[논문]Zinc Air 이차전지의 구성요소

이정혜; 김기택

doi:10.5229/jkes.2013.16.1.9

[국내논문] Zinc Air 이차전지의 구성요소
Components in Zn Air Secondary Batteries 원문보기

전기화학회지 = Journal of the Korean Electrochemical Society, v.16 no.1, 2013년, pp.9 - 18

초록
AI-Helper

Zinc air 전지의 구성요소와 전지의 특징을 설명하였다. 리튬 이온 전지에 비해 월등히 높은 에너지 밀도를 가지고 있지만, 충전의 비가역성으로 인한 낮은 용량 유지 특성 때문에 zinc air 이차전지는 아직 상용화되지 못하였다. Zinc air 전지는 충방전에 관여하는 반응들의 속도가 느려서 그 반응들의 속도를 촉진해야 하는 특징이 있는가 하면 동시에 부식과 수소발생 반응의 속도는 오히려 느리게 해야 하는 까다로운 조건을 만족해야 한다. 기존의 전지들과 비교하면, 기초연구뿐 아니라, 전지의 기계적구조, 부식, 복합소재적인 요소의 적용이 더욱 필요한 연구분야라고 하겠다. 출력개선과 부식방지 그리고 공기의 공급에 대비한 물의 증발의 억제 등은 상충하는 성질을 동시에 만족해야 하는 복합소재의 특성이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Components of zinc-air battery and their problems are explained. Energy density of zinc air battery is superior to other commercial ones including Li-ion batteries. Cycle life of the zinc air batteries is poor because of irreversible redox reactions on both electrodes. In order to improve the performance of the zinc air battery, catalysts, passivation, and the new structure of electrodes should be developed to optimize several reactions in an electrode. Multidisciplinary efforts, such as mechanics, corrosion science, composite materials are necessary from the beginning of the research to obtain a meaningful product.

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핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	이차전지는 2가지 방법으로 개발되고 있는 방법을 설명하시오.	Zinc air 전지는 1차 전지의 경우 보청기나 휴대용 전화나 원격 측정 장치 등에서 상업화가 되어 현재 사용되고 있으며 이차전지는 2가지 방법으로 개발이 진행되고 있다. 첫째, 기계적으로 충전 가능한 전지는 1차 전지와 구조가 비슷하지만 ZnO의 회수 및 재생을 쉽게 하는 것이 가장 중요한 개발방향이며 전지의 장착 및 전지 구성요소의 재생 등 전지의 외적 요인이 전지의 효율에 큰 영향을 미친다. 기계적 충전전지는 전기적 충전에서 경험할 수 있는 기술적 장벽을 모두 우회할 수 있으므로 적절한 사용용도가 선정되면 상업화는 아주 신속히 진행이 될 수 있다. 둘째, 전기적 충전 가능한 전지는 기계적 충전전지보다 편리한 장점을 가지고 있으나 기술적 장벽은 아직도 많이 존재하다. 양극에서의 과전압, 음극의 높은 비가역성, 전해액의 소실 등 중요한 문제들의 해결노력은 이제 시작단계라고 할 수 있다. 그러나, zinc air 전지의 기술적 문제는 다른 metal air 전지보다 비교적 접근하기 수월하다.
	일상에서 흔히 접할 수 있는 일차전지는 무엇이고 어떤 양음극재를 사용했는가?	일상에서 흔히 접할 수 있는 일차전지는 1868년에 LeClanche가 발명한 음극으로 zinc를 양극으로 MnO2/carbon를 사용한 전지이며, 이것은 1.4 V의 전압을 낸다.
	MnO2/carbon를 사용한 전지의 전압은 얼마인가?	일상에서 흔히 접할 수 있는 일차전지는 1868년에 LeClanche가 발명한 음극으로 zinc를 양극으로 MnO2/carbon를 사용한 전지이며, 이것은 1.4 V의 전압을 낸다. LeClanche cell 양음극의 반응식은 아래와 같다.

참고문헌 (50)

http://www.energizer.com.
P. Sapkota and H. Kim, 'Zinc-air fuel cell, a potential candidate for alternative energy', J. Ind. Eng. Chem., 15, 445-450 (2009).

상세보기
D. Linden and T. B. Reddy, 'Handbook of Batteries 3th', McGraw-Hill Companies, Inc., 1454 (2001).
V. Neburchilov, H. Wang, J. J. Martin, and W. Qu, 'A review on air cathodes for zinc-air fuel cells', J. Power Sources, 195, 1271-1291 (2010).

