KR101470170B1 - 리튬공기배터리의 공기 공급 장치 - Google Patents

리튬공기배터리의 공기 공급 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101470170B1
KR101470170B1 KR1020130069568A KR20130069568A KR101470170B1 KR 101470170 B1 KR101470170 B1 KR 101470170B1 KR 1020130069568 A KR1020130069568 A KR 1020130069568A KR 20130069568 A KR20130069568 A KR 20130069568A KR 101470170 B1 KR101470170 B1 KR 101470170B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
air
lithium
layer
battery
ion battery
Prior art date
Application number
KR1020130069568A
Other languages
English (en)
Inventor
성주영
손삼익
이호택
설수원
Original Assignee
현대자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020130069568A priority Critical patent/KR101470170B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101470170B1 publication Critical patent/KR101470170B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H01M8/04156—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying with product water removal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 리튬공기배터리의 공기 공급 장치에 관한 것으로서, 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 먼지 또는 오염원을 제거하는 필터부, 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 습도를 조절하는 컬럼부, 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 압력 또는 유량을 조절하는 블러워부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 리튬공기배터리에 주입되는 공기 내의 먼지 또는 오염물질 및 수분을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 주입되는 공기의 양을 일정하게 조절하여 리튬공기배터리의 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

Description

리튬공기배터리의 공기 공급 장치 {Air Supply Apparatus for lithium air battery}
본 발명은 리튬공기배터리의 공기 주입 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬공기배터리로 주입되는 공기의 먼지 또는 오염물질을 제거하고, 공기의 수분 함량을 조절하여 리튬공기배터리의 방전 성능을 극대화하기 위한 발명이다.
일반적으로 리튬공기배터리는 공기 중의 산소를 활물질로 이용한 양극(cathode)을 갖는 전지로, 양극에 있어서 산소의 산화환원 반응을 행함에 따라 전지의 충방전을 진행한다.
종래의 리튬이온전지는 단거리 이동에 쓰이는 플러그인 하이브리드 차량(PHEV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle)의 에너지저장 요구는 만족시킬 수 있으나, 장거리 이동에 쓰이는 전기자동차(EV)의 경우 에너지 저장량이 부족하여 에너지저장 요구를 만족시키기 어려우며, 이에 더 많은 에너지를 저장할 수 있는 시스템이 요구되고 있다.
현재까지 알려진 에너지저장 시스템 중에는 리튬공기전지 시스템이 비교적 높은 이론 용량을 가지고 있다.
리튬공기배터리는 방전시, 음극(anode)의 리튬금속으로부터 방출된 리튬 양이온이 전해질을 통해 양극으로 이동하고 양극에서 대기로부터 공급된 산소와 산화반응을 통해 리튬산화물(Li2O 또는 Li2O2)을 생성하며, 전자는 음극에서 양극으로 전기회로를 통해 이동한다.
[반응식 1]
Figure 112013054038323-pat00001
상기 반응식 1에서 알 수 있듯이, 리튬공기배터리가 자동차의 에너지저장수단으로 적용될 시, 리튬공기배터리의 성능을 극대화하기 위해서는 일정한 산소의 공급이 중요한 요소로 작용하게 된다.
그러나, 종래에는 리튬공기배터리에 공급되는 공기의 양과 질을 효율적으로 조절하고자 하는 인식이 미비하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 리튬공기배터리에 공급되는 공기의 이물질을 최소화하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 제공하고자 한다.
또한, 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 습도를 최소화하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 제공하고자 한다.
