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KR102006128B1 - 니켈아연 전지 단위 셀, 상기 단위 셀들이 직렬연결된 단위 스택 및 상기 단위스택들을 병렬 연결하는 방식으로 구성되는 니켈-아연 이차전지 스택모듈 - Google Patents

니켈아연 전지 단위 셀, 상기 단위 셀들이 직렬연결된 단위 스택 및 상기 단위스택들을 병렬 연결하는 방식으로 구성되는 니켈-아연 이차전지 스택모듈 Download PDF

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KR102006128B1
KR102006128B1 KR1020170170859A KR20170170859A KR102006128B1 KR 102006128 B1 KR102006128 B1 KR 102006128B1 KR 1020170170859 A KR1020170170859 A KR 1020170170859A KR 20170170859 A KR20170170859 A KR 20170170859A KR 102006128 B1 KR102006128 B1 KR 102006128B1
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unit
zinc
stack
secondary battery
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전재호
조문규
김진홍
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재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

본 발명은 니켈-아연 이차전지의 단위 셀, 상기 단위 셀을 적층한 단위 스택 및 상기 단위 스택의 집합에 의한 스택 모듈에 관한 것으로서, 본 발명은 두께 75 내지 95㎛의 박형 양극 및 25 내지 30㎛의 박형 음극으로 구성된 니켈-아연 이차전지 단위 셀, 상기 단위 셀이 2 이상 적층되어 직렬 연결되고, 상기 단위 셀 사이에는 바이폴라 플레이트가 삽입된 니켈-아연 이차전지 단위 스택 및 상기 단위 스택이 2 이상 병렬 연결된 니켈-아연 이차전지 스택 모듈을 제공한다.

Description

니켈아연 전지 단위 셀, 상기 단위 셀들이 직렬연결된 단위 스택 및 상기 단위스택들을 병렬 연결하는 방식으로 구성되는 니켈-아연 이차전지 스택모듈{NICKEL-ZINC BATTERY SINGLE CELL, THE STACKUNIT STACKED WITH SERIAL CONNECTION OF THE SINGLE CELLS AND NICKEL-ZINC SECONDARY BATTERY STACK MODULE COMPOSED OF PARALLEL CONNECTIONS OF THE STACK UNITS}
본 발명은 니켈-아연 이차전지의 단위 셀, 상기 단위 셀을 복수개 적층하여 직렬 연결된 바이폴라 적층형 단위 스택 및 상기 단위 스택이 2이상 병렬 연결된 스택 모듈을 제공하고자 한다.
종래의 납 축전지를 대체할 수 있는 이차전지로서 니켈(Ni)/아연(Zn) 이차전지는 작동전압이 1.6V/cell 이상으로, 납 축전지 대비 에너지밀도가 높으며(납 축전지 35Wh/kg vs. 니켈-아연전지 72Wh/kg), 고유 출력 밀도(Specific power density)도 875W/kg으로서 납 축전지의 400[W/kg]보다 우수하고, 최대 방전용량의 80%에 도달하게 되는 충방전 횟수(Cycle life)도 500회 이상으로서 납 축전지의 200~300회에 비해서 비교적 안정적인 장점이 있다.
또한, 음극 활물질로 아연을 사용하는 알칼리 아연 이차전지는 가격이 저렴하다는 장점을 가지므로 구동용뿐만 아니라 정치형 전력 저장용 이차전지로 널리 활용될 수 있다.
최근의 내연기관 자동차의 친환경 고연비 요구에 따라, 니켈-아연 이차전지 관련 기업 및 기관들은 SLI(start(시동), lighting(점화), ignition(점등)) 기능 이외에, ISG (Ideal Stop & Go) 및 회생제동 에너지 저장(Regenerative Energy Storage) 등, 부분 충전상태(Partial SOC(State-Of-Charge))에서의 고속 충방전 특성이 기능에 대응 가능한 고성능 분야에서 납 축전지를 대체하면서 시장 형성을 계획하고 있다.
이미 PowerGenix 사는 납 축전지 대체용 12V급 시제품을 제작하여 친환경/고연비 내연기관 자동차에 대한 실장평가를 실시하고 있다. 그러나 상기 시장에는 납 축전지에서도 Furukawa 사의 Advanced 납 축전지 중 가장 성공적인 사례인 "Ultrabattery" 및 Axion 사의 PbO2-C 하이브리드 캐패시터 등을 통하여 친환경 고연비 내연기관 자동차의 사양에 적합한 개선된 제품의 출시 및 실장평가가 진행 중에 있다. 이들은 니켈-아연 이차전지가 Pb-free의 친환경 제품이라는 장점 외에도, 단위부피당 출력 및 Total Ownership Cost (초기가격-수명 고려) 측면에서의 강점이 예상된다.
