아연공기 전지는 음극으로 아연을 사용하고 양극으로 공기 중에 존재하는 산소를 사용하는 전지이다. 아연은 매장량이 풍부하여 저렴한 비용으로 사용할 수 있고, 높은 energy density를 보인다. 또한, 수계전해액을 사용하기 때문에 유기계 전해액을 사용하는 전지보다 안전성이 높고, 환경 유해성이 낮은 이점이 있다. 본 논문에서는 아연공기 ...
아연공기 전지는 음극으로 아연을 사용하고 양극으로 공기 중에 존재하는 산소를 사용하는 전지이다. 아연은 매장량이 풍부하여 저렴한 비용으로 사용할 수 있고, 높은 energy density를 보인다. 또한, 수계전해액을 사용하기 때문에 유기계 전해액을 사용하는 전지보다 안전성이 높고, 환경 유해성이 낮은 이점이 있다. 본 논문에서는 아연공기 이차전지의 음극에서의 전기화학적 특성을 연구하였다. 특히 염기성 용액에서 음극인 아연의 부식으로 인한 셀의 자가 방전 문제를 해결하기 위한 실험을 진행하였다. 염기성 용액에서 아연의 부식을 최소화할 수 있는 전해액의 농도를 관찰한 결과, 부식을 효과적으로 억제하고 전기화학적 반응 속도에 영향을 미치지 않는 농도는 4.0 M KOH 용액인 것을 확인하였다. 또한, 아연의 환원 전압이 물 분해 전압과 겹치기 때문에 발생하는 셀의 성능 저하를 해결하기 위한 연구를 진행하였다. H2 발생 전압과 아연의 환원 전압이 겹쳐 충전 과정에서 셀의 성능이 저하되므로, H2 발생 전압의 영향을 최대한 적게 받는 아연의 환원 전압을 연구하였다. 그 결과, 4.0 M KOH의 전해액에서 -1.54 V의 충전 cut-off potential로 충전과 방전을 진행하였을 경우 셀의 용량과 쿨롱 효율이 가장 우수한 것을 확인하였다.
주제어 : 아연공기 이차전지, 전해액, 음극
아연공기 전지는 음극으로 아연을 사용하고 양극으로 공기 중에 존재하는 산소를 사용하는 전지이다. 아연은 매장량이 풍부하여 저렴한 비용으로 사용할 수 있고, 높은 energy density를 보인다. 또한, 수계전해액을 사용하기 때문에 유기계 전해액을 사용하는 전지보다 안전성이 높고, 환경 유해성이 낮은 이점이 있다. 본 논문에서는 아연공기 이차전지의 음극에서의 전기화학적 특성을 연구하였다. 특히 염기성 용액에서 음극인 아연의 부식으로 인한 셀의 자가 방전 문제를 해결하기 위한 실험을 진행하였다. 염기성 용액에서 아연의 부식을 최소화할 수 있는 전해액의 농도를 관찰한 결과, 부식을 효과적으로 억제하고 전기화학적 반응 속도에 영향을 미치지 않는 농도는 4.0 M KOH 용액인 것을 확인하였다. 또한, 아연의 환원 전압이 물 분해 전압과 겹치기 때문에 발생하는 셀의 성능 저하를 해결하기 위한 연구를 진행하였다. H2 발생 전압과 아연의 환원 전압이 겹쳐 충전 과정에서 셀의 성능이 저하되므로, H2 발생 전압의 영향을 최대한 적게 받는 아연의 환원 전압을 연구하였다. 그 결과, 4.0 M KOH의 전해액에서 -1.54 V의 충전 cut-off potential로 충전과 방전을 진행하였을 경우 셀의 용량과 쿨롱 효율이 가장 우수한 것을 확인하였다.
Zinc air secondary batteries use zinc as the anode and oxygen in the air as the cathode. Zinc is an inexpensive source because of its abundant reserves and has a high energy density. In addition, since zinc uses aqueous electrolytes, it is safer and more environmentally friendly than the batteries u...
Zinc air secondary batteries use zinc as the anode and oxygen in the air as the cathode. Zinc is an inexpensive source because of its abundant reserves and has a high energy density. In addition, since zinc uses aqueous electrolytes, it is safer and more environmentally friendly than the batteries using organic electrolytes. One of the advantages of using zinc is easy to use. In this paper, electrolytes of the zinc air secondary battery were studied. First, experiments were conducted to solve the self-discharge problem of the cell due to the corrosion of the zinc, which is the anode in the basic solution. The concentration of the electrolytes was observed that could minimize the corrosion of the zinc in the basic solution. As a result, it was found that 4.0 M KOH solution effectively inhibits corrosion and does not affect the rate of electrochemical reaction. Secondly, a study was made to solve the deterioration of the cell performance caused by the overlapping of the zinc reduction potential with the potential of alkaline water electrolysis. If the hydrogen generation voltage and the reduction voltage of zinc are overlapped, the performance of the cell deteriorates during the charging process. Therefore, we studied the reduction voltage of zinc which is not affected by the hydrogen generation voltage as much as possible. As a result, it was found that the cell capacity and coulombic efficiency were the best when the cell was charged and discharged at a charged cut-off potential of -1.54 V in an electrolyte solution of 4.0 M KOH.
Zinc air secondary batteries use zinc as the anode and oxygen in the air as the cathode. Zinc is an inexpensive source because of its abundant reserves and has a high energy density. In addition, since zinc uses aqueous electrolytes, it is safer and more environmentally friendly than the batteries using organic electrolytes. One of the advantages of using zinc is easy to use. In this paper, electrolytes of the zinc air secondary battery were studied. First, experiments were conducted to solve the self-discharge problem of the cell due to the corrosion of the zinc, which is the anode in the basic solution. The concentration of the electrolytes was observed that could minimize the corrosion of the zinc in the basic solution. As a result, it was found that 4.0 M KOH solution effectively inhibits corrosion and does not affect the rate of electrochemical reaction. Secondly, a study was made to solve the deterioration of the cell performance caused by the overlapping of the zinc reduction potential with the potential of alkaline water electrolysis. If the hydrogen generation voltage and the reduction voltage of zinc are overlapped, the performance of the cell deteriorates during the charging process. Therefore, we studied the reduction voltage of zinc which is not affected by the hydrogen generation voltage as much as possible. As a result, it was found that the cell capacity and coulombic efficiency were the best when the cell was charged and discharged at a charged cut-off potential of -1.54 V in an electrolyte solution of 4.0 M KOH.
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