또한, 리튬공기배터리의 방전 반응에 참여하는 공기의 양을 일정하게 조정할 수 있는 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서는 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 먼지 또는 오염원을 제거하는 필터부; 상기 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 습도를 조절하는 컬럼부; 및 상기 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 압력 또는 유량을 조절하는 블러워부;를 포함하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 필터부는 공기 중의 먼지를 1차로 제거하는 제1 폴리프로필렌(Polyprophylene) 층; 상기 제1 폴리프로필렌 층을 거친 공기의 오염물질을 제거하는 다공질의 활성탄으로 이루어진 탄소 층(Carbon layer); 및 상기 탄소 층을 통과한 공기의 먼지를 다시 2차로 제거하는 제2 폴리프로필렌 층;을 포함하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1 폴리프로필렌 층은 100 내지 180 (cc/㎠/sec)의 공기 투과성을 지니고, 상기 제2 폴리프로필렌 층은 45 내지 130 (cc/㎠/sec)의 공기 투과성을 지닌 것을 특징으로 하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 컬럼부는 상기 필터부를 공기의 습기를 제거하는 제1 중공 사막 필터; 및 상기 제1 중공 사막 필터를 통과한 공기의 습기를 제거하는 습기제거제 층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬공기배터리의 공기 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 컬럼부는 상기 습기제거제 층을 통과한 공기의 습기를 다시 한번 제거하기 위하여 상기 습기제거제 층 이후에 설치되는 제2 중공 사막 필터;을 더 포함하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 컬럼부는 공기에 열을 가하여 습기를 제거하기 위하여 상기 컬럼부의 내측 또는 외측에 구비되는 열선;을 더 포함하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 제1 및 제2 중공 사막 필터은 내피온(Nafion) 재질을 포함하여 이루어지고, 상기 습기제거제 층은 제올라이트, 실리카겔을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 제공한다.
또한, 상기 리튬공기배터리 공기 공급 장치는 상기 필터부, 상기 컬럼부, 상기 블러워부 순으로 설치되거나, 상기 필터부, 상기 블러워부, 상기 컬럼부 순으로 설치되는 것을 특징으로 하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 구비한 연료 전지 자동차로서, 상기 필터부와 상기 블러워부를 사용하여 연료전지와 리튬배터리에 주입되는 공기를 먼지 또는 오염물질을 제거하는 연료전지자동차를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 리튬공기배터리에 주입되는 공기 내의 먼지 또는 오염물질들을 효과적으로 제거하여 리튬공기배터리의 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 수분을 효과적으로 제거하여 리튬공기배터리의 성능을 최대화할 수 있다.
셋째, 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 양을 일정하게 조절하여 리튬공기배터리의 성능을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도면 1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 구성도를 보여주는 도면이다.
도면 2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 필터부의 구성을 보여주는 도면이다.
도면 3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 필터부에 사용되는 제1 폴리프로필렌 층, 탄소 층 및 제2 폴리프로필렌 층의 성능을 보여주는 도면이다.
도면 4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 컬럼부를 보여주는 도면이다.
도면 4 a 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬럼부의 바람직한 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도면 4 b 도는 컬럼부의 습기 제거 성능을 더욱 극대화하기 위하여 추가로 외부 열선을 구비한 실시예를 보여주는 도면이다.
도면 4 c 도는 컬럼부의 습기 제거 성능을 극대화하기 위하여 추가로 내부 열선을 구비하는 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도면 5도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 블러워부를 보여주는 도면이다.
도면 6도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치가 연료전지자동차용 하이브리드 배터리 시스템에 사용되는 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도면 7도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 성능을 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면 1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 구성도를 보여주는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치는 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 먼지 또는 오염원을 제거하는 필터부(100), 상기 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 습기를 제거하여 습도를 조절하는 컬럼부(200), 상기 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 압력 또는 유량을 조절하는 블러워부(300), 그리고 이렇게 먼지 등의 오염원과 습기를 제거한 공기를 주입받아 방전반응을 하여 전기를 생성하는 리튬공기배터리(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
도면 1도는 본 발명의 바람직한 실시예의 리튬공기배터리의 공기 공급 장치는 필터부(100), 컬럼부(200), 블러워부(300) 및 리튬공기배터리(400)의 순으로 설치된 일 실시예를 보여주고 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 필터부(100), 블러워부(300), 컬럼부(200) 및 리튬공기배터리(400)의 순으로도 설치될 수 있으며 다양한 조합이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치는 이러한 구성으로 인하여 리튬공기배터리(400)에 주입되는 공기의 이물질 및 습기를 제거하고 또한 공급되는 공기의 양을 일정하게 유지할 수 있도록 함으로써 리튬공기배터리(400)가 최적의 성능을 달성할 수 있도록 한다.
