(57)【要約】  本発明は、空気−亜鉛二次電池に関し、より具体的に、ケース内に空気正極部、セパレータおよび亜鉛ゲル負極部を含む空気−亜鉛電池において、前記亜鉛ゲル負極部の内部に電解液が流れて移動するようにする電解液流動部を含む。
2019505075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース内に空気正極部、セパレータおよび亜鉛ゲル負極部を含む空気−亜鉛電池において、
前記亜鉛ゲル負極部の内部に電解液が流れて移動するようにする電解液流動部を含む空気−亜鉛二次電池。
【請求項２】
前記電解液流動部は、亜鉛ゲル負極部の内部に電解液を流入させる電解液流入部と、
前記電解液流入部の終端に一方の終端が結合されて連結され、前記電解液流入部を介して流入した電解液が亜鉛ゲル負極部の内部を一定経路で流動するようにフローをガイドするガイドチャネル部と、
前記ガイドチャネル部の他方の終端と結合されて連結され、前記がイドチャネル部を経由して流れ出る電解液を外部に流出させる電解液流出部と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の空気−亜鉛二次電池。
【請求項３】
前記ガイドチャネル部は、バネ形状のワイヤー構造であることを特徴とする請求項２に記載の空気−亜鉛二次電池。
【請求項４】
前記ガイドチャネル部は、弾性を有する素材からなることを特徴とする請求項２に記載の空気−亜鉛二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素排出効率性が高い空気−亜鉛二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学電力源は、電気エネルギーが電気化学反応により生成され得る装置を意味し、空気−亜鉛二次電池も、前記電気化学電力源に該当する。空気−亜鉛二次電池は、放電中に亜鉛酸化物に変換される亜鉛ゲルからなる亜鉛ゲル負極部を採用し、正極としては、水分子を含んでいる透過性の膜であって、空気中の酸素と接触して水酸化イオンを発生させる膜形態の空気正極部を採用する。
【０００３】
このような空気−亜鉛二次電池は、従来の水素燃料電池に比べて多くの長所がある。特に、亜鉛のような燃料が金属やその酸化物として豊富に存在できるので、空気−亜鉛二次電池から提供されたエネルギー供給が可視的に枯渇しない長所がある。また、従来の水素燃料電池は、再充填が要求されるのに対し、空気−亜鉛二次電池は、電気的に再充電して使用することができ、通常の燃料電池（＜０．８Ｖ）より高い出力電圧（１．４Ｖ）を伝達することができるという利点がある。
【０００４】
このように放電および充電が可能な空気−亜鉛二次電池は、放電が進行されるほど亜鉛ゲル負極部の亜鉛が亜鉛酸化物化し、充電時には、反対に亜鉛酸化物の酸素が分離・排出されて本来の亜鉛に回帰することになる。すなわち、十分な放電が行われる場合には、亜鉛ゲル負極部の酸素排出効率が高いほど空気−亜鉛二次電池の充電性能も高くなると認められる。
【０００５】
しかし、従来の空気−亜鉛二次電池は、充電時に酸素排出において、亜鉛ゲル負極部の内部に存在する酸素が円滑に排出されない問題があり、空気−亜鉛二次電池の充電性能を向上させるためには、亜鉛ゲル負極部内に存在する酸素の排出効率を高めることが重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述したような問題点を解決するために導き出されたものであって、その目的は、亜鉛ゲル負極部の内部に存在する酸素を効率的に排出できる空気−亜鉛二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、空気−亜鉛二次電池に関し、より具体的に、ケース内に空気正極部、セパレータおよび亜鉛ゲル負極部を含む空気−亜鉛電池において、前記亜鉛ゲル負極部の内部に電解液が流れて移動するようにする電解液流動部を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の空気−亜鉛二次電池は、電解液流動部を介して亜鉛ゲル負極部の内部に電解液を流すことにより、亜鉛ゲル負極部の内部に残存して外部に容易に排出されなかった酸素の排出効率を高めることができ、これに伴って、空気−亜鉛二次電池の充電性能を向上させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明による空気−亜鉛二次電池の構造を示すための側断面図を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明で詳細に説明しようとする。しかし、これは、本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変換、均等物ないし代替物を含むものと理解されなければならない。本発明を説明するに際して、関連した公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすることができると判断される場合、その詳細な説明を省略する。
【００１１】
本出願で使用した用語は、単に特定の実施例を説明するために使用されたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものと理解されなければならない。
【００１２】
第１、第２等の用語は、多様な構成要素を説明するのに使用され得るが、前記構成要素は、前記用語により限定されてはならない。前記用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけで使用される。
【００１３】
本発明は、空気−亜鉛二次電池に関し、より具体的に、ケース内に空気正極部、セパレータおよび亜鉛ゲル負極部を含む空気−亜鉛電池において、前記亜鉛ゲル負極部の内部に電解液が流れて移動するようにする電解液流動部を含む。
【００１４】
