which catches the molten salt by using the surface tension of the MgO particle is minimized, the leakage is minimized, the migration of Li + is smooth, and the internal resistance is reduced to improve the electrochemical characteristics.
그리고 PCFS는 알루미나 섬유 분리막(Al2O3 + SiO2) 또는 지르코니아 섬유 분리막(Y2O3+ZrO2) 등일 수 있다. And PCFS can be alumina fiber separator (Al2O3 + SiO2) or zirconia fiber separator (Y2O3 + ZrO2).
PCFS는 알루미나 또는 지르코니아 섬유 분리막으로 사용하는 것이 바람직한데, 이는 내화학적 특성이 뛰어나 용융염과의 반응성을 최소화시키고, 강도가 뛰어나며, 분말성형법으로 불가능한 큰 면적(대면적)의 전해질 제조가 가능하기 때문이다.PCFS is preferably used as an alumina or zirconia fiber separator because it has excellent chemical resistance and minimizes reactivity with molten salt, has excellent strength, and can produce a large area (large area) electrolyte impossible by powder molding to be.
또한, PCFS는 70% 이상의 기공률을 가질 수 있다. 기공률이 70% 미만인 경우에는 함침 가능한 용융염의 양이 적기 때문에 전기화학적 특성이 감소하여 열전지 성능을 저하시킬 수 있다.In addition, PCFS can have a porosity of at least 70%. When the porosity is less than 70%, the amount of the impregnable molten salt is small, so that the electrochemical characteristics may be decreased, thereby deteriorating the thermal conductivity.
MgO 파티클을 PCFS에 흡착시키기 위해, PCFS를 MgO 용액에 담글 수 있다(S110). 이때, 상기 MgO 용액의 경우, 증류수와 MgO의 비율은 1000:1 ~ 50:8일 수 있다. 여기에서는 MgO 분말 2g과 증류수 50g을 혼합한 것으로 예시한다. To adsorb the MgO particles to the PCFS, the PCFS can be immersed in the MgO solution (S110). At this time, in the case of the MgO solution, the ratio of distilled water to MgO may be 1000: 1 to 50: 8. Here, it is exemplified that 2 g of MgO powder and 50 g of distilled water are mixed.
이후, 초음파를 이용하여 MgO 파티클이 분리막 내부의 섬유 표면에 흡착되게 함으로써 MgO 용액을 PCFS에 함침시킬 수 있다(S120). 초음파를 이용한 함침 방법 자체는 이 분야 통상의 기술자에게 자명하므로 여기서는 자세하게 설명하지 않는다. Then, the MgO solution may be impregnated into the PCFS by allowing the MgO particles to be adsorbed on the fiber surface inside the separation membrane by using ultrasonic waves (S120). The impregnation method itself using ultrasonic waves is obvious to a person skilled in the art, and therefore is not described in detail here.
그리고 MgO 용액이 함침된 PCFS를, 예를 들어 100℃에서 건조하여 증류수를 기화시킬 수 있다(S130).Then, the PCFS impregnated with the MgO solution may be dried at, e.g., 100 캜 to vaporize the distilled water (S 130).
다음으로, 용융염 함침 단계(S200)를 설명하고자 한다. Next, the molten salt impregnation step (S200) will be described.
용융염은 LiCl-KCl염, LiCl-LiBr-LiF염, LiCl-LiBr-KBr염 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 용융염을 고온에서 용융시키면, 용융된 용융염은 모세관 현상에 의하여 PCFS 내부로 스며들 수 있다.The molten salt may be at least one of LiCl-KCl salt, LiCl-LiBr-LiF salt, and LiCl-LiBr-KBr salt. When the molten salt is melted at a high temperature, the molten molten salt can penetrate into the PCFS by capillary action.
도 2와 도 3은 기판(10)의 일 예를 도시한 도면이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여 용융염 함침 단계(S200)를 구체적으로 설명한다.Figs. 2 and 3 are views showing an example of the
용융염(2) 함침을 위해 MgO 파티클이 흡착된 PCFS(1)는 기판(10) 위에 올려질 수 있다(S210). 상기 기판(10)은 용융된 용융염(2)과 반응하지 않는 알루미나 도가니 또는 지르코니아 도가니일 수 있다.The
이후, PCFS(1) 위에 용융염(2)을 올릴 수 있다(S220). 이때 용융염의 양은 PCFS(1)의 기공률을 고려하여 기공이 다 채워질 수 있는 부피에 비해 약 1.1~3배 정도일 수 있다.Thereafter, the
다음으로, 기판(10)을 진공로(vacuum furnace)에 넣고 약 -1 기압으로 진공을 유지하면서, 상온에서 10℃/min의 속도로 500℃까지 승온시키고, 2시간 동안 500℃로 유지하여 용융염(2)이 용융되도록 할 수 있다(S230).Subsequently, the
용융염(2)이 용융되면, 진공로를 상온까지 냉각시킬 수 있다(S240). 이때, 진공로가 상온으로 냉각되기까지는 진공로를 개방하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 냉각 중에는 진공을 유지하거나, 진공을 해제할 수 있다. When the
냉각 중 진공로를 개방할 경우, 용융염의 급냉으로 인하여 PCFS가 휘어지거나 부서지게 되므로 바람직하지 않다. When the vacuum furnace is opened during cooling, the PCFS is warped or broken due to quenching of the molten salt, which is undesirable.
