KR101550891B1 - 나트륨 유황 전지 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 측면에 따른 나트륨 유황 전지는 유황 전극과 나트륨 전극 및 상기 유황 전극과 상기 나트륨 전극 사이에 배치된 전해질 플레이트를 포함하는 복수 개의 단전지와, 상기 단전지들 사이에 배치되어 상기 나트륨 전극과 상기 유황 전극을 수용하는 분리 케이스, 및 상기 단전지와 상기 케이스를 밀봉하는 실링부를 포함하고, 상기 단전지는 복수 개가 적층되어 설치되고, 상기 전해질 플레이트는 상기 분리 케이스에 접합된다.
Description
본 발명은 나트륨 유황 전지 모듈에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 복수 개의 단전지들이 적층된 구조를 갖는 나트륨 유황 전지 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 나트륨 유황 전지는 에너지 밀도 및 충방전 효율이 높고 자기 방전이 없으며 불규칙적인 충방전에도 성능의 저하가 없는 특성으로, 대용량 전력 저장용 전지로써 개발되고 있다.
나트륨유황전지는 300~350도에서 작동하는 고온형 2차전지로, 음극으로 나트륨(Na)을 사용하고, 양극으로 유황(S)을 사용하며, 전해질로 나트륨이온 전도성을 갖는 고체전해질의 베타알루미나 세라믹을 사용한다.
나트륨 유황 전지는 튜브형과 평판형으로 구분될 수 있는데, 튜브형 나트륨 유황 전지는 전해질관 및 전해질관을 둘러싸는 양극용기를 포함한다. 전해질관은 나트륨 이온만을 통과시키는 성질을 가진 베타알루미나 세라믹을 튜브 형태로 제조한 구조이다. 전해질관의 내부는 나트륨으로 채워지고, 전해질관과 양극용기 사이에는 유황과 탄소펠트가 위치한다. 이에 나트륨 이온이 전해질관인 베타알루미나를 거쳐 음극과 양극간을 이동하여 유황 및 전자와 반응함으로써 충방전이 이루어진다.
한편, 평판형 나트륨 유황 전지는 판상으로 이루어진 2개의 캡이 배치되고, 캡의 내측에 나트륨과 유황이 위치한다. 또한, 나트륨과 유황 사이에는 전해질 플레이트가 설치되고, 전해질 플레이트는 캡들을 절연하는 절연체에 접합된다.
평판형 나트륨 유황 전지는 적층 배열을 통한 대용량화가 유리하지만 적층 시에 응력의 불균일을 유발할 수 있다. 특히, 크기가 상이한 케이스를 절연하는 알파알루미나 세라믹에 응력이 집중되어 하중에 취약한 구조가 된다.
또한, 금속으로 이루어진 케이스와 알루미나 세라믹이 접합되는데, 금속과 세라믹은 열 팽창률이 상이하므로 가열될 때 서로 다른 크기로 팽창되어 접합불량이 발생할 수 있다.
이에, 본 발명의 목적은 하중을 균일하게 지지하여 구조적인 안정성이 향상된 나트륨 유황 전지 모듈을 제공함에 있다.
또한, 발명의 다른 목적은 접합 불량이 발생하는 것을 감소시킬 수 있는 나트륨 유황 전지 모듈을 제공함에 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 나트륨 유황 전지는 유황 전극과 나트륨 전극 및 상기 유황 전극과 상기 나트륨 전극 사이에 배치된 전해질 플레이트를 포함하는 복수 개의 단전지와, 상기 단전지들 사이에 배치되어 상기 나트륨 전극과 상기 유황 전극을 수용하는 분리 케이스, 및 상기 단전지와 상기 케이스를 밀봉하는 실링부를 포함하고, 상기 단전지는 복수 개가 적층되어 설치되고, 상기 전해질 플레이트는 상기 분리 케이스에 접합된다.
여기서 상기 분리 케이스는 커버 플레이트와 상기 커버 플레이트 일측 면에 접합되며 유황 전극이 삽입되는 제1 지지링과 상기 커버 플레이트의 상기 일측 면과 반대방향을 향하는 타측 면에 접합되며 나트륨 전극이 삽입되는 제2 지지링을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전해질 플레이트의 측단과 인접한 영역인 테두리부는 어느 하나의 분리 케이스의 제1 지지링과 다른 분리 케이스의 제2 지지링에 접합될 수 있다.