도면 2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 필터부(100)의 구성을 보여주는 도면이다.
필터부(100)는 공기를 주입받아 먼지 또는 오염원을 제거하기 위하여 폴리프로필렌(Polyprophylene, PP) 층, 탄소 층(Carbon layer) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 필터부(100)는 리튬공기배터리(400)에 주입되는 공기의 미세 먼지 또는 오염물질을 더 효과적으로 제거하기 위하여 제1 폴리프로필렌 층(110), 탄소 층(120) 및 제2 폴리프로필렌 층(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
필터부(100)의 제1 폴리프로필렌 층(110)은 리튬공기배터리(400)에 주입되는 공기의 먼지를 1차로 먼저 포집할 수 있다. 제1 폴리프로필렌 층(110)을 통과한 공기는 다공질의 활성탄으로 구성된 탄소 층(120)을 통과할 수 있다. 탄소 층(120)을 거치면서 공기 중의 오염물질은 화학적으로 중화되는 작용을 거칠 수 있다. 그리고, 탄소 층(120)을 거친 공기는 제2 폴리프로필렌 층(130)을 거칠 수 있다. 제2 폴리프로필렌 층(130)에서는 제1 폴리프로필렌 층(110) 및 탄소 층(120)을 통과하고도 남아있는 미세먼지를 거르는 작용을 수행할 수 있다.
도면 3도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 필터부에 사용되는 제1 폴리프로필렌 층, 탄소 층 및 제2 폴리프로필렌 층의 성능을 보여주는 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 필터부(100)는 리튬공기배터리(400)에 주입되는 공기의 오염원 제거를 극대화하기 위하여 다층으로 구성될 수 있으며, 제1 폴리프로필렌 층(110)은 공기 중의 오염원의 90% 이상을 제거하기 위하여 100 내지 180 (cc/㎠/sec)의 공기 투과성을 가지는 층으로 구성될 수 있다. 그리고, 탄소 층(120)은 110 내지 200 (cc/㎠/sec)의 공기 투과성을 가지는 층으로 구성될 수 있으며, 제2 폴리프로필렌 층(130)은 마지막으로 공기 중의 오염원을 한번 더 제거하기 위하여 공기 중의 오염원을 96% 이상 제거할 수 있도록 45 내지 130 (cc/㎠/sec)의 공기 투과성을 가지는 층으로 구성될 수 있다. 이를 위하여, 제1 폴리프로필렌 층(110)은 3M 사에서 제작되는 GSB110으로 제작될 수 있고 제2 폴리프로필렌 층(130)은 역시 3M 사에서 제작되는 MERV14로 제작될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
도면 4도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 컬럼부를 보여주는 도면이다.
컬럼부(200)는 공기 중의 습기를 제거하는 역할을 수행할 수 있다. 이는 공기중의 습기가 일정한도 이상 시 리튬공기배터리(400)의 전해질 및 반응 매커니즘에 영향을 미쳐서 성능을 저하시킬 수 있기 때문이다.
이러한 컬럼부(200)는 공기의 습기를 제거하기 위하여 중공 사막 필터, 습기제거제 층, 열선을 포함하여 구성될 수 있다.
도면 4 a 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 컬럼부(200)의 바람직한 일 실시예를 보여주는 도면으로서, 제1 중공 사막 필터(210), 컬럼부(200)의 내부에 습기제거제 층(220) 및 제2 중공 사막 필터(230)을 포함하여 구성되는 예를 보여주는 도면이다.
제1 중공 사막 필터(210)과 제2 중공 사막 필터(230)은 공기의 이동을 방해하지 않으면서도 습기를 효과적으로 제거하기 위하여 나피온(Nafion) 재질의 중공사막 필터로 구성될 수 있다. 그리고, 습기제거제 층(220)은 제올라이트, 실리카겔 등의 습기 제거 물질을 사용하여 구성될 수 있다.