그러나 이와 같은 알칼리 아연 이차전지에서는 아연 음극이 알칼리 용액에 용해되어 충/방전 반응으로 아연의 용출 및 석출이 반복되기 때문에 충/방전 반응의 진행에 따라 극판의 형태가 변하게 되며, 용출된 아연은 충전시 균일하게 석출되지 않고 수지상으로 성장하여 그 수지상 아연이 분리막을 관통하여 전지의 단락을 야기시키기 때문에 80% 이상의 높은 방전 깊이(Depth-of-Discharge, DoD)에 대한 딥 사이클(Deep Cycle) 수명이 짧다는 단점이 있다.
딥 사이클시 음극의 수명은 ① 아연의 수지상 결정(dendrite)의 성장, ② 아연의 형상 변화(Zinc Shape change), ③ 아연의 응집 및 ④ 아연의 부식 등으로 요약할 수 있다.
상기와 같은 음극의 수명에 대한 문제점을 개선하기 위한 지금까지 검증된 개선 아이디어들은 첫째, ① 아연의 수지상 결정의 형성, ② 아연의 형상 변화, ③아연의 응집 및 ④ 아연의 부식 문제인 경우에는 Ca(OH)2, CaTiO3, CaAlO3, Bi2O3, In2O3, PbO를 첨가하여 억제하고자 하는 기술과, 둘째, 금속, 카본, 전도성 산화물 등을 첨가하여 음극의 도전성을 추가적으로 확보함에 따라 음극의 사이클 수명을 향상시키고자 하는 기술들이었다.
최근, 친환경-고연비 내연기관 자동차에서 자율주행 및 전장강화에 따른 특성은 물론 단위부피당 에너지 용량이 큰 자동차용 전지에 대한 시장의 요구가 증가하고 있으며, 이러한 요구 사양까지 만족하기 위해서는 딥 사이클에서의 에너지 용량이 높아야 한다.
이와 같은 용도에서는 납 축전지 기반의 울트라 전지는 딥 사이클 용량이 PbO2-Pb 단위 셀의 이론용량이 니켈 아연전지의 절반 수준이다. 그러나 니켈-아연 이차전지 역시 에너지 용량이 납 축전지의 두 배 수준으로 크지만, 최신(state-of-the-art)의 니켈-아연전지도 DoD 100%의 심방전(deep 사이클) 수명이 약 500회 수준으로 납 축 전지와 비교하여 동등 내지는 조금 나은 수준이다.
그러나, 최근 리튬이온 전지 역시 EV와 Full-HEV 주동력뿐만 아니라, 현재 납 축전지가 차지하고 있는 친환경-고연비 내연기관 자동차용 전원 분야에 최적화된 차량용 LVS(Low Voltage System) 제품 개발을 추진하고 있다. 아직은 리튬이온 전지가 납 축전지나 니켈-아연전지 대비 기존 내연기관 자동차의 엔진 룸에 장착하는 전원으로는 적정 사용온도 상한과 하한이 모두 부족하고 가격이 비싸지만, 총 소유 비용(Total Ownership Cost, TOC) 측면에서 점차 간격을 좁히고 있다.
니켈-아연 이차전지가 내연기관 자동차용 전지 시장의 메가트랜드(Mega Trend)이며, 이미 양산 및 서플라이 체인(Supply Chain)을 구축하고 있는 납 축전지 및 리튬이온 전지와의 경쟁에서 시장에 안착하기 위해서는, 특유의 높은 안전성과, 환경 친화성에 더하여 100여년간 약점으로 지적되어온 심방전(> DoD 80%) 사이클 수명을 리튬이온 전지 수준인 1,000 내지 2,000회 수준으로 향상시킨 제품의 개발이 절실히 요구된다.
본 발명은 니켈-아연 이차전지의 딥 사이클시 충방전 수명을 향상시키고자 한다. 보다 구체적으로, 본 발명은 니켈-아연 이차전지의 셀 설계시 동일한 최신 소재를 이용한 기존 구조의 셀에 대비하여 딥 사이클 수명을 대폭 향상시키고자 하는 것이다.
