소듐메탈할라이드전지에서금속 첨가제가 충방전특성에 미치는영향

Abstract

소듐 메탈 할라이드 전지는 고체전해질을 사용하여 300℃이상 고온에서 작동하는 전지이다. 이 전지는 금속분말과 소금을 양극제로 사용하여 M+2NaCl↔MCl2+2Na 와 같은 충방전 반응식을 가진다. 조립시 금속 분말은 실제 반응하는 양보다 더 많이 넣게 되는데 이는 양극제로부터 양극 전극에 전자를 전달시키기 위함이다. 하지만 충전 반응 시 금속 분말 표면에서부터 절연체인 MCl2가 생성되는데 이는 충방전이 진행 할수록 금속 분말 표면에 MCl2가 두꺼워져 전자가 이동하지 못하게 되는 문제점이 있다. 때문에 양극제 두께를 늘리는데 한계가 있어 셀 하나의 용량을 늘리지 못하게 된다. 이를 해결하기 위해 충방전 반응에 참여하지 않고 MCl2가 생겨도 전자를 이동시키기 위해 전자 전도체 역할을 하는 금속 첨가제를 넣었다. 첨가제로는 금속 분말 표면에 MCl2 생성을 막기 위해 금속 분말 표면에 아주 얇은 금속산화물 코팅을 한 금속 분말을 사용하였다. 흔히 소듐 메탈 할라이드 전지에서 사용되는 금속은 니켈이지만 이 실험에서는 아연을 사용하였다. 니켈은 작동전압이 2.58v이고 아연은 1.92~2.13v로 니켈이 아연보다 출력과 에너지 밀도가 높은 장점이 있지만 아연은 가격이 니켈을 사용했을 때 보다 재료비용을 40% 절감할 수 있는 장점이 있다. 이 실험에서는 Na-ZnCl2전지에서 금속 첨가제가 충방전 특성에 미치는 영향을 알아보는 실험을 하였다.