KR102496478B1 - 공기 정화 모듈을 구비하는 금속 공기 전지, 전기화학 전지 및 이들의 운전방법 - Google Patents
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Abstract
공기 정화 모듈을 구비하는 금속 공기 전지 및 금속 공기 전지의 운전방법이 개시된다. 개시된 금속 공기 전지는 전지 셀 모듈과 유체 연통되는 것으로, 외부로부터 유입된 공기를 정화시켜 상기 전지 셀 모듈로 공급하는 공기 정화 모듈;을 포함하고, 상기 공기 정화 모듈은, 외부로부터 유입된 공기에 포함된 복수의 불순물 중 제1 불순물을 여과하는 제1 공기 정화부와, 상기 복수의 불순물 중 상기 제1 불순물과 다른 제2 불순물을 여과하는 제2 공기 정화부를 포함할 수 있다.
Description
금속 공기 전지, 전기화학 전지 및 이들의 운전방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 공기 정화 모듈을 구비하는 금속 공기 전지, 전기화학 전지 및 이들의 운전방법이 개시된다.
전기화학 전지, 예를 들어, 금속 공기 전지는 복수의 금속 공기 전지 셀을 포함하며, 각각의 금속 공기 전지 셀은 이온의 흡장 및 방출이 가능한 음극과 공기 중의 산소를 활물질로서 사용하는 양극을 포함한다. 양극에서는 외부로부터 유입되는 산소의 환원 및 산화 반응이 일어나고 음극에서는 금속의 산화 및 환원 반응이 일어나며, 이때 발생하는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 추출한다. 예를 들어, 금속 공기 전지는 방전시에는 산소를 흡수하고 충전시에는 산소를 방출한다. 이와 같이 금속 공기 전지가 공기 중에 존재하는 산소를 이용하기 때문에, 전지의 에너지 밀도를 비약적으로 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 금속 공기 전지는 기존의 리튬 이온 전지의 에너지 밀도보다 수배 이상 높은 에너지 밀도를 가질 수 있다.
또한, 금속 공기 전지는 이상 고온에 의한 발화 가능성이 낮기 때문에 뛰어난 안정성을 가지며, 중금속을 사용할 필요가 없이 산소의 흡수 및 방출만으로 작동하기 때문에 환경 오염을 일으킬 가능성도 낮다. 이러한 다양한 장점으로 인해, 현재 금속 공기 전지에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.
금속 공기 전지를 운전할 경우, 양극 측에 공기를 공급하여 산소 분자를 활물질로 사용하게 된다. 이때, 공기에 포함된 수분(H2O) 및 이산화탄소(CO2)와 같은 불순물들이 금속 과산화물(예를 들어, Li2O2)의 생성을 방해하여 금속 공기 전지의 용량 및 수명을 저하시키게 된다.
일 구현예는 공기 정화 모듈을 구비하는 금속 공기 전지 및 전기화학 전지를 제공한다.
다른 구현예는 상기 금속 공기 전지의 운전방법을 제공한다.
일 측면에 따른 금속 공기 전지는,
금속의 산화와 산소의 환원을 이용하여 전기를 생성하는 전지 셀 모듈; 및
상기 전지 셀 모듈과 유체 연통되는 것으로, 외부로부터 유입된 공기를 정화시켜 상기 전지 셀 모듈로 공급하는 공기 정화 모듈;을 포함하고,
상기 공기 정화 모듈은, 외부로부터 유입된 공기에 포함된 복수의 불순물 중 제1 불순물을 여과하는 제1 공기 정화부와, 상기 복수의 불순물 중 상기 제1 불순물과 다른 제2 불순물을 여과하는 제2 공기 정화부를 포함할 수 있다.
상기 금속 공기 전지는, 외부로부터 유입된 공기에 포함된 복수의 불순물 중 적어도 하나의 불순물의 농도를 검출하는 농도 검출부와, 상기 농도 검출부에 검출된 정보에 기초하여, 상기 제1, 제2 공기 정화부의 운전을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 불순물은, 수분, 이산화탄소 및 질소 중 적어도 2 이상을 포함할 수 있다.
상기 제2 공기 정화부는, 상기 제1 공기 정화부와 상기 전지 셀 모듈 사이에 배치되며, 상기 제1 공기 정화부를 통과한 공기에서 상기 제2 불순물을 여과할 수 있다.
상기 제2 공기 정화부는, 상기 전지 셀 모듈로 공급되는 공기 중의 산소 농도가 21% 이상이 되도록 산소를 농축할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 농도 검출부에 의해 검출된 정보에 기초하여, 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 조절하며, 상기 제1 공기 정화부의 조절된 제1 소비 전력에 기초하여, 상기 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 조절할 수 있다.
상기 농도 검출부에 의해 검출된 상기 불순물의 농도가 증가될 때, 상기 제어부는 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 증가시키고 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
상기 농도 검출부에 의해 검출된 상기 불순물의 농도가 감소될 때, 상기 제어부는 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 감소시키고 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 증가시킬 수 있다.
상기 공기 정화 모듈은, 상기 제1, 제2 불순물과 다른 제3 불순물을 여과하는 제3 공기 정화부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 공기 정화부는 하나의 챔버 내부에 배치되며, 상기 챔버 내부로 유입된 공기에서 상기 제1, 제2 불순물을 여과할 수 있다.
상기 공기 정화 모듈은 PSA(pressure swing adsorption), TSA(thermal swing adsorption), PTSA(pressure thermal swing adsorption), VSA(vacuum swing adsorption), 선택적 분리 방법 또는 이들 중 2 이상의 방법으로 운전되도록 구성될 수 있다.
상기 공기 정화 모듈은 흡착재 및 선택적 투과막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 흡착재는 제올라이트, 알루미나, 실리카겔, MOF(metal-organic framework), ZIF(zeolitic imidazolate framework), 활성탄 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로부터 선택될 수 있다.
상기 금속 공기 전지는 리튬 공기 전지일 수 있다.
상기 금속 공기 전지는, 상기 제1 공기 정화부와 상기 제2 공기 정화부를 유체 연결하는 제1 연결 경로와, 상기 제2 공기 정화부와 상기 전지 셀 모듈을 유체 연결하는 제2 연결 경로와, 상기 제2 공기 정화부를 우회하며, 상기 제1, 제2 연결 경로를 유체 연결하는 바이패스 경로와, 상기 제2 공기 정화부로 공급되는 공기의 유량을 조절하는 유량 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 유량 조절부는, 상기 제2 공기 정화부에 의해 농축 가능한 공기 중의 최대 산소 농도의 95 % 이상의 산소 농도를 가질 수 있는 최대 공기 유량 이하가 되도록, 제2 공기 정화부에 의해 공급되는 공기의 유량을 조절할 수 있다.
상기 전지 셀 모듈에는, 상기 바이패스 경로를 통과한 공기와 상기 제2 공기 정화부를 통과한 공기가 혼합된 공기가 공급될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 금속 공기 전지의 운전방법은,
제1 공기 정화부에 의해, 외부로부터 유입된 공기에 포함된 복수의 불순물 중 제1 불순물을 여과하는 단계; 및
제2 공기 정화부에 의해, 상기 복수의 불순물 중 상기 제1 불순물과 다른 제2 불순물을 여과하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 금속 공기 전지의 운전방법은, 상기 공기 정화 모듈로 유입되는 공기에 포함된 복수의 불순물 중 적어도 하나의 불순물의 농도를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 불순물의 농도에 기초하여, 상기 제1, 제2 불순물을 여과하도록 상기 제1, 제2 공기 정화부의 운전을 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제1, 제2 공기 정화부의 운전을 제어하는 단계에서는, 상기 농도 검출부에 의해 검출된 정보에 기초하여, 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 조절하며, 상기 제1 공기 정화부의 조절된 제1 소비 전력에 기초하여, 상기 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 조절할 수 있다.
검출된 상기 불순물의 농도가 증가될 때, 상기 제어부는 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 증가시키고 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
검출된 상기 불순물의 농도가 감소될 때, 상기 제어부는 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 감소시키고 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 증가시킬 수 있다.
상기 제1 불순물을 여과하는 단계와 상기 제2 불순물을 여과하는 단계는, 순차적으로 또는 동시에 진행될 수 있다.
제1 공기 정화부에 의해 여과된 공기 중 일부는 제2 공기 정화부로 공급되고, 제1 공기 정화부에 의해 여과된 공기 중 나머지는 바이패스 경로로 공급되며, 상기 제2 공기 정화부에 의해 여과된 공기와 상기 바이패스 경로를 통과한 공기는 혼합되어 전지 셀 모듈로 공급될 수 있다.