또한, 상기 실링부는 상기 테두리부를 감싸는 베이스 실링층을 포함하고, 상기 베이스 실링층은 상기 전해질 플레이트의 측면과 상기 측면에서 이어진 상면과 하면을 감싸도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 지지링과 상기 베이스 실링층 사이에는 유리 접합층이 형성되고, 상기 유리 접합층은 상기 베이스 실링층보다 더 큰 열 팽창률을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 베이스 실링층과 상기 유리 접합층 사이에는 완충 실링층이 형성되고, 상기 완충 실링층은 상기 베이스 실링층보다 더 큰 열 팽창률을 갖고, 상기 유리 접합층보다 더 작은 열 팽창률을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 완충 실링층은 적층된 배치된 제1 완충 실링층, 제2 완충 실링층, 및 제3 완충 실링층을 포함하고, 상기 제1 완충 실링층은 상기 베이스 실링층과 맞닿도록 배치되고, 상기 제3 완충 실링층은 상기 유리 접합층과 맞닿도록 배치되며 상기 제2 완충 실링층은 상기 제1 완충 실링층과 상기 제3 완충 실링층 사이에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제2 완충 실링층은 상기 제1 완충 실링층보다 더 큰 열 팽창률을 갖고, 상기 제3 완충 실링층보다 더 작은 열 팽창률을 갖도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 나트륨 유황 전지 모듈의 외측에 배치되어 상기 단전지를 지지하는 제1 외측 케이스와 제2 외측 케이스를 포함하고, 상기 제1 외측 케이스는 제1 외측 커버 플레이트와 제1 외측 지지링을 포함하고, 상기 제1 외측 지지링에는 나트륨 전극이 삽입되고, 상기 제2 외측 케이스는 제2 외측 커버 플레이트와 제2 외측 지지링을 포함하고, 상기 제2 외측 지지링에는 유황 전극이 삽입될 수 있다.
또한, 상기 나트륨 유황 전지 모듈은 상기 제1 외측 케이스와 맞닿아 지지하는 제1 엔드 플레이트와 상기 제2 외측 케이스와 맞닿아 지지하는 제2 엔드 플레이트, 상기 제1 엔드 플레이트에서 이격 배치된 가압 엔드 플레이트, 상기 제1 엔드 플레이트와 상기 가압 엔드 플레이트 사이에 배치된 탄성부재를 포함하고, 상기 제1 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트, 및 가압 엔드 플레이트를 관통하도록 타이 바가 설치될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 테두리부가 제1 지지링과 제2 지지링 사이에 배치되어 제1 지지링 및 제2 지지링에 접합되므로 응력이 지지링들에서 일직선 방향으로 작용하여 응력 불균일을 해소할 수 있다. 또한, 완충 실링층이 형성되므로 열팽창 차이에 따라 접합 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 분리 케이스가 설치되므로 단전지 사이에 분리 케이스를 개재하여 적층하는 것으로 용이하게 나트륨 유황 전지 모듈을 형성할 수 있다.
또한, 전해질 플레이트의 테두리의 측면, 상면 및 하면에 베이스 실링층이 형성되므로 나트륨의 유출을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 나트륨 유황 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나트륨 유황 전지 모듈에서 접합된 부분을 나타낸 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 나트륨 유황 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 나트륨 유황 전지 모듈에서 접합된 부분을 나타낸 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 나트륨 유황 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도에서 다양한 형태로 변형될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨 유황 전지를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나트륨 유황 전지에서 접합된 부분을 나타낸 부분 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예의 나트륨 유황 전지 모듈(100)은 복수 개의 단전지(10), 분리 케이스(23), 실링부(40), 제1 외측 케이스(21), 및 제2 외측 케이스(22)를 포함한다.
단전지(10)는 유황 전극(11)과 나트륨 전극(12) 및 유황 전극(11)과 나트륨 전극(12) 사이에 배치된 전해질 플레이트(13)를 포함한다. 유황 전극(11)은 펠트 집전체와 펠트 집전체에 함침된 유황을 포함한다. 펠트집전체는 예를 들어, 내부에 기공이 형성된 그라파이트 펠트로 이루어지며, 기공 내에 유황이 용융상태로 함침될 수 있다.