이후, 용융염(2)이 함침된 PCFS(1)를 꺼내 원하는 크기 및 형상으로 커팅할 수 있다(S300).Thereafter, the
한편, PCFS(1)의 냉각 시 굽힘 현상이 일어날 수 있다. 이를 방지하기 위해, 기판(10)에는 스페이서(20)가 채용될 수 있다(도 2 참조). 상기 스페이서(20)는 PCFS(1)가 냉각 시 기판(10)의 바닥면으로부터 이격될 수 있도록 할 수 있다. 또는, 기판(10)에는 ZrO2 볼(ball), Al2O3 볼, Al 포일(foil), 그라파이트 중 적어도 하나(20)가 충진될 수 있고, PCFS(1)는 상기 ZrO2 볼, Al2O3 볼, Al 포일, 그라파이트 중 적어도 하나(20) 위에 올려질 수 있다(도 3 참조).On the other hand, a bending phenomenon may occur during cooling of the
상기 ZrO2 볼(ball), Al2O3 볼, Al 포일(foil), 그라파이트는 PCFS(1)의 표면에 붙어 용융염 함침 후 냉각과정에서 PCFS(1)의 팽창 및 수축에 의한 휘는 현상을 방지하고 쉽게 탈거될 수 있도록 하는 역할을 한다.The ZrO2 ball, Al2O3 ball, Al foil and graphite are attached to the surface of the PCFS (1) to prevent the PCFS (1) from being bent due to expansion and contraction during the cooling process after the impregnation with the molten salt, It is the role of
또한, 용융염(2)이 고온에서 용융될 때, 외부로의 누액을 최소화하여 전기화학적 특성을 향상시키기 위해, 용융염과 반응하지 않으면서 지지체 역할을 할 수 있는 바인더로 MgO 분말을 사용할 수 있다. Further, when the molten salt (2) is melted at a high temperature, MgO powder can be used as a binder capable of acting as a support without reacting with a molten salt in order to minimize leakage to the outside and improve electrochemical characteristics .
MgO 분말을 지지체로 사용하지 않으면, 용융염(2)이 고온에서 용융될 때 누액률이 증가하여 전해질의 전기화학적 성능이 저하될 수 있다. If the MgO powder is not used as a support, the leakage rate of the
이를 위해, 도 1에는 도시하지 않았지만, 본 실시예에 따른 전해질 제조방법은, 용융염(2)의 함침 전 상기 용융염(2)을 MgO 분말과 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, MgO 분말과 용융염(2)의 혼합 비율은 0.5:99.5 ~ 20:80%일 수 있다.For this, although not shown in FIG. 1, the electrolyte manufacturing method according to the present embodiment may include mixing the
고온 방전 시험에서 MgO 파티클의 표면장력을 이용하여 용융염을 잡아주는 바인더의 역할로 누액이 최소화되고, Li+의 이동이 원활해져 내부저항이 감소하여 전기화학적 특성이 향상된다. 그러나, MgO 파티클이 혼합 비율 이상으로 혼합되는 경우에는, 용융염의 Li+이 감소하게 되고, MgO 파티클이 내부저항으로 작용하게 되어 전기화학적 성능이 저하되므로 바람직하지 않다. In the high temperature discharge test, the role of the binder which catches the molten salt by using the surface tension of the MgO particle is minimized, the leakage is minimized, the migration of Li + is smooth, and the internal resistance is reduced to improve the electrochemical characteristics. However, when MgO particles are mixed at a mixing ratio or more, Li < + > of the molten salt is decreased, and MgO particles act as an internal resistance, which deteriorates electrochemical performance.
도 4는 PCFS에 MgO 파티클을 흡착시킨 모습을 나타내는 도면이다. PCFS 표면에 MgO 파티클이 흡착되어 있는 모습을 확인할 수 있다.4 is a view showing a PCFS adsorbing MgO particles. It can be seen that MgO particles are adsorbed on the PCFS surface.
도 5는 MgO 파티클이 흡착된 PCFS에 용융염을 함침시킨 모습을 나타내는 도면이다. 용융염이 PCFS 표면 및 내부에 균일하게 함침되어 결정을 이루고 있음을 알 수 있다.5 is a view showing a PCFS impregnated with MgO particles and impregnated with a molten salt. It can be seen that the molten salt is uniformly impregnated on the surface and inside of the PCFS to form crystals.