유량 조절부에 의해, 제2 공기 정화부로 공급되는 공기의 유량이 조절될 수 있다.
상기 유량 조절부에 의해, 상기 제2 공기 정화부에 의해 농축 가능한 공기 중의 최대 산소 농도의 95 % 이상의 산소 농도를 가질 수 있는 최대 공기 유량 이하가 되도록, 제2 공기 정화부에 의해 공급되는 공기의 유량이 조절될 수 있다.
본 실시예의 또 다른 측면에 따른 전기화학 전지는,
화학 반응을 이용하여 전기를 생성하는 전지 셀 모듈; 및
상기 전지 셀 모듈과 유체 연통되는 것으로, 외부로부터 유입된 공기를 정화시켜 상기 전지 셀 모듈로 공급하는 공기 정화 모듈;을 포함하고,
상기 공기 정화 모듈은,
외부로부터 유입된 공기에 포함된 복수의 불순물 중 제1 불순물을 여과하는 제1 공기 정화부와,
상기 복수의 불순물 중 상기 제1 불순물과 다른 제2 불순물을 여과하는 제2 공기 정화부를 포함할 수 있다.
상기 전기화학 전지는, 상기 제1 공기 정화부와 상기 제2 공기 정화부를 유체 연결하는 제1 연결 경로와, 상기 제2 공기 정화부와 상기 전지 셀 모듈을 유체 연결하는 제2 연결 경로와, 상기 제2 공기 정화부를 우회하며, 상기 제1, 제2 연결 경로를 유체 연결하는 바이패스 경로와, 상기 제2 공기 정화부로 공급되는 공기의 유량을 조절하는 유량 조절부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따른 금속 공기 전지 및 전기화학 전지는 전지 셀 모듈에 공급되는 공기에서 복수의 불순물을 제거함으로써, 불순물에 의한 부반응을 방지할 수 있으며, 그에 따라 금속 공기 전지의 에너지 효율 및 수명을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일구현예에 따른 금속 공기 전지는, 외부로부터 유입된 공기 중의 불순물 농도에 기초하여 복수의 공기 정화부의 운전을 제어함으로써, 금속 공기 전지의 운전 효율을 최대화할 수 있으며, 그에 따라 금속 공기 전지의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전기화학 전지의 개략도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 공기 정화 모듈를 포함한 금속 공기 전지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 실시예 1및 비교예 1, 2에 따른 금속 공기 전지에서 충방전 횟수의 증가에 따른 단위 중량당 전지 용량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 공기 정화 모듈를 포함한 금속 공기 전지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 서로 다른 수분 농도를 가지는 공기가 공기 정화 모듈에 유입될 때, 전지 셀 모듈로 공급되는 공기 중의 수분의 농도 및 산소의 농도를 조절함에 따라 나타나는 금속 공기 전지의 출력 전력을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6c는 도 2의 금속 공지 전지의 운전방법을 예시한 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 공기 정화 모듈를 포함한 금속 공기 전지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 금속 공기 전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 제2 공기 정화부에 유입되는 공기 유량에 따른 산소 유량 및 산소 농도를 나타낸 것이다.
도 10은 실시예 1 및 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈의 공기 유량에 대한 산소 농도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 1 및 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈에서, 시간에 따른 산소 농도의 변화를 나타낸 것이다.
도 12a 및 도 12b는 실시예 1 및 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈의 응답 속도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 금속 공기 전지에 구비된 전지 셀 모듈의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 공기 정화 모듈를 포함한 금속 공기 전지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 실시예 1및 비교예 1, 2에 따른 금속 공기 전지에서 충방전 횟수의 증가에 따른 단위 중량당 전지 용량의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 공기 정화 모듈를 포함한 금속 공기 전지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 서로 다른 수분 농도를 가지는 공기가 공기 정화 모듈에 유입될 때, 전지 셀 모듈로 공급되는 공기 중의 수분의 농도 및 산소의 농도를 조절함에 따라 나타나는 금속 공기 전지의 출력 전력을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6c는 도 2의 금속 공지 전지의 운전방법을 예시한 도면이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 공기 정화 모듈를 포함한 금속 공기 전지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 금속 공기 전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 제2 공기 정화부에 유입되는 공기 유량에 따른 산소 유량 및 산소 농도를 나타낸 것이다.
도 10은 실시예 1 및 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈의 공기 유량에 대한 산소 농도를 나타낸 그래프이다.
도 11은 실시예 1 및 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈에서, 시간에 따른 산소 농도의 변화를 나타낸 것이다.
도 12a 및 도 12b는 실시예 1 및 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈의 응답 속도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 금속 공기 전지에 구비된 전지 셀 모듈의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 도 1을 참조하여 일 실시예에 따른 금속 공기 전지, 전기화학 전지 및 상기 금속 공기 전지의 운전방법을 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전기화학 전지는 전지 셀 모듈(10) 및 공기 정화 모듈(20)을 포함한다. 상기 전기화학 전지는 금속 공기 전지일 수 있다. 상기 금속 공기 전지는 리튬 공기 전지일 수 있다. 다만, 금속 공기 전지는 이에 한정되는 것은 아니며, 나트륨 공기 전지, 아연 공기 전지, 칼륨 공기 전지, 칼슘 공기 전지, 마그네슘 공기 전지, 철 공기 전지, 알루미늄 공기 전지 또는 상기 언급된 2종 이상의 금속으로 이루어진 합금 공기 전지일 수 있다.
전지 셀 모듈(10)은 금속의 산화와 산소의 환원을 이용하여 전기를 생성한다.
예를 들어, 상기 금속이 리튬(Li)인 경우, 상기 금속 공기 전지는 방전시에 하기 반응식 1과 같이 리튬(Li)과 산소가 반응하여 과산화리튬(Li2O2)을 생성하는 반응을 통해 전기를 생성한다.
[반응식 1]
Li + 1/2O2 → 1/2Li2O2
그러나, 공기 중에 불순물, 예를 들어, 수분(H2O)이 존재하게 되면, 상기 금속 공기 전지는 하기 반응식 2와 같이 수산화리튬(LiOH)을 생성하는 반응으로 인해 에너지 밀도 및 수명이 감소하게 된다.
[반응식 2]
4Li + 6H2O + O2 → 4(LiOH·H2O)
공기 정화 모듈(20)은 전지 셀 모듈(10)과 유체 연통(fluid communication)된다.
또한, 공기 정화 모듈(20)은 외부로부터 유입된 공기(A1) 중의 불순물을 제거하여 공기(A1)를 정화시키고, 상기 정화된 공기(A2)를 전지 셀 모듈(10)에 공급하는 역할을 수행한다.
실시예에 따른 공기 정화 모듈(20)은 공기 정화 모듈(20)에 유입된 공기(A1)에서 복수의 불순물들을 여과할 수 있다.
복수의 불순물은, 공기(A2) 중에 포함된 물질에서, 산소(O2)를 제외한 다른 물질, 예를 들어, 수분(H2O), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N2) 중 적어도 2 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공기 정화 모듈(20)은 제1, 제2 불순물을 여과할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 공기 정화 모듈(20a)를 포함한 금속 공기 전지를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 공기 정화 모듈(20a)은 제1 공기 정화부(21)와 제2 공기 정화부(22)를 포함한다.
제1 공기 정화부(21)는 제1 불순물을 여과할 수 있다. 제1 불순물은 수분, 이산화탄소 및 질소 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 제1 공기 정화부(21)는 수분을 제거할 수 있다. 수분을 제거하는 제1 공기 정화부(21)는,"공기 건조기(air dryer)"로 불리울 수 있다.
제2 공기 정화부(22)는 제2 불순물을 여과할 수 있다. 제2 불순물은 수분, 이산화탄소 및 질소 중 어느 하나일 수 있다. 제2 불순물은 제1 불순물과 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 공기 정화부(21)가 수분을 제거할 때, 제2 공기 정화부(22)는 질소를 제거할 수 있다. 다만, 여기서 제2 공기 정화부(22)가 제2 불순물을 여과한다는 것은, 제2 불순물만 제거한다는 의미로 한정되지 아니하며, 예를 들어, 제1 불순물의 여과와 함께 제2 불순물을 여과하는 것을 포함할 수도 있다.