나트륨 전극(12)은 나트륨을 수용하는 나트륨 용기(12a)와 나트륨 용기(12a) 내에 저장된 액상의 나트륨(12b)을 포함한다. 나트륨 용기(12a)에서 전해질 플레이트(13)와 마주하는 면에는 나트륨 용기(12a)에 채워진 나트륨(12b)이 전해질 플레이트(13)와 접촉할 수 있도록 나트륨(12b)이 빠져나올 수 있는 개구부(12c)가 형성된다. 개구부(12c)를 통해 나온 나트륨은 전해질 플레이트(13)와 분리 케이스(23) 사이에 채워져 전해질 플레이트(13)의 내벽과 접촉한다.
전해질 플레이트(13)는 나트륨 이온을 통과시킬 수 있는 베타알루미나 세라믹으로 이루어진다. 전해질 플레이트(13)는 평면의 판 구조로 이루어지며, 원판 또는 사각판 등 다각형의 판 형태로 이루어질 수 있으며 평판 구조이면 그 형태에 있어서 특별히 한정되지 않는다.
전해질 플레이트(13)는 나트륨 이온만을 선택적으로 투과시키며, 케이스들의 쇼트를 방지하는 역할을 한다. 전해질 플레이트(13)는 실링부(40)을 사이에 두고 분리 케이스(23)와 직접 맞닿는다.
본 단전지(10)는 음극으로 나트륨을 사용하고 양극으로 유황을 사용한다. 이에 본 단전지(10)의 방전 시에는 나트륨이온이 전해질 플레이트(13)을 통과하여 양극 측으로 이동하고 유황 및 전자와 반응하여 다황화나트륨이 된다. 충전 시에는 다황화나트륨이 전자를 방출하여 나트륨이온과 유황으로 분리된다.
나트륨이온은 전해질 플레이트(13)을 통과하여 음극 측으로 이동하고 전자를 받아 나트륨으로 복귀한다. 단전지(10)의 충방전은 대략 300℃ 내지 350℃ 온도에서 이루어진다.
분리 케이스(23)는 단전지(10) 사이에 배치되며, 제1 외측 케이스(21)와 제2 외측 케이스(22)는 나트륨 유황 전지 모듈(100)의 제일 외측에 배치된다.
분리 케이스(23)는 커버 플레이트(23a)와 커버 플레이트(23a)에 일측 면에 접합되며 유황 전극(11)이 삽입되는 제1 지지링(23b)과 커버 플레이트(23a)의 일측 면과 반대방향을 향하는 타측 면에 접합되며 나트륨 전극(12)이 삽입되는 제2 지지링(23c)을 포함한다.
분리 케이스(23)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속 소재로 이루어진다. 또한 분리 케이스(23)의 표면에는 크롬, 몰리브덴 등을 주성분으로 하는 내식층이 코팅될 수 있다.
커버 플레이트(23a)는 평판 형태로 이루어지며 원판 또는 사각판 등 다각형의 판 형태로 이루어질 수 있다. 제1 지지링(23b)과 제2 지지링(23c)은 내측에 홀이 형성된 고리 형상으로 이루어지고, 원형의 단면을 갖는다. 제1 지지링(23b)과 제2 지지링(23c)은 커버 플레이트(23a)의 서로 반대방향을 향하는 면에서 돌출되도록 접합된다.
이에 분리 케이스(23)의 일측에는 유황 전극(11)이 삽입되는 유황 수용실이 형성되고, 반대측에는 나트륨 전극(12)이 삽입되는 나트륨 수용실이 형성된다. 커버 플레이트(23a)와 제1 지지링(23b) 및 제2 지지링(23c)은 열간압착으로 접합될 수 있으며, 커버 플레이트(23a)와 제1 지지링(23b) 및 제2 지지링(23c)은 일체로 형성될 수도 있다.
본 실시예와 같이 분리 케이스(23)를 적용하면 복수 개의 케이스들을 개별적으로 접합할 필요가 없으며 분리 케이스(23)에 나트륨 전극(12)과 유황 전극(11)을 수용하고 적층하는 것만으로 나트륨 유황 전지 모듈(100)을 용이하게 제작할 수 있다.