본 발명은 일 견지로서, 니켈-아연 이차전지의 단위 셀을 제공하고자 하는 것으로서, 본 발명에서 제공되는 단위 셀은 두께 75 내지 95㎛의 박형 양극 및 25 내지 30㎛의 박형 음극으로 구성된 니켈-아연 이차전지 단위 셀이다.
상기 단위 셀은 양극과 음극 사이에 OH- 이온 전도성 고분자 분리막이 개재된 것이다.
상기 단위 셀은 1.60 내지 1.65V의 전압을 갖는 것일 수 있다.
본 발명은 제2 견지로서, 니켈-아연 이차전지 단위 스택을 제공하고자 하며, 상기 1 견지에 따른 단위 셀이 2 이상 적층되어 직렬 연결되고, 상기 단위 셀 사이에는 바이폴라 플레이트가 삽입된 니켈-아연 이차전지 단위 스택을 제공한다. 상기 단위 스택은 8 내지 10개의 단위 셀이 적층된 것일 수 있다.
상기 바이폴라 플레이트는 일면이 제1 단위 셀의 양극과 인접하고, 다른 면이 제2 단위 셀의 음극과 인접하며, 상기 바이폴라 플레이트와 제1 단위 셀의 양극 사이에 OH- 이온 전도성 수계 전해액이 충진되고, 상기 바이폴라 플레이트와 제2 단위 셀의 음극 사이에 OH- 이온 전도성 수계 전해액이 충진되고, 절연성 소재의 밀봉재에 의해 분리되는 바이폴라 적층형 니켈-아연 이차전지 단위 스택을 제공한다.
상기 OH- 이온 전도성 수계 전해액은 KOH, NaOH 및 LiOH로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 전해질을 포함하는 것일 수 있다.
상기 바이폴라 플레이트는 0.01 내지 0.02㎜의 두께를 갖는 것일 수 있다.
상기 바이폴라 플레이트는 니켈 포일인 것이 바람직하다.
상기 단위 스택은 12 내지 13.2V의 공칭 전압을 갖는 것일 수 있다.
상기 단위 셀은 1.60 내지 1.65V의 전압을 갖는 것일 수 있다.
상기 단위 셀은 양극과 음극 사이에 OH- 이온 전도성 고분자 분리막이 개재된 것일 수 있다.
본 발명의 제3 견지에 따르면, 상기 제2 견지 중 어느 하나에 따른 단위 스택이 2 이상 병열 연결된 니켈-아연 이차전지 스택 모듈을 제공한다.
본 발명에 따르면, 종래의 니켈-아연이차전지의 단위 셀의 소재와 동일한 구성성분을 이용하면서도 사이클 수명이 크게 향상된 니켈-아연 이차전지를 얻을 수 있다.
나아가, 본 발명은 박형의 단위 셀이 바이폴라 이온교환막에 의해 적층된 적층형 단위 스택을 병렬 연결하여 모듈을 제조함으로써 기존대비 고속 충방전 특성을 크게 개선할 수 있다.
도 1은 전극의 두께와 충방전 수명의 관계를 개략적으로 나타내는 그래프이다.
도 2는 종래의 12V급 니켈-아연 이차전지의 단위 셀 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 단위 셀 구조와 동등한 주순의 전압을 제공하는 본 발명에 따른 니켈-아연 이차전지의 단위 스택 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 단위 스택을 2 이상 병렬 연결된 스택 모듈을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명은 딥 싸이클시 음극의 사이클 수명이 향상된 단위전지를 제공하고자 한다.
시판되고 있는 미국의 PowerGenix사의 AA 전지의 양극 두께는 750㎛ 수준이고, 음극의 두께는 250㎛ 수준이다.
도 1에 양극 및 음극의 두께 변화에 따른 충방전 수명 및 단위 셀 용량과의 관계를 도면으로 나타내었다. 상기 도 1에 나타낸 바와 같이, 전극의 두께를 크게 할수록 단위 셀의 용량은 서서히 증가하는 경향을 나타내다가 일정 수준 이후에는 일정한 값을 나타낸다. 그러나, 충방전 수명은 급속히 저하하다가 일정 범위 내에서는 그 저하 정도가 완화되나, 그 후에 다시 급속히 저하하는 경향을 나타낸다.