제2 공기 정화부(22)는 질소를 제거하여 산소를 농축할 수 있다. 제2 공기 정화부(22)는, 전지 셀 모듈(10)로 공급되는 공기 중의 산소 농도가 21% 이상, 예를 들어 30% 이상, 보다 바람직하게는 40% 이상이 되도록 산소를 농축할 수 있다. 산소를 농축하는 제2 공기 정화부(22)는 "산소 발생기(oxygen generator)"로 불리울 수 있다.
제2 공기 정화부(22)는 제1 공기 정화부(21)와 전지 셀 모듈(10) 사이에 배치될 수 있다. 제2 공기 정화부(22)는, 제1 공기 정화부(21)와 유체 연통되며, 제1 공기 정화부(21)를 통과한 공기에서 제2 불순물을 제거할 수 있다.
공기 정화 모듈(20a)은 PSA(pressure swing adsorption), TSA(temperature swing adsorption), PTSA(pressure thermal swing adsorption), VSA(vacuum swing adsorption), 선택적 분리 방법 또는 이들 중 2 이상의 방법으로 운전되도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서, 용어 「PSA」는 높은 분압에서 특정 가스가 흡착재에 우선적으로 흡착 또는 포획되고, 분압이 감소할 경우 상기 특정 가스가 탈착 또는 방출되는 원리로 작동하는 기술을 의미하고, 용어 「TSA」는 상온에서 특정 가스가 흡착재에 우선적으로 흡착 또는 포획되고, 온도가 증가할 경우 상기 특정 가스가 탈착 또는 방출되는 원리로 작동하는 기술을 의미하고, 용어 「PTSA」는 상기 「PSA」 및 「TSA」가 조합된 기술을 의미하고, 용어 「VSA」는 대기압 부근에서 특정 가스가 흡착재에 우선적으로 흡착 또는 포획되고, 진공하에서 상기 특정 가스가 탈착 또는 방출되는 원리로 작동하는 기술을 의미한다.
제1, 제2 공기 정화부(21, 22)에는 흡착재(미도시)가 충전될 수도 있고, 선택적 투과막(미도시)이 배치될 수도 있으며, 흡착재가 충전되고 선택적 투과막도 배치될 수 있다.
상기 흡착재는 공기(A1) 중의 불순물을 선택적으로 흡착한다. 이러한 흡착재는 제올라이트, 알루미나, 실리카겔, MOF(metal-organic framework), ZIF(zeolitic imidazolate framework), 활성탄 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 본 명세서에서, 용어 「MOF」는 유기분자에 배위된 금속 이온 또는 금속 클러스터로 이루어져, 다공성인 1차, 2차 또는 3차 구조를 형성하는 결정성 화합물을 의미한다. 또한 본 명세서에서, 용어 「ZIF」는 이미다졸레이트 리간드에 의해 연결된(linked) MN4(M은 금속)의 사면체 클러스터로 이루어진 나노다공성 화합물을 의미한다.
상기 선택적 투과막은 공기(A1) 중의 불순물을 제외한 나머지 성분을 선택적으로 투과시킨다. 이러한 선택적 투과막은 서로 나란히 배치된(즉, 공기(A1)의 흐름 방향과 나란하게 배치된) 복수의 이온 교환 중공사막(ion exchange hollow fiber)을 포함할 수 있다.
상기와 같이, 외부로부터 공기 정화 모듈(20a)로 유입된 공기(A1)가 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)를 통과하는 과정에서, 공기(A1) 중에 포함된 제1, 제2 불순물이 제거될 수 있다.
만일, 공기 정화 모듈이, 실시예와 달리, 하나의 불순물만을 여과하는 구조를 가질 경우, 여과 대상인 상기 불순물을 제외한 다른 불순물이 여과되지 않고 전지 셀 모듈(10)로 공급되며, 상기 다른 불순물에 따른 부반응을 피할 수 없게 된다. 그로 인해, 금속 공기 전지의 에너지 밀도가 감소하게 되고, 수명이 단축되게 된다.
그러나, 실시예에 따른 공기 정화 모듈(20a)에서는, 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)에 의해, 공기(A1) 중에 포함된 복수의 불순물을 제거함으로써, 불순물에 의한 금속 공기 전지의 수명 단축을 방지하고, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 실시예 1및 비교예 1, 2에 따른 금속 공기 전지에서 충방전 횟수의 증가에 따른 단위 중량당 전지 용량의 변화를 나타낸 것이다. 실시예 1(X)에 따른 금속 공기 전지의 공기 정화 모듈(20a)은 수분을 여과하는 제1 공기 정화부(21) 및 질소를 여과하여 산소를 농축하는 제2 공기 정화부(22)를 포함한다. 반면, 비교예 1(Y1)에 따른 금속 공기 전지의 공기 정화 모듈은 수분을 여과하는 제1 공기 정화부(21)만 포함하며, 비교예 2(Y2)에 따른 금속 공기 전지의 공기 정화 모듈은 질소를 여과하여 산소를 농축하는 제2 공기 정화부(22)만 포함한다.
실시예 1(X)에 따른 공기 정화 모듈(20a)에 의해, 전지 셀 모듈(10)로 유입된 공기(A2)에는 제1 공기 정화부(21)에 의해 수분이 제거되어 수분 농도가 40 ppm이며, 제2 공기 정화부(22)에 의해 질소가 제거되고 산소가 농축되어 산소 농도가 70%이다. 이 경우, 금속 공기 전지는 충방전 횟수가 약 9회가 될 때까지, 단위 중량당 전지 용량이 300 mAh/g을 유지한다.
비교예 1(Y1)에 따른 공기 정화 모듈에 의해, 전지 셀 모듈(10)로 유입된 공기(A2)에는 제1 공기 정화부(21)에 의해 수분이 제거되어 수분 농도가 40 ppm이지만, 질소가 제거되지 않으며 산소가 농축되지 않아 산소 농도는 21%이다. 이 경우, 금속 공기 전지는 충방전 횟수가 2회가 될 때부터 단위 중량당 전지 용량이 감소하기 시작한다.
비교예 2(Y1)에 따른 공기 정화 모듈에 의해, 전지 셀 모듈(10)로 유입된 공기(A2)에는 제2 공기 정화부(22)에 의해 질소가 제거되고 산소가 농축되어 산소 농도가 70%이나, 수분이 제거되지 않아 수분 농도가 68000 ppm (60℃에서 상대습도 50%)이다. 이 경우, 금속 공기 전지는 충방전 횟수가 약 4회가 될 때부터 단위 중량당 전지 용량이 급격히 감소한다.
상기와 같이 실시예 1(X)에 따른 공기 정화 모듈(20a)의 충방전 횟수가 비교예 1, 2(Y1, Y2)에 따른 공기 정화 모듈의 충방전 횟수의 약 2배 이상 길어진 것을 알 수 있다. 그로부터, 복수의 공기 정화부에 의해 복수의 불순물을 여과할 경우, 금속 공기 전지의 수명이 현저하게 증가된 것을 알 수 있다.
한펴, 상술한 실시예에서는, 복수의 공기 정화부의 예로써, 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)를 예시하였으나, 이에 한정되지 아니하며, 3개 이상의 공기 정화부를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼, 공기 정화 모듈(20b)은 제1, 제2 불순물과 다른 불순물인 제3 불순물을 여과하는 제3 공기 정화부(23)를 더 포함할 수 있다. 제1, 제2 불순물이 수분 및 질소일 경우, 제3 불순물은 이산화탄소일 수 있다.
한편, 복수의 공기 정화부는 복수의 불순물을 제거하기 위하여 소정의 소비 전력을 소비하게 된다. 예를 들어, 제1 공기 정화부(21)는 제1 불순물을 제거하기 위하여 제1 소비 전력(E1)을 소비하며, 제2 공기 정화부(22)는 제2 불순물을 제거하기 위하여 제2 소비 전력(E2)을 소비하게 된다.
다시 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 공기 정화 모듈(20a)은, 공기 정화 모듈(20a)에 유입된 공기 중의 적어도 하나의 불순물의 농도를 검출하는 농도 검출부(25)와, 농도 검출부(25)에 의해 검출된 정보에 기초하여, 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)를 제어하는 제어부(26)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해, 공기 정화 모듈(20a)은 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)를 포함하되, 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)에 의한 소비 전력의 증가를 최소화시킬 수 있다.
농도 검출부(25)는 공기 정화 모듈(20a)에 유입된 공기(A1)에 포함된 제1 불순물의 농도를 검출할 수 있다. 예를 들어, 농도 검출부(25)는 외부로부터 유입된 공기(A1)에 포함된 수분의 농도를 검출할 수 있다.