제1 외측 케이스(21)와 제2 외측 케이스(22)는 나트륨 유황 전지 모듈(100)의 제일 외측에 배치되어 단전지들(10)을 지지한다. 제1 외측 케이스(21)와 제2 외측 케이스(22)는 나트륨 유황 전지 모듈(100)의 서로 다른 측단에 배치된다.
제1 외측 케이스(21)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속 소재로 이루어진다. 또한 제1 외측 케이스(21)의 표면에는 크롬, 몰리브덴 등을 주성분으로 하는 내식층이 코팅될 수 있다. 제1 외측 케이스(21)는 양극의 외부 단자의 역할도 수행한다.
제1 외측 케이스(21)는 제1 외측 커버 플레이트(21a)와 제1 외측 지지링(21b)을 포함하고, 제1 외측 지지링(21b)에는 유황 전극(11)이 삽입된다. 제1 외측 지지링(21b)은 제1 외측 커버 플레이트(21a)에 열간압착으로 고정될 수 있으며, 제1 외측 지지링(21b)과 제1 외측 커버 플레이트(21a)는 일체로 형성될 수도 있다. 제1 외측 케이스(21)의 한쪽 면에만 제1 외측 지지링(21b)이 접합되어 있다.
또한, 제2 외측 케이스(22)는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속 소재로 이루어진다. 또한 제2 외측 케이스(22)의 표면에는 크롬, 몰리브덴 등을 주성분으로 하는 내식층이 코팅될 수 있다. 제2 외측 케이스(22)는 양극의 외부 단자의 역할도 수행한다.
제2 외측 케이스(22)는 제2 외측 커버 플레이트(22a)와 제2 외측 지지링(22b)을 포함하고, 제2 외측 지지링(22b)에는 나트륨 전극(12)이 삽입된다. 제2 외측 지지링(22b)은 제2 외측 커버 플레이트(22a)에 열간압착으로 고정될 수 있으며, 제2 외측 지지링(22b)과 제2 외측 커버 플레이트(22a)는 일체로 형성될 수도 있다. 제2 외측 케이스(22)의 한쪽 면에만 제2 외측 지지링(22b)이 접합되어 있다.
실링부(40)는 전해질 플레이트(13)를 분리 케이스(23), 제1 외측 케이스(21) 또는 제2 외측 케이스(22)에 접합한다. 분리 케이스(23), 제1 외측 케이스(21) 또는 제2 외측 케이스(22)에 접합된 실링부(40)는 동일한 구조로 이루어지므로 이하에서는 분리 케이스(23)에 접합된 실링부(40)에 대해서 설명한다.
전해질 플레이트(13)의 측단과 인접한 영역인 테두리부는 어느 하나의 분리 케이스(23)의 제1 지지링(23b)과 다른 분리 케이스(23)의 제2 지지링(23c)에 사이에 위치하고, 실링부(40)에 의하여 제1 지지링(23b)과 제2 지지링(23c)에 접합된다. 전해질 플레이트(13)의 테두리부라 함은 전해질 플레이트(13)의 측단에서 내측으로 소정 길이만큼 이어진 부분을 의미한다. 테두리부는 제1 지지링(23b)과 제2 지지링(23c)에서 전달되는 축방향 하중을 지지한다.
본 실시예와 같이 전해질 플레이트(13)가 제1 지지링(23b) 및 제2 지지링(23c)에 직접 접합되면 전해질 플레이트(13)가 제1 지지링(23b) 및 제2 지지링(23c)과 일직선상에 위치하여 하중을 지지하므로 하중을 보다 안정적으로 지지할 수 있다. 실링부(40)는 테두리부를 감싸는 베이스 실링층(41)과 베이스 실링층(41) 상에 형성된 완충 실링층(42), 및 완충 실링층(42) 상에 형성된 유리 접합층(45)을 포함한다.
베이스 실링층(41)은 전해질 플레이트(13)의 테두리부를 감싸도록 형성되는데, 베이스 실링층(41)은 소듐 접착제 또는 유리 접착제 등 이온 전도성이 매우 작은 물질로 이루어질 수 있다.
