Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology (한국결정성장학회지)

The Korea Association of Crystal Growth (한국결정성장학회)
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Effect of Zn/NaCl ratios on the charge/discharge performance in Na-ZnCl2 battery

Na-ZnCl2 전지에서 Zn/NaCl 비율이 충방전 특성에 미치는 영향

  • Kim, Heon-Tae (Center for Energy Convergence, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Kim, Seong-In (Center for Energy Convergence, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Choi, Hee-Lack (Department of Materials Science and Engineering, Pukyong National University) ;
  • Park, Won-Il (Division of Materials Science and Engineering, Hanyang University) ;
  • Kim, Chang-Sam (Center for Energy Convergence, Korea Institute of Science and Technology)
  • 김헌태 (한국과학기술연구원 에너지융합연구단) ;
  • 김성인 (한국과학기술연구원 에너지융합연구단) ;
  • 최희락 (부경대학교 재료공학과) ;
  • 박원일 (한양대학교 신소재공학과) ;
  • 김창삼 (한국과학기술연구원 에너지융합연구단)
  • Received : 2015.03.18
  • Accepted : 2015.04.10
  • Published : 2015.04.30
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Abstract

$Na-ZnCl_2$ battery, which operates as the same mechanism of $Na-NiCl_2$ battery using solid-electrolyte, is able to reduce its material cost by 40 % comparing to the $Na-NiCl_2$ battery. It has been known that the $Na-ZnCl_2$ battery produces $Na_2ZnCl_4$ as an intermediate phase during charge/discharge process. Therefore, the redox process is divided into four steps having the voltage range of 1.92~2.13 V. However, effects of the critical factors such as the composition of cathode materials, depth of charge and discharge, and additives have not been reported yet. We examined the effect of the Zn/NaCl ratios and revealed that its optimum ratio was in the range of 1.3~1.7.

고체전해질을 사용하는 $Na-NiCl_2$ 전지와 같은 원리로 작동하는 $Na-ZnCl_2$ 전지는 $Na-NiCl_2$ 전지에 비하여 재료비용을 40 % 절감할 수 있다. $Na-ZnCl_2$ 전지는 충전과정에서 Zn과 NaCl이 반응하여 직접 $ZnCl_2$가 생성되는 것이 아니라, 중간생성물인 $Na_2ZnCl_4$를 거쳐서 $ZnCl_2$이 되기 때문에, 출력 전압이 다른 4개의 구간으로 분리되어 1.92~2.13 V 범위의 전압을 갖는 것으로 알려져 있다. 충전과정에서 Zn과 NaCl이 반응하여 직접 $ZnCl_2$가 생성되는 것이 아니라, 중간생성물인 $Na_2ZnCl_4$를 거쳐서 $ZnCl_2$이 된다. 그로인해 출력 전압이 다른 4개의 구간으로 분리되어 1.92~2.13 V 범위의 전압을 갖는 것으로 알려져 있다. 그러나 전지 특성에 영향을 미치는 양극 조성, 충방전 심도 및 첨가제 등에 대해서는 알려져 있지 않다. 여기서는 $Na-ZnCl_2$ 전지에서 양극으로 사용되는 Zn과 NaCl의 비율을 변화시키면서 양극의 조성비가 전지의 충방전 특성에 미치는 영향을 조사하여, Zn/NaCl 최적 비율이 1.3~1.7 범위에 있음을 알았다.

Keywords

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