제어부(26)는, 농도 검출부(25)에 의해 검출된 제1 불순물의 농도와 관련된 정보에 기초하여, 제1 공기 정화부(21)의 운전을 제어할 수 있다. 예를 들어, 농도 검출부(25)에 의해 검출된 제1 불순물의 농도 변화량에 기초하여, 제1 공기 정화부(21)의 운전을 제어할 수 있다.
제1 불순물의 농도가 증가되었을 때, 제어부(26)는 제1 공기 정화부(21)의 제1 소비 전력(E1)을 증가시킬 수 있다. 제1 불순물의 농도가 감소되었을 때 제1 공기 정화부(21)의 제1 소비 전력(E1)을 감소시킬 수 있다. 제1 불순물의 농도의 변화가 없을 때, 제어부(26)는 제1 공기 정화부(21)의 제1 소비 전력(E1)을 유지할 수 있다. 여기서, 제1 불순물의 농도가 증가, 감소 또는 유지된다는 것은, 농도 검출부(25)에 의해 검출된 농도가 직전에 농도 검출부(25)에 의해 검출된 농도 (또는 소정의 기준 농도)와 비교하여 증가, 감소 또는 동일한 것을 의미할 수 있다.
제1 공기 정화부(21)는 제1 소비 전력(E1)의 증가 또는 감소에 따라, 제1 공기 정화부(21)의 퍼징(purging) 유량 및 운전 시간 중 적어도 하나가 증가 또는 감소될 수 있다.
제어부(26)는, 상기와 같이 제1 공기 정화부(21)의 조절된 제1 소비 전력(E1)에 기초하여, 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력(E2)을 조절할 수 있다. 그에 따라, 제2 소비 전력(E2)의 변화에 따라, 전지 셀 모듈(10)에 공급되는 공기(A2) 중의 산소 농도가 달라질 수 있다.
일 예로서, 제어부(26)는 금속 공기 전지의 출력 전력의 증가량(ΔPOUT)이 최대가 되도록, 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력(E2)을 제어할 수 있다.
금속 공기 전지의 출력 전력의 증가량(ΔPOUT)은, 아래 관계식 1과 같이, 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)의 운전에 따른 전지 셀 모듈(10)의 출력 전력의 변화량((B1*ΔVH2O + B1*ΔVO2)*A)에서, 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)의 운전으로 소비되는 소비 전력의 변화량(ΔEH2O + ΔEO2)을 차감한 값일 수 있다. 전지 셀 모듈(10)의 출력 전력의 변화량은, 전지 셀 모듈(10)의 전압 변화량(B1*ΔVH2O + B1*ΔVO2)에 소정의 전류 값(A)이 곱해질 수 있다. 여기서, B1, B2는 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)에 대한 가중치를 나타낸 것으로서, B1 + B2 = 1이다.
[관계식 1]
제어부(26)는, 제1 불순물의 농도가 감소하고 산소의 농도가 증가함에 따라 전지 셀 모듈(10)의 전압이 상승하는 값과, 제1 불순물 농도를 감소시키고 산소의 농도를 증가시키기 위하여 소비되는 소비 전력을 비교하여, 금속 공기 전지의 출력 전력의 변화량(ΔPOUT)이 최대가 되는 지점에서, 제2 공기 정화부(22)에 의해 소비되는 제2 소비 전력(E2)과 그에 따른 산소 농도를 결정할 수 있다.
도 5a는 외부로부터 유입된 공기에 포함된 수분의 농도가 제1 농도일 때, 전지 셀 모듈(10)로 공급되는 공기 중의 수분의 농도 및 산소의 농도를 조절함에 따라 나타나는 금속 공기 전지의 출력 전력을 나타낸다. 도 5b는 외부로부터 유입된 공기에 포함된 수분의 농도가 제2 농도일 때, 전지 셀 모듈(10)로 공급되는 공기 중의 수분의 농도 및 산소의 농도를 조절함에 따라 나타나는 금속 공기 전지의 출력 전력을 나타낸다. 여기서, 제1, 제2 농도는 서로 다른 소정의 수분 농도이다.
도 5a를 참조하면, 외부로부터 유입된 공기(A1)에 포함된 수분 농도가 제1 농도일 때, 금속 공기 전지의 출력 전력의 증가량(ΔPOUT)은 P1 지점에서 최대가 된다. 예를 들어, 외부로부터 유입된 공기(A1)에 포함된 수분 농도가 제1 농도일 때, 제1 공기 정화부(21)에 의해 수분 농도가 100 ppm이 되도록 외부 공기(A1)를 정화하고, 제2 공기 정화부(22)에 의해 산소 농도가 60%가 되도록 외부 공기(A1)를 정화할 때, 금속 공기 전지의 출력 전력의 증가량(ΔPOUT)이 최대가 될 수 있다.
제어부(26)는, 금속 공기 전지의 출력 전력이 최대가 되도록, 제2 공기 정화부(22)에 의해 산소 농도가 60 %가 되도록, 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력(E2)을 결정한다.
외부 환경의 변화에 따라, 외부로부터 유입된 공기(A1)에 포함된 수분의 농도가 변할 수 있다. 예를 들어, 외부로부터 유입된 공기(A1)에 포함된 수분의 농도가 제1 농도에서 제2 농도로 달라질 수 있다. 그에 따라, 도 5b와 같이, 금속 공기 전지의 출력 전력의 증가량(ΔPOUT)은 P2 지점에서 최대가 될 수 있다. 예를 들어, 외부로부터 유입된 공기(A1)에 포함된 수분 농도가 제2 농도일 때, 제1 공기 정화부(21)에 의해 수분 농도가 500 ppm이 되도록 외부 공기(A1)를 정화하고, 제2 공기 정화부(22)에 의해 산소 농도가 21%가 되도록 외부 공기(A1)를 정화할 때, 금속 공기 전지의 출력 전력의 증가량(ΔPOUT)이 최대가 될 수 있다. 상기와 같이, 외부 환경의 변화에 따라 금속 공기 전지의 출력 전력의 증가량(ΔPOUT)이 최대가 되는 지점이 P1에서 P2로 변할 수 있다.
이러한 외부 환경의 변화에 따라, 제어부(26)는 금속 공기 전지의 출력 전력 의 증가량(ΔPOUT)이 최대가 되도록 제2 공기 정화부(22)에 의해 산소 농도가 21 %가 되도록, 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력(E2)을 결정한다.
이하, 도 1 및 도 6a 내지 도 6c을 참조하여 상기 금속 공기 전극의 운전방법을 상세히 설명한다.
금속 공기 전지는, 농도 검출부(25)를 통해 공기 정화 모듈(20)로 유입되는 공기(A1)에 포함된 적어도 하나의 불순물의 농도를 검출한다. 예를 들어, 농도 검출부(25)는 공기 정화 모듈(20)로 유입되는 공기에 포함된 수분의 농도를 검출한다. 공기 정화 모듈(20)로 유입된 공기(A1)는, 온도, 습도 등 다양한 외부 환경 변화에 의해 수분의 농도가 변할 수 있다. 농도 검출부(25)에 의해 검출된 농도에 기초하여, 공기(A1) 중의 수분의 농도 변화를 계산 또는 측정될 수 있다.
제어부(26)는, 에너지 효율을 향상시키기 위하여, 검출된 수분 농도에 기초하여, 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)의 운전을 제어할 수 있다.
제어부(26)는 검출된 수분 농도의 변화에 기초하여, 제1 공기 정화부(21)의 제1 소비 전력(E1)을 유지, 증가 또는 감소시킬 수 있다.
예를 들어, 검출된 수분의 농도가 이전에 검출된 수분의 농도보다 증가할 때, 제어부(26)는 증가한 수분을 여과하기 위하여 제1 공기 정화부(21)의 제1 소비 전력(E1)을 ΔE1만큼 증가시킬 수 있다. 검출된 수분의 농도가 이전에 검출된 수분의 농도보다 감소할 때, 제어부(26)는 감소한 수분만큼 제1 공기 정화부(21)의 제1 소비 전력(E1)을 ΔE1만큼 감소시킬 수 있다. 검출된 수분의 농도가 이전에 검출된 수분의 농도와 동일할 때에는, 제어부(26)는 제1 공기 정화부(21)의 제1 소비 전력(E1)을 유지시킬 수 있다.
