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측쇄에 쯔비터이온성 모티프를 포함하는 제1 단량체, 측쇄에 수소결합이 가능한 비이온성 작용기를 포함하는 제2 단량체 및 친수성 작용기를 포함하는 가교제를 포함하는 가교 고분자 지지체; 및상기 가교 고분자 지지체 내에 함유되고, 금속염 및 수계용매를 포함하는 수계전해질;을 포함하는 하이드로겔 전해질
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제1항에 있어서,상기 제1 단량체는 하기 화학식 1의 반복단위로 표시되는 하이드로겔 전해질:[화학식 1]상기 화학식 1에서, R1, R2 및 R3는 서로에 관계없이 수소 또는 메틸기이고,α는 1 내지 100,000의 정수이고, R4 및 R5는 서로에 관계없이 선형 또는 가지형인 C1 내지 C10의 알킬기 또는 선형 또는 가지형인 C1 내지 C10의 알콕시기이고,L1은 NH 또는 O이고, m은 0 또는 1이고,L2는 Y1Y2N+, [C5H5N]+, [C3H5N2]+ 또는 OPO3-이고, 이때 Y1 및 Y2는 서로에 관계없이 수소 또는 선형 또는 가지형인 C1 내지 C3의 알킬기이고, L3는 SO3-, COO- 또는 N+Y3Y4Y5이고, 이때 Y3, Y4 및 Y5는 수소 또는 선형 또는 가지형인 C1 내지 C3의 알킬기이되, 상기 L2 및 L3는 서로 반대의 전기적 성질을 띠는 작용기이다
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제1항에 있어서,상기 쯔비터이온성 모티프는 설포베타인(sulfobetaine), 카복시베타인(carboxybetaine), 포스포베타인(phosphobetaine), 피리디늄 베타인(pyridinium betaine), 이미다졸리늄 베타인(imidazolium betaine) 및 이들의 유도체 중 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 하이드로겔 전해질
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제1항에 있어서,상기 제2 단량체는 하기 화학식 2의 반복단위로 표시되는 하이드로겔 전해질:[화학식 2]상기 화학식 2에서,Ra, Rb 및 Rc는 서로에 관계없이 수소 또는 메틸기이고,β는 1 내지 100,000의 정수이고, La는 NH 또는 O이고, w는 0 또는 1이고, Lb는 NY6 또는 O이고, 이때 Y6은 수소 또는 메틸기이고, x는 0 또는 1이고, Rd는 선형 또는 가지형인 C1 내지 C10의 알킬기, 선형 또는 가지형인 C1 내지 C10의 알킬렌글리콜기이고, y는 0 내지 20의 정수이고, Lc는 수소, 선형 또는 가지형인 치환 또는 비치환된 C1 내지 Cn의 알코올기, 선형 또는 가지형인 치환 또는 비치환된 C1 내지 Cn의 (디)알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 Cn의 사이클로알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 Cn의 알킬케톤기, 치환 또는 비치환된 피롤기, 치환 또는 비치환된 이미다졸기, 치환 또는 비치환된 피롤리돈기, 치환 또는 비치환된 피페리딘기, 치환 또는 비치환된 글리시딜기 또는 1-하이드록시-2,2-디메톡시에틸이고, n은 1 내지 10의 정수이고, z는 0 또는 1이다
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제1항에 있어서,상기 제2 단량체는 에틸렌글리콜 아크릴레이트, 에틸렌글리콜 메타아크릴레이트, 메틸비닐에테르, N,N-디메틸아크릴아미드, N,N-디에틸아크릴아미드, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시에틸메타아크릴레이트, 아크릴아미드(AA), 디아세톤 아크릴아미드, 디메틸아미노에틸 메타아크릴레이트(DMAEMA), 글리시딜 메타아크릴레이트, N,N-디메틸아크릴아미드, N-[3-(디메틸아미노)프로필]메타아크릴아미드, N-아크릴로피롤리딘, N-알킬아크릴아미드, N-하이드록시에틸 아크릴아미드, N-이소프로필아크릴아미드, 비닐아세테이트, N-(1-하이드록시-2,2-디메톡시에틸)아크릴아미드 및 이들의 유도체 중 선택되는 적어도 어느 하나인 하이드로겔 전해질
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제1항에 있어서,상기 제1 단량체 및 상기 제2 단량체의 혼합 비율은 질량비로서 95:5 내지 5:95인 하이드로겔 전해질
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제1항에 있어서,상기 가교제는 상기 제1 단량체 및 상기 제2 단량체의 질량을 합한 단량체 총량에 대비하여 0
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제1항에 있어서,상기 금속염은 아연염, 망간염 또는 코발트염인 하이드로겔 전해질
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제8항에 있어서,상기 금속염은 화학식 MaXb으로 나타나는 하이드로겔 전해질:상기 화학식에서, M은 2가의 금속이온으로서 Zn2+, Mn2+ 및 Co2+ 중 선택되는 어느 하나이고, X는 음이온으로서 Cl-, SO42-, NO3-, ClO4-, CF3SO3- 및 OH- 중 선택되는 어느 하나이고, a 및 b는 상기 금속염이 전기적으로 중성을 가질 수 있도록 적절히 선택될 수 있다
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제1항에 있어서,상기 금속염은 Zn(CF3SO3)2, ZnSO4, Zn(NO3)2 및 Zn(ClO4)2 중 선택되는 적어도 어느 하나인 하이드로겔 전해질
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11
아연금속을 포함하는 음극;양극활물질을 포함하는 양극; 및상기 음극 및 상기 양극 사이에 배치되고, 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항의 하이드로겔 전해질;을 포함하는 아연이온전지
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제11항에 있어서,상기 아연이온전지의 작동전압이 0
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제11항에 있어서, 상기 양극활물질은 알칼리금속 바나듐 산화물 또는 바나？？산화물을 포함하는 아연이온전지
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제11항에 있어서, 상기 알칼리금속 바나듐 산화물은 MxV3O8인 것으로, 상기 M은 알칼리금속이며, x는 0
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제11항에 있어서,상기 알칼리금속 바나듐 산화물은 LiV3O8, NaV3O8 및 K2V3O8 중 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 아연이온전지
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제11항에 있어서,상기 바나듐 산화물은 VO2(B), V2O3 및 V2O5 중 선택되는 적어도 어느 하나를 포함하는 아연이온전지
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