상기 시판 전극은, 도 1을 참조할 때, 단위 셀 용량이 최대이면서, 충방전 수명의 감소가 완만한 구간의 일 지점을 선택하여 양극과 음극의 두께를 설정하고 있음을 알 수 있다. 즉, 상기 시판품은 단위 셀 용량의 극대화를 추구하되, 충방전 수명의 감소가 급격하지 않은 범위에서 절충한 것이라 할 수 있다.
그러나, 본 발명자는 DoD 80% 이상의 심방전시 니켈-아연 이차전지 단위 셀의 충방전 사이클 수명은 전극, 전해액, 세퍼레이터, 집전체 등 주요 구성요소의 소재와 성분이 동일하고, 세퍼레이터의 구조와 두께가 작으며, 음극 활물질이 양극 활물질 대비 양론적으로 많게 설계하는 경우에, 양극과 음극의 두께를 기존 대비 대폭 감소시켜 단위 셀의 용량을 줄이면 단위 셀의 충방전 수명이 대폭 개선된다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 전지에서 적용된 양극 및 음극의 두께를 대폭 감소시켜 양극 및 음극을 박형으로 하여 단위 셀을 제조하고자 한다. 즉, 본 발명은 전극의 두께를 박막화하여 용량을 감소시키되, 이로 인하여 충방전시 음극에서의 수지상 성장 및 형상 변화의 절대량 자체를 기존의 대용량 단위 셀 대비 획기적으로 줄이고자 한다. 이로부터 음극에 의한 충방전 사이클 수명이 단축되는 문제를 단위 셀 차원에서 방지할 수 있다.
본 발명에 의해 제공되는 단위 셀은 박형의 양극 및 음극으로 구성된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 단위 셀은 두께 75 내지 95㎛의 박형 양극 및 25 내지 30㎛의 박형 음극으로 구성되고, 또한 상기 양극과 음극이 치밀질 OH- 이온전도성 고분자막으로 분리되어 있는 단위 셀을 제공한다.
본 발명의 단위 셀을 구성하는 양극 및 음극은 앞서 설명한 종래의 단위 셀에 적용되는 양극 및 음극의 두께와 비교하면, 약 1/8 내지 1/10 수준이다.
본 발명에서와 같은 극박의 양극 및 음극을 적용하는 경우에는 동일한 c-레이트에 있어서 단위 셀에 인가되는 전류량도 1/8 내지 1/10의 수준으로 줄어든다. 이와 같이, 전극 두께를 줄여 단위 셀의 용량을 줄이는 경우에는 두께의 감소와 함께 용량 감소를 초래한다.
이에, 본 발명은 이러한 용량 감소를 바이폴라 적층을 통해 전압을 상승시킴으로써 보완하고자 한다. 그러나, 상기와 같은 본 발명의 범위를 벗어나 지나치게 전극의 두께를 감소시키는 경우, 바이폴라 적층에 의해 전극의 두께 감소에 따른 용량 감소를 보완할 수 있다고 하더라도 이를 위해서는 많은 단위 셀을 적층하여야 하며, 따라서 이온전도성 고분자 분리막과 바이폴라 플레이트의 개수가 과도하게 증가하여 부피당 에너지밀도가 감소하고, 또한 사용되는 소재의 양 증가로 인해 비용 상승을 초래하는 문제가 있다.
한편, 전극의 두께가 본 발명에서 한정하는 범위를 초과하여 두꺼운 경우에는 충방전 사이클 수명 향상의 정도가 미미하다.
따라서, 종래와 동등한 수준의 셀 용량을 갖는 단위 스택을 종래의 단위 전지와 동등한 수준의 두께로 구현하기 위해서는 본 발명에서 한정하는 두께를 갖는 양극 및 음극을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명에서 제공되는 두께의 단위 셀은 1.60 내지 1.65V의 전압을 갖는다.
상기 양극과 음극 사이에 개재되어 양극과 음극을 분리하는데 사용되는 분리막은 OH- 이온 전도성 고분자인 것이 바람직하다. 이러한 이온전도성 고분자로는 이차전지의 분리막으로 사용될 수 있는 것이라면 본 발명에서도 적합하게 사용할 수 있는 것으로서, 특별히 한정하지 않는다.