제어부(26)는 제1 공기 정화부(21)의 제1 소비 전력(E1)의 변화량 ΔE1에 기초하여, 상기 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력(E2)을 ΔE2만큼 조절할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 제1 공기 정화부(21)의 제1 소비 전력(E1)이 ΔE1만큼 증가하였을 때, 제어부(26)는 제1 소비 전력(E1)의 변화량 ΔE1만큼 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력(E2)을 줄일 수 있다. 제2 소비 전력(E2)의 변화량 ΔE2는 제1 소비 전력(E1)의 변화량 ΔE1과 동일할 수 있다. 다만, 제2 소비 전력(E2)의 변화량 ΔE2는 이에 한정되지는 아니하며, 제1 소비 전력(E1)의 변화량 ΔE1에 비례할 수도 있다.
제2 공기 정화부(22)에 의해 정화된 공기(A2)의 산소 농도가 소정의 기준 값 이상이 되도록 하기 위하여, 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력(E2)의 변화량 ΔE2을 제한할 수 있다. 예를 들어, 제1 소비 전력(E1)의 증가량 ΔE1이 소정의 제한 소비 전력(Elimit)과 동일하거나 클 경우에는, 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력의 변화량 ΔE2을 제한 소비 전력(Elimit)으로 제한할 수 있다.
더불어, 전지 셀 모듈(10)의 출력 전력이 소정의 기준 값 이상이 되도록, 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력(E2)의 변화량 ΔE2을 제한할 수 있다. 제2 소비 전력(E2)이 ΔE2만큼 감소시, 제2 공기 정화부(22)에 의해 정화된 공기 중의 산소 농도(C)가 ΔC만큼 감소하여, 전지 셀 모듈(10)의 전압(V)이 ΔV만큼 감소한다. 전지 셀 모듈(10)의 전압(V)이 V- ΔV로 감소할 경우, 전지 셀 모듈(10)의 출력 전력이 감소할 수 있다. 따라서, 전지 셀 모듈(10)의 전압(V-ΔV)이 소정의 제한 전압(Vlimit)과 동일하거나 작아질 경우에는, 전지 셀 모듈(10)의 전압(V-ΔV)이 소정의 제한 전압(Vlimit)이 되도록 제2 소비 전력(E2)의 변화량 ΔE2를 줄일 수 있다.
전지 셀 모듈(10)의 전압(V-ΔV)이 소정의 제한 전압(Vlimit)보다 클 경우에는, 제어부(26)는, 제2 공기 정화부(22)를 변화된 제2 소비 전력(E2- ΔE2)으로 운전한다. 또한, 제어부(26)는 전지 셀 모듈(10)을 변화된 전압(V- ΔV)으로 운전한다.
도 6c를 참조하면, 제1 공기 정화부(21)의 제1 소비 전력(E1)이 ΔE1만큼 감소되었을 때, 제어부(26)는 제1 소비 전력(E1)의 변화량 ΔE1만큼, 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력(E2)을 증가시킬 수 있다. 제2 소비 전력(E2)의 변화량 ΔE2는 제1 소비 전력(E1)의 변화량 ΔE1과 동일할 수 있다. 다만, 제2 소비 전력(E2)의 변화량 ΔE2는 이에 한정되지는 아니하며, 제1 소비 전력(E1)의 변화량 ΔE1에 비례할 수도 있다.
증가된 제2 소비 전력(E2 + ΔE2)에 의해, 제2 불순물의 여과 및 산소 농축이 증가하게 된다. 제2 소비 전력(E2)의 증가(E2+ΔE2)에 의한 산소 농도의 증가(C+ΔC) 및 그에 따른 전지 셀 모듈(10)의 전압 증가(V+ΔV)가 계산(또는 측정)될 수 있다.
전지 셀 모듈(10)의 전압 증가량(ΔV)이 소정의 기준 전압(ΔVmin)보다 클 경우에는, 제어부(26)는 제2 공기 정화부(22)를 증가된 제2 소비 전력(E2+ΔE2)으로 운전한다. 또한, 제어부(26)는 전지 셀 모듈(10)을 변화된 전압(V+ΔV)으로 운전한다.
그러나, 상기 전지 셀 모듈(10)의 전압 증가량(ΔV)이 소정의 기준 전압(ΔVmin)과 동일하거나 작을 경우에는, 제어부(26)는 제2 공기 정화부(22)의 제2 소비 전력(E2)의 증가 없이, 기존의 제2 소비 전력(E2)로 운전한다. 또한, 제어부(26)는 전지 셀 모듈(10)을 전압 증가 없이, 기존의 전압(V)으로 운전한다.
한편, 도 6a를 참조하면, 검출된 수분의 농도가 이전에 검출된 수분의 농도와 동일할 때에는, 제어부(26)는 제1 공기 정화부(21)를 제1 소비 전력(E1)의 변화 없이 운전한다. 그에 따라, 제2 공기 정화부(22)를 제2 소비 전력(E2)의 변화 없이 운전한다. 또한, 제어부(26)는 전지 셀 모듈(10)이 전압의 변화 없이, 기존의 전압(V)으로 운전한다.
상술한 수분 농도의 검출 및 그에 따른 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)의 운전 제어 과정은 소정 주기마다 반복적으로 진행될 수 있다.
한편, 상술한 실시예에 따른 공기 정화 모듈(20)에서는, 제어부(26)에 의해 제1 불순물을 여과하는 단계 및 제2 불순물을 여과하는 단계가 순차적으로 제어된 예를 설명하였다. 그러나, 공기 정화 모듈(20c)에서 제1, 제2 불순물을 여과하는 단계는 이에 한정되지 아니하며, 동시에 진행될 수도 있다. 예를 들어, 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)가 도 7과 같이 하나의 챔버(29) 내부에 배치될 수 있다. 제1, 제2 공기 정화부(21, 22) 각각은 서로 흡착제일 수 있다. 그에 따라, 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)는 챔버(29) 내부로 유입된 공기에서 제1, 제2 불순물을 제거할 수 있다. 이 경우, 제어부(26)는 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)의 운전을 같이 제어한다
도 8은 다른 실시예에 따른 금속 공기 전지를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 금속 공기 전지는 공기 정화 모듈(20d)과 전지 셀 모듈(10)을 포함한다. 공기 정화 모듈(20d)은 제1 공기 정화부(21), 제2 공기 정화부(22), 제1 공기 정화부(21)와 제2 공기 정화부(22)를 유체 연결하는 제1 연결 경로(31), 제2 공기 정화부(22)와 전지 셀 모듈(10)을 유체 연결하는 제2 연결 경로(32), 상기 제2 공기 정화부(22)를 우회하는 바이패스 경로(33), 및 상기 제2 공기 정화부(22)로 공급되는 공기의 유량을 조절하는 유량 조절부(27)를 포함한다.
제1 공기 정화부(21)는 제1 불순물을 여과할 수 있다. 예를 들어, 제1 공기 정화부(21)는 수분을 제거할 수 있다.
제2 공기 정화부(22)는 제1 불순물과 다른 제2 불순물, 예를 들어, 질소를 제거할 수 있다. 제2 공기 정화부(22)는 질소를 제거함으로써, 산소를 농축할 수 있다. 예를 들어, 제2 공기 정화부(22)를 통과한 공기의 산소 농도가 21% 이상, 예를 들어 30% 이상, 보다 바람직하게는 40% 이상이 되도록, 제2 공기 정화부(22)는 산소를 농축할 수 있다.
다만, 제2 공기 정화부(22)의 산소 농축 특성은, 제2 공기 정화부(22)에 유입되는 공기(A111)의 유량에 따라 달라질 수 있다. 왜냐하면, 제2 공기 정화부(22)에 의해 질소를 흡착 또는 제거할 수 있는 양에는 한계가 있기 때문이다. 다시 말해서, 제2 공기 정화부(22)가 흡착할 수 있는 흡착 용량이 정해져 있을 수 있다. 그에 따라, 제2 공기 정화부(22)의 흡착 용량을 벗어날 경우, 흡착 용량을 벗어난 질소는 제2 공기 정화부(22)에 의해 흡착되지 못하게 되며, 제2 공기 정화부(22)의 산소 농축 특성은 저하될 수 있다.
도 9는 제2 공기 정화부(22)에 유입되는 공기 유량에 따른 산소 유량 및 산소 농도를 나타낸 것이다. 도 9에서는, 제2 공기 정화부(22)에 의해 농축 가능한 최대 산소 농도는 94 %이다.