상세보기
G. W. Heise, 'Air depolarized primary battery', No. 49404 (1925).
C. Chakkarabarthy, A. K. Abdul Waheed, and H. V. K. Udupa, 'Zinc air alkaline battery-a review', J. Power Sources, 6, 203-228 (1981).

상세보기
K. R. Blurton and A. F. Sammells, 'Metal/air battery: Their status and potential-a riveiw', J. Power Sources, 4, 263-279 (1979).

상세보기
http://www.powerone-batteries.com.
http://www.durecell.com.
http://www.button-battery.com.
B. H. Ryou, US 2009/0142667 A1 (2009).
http://www.energizer.com, 'Zinc air prismatic handbook'
J. Goldstein, I. Brown and B. Koretz, 'New developments in the Electric Fuel Ltd. zinc/air system', J. Power Sources, 80, 171-179 (1999).

상세보기
http://www.electric-fuel.com.
Http://www.powerzinc.com.
S. Stuart I. and Z. X. Gregory, 'A regenerative zinc-air fuel cell', J. Power Sources, 165, 897-904 (2007).

상세보기
C. Song and J. Zhang, 'Electrocatalytic Oxygen Reduction Reaction', Springer, 89-129 (2008).
Z. Chen, J. Y. Choi, H. Wang, H. Li, and Z. Chen, 'Highly durable and active non-precious air cathode catalyst for zinc air battery', J. Power Sources, 196, 3673-3677 (2011).

상세보기
S. W. Eom, C. W. Lee, M. S. Yun, and Y. K. Sun, 'The roles and electrochemical characterizations of activated carbon in zinc air battery cathodes', Electrochim. Acta, 52, 1592-1595 (2006).

상세보기
J. Huot and E. Boubour, 'Electrochemical performance of gelled zinc alloy powders in alkaline solutions', J. Power Sources, 65, 81-85 (1997).

상세보기
C. W. Lee, K. Sathiyanarayanan, S. W. Eom, and M. S. Yun, 'Novel alloys to improve the electrochemical behavior of zinc anodes for zinc/air battery', J. Power Sources, 160, 1436-1441 (2006).

상세보기
H. Yang, Y. Cao, X. Ai. and L. Xiao, 'Improved discharge capacity and suppressed surface passivation of zinc anode in dilute alkaline solution using surfactant additives', J. Power Sources, 128, 97-101 (2004).

상세보기
C. H. Tzipi, Z. Yuli, and E. E. Yair, 'In situ STM studies of zinc in aqueous solutions containing PEG DiAcid inhibitor: Correlation with electrochemical performances of zinc-air fuel cells', J. Power Sources, 157, 584-591 (2006).

상세보기
J. S. Lee, S. T. Kim, R. Cao, N. S. Choi, M. Liu, K. T. Lee, and J. Cho, 'Metal-Air Batteries with High Energy Density: Li-Air versus Zn-Air', Adv. Energy Mater., 1, 34-50 (2011).

상세보기
E. Deiss, F. Holzer, and O. Haas, 'Modeling of an electrically rechargeable alkaline Zn-air battery', Electrochim. Acta, 47, 3995-4010 (2002).

상세보기
G. Q. Zhang and X. G. Zhang, 'MnO2/MCMB electrocatalyst for all solid-state alkaline zinc-air cells', Electrochim. Acta, 49, 873-877 (2004).

상세보기
T. Wang, M. Kaempgen, P. Nopphawan, G. Wee, S. Mhaisalkar, and M. Srinivasan, 'Silver nanoparticledecorated carbon nanotubes as bifunctional gas-diffusion electrodes for zinc-air batteries', J. Power Sources, 195, 4350-4355 (2010).

상세보기
S. Zhu, Z. Chen, B. Li, H. Drew, H. Wang, H. Li, and Z. Chen, 'Nitrogen-doped carbon nanotubes as air cathode catalysts in zinc-air battery', Electrochim. Acta, 56, 5080-5084 (2011).

상세보기
Z. Adrianna and J.-N. Martin, 'Efficient air-breathing biocathodes for zinc/oxygen batteries', J. Power Sources, 228, 104-111 (2013).

상세보기
Y. Zhao, K. Watanabe, and K. Hashimoto, 'Poly(bis-2,6-diaminopyridinesulfoxide) as an active and stable electrocatalyst for oxygen reduction reaction', J. Mater. Chem., 22, 12263 (2012).

