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

Abstract

고체전해질을 사용하는 Na-NiCl2 전지와 같은 원리로 작동하는 Na-ZnCl2 전지는 Na-NiCl2 전지에 비하여 재료비용을 40 % 절감할 수 있다. Na-ZnCl2 전지는 충전과정에서 Zn과 NaCl이 반응하여 직접 ZnCl2가 생성되는 것이 아니라, 중간생성물인 Na2ZnCl4를 거쳐서 ZnCl2이 되기 때문에, 출력 전압이 다른 4개의 구간으로 분리되어 1.92~2.13 V 범위의 전압을 갖는 것으로 알려져 있다. 충전과정에서 Zn과 NaCl이 반응하여 직접 ZnCl2가 생성되는 것이 아니라, 중간생성물인Na2ZnCl4를 거쳐서 ZnCl2이 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-ZnCl2 전지에서 양극으로 사용되는 Zn과 NaCl의 비율을 변화시키면서 양극의 조성비가 전지의 충방전 특성에미치는 영향을 조사하여, Zn/NaCl 최적 비율이 1.3~1.7 범위에 있음을 알았다.

Na-ZnCl2 battery, which operates as the same mechanism of Na-NiCl2 battery using solid-electrolyte, is able to reduce its material cost by 40 % comparing to the Na-NiCl2 battery. It has been known that the Na-ZnCl2 battery produces Na2ZnCl4 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.