도 9를 참조하면, 제2 공기 정화부(22)에 공급된 공기가 30 L/min 일 때, 제2 공기 정화부(22)를 통과한 공기의 산소 농도가 94%로 나타난다. 제2 공기 정화부(22)에 공급된 공기의 유량이 30 L/min을 초과할 경우, 제2 공기 정화부(22)에 의해 정화된 공기의 산소 농도는 낮아진다.
제2 공기 정화부(22)에 공급된 공기의 유량이 35 L/min 이하인 구간, 즉, 30 L/min ~ 35 L/min인 구간에서는, 제2 공기 정화부(22)에 의해 정화된 공기의 산소 농도는 완만히 낮아진다. 공기 유량이 35 L일 때, 제2 공기 정화부(22)를 통과한 공기 중의 산소 농도는 89% 일 수 있다.
그러나, 제2 공기 정화부(22)에 공급된 공기의 유량이 35 L/min 를 초과할 경우, 제2 공기 정화부(22)에 의해 정화된 공기의 산소 농도는 급격히 낮아지며, 산소 유량의 증가 속도가 현저히 저하된다.
다시 도 8을 참조하면, 이러한 점을 고려하여, 유량 조절부(27)는 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기(A111)의 유량을 조절할 수 있다.
유량 조절부(27)는 바이패스 경로(33)에 배치될 수 있다. 바이패스 경로(33)는 제1 연결 경로(31)와 제2 연결 경로(32)를 유체 연결할 수 있다. 이러한 바이패스 경로(33)에 유량 조절부(27)가 배치되며, 유량 조절부(27)는 바이패스 경로(33)로 공급되는 공기(A112)의 유량을 조절할 수 있다. 제1 공기 정화부(21)를 통과한 공기(A11)는 제2 공기 정화부(22)와 바이패스 경로(33)로 나뉘어 공급되기 때문에, 바이패스 경로(33)로 공급되는 공기(A112)의 유량을 조절함으로써, 제1 공기 정화부(21)에 공급되는 공기(A111)의 유량을 조절할 수 있다. 다만, 유량 조절부(27)의 배치는 예시적인 것으로 이에 한정되지 아니하며, 제1 연결 경로(31)에 배치될 수도 있음은 물론이다.
유량 조절부(27)는, 제2 공기 정화부(22)를 통과한 공기(A21)가 제2 공기 정화부(22)에 의해 농축 가능한 최대 산소 농도의 95 % 이상의 산소 농도를 가질 수 있는 최대 공기 유량 이하가 되도록, 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기(A111)의 유량을 조절할 수 있다.
일 예로써, 제2 공기 정화부(22)에 의해 농축 가능한 공기 중의 최대 산소 농도가 94%일 때, 상기 최대 산소 농도 94%의 95%인 약 89% 이상의 산소 농도를 가질 수 있는 최대 유량은 35 L/min 일 수 있다. 이 경우, 유량 조절부(27)는 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기(A111)의 유량을 35 mL 이하가 되도록 조절할 수 있다.
이와 같이, 실시예에 따른 공기 정화 모듈(20d)은, 유량 조절부(27)에 의해, 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기(A111)의 유량을 소정의 기준 유량 이하로 조절할 수 있다. 그에 따라, 실시예에 따른 공기 정화 모듈(20d)에서는, 제1 공기 정화부(21)에 공급되는 공기(A1)의 유량이 증가하더라도, 유량 조절부(27)에 의해 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기(A111)의 유량을 소정의 기준 유량 이하가 되도록 조절할 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 공기 정화모듈에서는, 산소 농축 효율이 가장 좋은 최적의 지점에서, 산소 농축을 진행시킬 수 있다. 제2 공기 정화부(22)를 통과한 공기의 산소 농도가 소정 농도, 예를 들어, 85% 이상이 되도록, 제2 공기 정화부(22)는 산소를 농축할 수 있다.
또한, 제2 공기 정화부(22)의 흡착 용량을 벗어난 범위에 비해, 제2 공기 정화부(22)의 흡착 용량 이내일 때, 산소 농도의 변화가 작기 때문에, 산소 농도를 안정적으로 제어할 수 있다.
도 10은 실시예 1 및 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)의 공기 유량에 대한 산소 농도를 나타낸 그래프이다. 도 11은 실시예 1 및 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)에서, 시간에 따른 산소 농도의 변화를 나타낸 것이다. 도 12a 및 도 12b는 실시예 1 및 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)의 응답 속도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10 내지 도 12b에서는, 실시예 1, 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)에서는 동일한 특성을 가지는 제1, 제2 공기 정화부(21, 22)를 포함한다. 다만, 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)은 바이패스 경로(33) 및 유량 조절부(27)를 포함하는 반면, 실시예 1에 따른 공기 정화 모듈(20d)은 바이패스 경로(33) 및 유량 조절부(27)를 포함하지 않는다. 제1 공기 정화부(21)를 통과한 공기의 산소 농도는 21 % 이며, 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기 유량이 30 L/min 일 때, 최대 산소 농도 94% 가 나타난다.
도 10을 참조하면, 실시예 1에 따른 공기 정화 모듈(20d)에서는, 제1 공기 정화부(21)를 통과한 공기 유량과 동일한 공기 유량인 60 L/min 로 제2 공기 정화부(22)로 공급될 경우, 전지 셀 모듈(10)로 공급되는 공기(A2)의 산소 농도는 56.5 %로 나타났다.
실시예 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)에서는, 실시예 1과 달리, 유량 조절부(27)에 의해, 제1 공기 정화부(21)를 통과한 공기 유량의 일부인 35 L/min 로 제2 공기 정화부(22)로 공급되고, 제1 공기 정화부(21)를 통과한 공기 유량의 나머지인 25 L/min 로 바이패스 경로(33)로 공급된다. 제2 공기 정화부(22)를 통과한 공기(A21)와 바이패스 경로(33)를 통과한 공기(A22)가 혼합되어 전지 셀 모듈(10)로 공급된다. 이 경우, 제2 공기 정화부(22)를 통과한 공기(A21)의 산소 농도는 약 89 %이며, 바이패스 경로(33)를 통과한 공기(A22)의 산소 농도는 제1 공기 정화부(21)를 통과한 공기(A11)의 산소 농도와 동일한 약 21 %로 나타났으며, 그에 따라, 전지 셀 모듈(10)로 공급되는 혼합 공기(A2)의 산소 농도는 60 %로 나타났다.
상기와 같이, 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)에서는, 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기의 유량을 조절함으로써, 실시예 1에 따른 공기 정화 모듈(20d)에 비해, 약 6.2 % 에 해당하는 산소 농도의 증가가 나타남을 확인할 수 있다.
도 11을 참조하면, 실시예 1에 따른 공기 정화 모듈(20d)에 비해, 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)이, 시간 변화에 대한 산소 농도의 변화가 작게 나타난다.
상기와 같이, 시간에 따른 산소 농도의 변화가 다르게 이유는, 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기(A111)의 유량에 따라, 제2 공기 정화부(22)의 흡착 성능이 포화되는 속도가 달라지기 때문이다.
예를 들어, 실시예 1에 따른 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기 유량이 60 L/min일 경우 제2 공기 정화부(22)의 흡착 성능은 5 초만에 포화될 수 있는 반면, 실시예 2에 따른 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기 유량이 30 L/min 일 경우 제2 공기 정화부(22)의 흡착 성능은 10 초일 때 포화될 수 있다.
이와 같이, 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)에서는, 실시예 1에 따른 공기 정화 모듈(20d)에 비해, 제2 공기 정화부(22)에 공급되는 공기(A111)의 유량이 작기 때문에, 제2 공기 정화부(22)의 흡착 성능이 늦게 포화될 수 있다. 그리하여, 실시예 1에 따른 공기 정화 모듈(20d)에 비해, 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)이, 시간 변화에 대한 산소 농도의 변화가 작게 나타날 수 있다
도 12a를 참조하면, 실시예 1에 따른 공기 정화 모듈(20d)에서는, 공기 정화 모듈(20d)을 통과한 산소 농도를 약 70 %에서 약 62 %로 조절하기 위해 약 110초가 소요된다. 반면, 도 12b를 참조하면, 실시예 2에 따른 공기 정화 모듈(20d)에서는, 공기 정화 모듈(20d)을 통과한 산소 농도를 약 63 %에서 약 56 %로 조절하기 위해 약 22초가 소요된다. 비록 산소 농도 범위가 다소 다르긴 하지만, 산소 농도를 조절하는 데 소요되는 시간이 실시예 2에 따를 때 현저히 감소하는 것을 알 수 있다.
이하, 도 13을 참조하여 금속 공기 전지에 구비된 전지 셀 모듈(10)의 구성을 설명한다.