본 발명은 단위 셀을 구성하는 단위 셀의 용량을, 예를 들어, 기존 대비 1/8 내지 1/10의 수준으로 감소시키면서, 8 내지 10개의 단위 셀을 직렬로 바이폴라 적층하여 기존의 단위 셀과 동등한 두께의 단위 스택을 구성함으로써 상기 단위 스택이 기존의 단위 셀과 동등한 용량을 유지할 수 있으며, 이에 의해 전지의 심방전(> DoD 80%) 사이클 수명을 향상시킬 수 있다.
니켈-아연 이차전지의 아연 음극과 같이 충방전 과정에서 음극이 전해액 전해에서부터 용해 및 전착(electro plating)의 기구를 갖는 경우에, 충방전 사이클 수명은 각 사이클당 충전 방전되는 전류량(Ah)이 낮으면 크게 개선된다. 그러나, 단위 셀의 에너지 밀도 또한 그 만큼 낮아지게 된다. 따라서, 본 발명에서와 같이 단위 셀의 두께를 감소시켜 전류량을 낮추면서 단위셀을 바이폴라 적층하여 단위 스택을 구성하는 것에 의해 충방전 사이클 수명을 향상시킬 수 있는 것이다.
예를 들어 도 2에 나타낸 바와 같은 종래의 병렬형 단위 셀이 갖는 전극 두께를, 도 3에 나타낸 바와 같이, 1/8 내지 1/10으로 줄이는 대신 8 내지 10개의 단위 셀을 바이폴라 적층하여 전압을 상승시킴으로써 종래의 단위 셀과 동등한 두께의 단위 스택을 형성함으로써 동등한 수준의 전지 에너지 밀도를 제공할 수 있는 것이다.
이와 같은 단위 셀을 8 내지 10개 적층하여 형성된 단위 스택은 종래의 12V 급 단위 셀과 같은 전지 용량을 갖는다. 상기 단위 셀을 적층하여 단위 스택을 적층함에 있어서는 단위 셀을 음극 및 양극이 서로 교차 반복되는 바이폴라형 적층 방법이 하도록 하는 것이 바람직하다. 바이폴라 적층은 단위셀과 단위셀의 전기적 연결, 즉 집전체 역할을 하는 바이폴라 플레이트가 얇을수록 더 저항이 작아지며, 전극으로부터 발생한 전류를 수직방향으로 뽑기 때문에 내부저항이 크게 줄일 수 있어 컴팩트한 단위 스택을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 단위 스택은 상기 제공되는 니켈-아연 전지 단위 셀이 8-10개 적층되고, 상기 단위 셀과 단위 셀 사이에 집전체 역할을 하는 금속박판 혹은 포일 형태의 바이폴라 플레이트가 삽입되며, 상기 단위 셀이 직렬 연결된 니켈-아연 이차전지 단위 스택이 제공된다.
상기와 같은 박형의 전극을 사용하는 경우에는 단위 셀 용량이 전극 두께의 감소에 비례하여 감소한다. 따라서, 본 발명은 이와 같은 박형의 전극을 사용하여 형성된 단위 셀을 적용하여 단위 스택을 형성하는 경우, 상기 단위 셀을 직렬 연결한 바이폴라 적층형 단위 스택을 구성하는 것이 바람직하다.
일반적으로 이차전지 스택을 구성함에 있어서는 병렬 연결을 주로 적용하는데, 직렬연결에 의해 단위 스택을 구성하는 경우, 종래의 병렬 연결에 의한 스택 구성에 비하여 전류의 이동 경로가 짧다. 이와 같은 전류 이동경로의 감소는 전극 내 전류분포의 균일성과 스택의 내부저항을 크게 감소시킬 수 있으며, 나아가, 부피당 에너지 밀도가 월등히 높다. 따라서, 이러한 직렬연결에 의한 단위 셀의 적층은 박형 단위 셀 적용으로 인하여 줄어든 에너지 밀도를 보상할 수 있다.
상기 니켈-아연 이차전지 단위 스택은 상기 하나의 바이폴라 플레이트가 제1 단위 셀의 양극 및 상기 제1 단위 셀과 인접하는 제2 단위 셀의 음극과의 사이에 삽입되며, 상기 제1 단위 셀의 양극과 바이폴라 플레이트 사이의 공간 및 제2 단위 셀의 음극과 바이폴라 플레이트 사이의 공간에 OH- 이온 전도성 수계 전해액이 충진된다. 나아가, 상기 두 공간 사이의 OH- 이온전도성 수계 전해액은 절연성 소재로 밀봉되어 분리된다.
