KR101458600B1 - 울트라 캐패시터 방열 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 울트라 캐패시터 방열 모듈을 개시한다. 본 발명에 따른 울트라 캐패시터 방열 모듈은, 복수의 전극; 상기 전극에 각각 대응하고 상기 전극의 외측면과 대응하는 형태의 내부를 가지며 케이스 내부에 일체로 형성되어 상기 전극을 수용하는 복수의 수용부를 구비한 케이스; 및 상기 전극이 삽입된 수용부의 상부 또는 하부에 결합되는 복수의 터미널 케이스;를 포함한다.

Description

울트라 캐패시터 방열 모듈{ULTRA CAPACITOR MODULE FOR HEAT DISSIPATION}
본 발명은 울트라 캐패시터 방열 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 모듈의 측면을 통한 울트라 캐패시터의 방열 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 울트라 캐패시터(Ultra Capacitor)는 슈퍼 캐패시터(Super Capacitor)라고도 불리며, 전해 콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지 저장장치로써 높은 효율, 반영구적인 수명 특성으로 이차전지와의 병용 및 대체 가능한 차세대 에너지 저장장치이다.
울트라 캐패시터는 전기 자동차, 하이브리드 전기자동차, 연료전지 자동차, 중장비 및 휴대용 전자장치등에 적용 될 수 있는 신재생 에너지 분야의 고품질 에너지원으로 각광받고 있다.
울트라 캐패시터는 전지 이중층 원리를 이용하는 전기 이중층 캐패시터(Electrical double layer)와 전기화학적 산화-환원 반응을 이용하는 하이브리드 울트라 캐패시터(Hybrid Supercapacitor)로 구분될 수 있다. 여기서, 울트라 캐패시터는 고출력 에너지 특성을 필요로 하는 분야에서 많이 사용되고 있으나, 2차 전지에 비해 작은 용량을 가지고 있다. 하이브리드 울트라 캐패시터는 전기이중층 캐패시터의 용량 특성을 개선할 새로운 대안으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히, 하이브리드 울트라 캐패시터 중 리튬-이온 캐패시터(Lithium ion capacitor;LIC)는 전기이중층 캐패시터에 비해 3 내지 4배 정도의 축적 용량을 가질 수 있다.
이와 같은 울트라 캐패시터는 서로 교대로 적층된 양극 및 음극과 적층된 양극 및 음극 사이에 구비되어 양극과 음극을 서로 전기적으로 분리하는 세퍼레이터를 구비할 수 있다.
한편, 울트라 캐패시터는 높은 출력 특성을 가지나 낮은 에너지 저장 특성을 가짐에 따라, 자동차나 중장비에서 여러 개의 울트라 캐패시터들을 직렬 또는 병렬로 연결한 모듈의 형태로 사용되고 있다.
이때, 울트라 캐패시터 모듈은 다수개의 울트라 캐패시터의 구동을 통해 에너지 저장 특성을 향상시킬 수 있으나, 울트라 캐패시터 모듈의 구동시 발생되는 열도 함께 급격하게 증가되어 울트라 캐패시터 모듈의 신뢰성이나 안정성이 저하될 수 있다. 이에 따라, 울트라 캐패시터 모듈에서 구비될 수 있는 울트라 캐패시터의 갯수나 울트라 캐패시터 모듈의 사용환경이 제한적일 수 밖에 없다.
이에 따라, 울트라 캐패시터 모듈은 다수의 울트라 캐패시터의 구동시 발생된 열을 효율적으로 방열하기 위한 기술이 필요되고 있다.
일본공개특허 특개2012-89731호(2012.05.10 공개) 한국등록특허 제10-1205331호(2012.11.28 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 효율적인 방열을 위한 구조를 갖는 울트라 캐패시터 방열 모듈을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 울트라 캐패시터 방열 모듈은, 복수의 전극; 상기 전극에 각각 대응하고 상기 전극의 외측면과 대응하는 형태의 내부를 가지며 케이스 내부에 일체로 형성되어 상기 전극을 수용하는 복수의 수용부를 구비한 케이스; 및 상기 전극이 삽입된 수용부의 상부 또는 하부에 결합되는 복수의 터미널 케이스;를 포함한다.
상기 전극과 상기 수용부는 원통형이고, 상기 복수의 수용부는 서로 접하면서 사이에 공간을 형성할 수 있다.
상기 수용부의 재질은 방열을 위해 구리 또는 알루미늄일 수 있다.
상기 수용부는 상기 전극 삽입 시, 측면을 통해 열을 방출할 수 있다.
상기 터미널 케이스는 상기 전극의 터미널이 외부로 돌출될 수 있도록 상기 전극의 터미널에 대응되는 위치에 홀이 형성될 수 있다.
상기 복수의 터미널 케이스 각각은 테두리가 용접되어 서로 접합되면서 케이스에 결합될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 수용부의 측면을 통해 방열을 보다 효과적으로 함으로써 온도를 하강시켜 울트라 캐패시터의 수명을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전극을 수용하기 위한 수용부를 구비함으로써 상기 케이스에 전극 조립이 용이해질 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 방열 모듈의 구성을 도시한 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 방열 모듈의 결합 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 방열 모듈의 구성을 도시한 분해 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 방열 모듈의 결합 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 울트라 캐패시터 방열 모듈은 다수개의 전극(110), 케이스(130), 터미널 케이스(100)를 포함한다.
