| 초록 |
전력저장 시스템에 적용할 수 있는 이차전지 종류는 매우 다양하지만 용량 및 출력 설계가 자유롭고 전극과 전해액이 분리되어 안전한 레독스 플로우 이차전지가 최근 대용량 전력저장 이차전지로 많은 관심을 받고 있다. 레독스 플로우 이차전지란 reduction (환원), oxidation (산화), flow (흐름)의 단어를 합성한 것으로 작동원리는 산화수가 변화하는 금속 이온을 전해액에 녹여서 탱크에 저장 한 후 펌프를 이용하여 양/음극 전해질을 전극에 공급하여 전극 표면에서 금속 이온의 산화·환원 반응을 이용하는 시스템으로 충방전 반응에 의해 발생한 양이온 또는 음이온이 이온 교환막을 통해 이동하여 에너지를 저장하는 방식이다. 레독스 플로우 이차전지 중 1980년 중반에 호주의 Skyllas-Kazacos 교수가 개발한 바나듐 레독스 플로우 이차전지 (VRFB)는 상기 언급한 레독스 플로우 이차전지의 장점을 가지고 있을 뿐만 아니라 양극 및 음극전해액에 동일한 바나듐 이온을 사용하기 때문에 이온 크로스오버 현상에 의한 전해액 오염이 없어 상용화에 가장 근접한 형태의 레독스 플로우 이차전지로 알려져 있다. VRFB는 다양한 구성품의 유기적인 결합으로 이루어져 있다. 이러한 구성품 중 전극, 이온 교환막, 바이폴라 플레이트 및 전해액은 VRFB를 구성하는 주요 부품으로 알려져 있으며, 특히 VRFB의 전극은 활물질의 산화·환원 반응이 발생할 수 있는 반응 site를 제공하는 가장 중요한 핵심 부품 중 하나로 충방전 시 활성화 및 농도 분극이 전극에서 발생하기 때문에 VRFB의 에너지 효율과 전극은 밀접한 관련이 있다. 따라서 전극 소재 선택, 구조 설계, 표면 특성 연구 등 VRFB 전극 관련 연구를 체계적으로 이해하는 것은 고출력 및 고효율 VRFB의 기술 개발뿐만 아니라 상업화를 위한 중요 요소라고 말 할 수 있으며 본 발표에서 이에 대한 심도있는 논의를 해보고자 한다. |