이하에서는, 제 1 내지 4 실시예에 따른 전해질과 비교예에 따른 전해질을 제조하고, 이들을 비교 실험한 내용을 소개하기로 한다.Hereinafter, the electrolytes according to the first to fourth embodiments and the electrolytes according to the comparative examples will be manufactured, and the comparative experiments will be introduced.
Al2O3 paper 재질, 두께 0.3 ㎜, 기공률 80% 이상인 PCFS를 MgO 용액(MgO powder 2 g + 증류수 50 g)에 넣고 초음파를 이용하여 PCFS 내에 MgO 용액을 함침시키고, 100℃에서 건조하여 증류수를 기화시켜 PCFS 내에 MgO 파티클을 흡착시켰다. 이후, 지르코니아 도가니에 스페이서를 두고 PCFS를 상기 도가니 위에 올려 놓았다. 용융염 함침을 위해, PCFS 위에 PCFS의 기공률 대비 약 3배의 LiCl-KCl를 쌓았으며, 도가니를 진공로에 넣고 -1기압의 진공을 유지시키면서 상온에서 10℃/min으로 500℃까지 승온하였다. 500℃로 승온된 후 2시간 동안 유지하여 LiCl-KCl이 PCFS에 함침되도록 한 후, 진공로를 상온으로 자연 냉각시켰다. 냉각 후 커팅 치구를 이용해 시험용 직경으로 커팅하여 열전지 전해질 제작을 완료하였다. Al2O3 paper, PCFS having thickness of 0.3 mm and porosity of 80% or more was placed in MgO solution (2 g of MgO powder + 50 g of distilled water), impregnated with MgO solution in PCFS by using ultrasonic wave and dried at 100 ° C to vaporize distilled water, And the MgO particles were adsorbed in the MgO particles. Thereafter, the spacer was placed on the zirconia crucible and the PCFS was placed on the crucible. In order to impregnate the molten salt, LiCl-KCl was deposited on the PCFS at a ratio of about 3 times the porosity of the PCFS. The crucible was placed in a vacuum furnace and the temperature was increased from room temperature to 500 ° C at a rate of 10 ° C / min while maintaining a vacuum of -1 atm. After the temperature was raised to 500 ° C., the temperature was maintained for 2 hours so that LiCl-KCl was impregnated in the PCFS, and the vacuum furnace was naturally cooled to room temperature. After cooling, the cutting jig was cut into the test diameter to complete the production of the thermoelectric electrolyte.
제 1 실시예와 다른 점은 용융염에 MgO 분말이 혼합되었다는 것이다. LiCl-KCl 49.5g과 MgO 분말 0.5g이 혼합되었으며, 이 혼합분말이 PCFS에 함침되었다.The difference from the first embodiment is that MgO powder is mixed with the molten salt. 49.5g of LiCl-KCl and 0.5g of MgO powder were mixed, and the mixed powder was impregnated with PCFS.
제 1 실시예와 다른 점은 MgO 파티클이 흡착되지 않은 순수한 PCFS를 사용했다는 점이다. The difference from the first embodiment is that pure PCFS without adsorption of MgO particles was used.
제 1 실시예와 다른 점은 MgO 파티클이 흡착되지 않은 순수한 PCFS를 사용했다는 점, 스페이서가 아닌 ZrO2 볼이 사용되었다는 점, PCFS는 상기 ZrO2 볼 위에 올려졌다는 점이다.The difference from the first embodiment is that a pure PCFS without adsorbing MgO particles was used, a ZrO2 ball was used instead of a spacer, and PCFS was placed on the ZrO2 ball.
비교예Comparative Example
기존의 분말성형법을 이용하여 펠릿(pellet) 형태의 전해질(MgO 분말과 LiCl-KCl의 혼합)을 0.3 mm 두께로 제조하였다.A pellet-shaped electrolyte (a mixture of MgO powder and LiCl-KCl) was prepared to a thickness of 0.3 mm using a conventional powder molding method.
상기 제 1 내지 4 실시예와 비교예에 따른 전해질을 적용하여 단위전지를 제작한 후, 평균 전류밀도 0.95A/㎠(5.5A, Pulse 7.5A)로 방전시험을 하였고, 그 결과는 아래의 표 1 및 도 6 내지 도 8과 같다.A unit cell was fabricated by applying the electrolytes according to the first to fourth embodiments and the comparative examples and then discharged at a current density of 0.95 A / cm 2 (5.5 A, Pulse 7.5 A) 1 and Figs. 6 to 8, respectively.