전극(110)은 울트라 캐패시터 전극으로서 도 1에 도시된 바와 같이 원통형이다.
케이스(130)는 복수 개의 전극(110)을 수용한다. 케이스(130)는 상기 복수 개의 전극(110)에 각각 대응하고 단위 전극을 수용하는 복수 개의 수용부(131)를 내부에 포함한다.
수용부(131)는 상기 전극(110)의 외측면과 대응하는 형태의 내부를 가지며 케이스(130) 내부에 일체로 형성되어 상기 전극(110)이 삽입되었을 시 방열을 할 수 있는 수용부(131)를 구비한다. 즉, 수용부(131)의 형상은 전극(110)의 형태와 동일한 원통형이다. 이때, 상기 수용부(131)는 전극(110)이 삽입되었을 시 그 외측면을 감싸는 형태로, 상기 전극(110)간에 공기층이 형성되지 않아 방열의 효과를 높일 수 있다.
수용부(131) 개개를 살펴보면, 수용부(131)는 전술한 바와 같이 전극(110)을 수용할 수 있는 내부 공간을 갖고 있는 원통형의 캔 모양이다. 수용부(131)들은 케이스(130)에 접하고 그리고 수용부(131)들은 서로 면 접하며, 수용부(131) 사이의 접하지 않는 부분은 공간을 형성한다.
상기 수용부(131)는 방열을 위해 구리 또는 알루미늄일 수 있다. 하지만, 본 발명의 실시 예에서 수용부(131)의 재질을 한정하는 것은 아니다.
상기 수용부(131)는 전극(110) 삽입 시, 측면을 통해 열을 방출한다. 이를 통해 종래의 상,하면 방열보다 측면의 방열 면적이 더 넓어 효과적인 방열을 가능하게 하여 울트라 캐패시터의 수명을 연장시키는 효과가 있다.
또한, 상기 수용부(131)는 상기 케이스(130)의 내부에 일체로 형성됨에 따라 전극(110)의 조립을 용이하게 할 수 있다.
터미널 케이스(100)는 케이스(130)에 삽입된 전극(110)을 덮는 덮개로써, 상기 터미널 케이스(100)에는 상기 전극(110)의 터미널(111)이 외부로 돌출될 수 있도록 상기 전극(110)의 터미널(111)이 대응되는 위치에 홀(101)이 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터미널 케이스(110)는 전극(110)이 수용된 수용부(131)의 개구와 같은 모양인 원형이다. 터미널 케이스(110)는 서로 간에 용접으로 연결되고 또한, 케이스(130)와도 용접으로 연결된다. 구체적으로 설명하면, 각 수용부(131)의 개구를 복수 개의 터미널 케이스(110)로 덮은 후, 터미널 케이스(110)의 테두리를 용접하여 터미널 케이스(110) 간에 접합시키고 터미널 케이스(110)와 케이스(130)를 접합시킨다.
본 발명의 실시 예에서 상기 수용부(131)의 상, 하부가 오픈된 구조로 설명하지만 이에 한하지 않는다. 또한, 상기 터미널 케이스(100)도 방열을 위해 재질이 알루미늄 또는 구리일 수 있으며, 이에 한하지 않는다.
전술한 바와 같이, 상기 케이스(130)에 일체로 형성된 수용부(131)에 전극(110)을 삽입 시 측면을 통한 방열 뿐만 아니라, 터미널 케이스(100)를 통한 상부 또는 하부의 방열이 추가적으로 가능함으로써 방열의 효과를 더 높일 수 있다. 이에 따라 울트라 캐패시터의 수명을 더 증가시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100:터미널 케이스 110:전극
130:케이스

Claims (6)

  1. 복수의 전극;
    상기 전극에 각각 대응하고 상기 전극의 외측면과 대응하는 형태의 내부를 가지며 케이스 내부에 일체로 형성되어 상기 전극을 수용하는 복수의 수용부를 구비한 케이스; 및
    상기 전극이 삽입된 수용부의 개구와 같은 모양이고 수용부의 상부 또는 하부에 결합되되, 각각은 테두리가 용접되어 서로 접합되면서 상기 케이스에 결합되는 복수의 터미널 케이스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 방열 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전극과 상기 수용부는 원통형이고,
    상기 복수의 수용부는 서로 접하면서 사이에 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 방열 모듈.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수용부의 재질은 방열을 위해 구리 또는 알루미늄인 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 방열 모듈.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 수용부는 상기 전극 삽입 시, 측면을 통해 열을 방출하는 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 방열 모듈.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 터미널 케이스는 상기 전극의 터미널이 외부로 돌출될 수 있도록 상기 전극의 터미널에 대응되는 위치에 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 울트라 캐패시터 방열 모듈.
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