상기 OH- 이온 전도성 수계 전해질은 KOH, NaOH 및 LiOH 등으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 전해질을 포함한다.
상기 바이폴라 플레이트는 양극부 및 음극부 전해액을 밀봉 및 분리해야 한다. 따라서, 상기 바이폴라 플레이트는 치밀 조직을 가지며, 0.01 내지 0.02㎜의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 바이폴라 플레이트는 니켈 재질의 포일을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 단위 셀은 예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이 니켈-아연단위 셀을 8개를 직렬로 연결하여 바이폴라 적층하여 형성된 단위 스택은 약 13.2V의 공칭전압을 가질 수 있으며, 따라서, 12V급 납 축전지를 구성하는 기본 단위 스택이 될 수 있다.
본 발명에 의해 극박의 음극 및 양극에 의해 형성된 단위 셀을 바이폴라 적층으로 구성된 고전압-저용량의 단위 스택을 병렬 연결하여 원하는 용량을 확보할 수 있다. 즉, 본 발명에 대한 설명에서는 8개 내지 10개의 단위 셀을 바이폴라 적층하여 단위 스택을 형성하는 것을 예시하여 설명하였으나, 필요에 따라 상기 단위 셀을 2 이상의 적층하여 원하는 용량의 단위 스택을 형성할 수 있음을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자라면 위와 같은 사항으로부터 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 본 발명에서 제공되는 단위 셀이 직렬 연결된 단위 스택에서 단위 스택을 구성하는데 적용되는 단위 셀의 개수는 용도에 따라 다양하게 결정할 수 있다. 예를 들어, 기존 12V 납 축전지 대체 용도로 개발하는 경우 기본적으로 채택할 수 있는 니켈-아연 이차전지는 대략 1.60~1.65V의 전압에서 충방전이 진행되기 때문에 8개의 단위 셀을 직렬 연결하면 12.8~13.2V를 얻을 수 있을 것이다.
본 발명의 또 다른 견지는 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 의해 제공되는 단위 스택을 2 이상 연결하여 스택 모듈을 제조할 수 있다. 이때, 상기 단위 스택은 병렬 연결하여 스택 모듈을 제작한다. 즉, 본 발명에서 제공되는 박형 단위 셀을 사용한 단위 스택은 저용량(Ah)인바, 도 2에 나타낸 바와 같이 여러 개의 단위 스택을 병렬 연결함으로써 저용량의 박형 단위 셀을 사용함으로 인한 용량 문제를 해결 할 수 있다.
단위 스택이 고전압 저용량형이기 때문에 병렬 연결시 연결부의 저항이 저전압 고용량 방식의 기존 니켈-이차전지 스택에 대비하여 작아서 출력도 기존 니켈-이차 전지에 대비하여 현저히 개선할 수 있다.
상기와 같이, 단위 스택을 병렬 연결하여 구성된 스택 모듈을 이용하여 니켈-아연 이차전지 팩을 제조하는 경우, BMS(Battery Management System)를 적용하여 각 셀간 충방전 밸런싱을 정밀하게 조절하여 니켈-아연 이차전지 제품의 안정적인 사용 및 수명 향상을 도모할 수 있다.

Claims (13)

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  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 두께 75 내지 95㎛의 박형 양극 및 25 내지 30㎛의 박형 음극으로 구성되고, 상기 양극과 음극 사이에 OH- 이온 전도성 고분자 분리막이 개재된 단위 셀이 8 내지 10개 적층되어 직렬 연결되고, 상기 단위 셀 사이에는 바이폴라 플레이트가 삽입되며, 12 내지 13.2V의 공칭 전압을 갖는 니켈-아연 이차전지 단위 스택.
  5. 삭제
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  8. 제4항에 있어서, 상기 바이폴라 플레이트는 0.01 내지 0.02㎜의 두께를 갖는 것인 니켈-아연 이차전지 단위 스택.
  9. 제4항에 있어서, 상기 바이폴라 플레이트는 니켈 포일인 니켈-아연 이차전지 단위 스택.
  10. 삭제
  11. 제4항에 있어서, 상기 단위 셀은 1.60 내지 1.65V의 전압을 갖는 것인 니켈-아연 이차전지 단위 스택.
  12. 삭제
  13. 제4항, 제8항, 제9항 및 제11항 중 어느 한 항의 단위 스택이 2 이상 병렬 연결된 니켈-아연 이차전지 스택 모듈.
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