베이스 실링층(41)은 전해질 플레이트(13)의 측면에 코팅된 측면 실링층(41c)와 전해질 플레이트(13)의 상면에 코팅된 상면 실링층(41a), 및 전해질 플레이트(13)의 하면에 코팅된 하면 실링층(41b)를 포함한다. 이에 따라 베이스 실링층(41)은 전해질 플레이트(13)의 측면과 상기 측면에 연결된 상면 및 하면을 감싸도록 형성된다. 베이스 실링층(41)이 전해질 플레이트(13)의 상면, 하면 및 측면을 감싸도록 형성되면 분리 케이스(23)와 전해질 플레이트(13) 사이로 나트륨이 누출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 제1 지지링(23b)과 베이스 실링층(41) 사이에는 유리 접합층(45)이 형성되며, 제2 지지링(23c)과 베이스 실링층(41) 사이에도 유리 접합층(45)이 형성된다. 유리 접합층은 베이스 실링층(41)보다 더 큰 열 팽창률을 갖는다.
유리 접합층(45)은 유리 분말과 바인더를 포함하는 접착제로 이루어지는바, BaO, Al2O3, SiO2 등 유리 접합층(45)에 첨가되는 물질의 양을 조절하여 유리 접합층(45)의 열 팽창률을 조절할 수 있다.
또한, 베이스 실링층(41)과 유리 접합층(45) 사이에는 완충 실링층(42)이 형성된다. 완충 실링층(42)은 베이스 실링층(41)보다 더 큰 열 팽창률을 갖고, 유리 접합층(45)보다 더 작은 열 팽창률을 갖는다.
완충 실링층(42)은 제1 완충 실링층(42a), 제2 완충 실링층(42b), 및 제3 완충 실링층(42c)을 포함한다. 제1 완충 실링층(42a)은 베이스 실링층(41)과 맞닿도록 배치되고 베이스 실링층(41)보다 더 큰 열 팽창률을 갖는다. 제3 완충 실링층(42c)은 유리 접합층(45)과 맞닿도록 배치되며 유리 접합층(45)보다 더 작은 열 팽창률을 갖는다. 제2 완충 실링층(42b)은 제1 완충 실링층(42a)과 제3 완충 실링층(42c) 사이에 배치되며 제1 완충 실링층(42a)보다 더 큰 열 팽창률을 갖고, 제3 완충 실링층(42c)보다 더 작은 열 팽창률을 갖는다.
본 실시예에서는 완충 실링층(42)이 3개의 층으로 이루어진 것으로 예시하고 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며 완충 실링층(42)은 적어 하나 이상의 층으로 이루어질 수 있다.
제1 완충 실링층(42a)과 제2 완충 실링층(42b), 및 제3 완충 실링층(42c)은 유리를 주성분으로 하는데, 완충 실링층들에 포함된 BaO, Al2O3, SiO2 등의 물질의 양을 변경시켜서 열 팽창률을 제어할 수 있다.
또한, 제1 완충 실링층(42a)과 제2 완충 실링층(42b), 및 제3 완충 실링층(42c)은 테이프 캐스팅으로 제조된 테이프 형태로 이루어질 수 있다. 완충 실링층(42)을 테이프 캐스팅으로 제조하면 베이스 실링층(41) 상에 완충 실링층(42)을 용이하게 부착할 수 있을 뿐만 아니라 복수 개의 층을 용이하게 적층 배치할 수 있다.
금속으로 이루어진 분리 케이스(23)와 베타알루미나 세라믹으로 이루어진 전해질 플레이트(13)는 열 팽창률의 차이가 크다. 이에 알루미늄과 세라믹과 금속의 중간 정도의 열 팽창률을 갖는 물질을 실링제로 사용하더라도 고온으로 가열되거나 냉각될 때, 열 팽창률의 차이로 인하여 접합 불량이 발생할 가능성이 크다.
그러나 본 실시예와 같이 베이스 실링층(41)과 유리 접합층(45) 사이에 완충 실링층(42)을 형성하면 열 팽창률의 차이를 점진적으로 완화시킬 수 있으며 이에 따라 열 팽창률의 차이로 인하여 접합 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 나트륨 유황 전지 모듈을 도시한 단면도이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 제2 실시예에 따른 나트륨 유황 전지 모듈(200)은 엔드 플레이트들(51, 52, 53)과 타이 바(tie bar)(54)가 설치된 구성을 제외하고는 상기한 제1 실시예에 따른 나트륨 유황 전지 모듈과 동일한 구조로 이루어지므로 동일한 구조에 대한 중복 설명은 생략한다.