本発明において前記空気正極部は、通常知られているように、空気拡散層、触媒活性層および正極集電体層からなり、前記空気拡散層は、外部空気中の水分および二酸化炭素が電池内に流入することを遮断して、空気−亜鉛二次電池の寿命を延長するために、ポリテトラフルオロエチレン（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）等のような疎水性膜素材からなることが好ましく、前記触媒活性層は、流入する酸素と反応して下記化学式１の反応を起こす炭素材質からなり、前記正極集電体層は、前記触媒活性層の化学反応により生成された電子を集電するものであって、金属のような導電性素材からなるメッシュ構造であることが好ましい。
【００１５】
［化学式１］
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−⇔４ＯＨ−
【００１６】
本発明において前記セパレータは、前記空気正極部と前記亜鉛ゲル負極部間の短絡を防止するために、前記空気正極部と前記亜鉛ゲル負極部との間に介在されるものであって、前記空気正極部の触媒活性層で酸素と化学反応により発生した水酸化イオンを負極部に伝達する役割もしなければならないので、ポリプロピレン等のようなイオン透過性を有する素材からなることが好ましい。
【００１７】
本発明において前記亜鉛ゲル負極部は、亜鉛（Ｚｎ）および電解質が混合されたゲル形態の亜鉛ゲルを含むものであって、下記の化学式２の反応を起こして負極として機能する。
【００１８】
［化学式２］
Ｚｎ＋２ＯＨ−⇔Ｚｎ（ＯＨ）２＋２ｅ−
Ｚｎ＋ＯＨ−⇔ＺｎＯ＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−
【００１９】
前記化学式２の反応により前記亜鉛ゲル負極部には水分子が生成され、このように生成された水分子は、前記空気正極部に移動して前記化学式１の化学反応に用いられる。
【００２０】
本発明において前記電解液流動部は、前記亜鉛ゲル負極部の内部に電解液が流れて移動するようにする構成であって、本発明の空気−亜鉛二次電池は、前記電解液流動部を介して亜鉛ゲル負極部の内部に電解液が流れて移動するようにすることにより、亜鉛ゲル負極部の内部に残存して容易に排出されない酸素を流れて移動する電解液と共に外部に排出することができる。
【００２１】
前記電解液流動部は、亜鉛ゲル負極部の内部を電解液が流れて移動するように電解液の流動経路を形成する構造であれば、いずれの構造でも可能であり、例えば前記電解液流動部は、亜鉛ゲル負極部の内部に電解液を流入させる電解液流入部と、前記電解液流入部の終端に一方の終端が結合されて連結され、前記電解液流入部を介して流入した電解液が亜鉛ゲル負極部の内部を一定経路で流動するようにフローをガイドするガイドチャネル部と、前記ガイドチャネル部の他方の終端と結合されて連結され、前記がイドチャネル部を経由して流れ出る電解液を外部に流出させる電解液流出部と、を含む構造であってもよい。
【００２２】
前記ガイドチャネル部は、電解液流入部を介して流入した電解液が亜鉛ゲル負極部の内部を一定経路で流動するようにフローをガイドする構造であれば、特に制限的なものではないが、亜鉛ゲル負極部の全体にわたって内部に残存する酸素を均一に外部に排出するようにするためには、バネ形状のワイヤー構造であることが好ましい。
【００２３】
また、前記ガイドチャネル部の素材は、導体、不導体など特に制限的なものではないが、本発明の空気−亜鉛二次電池の充放電の反復による亜鉛ゲル負極部の膨張および収縮に柔軟に対応するために、弾性を有する素材を使用することが好ましい。
【００２４】
本発明の空気−亜鉛二次電池は、電解液流動部を介して亜鉛ゲル負極部の内部に電解液を流すことにより、亜鉛ゲル負極部の内部に残存して外部に容易に排出されなかった酸素の排出効率を高めることができ、これに伴って、空気−亜鉛二次電池の充電性能を向上させることができる。
【００２５】
以下では、本発明に関する理解を助けるために図面に示された一例を通じて説明する。しかし、下記図面に示された一例は、本発明を説明するための例示に過ぎず、これにより、本発明の範囲が制限されるものではない。
【００２６】
図１は、本発明による空気−亜鉛二次電池の構造を示すための側断面図を示す図である。図１を参照すると、本発明の一例による空気−亜鉛二次電池は、ケース１００内に空気正極部２００および亜鉛ゲル負極部４００を含み、前記空気正極部２００と亜鉛ゲル負極部４００との間にセパレータ３００が介在されている。
【００２７】
また、前記ケース１００の上部には、外部の空気が電池内に流入するようにする複数の空気孔１１０が形成されており、下部には、端子露出部１２０が形成されている。
【００２８】
図１を参照すると、電解液流動部５００は、前記ケース１００の一領域を貫通形成して亜鉛ゲル負極部４００の内部に電解液を流入させる管形態の電解液流入部５１０と、前記ケース１００の他の一領域を貫通形成して亜鉛ゲル負極部４００の内部を流れて移動した電解液を外部に流出する電解液流出部５２０とを含み、前記電解液流入部５１０と電解液流出部５２０との間に位置し、前記電解液流入部５１０を介して流入した電解液が亜鉛ゲル負極部４００の内部を一定経路で流動するようにフローをガイドするバネ形状のワイヤー構造のガイドチャネル部５３０を具備している。
【００２９】
図１に示された本発明の一例によれば、電解液が電解液流動部５００の電解液流入部５１０を介して亜鉛ゲル負極部４００に流入し、前記電解液流入部５１０の終端と連結されているバネ形状のワイヤー構造のガイドチャネル部５３０を介して亜鉛ゲル負極部４００の内部を流れて移動しながら、亜鉛ゲル負極部４００の内部に残存する酸素を捕集することになり、電解液流出部５２０を介して酸素と共に外部に排出される。
【００３０】
以上説明したように、本発明の属する技術分野における当業者は、本発明がその技術的思想や必須特徴を変更することなく、他の具体的な形態で実施され得ることが理解することができる。本発明の範囲は、前記の詳細な説明よりは、後述する特許請求範囲により示され、特許請求範囲の意味および範囲そしてその等価概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
【図１】
2019505075.tif 000003
【国際調査報告】
2019505075.tif 000004
2019505075.tif 000005
2019505075.tif 000006
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