공기-아연 이차전지의 재충전 과정에 대한 수산기 이온의 영향

Abstract

다양한 유형의 금속-공기 배터리 중에서, 수계 아연-공기 배터리는 미래 에너지 응용 분야에 대한 실질 적인 약속을 가진다. 지금까지 공기-아연 배터리는 사이클 유지 및 에너지 저장 용량의 한계로 인해 상용화되 지 못했다. 전해질의 손실은 공기에 노출된 알칼리 용액의 개방형 시스템으로 작동하는 공기-아연 배터리 개 발의 주요 장애물이다. 물과 전해질 용액의 증발 손실은 상당한 성능 저하를 일으키며 이러한 한계를 극복하 기 위해 아연 음극에 물과 KOH 전해질을 연속적으로 공급하여 이들 시스템의 재충전 가능한 특성을 파악했 다. 이는 전해질의 증발 속도와 체류 시간이 공기-아연 단위전지에서 아연 음극의 충방전 공정 시간과 전기화 학적 성능을 결정하기 때문이다. 이 재충전 가능한 반응은 물이 공급된 아연 음극에서는 불가능했다. 그러나 KOH 전해질의 공급으로 재충전 가능한 반응이 가능하다. 여분의 수산기 이온은 아연산 염 이온과 반응하여 아연을 형성하며 재충전 가능한 반응을 가능하게 한다. 따라서 공기-아연 배터리의 개발을 위해서는 수산기 이온의 지속적인 공급이 필요하다

Among the various types of metal-air batteries, aqueous zinc-air batteries hold substantial promise for future energy applications. Thus far, secondary zinc-air batteries have not been commercially available due to lim itations in their cycle retention and energy storage capacity. The loss of electrolyte has been a major hurdle in the development of zinc-air batteries, which operate as open systems of an alkaline solution exposed to air. Evapora tive losses of water and electrolyte solution cause significant performance degradation. To overcome this limita tion, both water and KOH electrolyte were supplied continuously to the zinc anodes, and the rechargeable characteristics of these systems were determined. This is because the evaporation rate and retention time of the electrolyte determine the charge-discharge process time and electrochemical performance of the zinc anode in the zinc air unit cell. This rechargeable reaction was not possible in the zinc anode with the supply of water. However, the rechargeable reaction with a supply of KOH electrolyte is possible. The extra hydroxyl ions react with zincate ions to form zinc, thus allowing for a rechargeable reaction to occur. Therefore, a continuous supply of hydroxyl ions is necessary for the development of rechargeable zinc-air batteries.