나트륨 유황 전지 모듈(200)의 제일 외측에는 외측 케이스들(21, 22)을 지지하는 제1 엔드 플레이트(51), 제2 엔드 플레이트(52), 및 가압 엔드 플레이트(53)가 설치된다. 제1 엔드 플레이트(51)는 제1 외측 케이스(21)와 맞닿도록 설치되며, 제2 엔드 플레이트(52)는 제2 외측 케이스(22)와 맞닿도록 설치된다. 제1 엔드 플레이트(51)와 제2 엔드 플레이트(52)는 평판 형태로 이루어지며 외측 케이스(21, 22)와 밀착되어 외측 케이스(21, 22)를 내측으로 가압하면서 지지한다.
한편, 제1 엔드 플레이트(51)에는 탄성부재(57)를 매개로 가압 엔드 플레이트(53)가 설치된다. 가압 엔드 플레이트(53)는 제1 엔드 플레이트(51)에서 이격되어 제1 엔드 플레이트(51)와 평행하게 배치되며 제1 엔드 플레이트(51)를 내측으로 가압한다. 탄성부재(57)는 코일 스프링으로 이루어질 수 있으며, 제1 엔드 플레이트(51)와 가압 엔드 플레이트(53) 사이에는 복수 개의 탄성부재(57)가 기 설정된 간격으로 이격 배열된다.
한편, 제1 엔드 플레이트(51), 제2 엔드 플레이트(52) 및 가압 엔드 플레이트(53)에는 타이 바(54)가 관통하여 설치되며, 타이 바(54)의 길이방향 단부에는 너트(56)가 설치된다. 너트(56)는 타이 바(54)와 엔드 플레이트들(51, 52, 53)을 결합시켜서 고정하는 역할을 한다.
너트(56)를 타이 바(54)의 길이방향 중앙으로 이동시키면, 탄성부재(57)가 수축되는데, 수축된 탄성부재(57)는 제1 엔드 플레이트(51)를 내측으로 가압하여 나트륨 유황 전지 모듈(100)이 구조적인 안정성을 유지하도록 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
100, 200: 나트륨 유황 전지 모듈 10: 단전지
11: 유황 전극 12: 나트륨 전극
12a: 나트륨 용기 12b: 나트륨
12c: 개구부 13: 전해질 플레이트
21: 제1 외측 케이스 21a: 제1 외측 커버 플레이트
21b: 제1 외측 지지링 22: 제2 외측 케이스
22a: 제2 외측 커버 플레이트 22b: 제2 외측 지지링
23: 분리 케이스 23a: 커버 플레이트
23b: 제1 지지링 23c: 제2 지지링
40: 실링부 41: 베이스 실링층
41a: 상면 실링층 41b: 하면 실링층
41c: 측면 실링층 42: 완충 실링층
42a: 제1 완충 실링층 42b: 제 2 완충 실링층
42c: 제3 완충 실링층 45: 유리 접합층
51: 제1 엔드 플레이트 52: 제2 엔드 플레이트
53: 가압 엔드 플레이트 54: 타이 바
56: 너트 57: 탄성부재
11: 유황 전극 12: 나트륨 전극
12a: 나트륨 용기 12b: 나트륨
12c: 개구부 13: 전해질 플레이트
21: 제1 외측 케이스 21a: 제1 외측 커버 플레이트
21b: 제1 외측 지지링 22: 제2 외측 케이스
22a: 제2 외측 커버 플레이트 22b: 제2 외측 지지링
23: 분리 케이스 23a: 커버 플레이트
23b: 제1 지지링 23c: 제2 지지링
40: 실링부 41: 베이스 실링층
41a: 상면 실링층 41b: 하면 실링층
41c: 측면 실링층 42: 완충 실링층
42a: 제1 완충 실링층 42b: 제 2 완충 실링층
42c: 제3 완충 실링층 45: 유리 접합층
51: 제1 엔드 플레이트 52: 제2 엔드 플레이트
53: 가압 엔드 플레이트 54: 타이 바
56: 너트 57: 탄성부재
Claims (10)