도면 4 b 도는 컬럼부의 습기 제거 성능을 더욱 극대화하기 위하여 추가로 열선을 구비한 실시예를 보여주는 도면이다.
도면 4 b 도의 컬럼부(200)에 구비되는 외부 열선(240)은 컬럼의 외부를 코일 형태로 제작될 수 있다. 또한 이러한 열선은 전체 컬럼의 50% 이상을 감싸도록 제작될 수 있다. 이러한 외부 열선(240)은 열자켓이라고 호칭될 수도 있다.
도면 4 c 도는 컬럼부의 습기 제거 성능을 극대화하기 위하여 추가로 열선을 구비하는 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도면 4 c 도의 내부 열선(250)은 컬럼부(200)의 내부에 구성될 수 있다.
이러한 컬럼부(200)의 열선은 리튬공기배터리(400)에 주입되는 공기에 직접적으로 열을 가하여 공기의 습기를 제거하는 역할을 수행한다.
컬럼부(200)의 열선은 컬럼부(200)의 외부와 내부에 동시에 구비될 수 있다. 컬럼부(200)의 외부와 내부에 열선이 동시에 구비됨으로써 열을 더 효과적으로 공기에 가함으로써 공기 내의 습기를 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.
도면 5도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 블러워부를 보여주는 도면이다.
블러워부(300)는 리튬공기배터리(400)에 일정량의 정화된 공기를 공급하여 리튬공기배터리(400)의 반응이 안정적으로 일어나게 하는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위하여 블러워부(300)는 내부에 공기의 강제적 흐름을 유발하는 임펠러(310)와 이러한 임펠러(310)에 구동력을 전달하는 모터에 파워를 인가하고 속도를 제어하는 제어부(320)을 포함하여 구성될 수 있다. 제어부(320)은 현재 공기의 흐름을 측정하여 모터에 인가되는 전류의 양을 조절하여 결과적으로 리튬공기배터리(400)의 반응을 최적화하도록 적절한 공기를 주입할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 블러워부(300)는 리튬공기배터리(400)의 반응 속도를 고려하여 최대 2000 (Kg/h)의 공기를 주입하도록 설계되어 질 수 있다.
도면 6도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치가 연료전지자동차용 하이브리드 배터리 시스템에 사용되는 일 실시예를 보여주는 도면이다.
연료전지자동차는 수소를 저장하는 연료전지(600) 외에 리튬공기배터리(400)을 함께 동력원으로 구비할 수 있다. 이러한 경우 연료전지(600)와 리튬공기배터리(400)는 상호간에 보완 역할을 수행할 수 있다.
연료전지(600)와 리튬공기배터리(400)가 함께 사용되는 하이브리드 배터리 시스템에서는 필터부(100)와 블러워부(300)를 연료전지(600)와 리튬공기배터리(400)가 함께 공유하여 사용할 수 있다. 따라서, 연료전지(600)도 먼지나 오염원이 제거된 공기를 주입받게 되어 연료전지의 효율성이 향상될 수 있다.
이러한 하이브리드 배터리 시스템에서 연료전지(600)측은 리튬공기배터리(400)가 사용하는 컬럼부(200)외에 별도의 공기의 습도 및 온도를 조절하는 가습기부(Membraine humidifier, 500)를 구비할 수 있다. 이는 연료전지(600)의 성능을 최적화하는 공기의 습도나 온도가 리튬공기배터리(400)의 그것과는 다를 수 있기 때문에 별도로 구비될 수 있는 것이다. 그러나, 양 배터리 시스템이 필터부(100)와 블러워부(300)를 공유함으로써 간단하게 양 배터리 시스템에 먼지 및 오염원이 제거된 공기를 공급할 수 있는 효과가 있다.
도면 7도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 성능을 보여주는 그래프이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치의 성능을 시험하기 위하여 먼지가 100 ㎛/㎥이고 톨루엔이 2 ppm 이상 함유된 공기를 두 차례 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치에 주입하여 실험을 실시하였으며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치를 통과하였을 때의 공기는 먼지가 1 ㎛/㎥이고 톨루엔이 미검출되어서 효과적으로 공기 내의 먼지와 오염원을 제거하는 것을 알 수 있었다.