MgO 파티클이 흡착된 PCFS(실시예 1) 및 MgO 분말과 용융염이 혼합된 PCFS(실시예 2)가 MgO 분말이 포함되지 않은 실시예 3~4와 비교예 1에 비해 전기화학적 특성이 좋다. MgO 분말이 PCFS 표면 및 내부의 섬유에 흡착되어, 고온 방전 시험시에 용융염이 용융될 때, 용융염을 잡아주는 바인더 역할을 함으로써, 내부저항을 감소시켰기 때문이다. PCFS (Example 1) in which MgO particles are adsorbed and PCFS (Example 2) in which MgO powder and molten salt are mixed is better in electrochemical characteristics than Examples 3 to 4 and Comparative Example 1 in which MgO powder is not contained. This is because the MgO powder adsorbed on the PCFS surface and inside fibers, and serves as a binder to hold the molten salt when the molten salt is melted during the high temperature discharge test, thereby reducing the internal resistance.
이상에서 설명된 실시예는 본 기술 사상의 일부 예를 설명한 것에 불과하고, 본 기술 사상의 범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 기술자에 의하여 본 기술 사상의 범위 내에서의 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이고, 그와 같은 실시는 모두 본 기술 사상의 범위에 속하는 것으로 보아야 한다.It is to be understood that the embodiments described above are merely illustrative of some examples of the technical idea and the scope of the technical idea is not limited to the described embodiments, It will be understood that various changes, substitutions, and alterations may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
1: PCFS
2: 용융염
10: 기판
20: 스페이서1: PCFS 2: molten salt
10: substrate 20: spacer
Claims (11)
용융염을 상기 PCFS에 함침하는 단계를 포함하는 전해질 제조방법.Adsorbing the MgO particles to the PCFS; And
And impregnating the PCFS with a molten salt.
상기 MgO 파티클을 상기 PCFS에 흡착시키는 단계는,
상기 PCFS를 MgO 용액에 담그는 단계;
초음파를 이용하여 상기 MgO 용액을 상기 PCFS에 함침하는 단계; 및
상기 PCFS를 건조하여 증류수를 기화하는 단계를 포함하는 전해질 제조방법.The method according to claim 1,
The step of adsorbing the MgO particles to the PCFS comprises:
Immersing the PCFS in a MgO solution;
Impregnating the PCFS with the MgO solution using ultrasonic waves; And
And drying the PCFS to vaporize the distilled water.
상기 MgO 용액은, 증류수와 MgO의 비율이 1000:1 ~ 50:8인 전해질 제조방법.3. The method of claim 2,
Wherein the MgO solution has a ratio of distilled water to MgO of 1000: 1 to 50: 8.
상기 용융염 함침 단계는,
상기 PCFS를 기판 위에 올리는 단계;
상기 PCFS 위에 상기 용융염을 올리는 단계; 및
진공 상태에서 승온하여 상기 용융염을 용융시키는 단계를 포함하는 전해질 제조방법.The method according to claim 1,
The molten salt impregnation may comprise:
Raising the PCFS onto a substrate;
Raising the molten salt on the PCFS; And
And heating the molten salt in a vacuum to melt the molten salt.
상기 용융염 함침 단계는,
진공 상태에서 상온으로 냉각시키는 단계를 더 포함하는 전해질 제조방법.5. The method of claim 4,
The molten salt impregnation may comprise:
And cooling the solution to room temperature in a vacuum state.
상기 기판은 알루미나 도가니 또는 지르코니아 도가니인 전해질 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the substrate is an alumina crucible or a zirconia crucible.
상기 도가니는, 상기 PCFS를 상기 도가니의 바닥면으로부터 이격시키는 스페이서를 포함하는 전해질 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the crucible comprises a spacer for separating the PCFS from the bottom surface of the crucible.
상기 도가니는, ZrO2 볼, Al2O3 볼, Al 포일, 그라파이트 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 PCFS는 상기 ZrO2 볼, Al2O3 볼, Al 포일, 그라파이트 중 적어도 하나 위에 올려지는 전해질 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the crucible includes at least one of a ZrO2 ball, an Al2O3 ball, an Al foil, and a graphite,
Wherein the PCFS is deposited on at least one of the ZrO2 ball, the Al2O3 ball, the Al foil, and the graphite.
상기 용융염의 함침 전, 상기 용융염을 MgO 분말과 혼합하는 단계를 더 포함하는 전해질 제조방법.The method according to claim 1,
Further comprising mixing the molten salt with MgO powder before impregnation of the molten salt.
상기 MgO 분말과 상기 용융염의 혼합 시, 상기 MgO 분말과 상기 용융염의 혼합 비율은 0.5:99.5 ~ 20:80%인 전해질 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein a mixing ratio of the MgO powder and the molten salt when mixing the MgO powder and the molten salt is 0.5: 99.5 to 20: 80%.
An electrolyte produced according to any one of claims 1 to 10.
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