도 13을 참조하면, 전지 셀 모듈(10)은 하우징(11), 음극 금속층(12), 음극 금속층(12) 위에 배치된 음극 전해질막(13), 음극 전해질막(13) 위에 배치된 산소 차단층(14), 산소 차단층(14) 위에 배치된 양극층(15) 및 양극층(15) 위에 배치된 기체 확산층(16)을 포함한다.
하우징(11)은 음극 금속층(12), 음극 전해질막(13), 산소 차단층(14), 양극층(15) 및 기체 확산층(16)을 수용하여 이들을 밀봉하는 역할을 수행한다.
음극 금속층(12)은 금속 이온을 흡장 및 방출하는 기능을 수행한다. 음극 금속층(12)은, 예를 들어 리튬(Li), 나트륨(Na), 아연(Zn), 칼륨(K), 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 알루미늄(Al) 또는 이들 중 2 이상으로 이루어진 합금을 포함할 수 있다.
음극 전해질막(13)은 금속 이온을 산소 차단층(14)을 통해 양극층(15)으로 전달하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 음극 전해질막(13)은 전해질을 포함할 수 있다.
일례로서, 상기 전해질은 고분자계 전해질, 무기계 전해질 또는 이들을 혼합한 복합 전해질을 포함하는 고체상일 수 있으며, 구부러질 수 있도록 제조될 수 있다.
다른 예로서, 상기 전해질은 금속염을 용매에 용해시켜 형성된 것일 수 있다.
상기 금속염으로는 LiN(SO2CF2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiSbF6, LiAsF6, LiCF3SO3, LiN(SO2CF3)2, LiC(SO2CF3)3, LiN(SO3CF3)2, LiC4F9SO3, LiAlCl4 또는 LiTFSI(Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide) 등과 같은 리튬염을 사용할 수 있으며, 상술한 리튬염에 AlCl3, MgCl2, NaCl, KCl, NaBr, KBr, CaCl2 등과 같은 다른 금속염을 더 추가할 수도 있다.
상기 용매는 이러한 리튬염 및 금속염을 용해시킬 수 있는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 용매는 디메틸 카보네이트(DMC)와 같은 카보네이트계 용매, 메틸 아세테이트와 같은 에스테르계 용매, 디부틸 에테르와 같은 에테르계 용매, 시클로헥사논과 같은 케톤계 용매, 트리에틸아민과 같은 아민계 용매, 트리에틸포스핀과 같은 포스핀계 용매 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
산소 차단층(14)은 산소의 투과를 방지하면서 금속 이온에 대한 전도성을 갖는 것일 수 있다. 이러한 산소 차단층(14)은 구부러질 수 있는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 산소 차단층(14)은 폴리프로필렌 소재의 부직포나 폴리페닐렌 설파이드 소재의 부직포 등의 고분자 부직포 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 올레핀계 수지의 다공성 필름 또는 이들의 조합을 포함하는 다공성 분리막일 수 있다.
산소 차단층(14)과 음극 전해질막(13)은 각각 별개의 층으로 형성될 수도 있지만, 산소 차단 기능을 갖는 다공성 분리막의 기공들 내에 전해질을 함침시켜 하나의 층으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide; PEO)와 LiTFSI를 혼합하여 형성한 전해질을 다공성 분리막의 기공들 내에 함침시켜 음극 전해질막(13)과 산소 차단층(14)을 일체화시킬 수 있다.
양극층(15)은 금속 이온의 전도를 위한 전해질, 산소의 산화 및 환원을 위한 촉매, 도전성 재료 및 바인더를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상술한 전해질, 촉매, 도전성 재료 및 바인더를 혼합한 후 용매를 첨가하여 양극 슬러리를 제조하고, 상기 양극 슬러리를 산소 차단층(14) 위에 도포한 후 건조시킴으로써 양극층(15)을 형성할 수 있다. 상기 용매는 음극 전해질막(13)에 포함된 전해질의 제조에 사용된 용매와 동일한 것일 수 있다.
양극층(15)에 포함된 전해질은 음극 전해질막(13)에 포함된 리튬염 및 선택적으로 금속염을 포함할 수 있다.
상기 촉매는 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 망간(Mn), 니켈(Ni), 코발트(Co), 이들 중 2 이상의 합금 또는 이들의 조합으로부터 선택된 금속의 산화물을 포함할 수 있다.
상기 도전성 재료는 카본 블랙, 그래파이트, 그래핀, 활성탄, 탄소섬유 또는 탄소나노튜브와 같은 다공성을 갖는 탄소계 재료; 구리 분말, 은 분말, 니켈 분말 또는 알루미늄 분말과 같은 금속 분말 형태의 도전성 금속 재료 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 유기 재료 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 바인더는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리프로필렌, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리에틸렌, 스티렌-부타디엔 고무 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다.
기체 확산층(16)은 양극층(15)에 정화된 공기(A2)를 골고루 공급하는 역할을 수행한다. 다만, 이러한 기체 확산층(16)은 선택적인 구성 요소로써, 경우에 따라, 전지셀 모듈(10)에서 생략될 수도 있다.
기체 확산층(16)은 다공성 구조를 갖는 금속, 세라믹, 폴리머, 탄소 소재, 또는 이들 중 2 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 기체 확산층(16)은 다공성 구조를 가짐으로써, 공기 정화 모듈(20)에서 배출된 공기(A2)를 흡수하여 원활하게 확산시킬 수 있다.
상기 다공성 구조를 갖는 금속으로서, 스펀지 형태의 발포 금속이나 금속 섬유 매트가 사용될 수 있다.
상기 다공성 세라믹으로서, 마그네슘-알루미늄 실리케이트(magnesium-aluminium silicate)가 사용될 수 있다.
상기 다공성 폴리머로서 다공성 폴리에틸렌, 다공성 폴리프로필렌이 사용될 수 있다.
상기 다공성 탄소 소재로서, 탄소 섬유를 사용한 카본 페이퍼(carbon paper), 카본 직물(carbon cloth), 카본 펠트(carbon felt)가 사용될 수 있다.