즉 다음과 같은 식을 사용하여 청정효율을 평가한 결과,
Figure 112013054038323-pat00002
(수식 1)
Figure 112013054038323-pat00003
(수식 2)
먼지는 98.5% 이상, 화학물질은 70% 이상 제거하는 것을 알 수 있었다.
그리고, 실험에 사용된 리튬배터리는 니켈폼에 탄소(KB), 촉매(MnO₂) 그리고 바인더(PVdF)를 2:2:1의 질량비로 혼합하고, 전해액으로는 PC 전해액 150 ㎕를 사용하여, 습식제작법에 의하여 120℃로 밤새 건조하여 제작하였다. 이렇게 생산된 리튬공기배터리는 코인셀 형태(2032 코인셀)로 제작되었으며, 100 mA/g-carbon의 전류량을 인가하였다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치를 거치기 전의 공기에서의 코인셀은 도면 7도에서 살펴볼 수 있듯이, 2.2 V를 기준으로 약 2300 mAh/g-carbon의 방전 효과를 보였으나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 리튬공기배터리의 공기 공급 장치를 거친 공기에서는 약 3500 mAh/g-carbon의 방전효과를 보여줌으로써 그 성능이 대폭적으로 향상되었음을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 필터부
110 : 제1 폴리프로필렌 층
120 : 탄소 층
130 : 제2 폴리프로필렌 층
200 : 컬럼부
210 : 제1 중공 사막 필터
220 : 습기제거제 층
230 : 제2 중공 사막 필터
240 : 외부 열선
250 : 내부 열선
300 : 블러워부
310 : 임펠러
320 : 제어부
400 : 리튬공기배터리
500 : 가습기부
600 : 연료전지

Claims (9)

  1. 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 먼지 또는 오염원을 제거하는 필터부;
    상기 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 습도를 조절하는 컬럼부;
    상기 리튬공기배터리에 주입되는 공기의 압력 또는 유량을 조절하는 블러워부;
    를 포함하고,
    상기 필터부는 공기 중의 먼지를 1차로 제거하는 제1 폴리프로필렌(Polyprophylene) 층과, 상기 제1 폴리프로필렌 층을 거친 공기의 오염물질을 제거하는 다공질의 활성탄으로 이루어진 탄소 층(Carbon layer)과, 상기 탄소 층을 통과한 공기의 먼지를 다시 2차로 제거하는 제2 폴리프로필렌 층을 포함하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 폴리프로필렌 층은 100 내지 180 (cc/㎠/sec)의 공기 투과성을 지니고,
    상기 제2 폴리프로필렌 층은 45 내지 130 (cc/㎠/sec)의 공기 투과성을 지닌 것을 특징으로 하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼부는
    상기 필터부를 공기의 습기를 제거하는 제1 중공 사막 필터; 및
    상기 제1 중공 사막 필터을 통과한 공기의 습기를 제거하는 습기제거제 층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬공기배터리의 공기 공급 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컬럼부는 상기 습기제거제 층을 통과한 공기의 습기를 다시 한번 제거하기 위하여 상기 습기제거제 층 이후에 설치되는 제2 중공 사막 필터;을 더 포함하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 컬럼부는
    공기에 열을 가하여 습기를 제거하기 위하여 상기 컬럼부의 내측 또는 외측에 구비되는 열선;을 더 포함하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 중공 사막 필터는 내피온(Nafion) 재질을 포함하여 이루어지고,
    상기 습기제거제 층은 제올라이트, 실리카겔을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 리튬공기배터리 공기 공급 장치는
    상기 필터부, 상기 컬럼부, 상기 블러워부 순으로 설치되거나,
    상기 필터부, 상기 블러워부, 상기 컬럼부 순으로 설치되는 것을 특징으로 하는 리튬공기배터리 공기 공급 장치.
  9. 제1항에 따른 리튬공기배터리 공기 공급 장치를 구비한 연료 전지 자동차로서,
    상기 필터부와 상기 블러워부를 사용하여 연료전지와 리튬배터리에 주입되는 공기를 먼지 또는 오염물질을 제거하는 연료전지자동차.

