(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−亜鉛二次電池において、前記ケースの一領域に形成されており、放電時には、前記空気正極部に空気の流入を誘導し、充電時には、空気の排出を誘導する空気フロー誘導部を含む。
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【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−亜鉛二次電池において、
前記ケースの一領域に形成されており、放電時には、前記空気正極部に空気の流入を誘導し、充電時には、空気の排出を誘導する空気フロー誘導部を含む空気−亜鉛二次電池。
【請求項２】
前記空気フロー誘導部は、
空気が流動する空気流動部と、
前記空気流動部の出口側の一領域に形成され、放電時には、閉鎖（ｃｌｏｓｅ）状態を維持し、充電時には、開放（ｏｐｅｎｓ）状態を維持する弁部と、  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】
前記空気流動部は、Ｔ字状の管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】
前記空気流動部は、一領域に空気の流動を促進させるファンが形成されてい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５】
前記亜鉛ゲル負極部は、内部に少なくとも一つのメッシュまたはフォーム形態の中間層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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充放電の局面によって放電性能または充電性能を向上させることができる空気−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という長所がある。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、放電時には、空気正極部に供給される空気量が多いほど放電出力が高くなるが、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ので、電池の内部で発生する酸素の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。
【０００５】
したがって、放電性能（放電出力）および充電性能の両方に優れた空気−亜鉛二次電池を開発するためには、前述したような二つの条件を全部満たす空気−亜鉛二次電池を開発す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】
本発明の目的は、放電性能（放電出力）および充電性能の両方に優れた空気−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−亜鉛二次電池において、前記ケースの一領域に形成されており、放電時には、前記空気正極部に空気の流入を誘導し、充電時には、空気の排出を誘導する空気フロー誘導部を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による空気−亜鉛二次電池は、空気フロー誘導部を具備していて、放電時には、空気正極部に空気の流入を誘導して加圧を通じて放電性能（放電出力）を向上させることができ、充電時には、電池内減圧を通じて電池内部の酸素を含む空気の排出を誘導および促進させて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−亜鉛二次電池の放電局面であるときの構造を概念的に示す図である。
【図２】図２は、本発明による空気−亜鉛二次電池の充電局面であるときの構造を概念的に示す図である。
【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−亜鉛二次電池において、前記ケースの一領域に形成されており、放電時には、前記空気正極部に空気の流入を誘導し、充電時には、空気の排出を誘導する空気フロー誘導部を含む。
【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】
本発明による空気−亜鉛二次電池は、前記亜鉛ゲル負極部の内部に少なくとも一つのメッシュまたはフォーム形態の中間層を含むことが好ましく、このような構造的な特徴により、前記亜鉛ゲル負極部の内部に存在する酸素の排出を促進させることができ、全体的に、従来の空気−亜鉛二次電池に比べて酸素排出効率を向上させることができ、これは、すなわち空気−亜鉛二次電池の充電性能の向上に直結する。
【００２１】
本発明において前記空気フロー誘導部は、前記ケースの一領域に形成されており、放電時には、前記空気正極部に空気の流入を誘導して加圧を通じて放電性能（放電出力）を向上させ、充電時には、電池内部の酸素を含む空気の排出を誘導して電池内減圧を通じて充電性能を向上させる役割をする。
【００２２】
前記空気フロー誘導部は、充放電の局面によって空気のフローを変更できる構造であれば、いずれの構造でも可能であり、たとえば空気が流動する空気流動部と、前記空気流動部の出口側の一領域に形成され、放電時には、閉鎖（ｃｌｏｓｅ）状態を維持し、充電時には、開放（ｏｐｅｎｓ）状態を維持する弁部と、を含む構造であってもよい。すなわち、本発明の空気−亜鉛二次電池が放電状態である場合には、前記空気流動部の出口側の一領域に形成されている弁部が閉鎖状態に維持されることにより、前記空気流動部の入口から流入した空気がケース内に流入するように空気のフローを誘導することができ、反対に、充電状態である場合には、前記空気流動部の出口側の一領域に形成されている弁部が開放状態に維持されることにより、前記空気流動部の入口から流入した空気がケースの内部に流入せず、直ちに空気流動部の出口に流動して外部に排出され、この場合、電池内に減圧が発生してケース内部に存在した酸素を含む空気が前記空気流動部の空気フローに共に吸い込まれて外部に排出されることになる（ベルヌーイの定理）。
【００２３】
前記空気フロー誘導部において空気流動部は、空気が流入する空気流入部と、空気が排出される空気排出部と、電池の内部と連通するように電池のケースに結合される連通部とを含む構造であることが好ましく、たとえば「Ｔ」字状の管構造であってもよい。
【００２４】
また、前記空気流動部は、一領域に空気の流動を促進させるファンが形成されていることが好ましい。すなわち、前記ファンの駆動により、放電時には、空気−亜鉛電池の空気正極部に空気の流入をさらに促進させることができ、放電出力を高めることができ、充電時には、電池内の酸素を含む空気の排出を促進させることにより、充電性能をさらに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、下記図面に図示された一例は、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−亜鉛二次電池の放電局面であるときの構造を概念的に示す図であり、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】
前記ケース１００の一領域には、空気フロー誘導部１１０が形成されており、前記空気フロー誘導部１１０は、空気が流動する「Ｔ」字状の管構造の空気流動部１１１と、前記空気流動部１１１の出口側の一領域に開閉可能な弁部１１２が形成されている。図１を参照すると、本発明の空気−亜鉛二次電池が放電局面であるときは、前記弁部１１２が閉鎖状態を維持することにより、前記空気流動部１１１に流入する空気が全部ケース１００内の空気正極部２００に流入して加圧されることにより、空気−亜鉛二次電池の放電出力を高めることができる。特に、前記空気流動部１１１の入口側にファン（図示せず）が形成されている場合には、ケース１００内の空気正極部２００に空気流入をさらに促進させることができるので、電池の放電出力をさらに高めることができる。
【００２８】
図２は、本発明による空気−亜鉛二次電池の充電局面であるときの構造を概念的に示す図であり、図２は、弁部１１２が開放状態を維持することを除いて、基本的に図１の空気−亜鉛二次電池のような構造となっている。
【００２９】
図２に示されたように、弁部１１２を開放状態に維持することにより、空気流動部１１１に流入する空気フローを直ちに空気流動部の出口側に誘導することができ、この場合、ベルヌーイの定理により前記ケース１００内に減圧が発生して、前記ケース１００内に存在する酸素を含む空気が前記空気流動部１１１の空気フローに吸い込まれて、電池内部の酸素排出が促進され、これに伴って、電池の充電性能が向上することになる。図２の場合もやはり、前記流動部１１１の入口側にファン（図示せず）が形成されている場合には、ケース１００内の酸素排出を促進させることができるので、電池の充電性能をさらに高めることができることになる。
【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】
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【図２】
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【国際調査報告】
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