본 발명의 금속 공기 전지에 구비된 전지 셀 모듈(10)은 상술한 구조에 한정되지 않으며, 다른 다양한 구조를 가질 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서는 전기화학 전지의 예로써, 금속 공기 전지를 예로 들어 설명하였으나, 전기화학 전지는 이에 한정되지는 아니한다. 예를 들어, 전기화학 전지는, 화학 반응을 이용하여 전기 에너지를 생성할 수 있는 다른 전지, 예를 들어, 연료 전지일 수도 있다. 여기서, 전기화학 전지의 화학 반응은 공기 정화 모둘에 의해 정화된 공기가 양극층에 공급됨에 따라 발생할 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10: 전지 셀 모듈 11: 하우징
12: 음극 금속층 13: 음극 전해질막
14: 산소 차단층 15: 양극층
16: 기체 확산층
20, 20a, 20b, 20c, 20d: 공기 정화 모듈
21: 제1 공기 정화부 22: 제2 공기 정화부
23: 제3 공기 정화부 25: 농도 검출부
26: 제어부 27: 유량 조절부
29: 챔버 31, 32 : 제1, 제2 연결 경로
33: 바이패스 경로
A1, A2, A11, A12 : 공기
12: 음극 금속층 13: 음극 전해질막
14: 산소 차단층 15: 양극층
16: 기체 확산층
20, 20a, 20b, 20c, 20d: 공기 정화 모듈
21: 제1 공기 정화부 22: 제2 공기 정화부
23: 제3 공기 정화부 25: 농도 검출부
26: 제어부 27: 유량 조절부
29: 챔버 31, 32 : 제1, 제2 연결 경로
33: 바이패스 경로
A1, A2, A11, A12 : 공기
Claims (28)
- 금속의 산화와 산소의 환원을 이용하여 전기를 생성하는 전지 셀 모듈; 및
상기 전지 셀 모듈과 유체 연통되는 것으로, 외부로부터 유입된 공기를 정화시켜 상기 전지 셀 모듈로 공급하는 공기 정화 모듈;을 포함하고,
상기 공기 정화 모듈은,
외부로부터 유입된 공기에 포함된 복수의 불순물 중 제1 불순물을 여과하는 제1 공기 정화부와,
상기 복수의 불순물 중 상기 제1 불순물과 다른 제2 불순물을 여과하는 제2 공기 정화부를 포함하며,
상기 공기 정화 모듈은,
외부로부터 유입된 공기에 포함된 복수의 불순물 중 적어도 하나의 불순물의 농도를 검출하는 농도 검출부와,
상기 농도 검출부에 검출된 정보에 기초하여, 상기 제1, 제2 공기 정화부의 운전을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 제어부는,
상기 농도 검출부에 의해 검출된 정보에 기초하여, 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 조절하며,
상기 제1 공기 정화부의 조절된 제1 소비 전력에 기초하여, 상기 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 조절하는, 금속 공기 전지. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 복수의 불순물은, 수분, 이산화탄소 및 질소 중 적어도 2 이상을 포함하는, 금속 공기 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제2 공기 정화부는, 상기 제1 공기 정화부와 상기 전지 셀 모듈 사이에 배치되며, 상기 제1 공기 정화부를 통과한 공기에서 상기 제2 불순물을 여과하는, 금속 공기 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제2 공기 정화부는, 상기 전지 셀 모듈로 공급되는 공기 중의 산소 농도가 21% 이상이 되도록 산소를 농축하는, 금속 공기 전지. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 농도 검출부에 의해 검출된 상기 불순물의 농도가 증가될 때, 상기 제어부는 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 증가시키고 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 감소시키는, 금속 공기 전지. - 제1항에 있어서,
상기 농도 검출부에 의해 검출된 상기 불순물의 농도가 감소될 때, 상기 제어부는 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 감소시키고 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 증가시키는, 금속 공기 전지. - 제1항에 있어서,
상기 공기 정화 모듈은,
상기 제1, 제2 불순물과 다른 제3 불순물을 여과하는 제3 공기 정화부를 더 포함하는, 금속 공기 전지. - 제1항에 있어서,
상기 제1, 제2 공기 정화부는 하나의 챔버 내부에 배치되며, 상기 챔버 내부로 유입된 공기에서 상기 제1, 제2 불순물을 여과하는, 금속 공기 전지. - 제1항에 있어서,
상기 공기 정화 모듈은 PSA(pressure swing adsorption), TSA(thermal swing adsorption), PTSA(pressure thermal swing adsorption), VSA(vacuum swing adsorption), 선택적 분리 방법 또는 이들 중 2 이상의 방법으로 운전되도록 구성된 금속 공기 전지. - 제11항에 있어서,
상기 공기 정화 모듈은 흡착재 및 선택적 투과막 중 적어도 하나를 포함하는 금속 공기 전지. - 제12항에 있어서,
상기 흡착재는 제올라이트, 알루미나, 실리카겔, MOF(metal-organic framework), ZIF(zeolitic imidazolate framework), 활성탄 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로부터 선택되는 금속 공기 전지. - 제1항에 있어서,
상기 금속 공기 전지는 리튬 공기 전지인 금속 공기 전지. - 금속의 산화와 산소의 환원을 이용하여 전기를 생성하는 전지 셀 모듈; 및
상기 전지 셀 모듈과 유체 연통되는 것으로, 외부로부터 유입된 공기를 정화시켜 상기 전지 셀 모듈로 공급하는 공기 정화 모듈;을 포함하고,
상기 공기 정화 모듈은,
외부로부터 유입된 공기에 포함된 복수의 불순물 중 제1 불순물을 여과하는 제1 공기 정화부와,
상기 복수의 불순물 중 상기 제1 불순물과 다른 제2 불순물을 여과하는 제2 공기 정화부를 포함하며,
상기 제1 공기 정화부와 상기 제2 공기 정화부를 유체 연결하는 제1 연결 경로와,
상기 제2 공기 정화부와 상기 전지 셀 모듈을 유체 연결하는 제2 연결 경로와,
상기 제2 공기 정화부를 우회하며, 상기 제1, 제2 연결 경로를 유체 연결하는 바이패스 경로와,
상기 제2 공기 정화부로 공급되는 공기의 유량을 조절하는 유량 조절부를 더 포함하는, 금속 공기 전지. - 제15항에 있어서,
상기 유량 조절부는, 상기 제2 공기 정화부에 의해 농축 가능한 공기 중의 최대 산소 농도의 95 % 이상의 산소 농도를 가질 수 있는 최대 공기 유량 이하가 되도록, 제2 공기 정화부에 의해 공급되는 공기의 유량을 조절하는, 금속 공기 전지. - 제15항에 있어서,
상기 전지 셀 모듈에는, 상기 바이패스 경로를 통과한 공기와 상기 제2 공기 정화부를 통과한 공기가 혼합된 공기가 공급되는, 금속 공기 전지. - 제1항, 제3항 내지 제5항, 제7항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 금속 공기 전지의 운전방법으로서,
제1 공기 정화부에 의해, 외부로부터 유입된 공기에 포함된 복수의 불순물 중 제1 불순물을 여과하는 단계; 및
제2 공기 정화부에 의해, 상기 복수의 불순물 중 상기 제1 불순물과 다른 제2 불순물을 여과하는 단계;를 포함하는, 금속 공기 전지의 운전 방법. - 제18항에 있어서,
상기 공기 정화 모듈로 유입되는 공기에 포함된 복수의 불순물 중 적어도 하나의 불순물의 농도를 검출하는 단계; 및
상기 검출된 불순물의 농도에 기초하여, 상기 제1, 제2 불순물을 여과하도록 상기 제1, 제2 공기 정화부의 운전을 제어하는 단계;를 더 포함하는, 금속 공기 전지의 운전방법. - 제19항에 있어서,
상기 제1, 제2 공기 정화부의 운전을 제어하는 단계에서는,
상기 농도 검출부에 의해 검출된 정보에 기초하여, 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 조절하며,
상기 제1 공기 정화부의 조절된 제1 소비 전력에 기초하여, 상기 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 조절하는, 금속 공기 전지의 운전방법. - 제20항에 있어서,
검출된 상기 불순물의 농도가 증가될 때, 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 증가시키고 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 감소시키는, 금속 공기 전지의 운전방법. - 제20항에 있어서,
검출된 상기 불순물의 농도가 감소될 때, 상기 제1 공기 정화부의 제1 소비 전력을 감소시키고 제2 공기 정화부의 제2 소비 전력을 증가시키는, 금속 공기 전지의 운전방법. - 제18항에 있어서,
상기 제1 불순물을 여과하는 단계와 상기 제2 불순물을 여과하는 단계는, 순차적으로 또는 동시에 진행되는, 금속 공기 전지의 운전방법. - 제18항에 있어서,
제1 공기 정화부에 의해 여과된 공기 중 일부는 제2 공기 정화부로 공급되고, 제1 공기 정화부에 의해 여과된 공기 중 나머지는 바이패스 경로로 공급되며,
상기 제2 공기 정화부에 의해 여과된 공기와 상기 바이패스 경로를 통과한 공기는 혼합되어 전지 셀 모듈로 공급되는, 금속 공기 전지의 운전 방법. - 제24항에 있어서,
유량 조절부에 의해, 제2 공기 정화부로 공급되는 공기의 유량이 조절되는, 금속 공기 전지의 운전 방법. - 제25항에 있어서,
상기 유량 조절부에 의해, 상기 제2 공기 정화부에 의해 농축 가능한 공기 중의 최대 산소 농도의 95 % 이상의 산소 농도를 가질 수 있는 최대 공기 유량 이하가 되도록, 제2 공기 정화부에 의해 공급되는 공기의 유량이 조절되는, 금속 공기 전지의 운전 방법. - 화학 반응을 이용하여 전기를 생성하는 전지 셀 모듈; 및
상기 전지 셀 모듈과 유체 연통되는 것으로, 외부로부터 유입된 공기를 정화시켜 상기 전지 셀 모듈로 공급하는 공기 정화 모듈;을 포함하고,
상기 공기 정화 모듈은,
외부로부터 유입된 공기에 포함된 복수의 불순물 중 제1 불순물을 여과하는 제1 공기 정화부와,
상기 복수의 불순물 중 상기 제1 불순물과 다른 제2 불순물을 여과하는 제2 공기 정화부를 포함하며,
상기 제1 공기 정화부와 상기 제2 공기 정화부를 유체 연결하는 제1 연결 경로와,
상기 제2 공기 정화부와 상기 전지 셀 모듈을 유체 연결하는 제2 연결 경로와,
상기 제2 공기 정화부를 우회하며, 상기 제1, 제2 연결 경로를 유체 연결하는 바이패스 경로와,
상기 제2 공기 정화부로 공급되는 공기의 유량을 조절하는 유량 조절부를 더 포함하는, 전기화학 전지. - 삭제
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