KR1020130069568A 2013-06-18 2013-06-18 리튬공기배터리의 공기 공급 장치 KR101470170B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130069568A KR101470170B1 (ko) 2013-06-18 2013-06-18 리튬공기배터리의 공기 공급 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130069568A KR101470170B1 (ko) 2013-06-18 2013-06-18 리튬공기배터리의 공기 공급 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101470170B1 true KR101470170B1 (ko) 2014-12-05

Family

ID=52677966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130069568A KR101470170B1 (ko) 2013-06-18 2013-06-18 리튬공기배터리의 공기 공급 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101470170B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170008534A (ko) * 2015-07-14 2017-01-24 삼성전자주식회사 금속 공기 전지 및 금속 공기 전지의 운전 방법
US10103397B2 (en) 2015-07-28 2018-10-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Metal-air battery, vehicle system comprising the metal-air battery, and method of operating the metal-air battery
CN110024209A (zh) * 2016-12-07 2019-07-16 株式会社电装 电化学设备系统
US10797368B2 (en) 2017-12-14 2020-10-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Metal air battery system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003023705A (ja) * 2001-07-04 2003-01-24 Equos Research Co Ltd 燃料電池装置
JP2010009896A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003023705A (ja) * 2001-07-04 2003-01-24 Equos Research Co Ltd 燃料電池装置
JP2010009896A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Toyota Motor Corp 燃料電池システム

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170008534A (ko) * 2015-07-14 2017-01-24 삼성전자주식회사 금속 공기 전지 및 금속 공기 전지의 운전 방법
KR102409387B1 (ko) * 2015-07-14 2022-06-15 삼성전자주식회사 금속 공기 전지 및 금속 공기 전지의 운전 방법
US10103397B2 (en) 2015-07-28 2018-10-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Metal-air battery, vehicle system comprising the metal-air battery, and method of operating the metal-air battery
CN110024209A (zh) * 2016-12-07 2019-07-16 株式会社电装 电化学设备系统
US10797368B2 (en) 2017-12-14 2020-10-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Metal air battery system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108539253B (zh) 包括锂离子交换沸石颗粒的锂离子电池
KR101470170B1 (ko) 리튬공기배터리의 공기 공급 장치
EP2779276B1 (en) Separator having heat-resistant insulating layer
US20210280922A1 (en) Lithium secondary battery
WO2013094004A1 (ja) リチウム二次電池
CN101405898B (zh) 非水电解质二次电池
KR20130086077A (ko) 리튬 이온 2차 전지용 부극 활물질
US20150086890A1 (en) Fuel cell system
KR20170103113A (ko) 탄소 복합체, 이의 제조 방법, 이를 포함하는 나트륨이온 커패시터용 전극 및 이산화탄소 흡착제
EP3780172A1 (en) Manufacturing method of nonaqueous electrolyte secondary battery
US10074884B2 (en) Metal air battery having air purification module and method of operating the metal air battery
JP7096979B2 (ja) リチウムイオン二次電池
JP2017091923A (ja) リチウムイオン二次電池の容量回復方法
US9520605B2 (en) Fuel cell system
US10538164B2 (en) Rechargeable battery assembly for a vehicle
KR101541366B1 (ko) 이차전지용 음극 활물질
EP2980909A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
KR102099909B1 (ko) 전기화학소자용 전극 및 상기 전극을 포함하는 전극 조립체
TW201419637A (zh) 鋰二次電池用電極及鋰二次電池
CN111162293B (zh) 金属空气电池和操作该金属空气电池的方法
JP2011171260A (ja) 空気二次電池システム
KR101707740B1 (ko) 양극 활물질체 구조물의 제조 방법
EP4243115A1 (en) Electrode for all-solid-state battery
KR20160009666A (ko) 리튬 이온 이차 전지
KR102547799B1 (ko) 공기 정화 모듈을 구비하는 금속 공기 전지, 전기화학 전지 및 이들의 운전방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171129

Year of fee payment: 4