상세보기
X. Li, A. L. Zhu, W. Qu, H. Wang , R. Hui, L. Zhang, and J. Zhang, 'Magneli phase Ti4O7 electrode for oxygen reduction reaction and its implication for zinc-air rechargeable batteries', Electrochim. Acta, 55, 5891-5898 (2010).

상세보기
P. Sapkota and H. Kim, 'An experimental study on the performance of a zinc air fuel cell with inexpensive metal oxide catalysts and porous organic polymer separators', J. Ind. Eng. Chem., 16, 39-44 (2010).

상세보기
H. Zhang, J. Xiao, Z. Yang, H. Wang, G. Ma, and Z. Zhou, 'Ionic conduction in Zn 2+-doped ZrP 2O 7 ceramics at intermediate temperatures', Solid State Ionics, 218, 1-6 (2012).

상세보기
J. Tulloch and S. W. Donne, 'Activity of perovskite La1xSrxMnO3 catalysts towards oxygen reduction in alkaline electrolytes', J. Power Sources, 188, 359-366 (2009).

상세보기
S.-W. Eom, S.-Y. Ahn, I.-J. Kim, Y.-K. Sun, and H.-S. Kim, 'Electrochemical evaluation of La1- x Ca x CoO3 cathode material for zinc air batteries application', J. Electroceram., 23, 382-386 (2009).

상세보기
X. Li, W. Qu, J. Zhang, and H. Wang, 'Electrocatalytic Activities of La0.6Ca0.4CoO3 and La0.6Ca0.4CoO3-Carbon Composites Toward the Oxygen Reduction Reaction in Concentrated Alkaline Electrolytes', J. Electrochem. Soc., 158, A597 (2011).

상세보기
J. Dobryszychi and S. Biallozor, 'On some organic inhibitors of zinc corrosion in alkaline media', Corros. Sci., 43, 1309-1319 (2001).

상세보기
M. Pourbaix, 'Atlas of Electrochemical Equlibria in Aqueous Solutions', National Association of Corrosion Engineers (1974).
Y. D. Cho and G. T. K. Fey, 'Surface treatment of zinc anodes to improve discharge capacity and suppress hydrogen gas evolution', J. Power Sources, 184, 610-616 (2008).

상세보기
S. H. Lee, Y. J. Jeong, S. H. Lim, E. A. Lee, C. W. Yi, and K. Kim, 'The Stable Rechargeability of Secondary Zn-Air Batteries: Is It possible to recharge a Zn-air battery?', J. Korean Electrochem. Soc., 13, 45-49 (2010).

원문보기 상세보기
S. Muller, F. Holzer, and O. Haas, 'Optimized zinc electrode for the rechargeable zinc-air battery', J. Appl. Electrochem., 28, 895-898 (1998).

상세보기
C. C. Yang and S. J. Lin, 'Improvement of high-rate capability of alkaline Zn-MnO2 battery', J. Power Sources, 112, 174-183 (2002).

상세보기
A. A. Mohamad, 'Zn/gelled 6M KOH/O2 zinc-air battery', J. Power Sources, 159, 752-757 (2006).

상세보기
P. Arora and Z. Zhang, 'Battery Separators', J. Am. Chem. Soc., 104, 4419-4462 (2004).
H. Saputra, R. Othman, A. G. E. Sutjipto, and R. Muhida, 'MCM-41 as a new separator material for electrochemical cell: Application in zinc-air system', J. Membr. Sci., 367, 152-157 (2011).

상세보기
M. Hanisah, O. Raihan, N. N. Anis, H. A. Mohd, and S. Hens, 'Observation On Pesponsive Ocv Variation Of Zinc-air Cell With Relative Humidity Content', IIUM Engineering Journal, 5 (2011).
G. Girishkumar, B. McCloskey, A. C. Luntz, S. Swanson, and W. Wilcke, 'Lithium-Air Battery: Promise and Challenges', J. Phys. Chem., 1, 2193-2203 (2010).
A. A. Mohamad, 'Electrochemical properties of aluminum anodes in gel electrolyte-based aluminum-air batteries', Corros. Sci., 50, 3475-3479 (2008).

상세보기
W. Li, C. Li, C. Zhou, H. Ma, and J. Chen, 'Metallic magnesium nano/mesoscale structures: their shapecontrolled preparation and mg/air battery applications', Angewandte Chemie, 45, 6009-12 (2006).

상세보기
S. R. Narayanan, P. G. K. Surya, A. Manohar, Y. Bo, S. Malkhandi, and K. Andrew, 'Materials challenges and technical approaches for realizing inexpensive and robust ironair batteries for large-scale energy storage', Solid State Ionics, 216, 105-109 (2012).

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