- 유황 전극과 나트륨 전극 및 상기 유황 전극과 상기 나트륨 전극 사이에 배치된 전해질 플레이트를 포함하는 복수 개의 단전지;
상기 단전지들 사이에 배치되어 상기 나트륨 전극과 상기 유황 전극을 수용하는 분리 케이스; 및
상기 단전지와 상기 케이스를 밀봉하는 실링부;
를 포함하고,
상기 단전지는 복수 개가 적층되어 설치되고, 상기 전해질 플레이트는 상기 분리 케이스에 접합되고,
상기 분리 케이스는 커버 플레이트와 상기 커버 플레이트 일측 면에 접합되며 유황 전극이 삽입되는 제1 지지링과 상기 커버 플레이트의 상기 일측 면과 반대방향을 향하는 타측 면에 접합되며 나트륨 전극이 삽입되는 제2 지지링을 포함하고,
상기 전해질 플레이트의 측단과 인접한 영역인 테두리부는 어느 하나의 분리 케이스의 제1 지지링과 다른 분리 케이스의 제2 지지링에 접합되고,
상기 실링부는 상기 테두리부를 감싸는 베이스 실링층을 포함하고, 상기 베이스 실링층은 상기 전해질 플레이트의 측면과 상기 측면에서 이어진 상면과 하면을 감싸도록 형성되고,
상기 제1 지지링과 상기 베이스 실링층 사이에는 유리 접합층이 형성되고, 상기 유리 접합층은 상기 베이스 실링층보다 더 큰 열 팽창률을 갖고,
상기 베이스 실링층은 전해질 플레이트의 측면에 코팅된 측면 실링층와, 상기 전해질 플레이트의 상면에 코팅된 상면 실링층, 및 상기 전해질 플레이트의 하면에 코팅된 하면 실링층을 포함하는 나트륨 유황 전지 모듈. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 베이스 실링층과 상기 유리 접합층 사이에는 완충 실링층이 형성되고, 상기 완충 실링층은 상기 베이스 실링층보다 더 큰 열 팽창률을 갖고, 상기 유리 접합층보다 더 작은 열 팽창률을 갖는 나트륨 유황 전지 모듈. - 제6 항에 있어서,
상기 완충 실링층은 적층된 배치된 제1 완충 실링층, 제2 완충 실링층, 및 제3 완충 실링층을 포함하고, 상기 제1 완충 실링층은 상기 베이스 실링층과 맞닿도록 배치되고, 상기 제3 완충 실링층은 상기 유리 접합층과 맞닿도록 배치되며 상기 제2 완충 실링층은 상기 제1 완충 실링층과 상기 제3 완충 실링층 사이에 배치된 나트륨 유황 전지 모듈. - 제7 항에 있어서,
상기 제2 완충 실링층은 상기 제1 완충 실링층보다 더 큰 열 팽창률을 갖고, 상기 제3 완충 실링층보다 더 작은 열 팽창률을 갖는 나트륨 유황 전지 모듈. - 제8 항에 있어서,
상기 나트륨 유황 전지 모듈의 외측에 배치되어 상기 단전지를 지지하는 제1 외측 케이스와 제2 외측 케이스를 포함하고, 상기 제1 외측 케이스는 제1 외측 커버 플레이트와 제1 외측 지지링을 포함하고, 상기 제1 외측 지지링에는 나트륨 전극이 삽입되고, 상기 제2 외측 케이스는 제2 외측 커버 플레이트와 제2 외측 지지링을 포함하고, 상기 제2 외측 지지링에는 유황 전극이 삽입된 나트륨 유황 전지 모듈. - 제9 항에 있어서,
상기 나트륨 유황 전지 모듈은 상기 제1 외측 케이스와 맞닿아 지지하는 제1 엔드 플레이트와 상기 제2 외측 케이스와 맞닿아 지지하는 제2 엔드 플레이트, 상기 제1 엔드 플레이트에서 이격 배치된 가압 엔드 플레이트, 상기 제1 엔드 플레이트와 상기 가압 엔드 플레이트 사이에 배치된 탄성부재를 포함하고,
상기 제1 엔드 플레이트, 상기 제2 엔드 플레이트, 및 가압 엔드 플레이트를 관통하도록 타이 바가 설치된 나트륨 유황 전지 모듈.
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