KR101801498B1 - 전기화학 에너지 저장소용 스위칭 장치 및 에너지 저장 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적어도 하나의 유기 트랜지스터(21, 22)를 포함하는 필름 트랜지스터 디바이스(20)를 가진 전기화학적 에너지 저장소(15)용 스위칭 디바이스(10)에 관한 것으로서, 상기 필름 트랜지스터 디바이스는, 상기 전기화학적 에너지 저장소의 적어도 하나의 전극에 평면 방식으로 장착될 수 있고, 외부 전압 소스(30)에 의해 제어될 수 있으며, 상기 전기화학적 에너지 저장소의 내부 저항기에 직렬로 연결되는 제어가능한 전기 저항기의 형태로 설계된다.
Description
본 발명은 전기화학 에너지 저장소용 스위칭 장치와, 에너지 저장소 및 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
문헌 DE 1 952 984 9 A1 호는 전기 차량에 사용되는 것과 같은 고에너지 밀도를 가진 에너지 저장소로 기능하는, 동일 극성을 병렬로 연결한, 적어도 2개의 전극을 가진 보호 장치를 가진 전기화학 전지를 개시한다.
이 문헌에서 설명되는 보호 장치를 이용하여, 전기화학 전지는 전체 전지들의 전체적 장애 및/또는 버스팅(bursting)으로부터 보호되고, 소정의 경우에, 전지에 대한 손상이 보고되며, 동일 극성을 가진 병렬로 연결된 적어도 2개의 전극이 존재하고, 동일 극성을 가진 병렬로 연결된 단일 전극들 각각은 안전 요소에 연결된다.
여기서 설명되는 안전 요소는 임계 전류값을 넘을 때, 단일 전극들과, 단일 전극들을 연결하는 집전기(current collector) 사이의 전기접촉을 차단하고, 전지 외부의 안전 요소의 작동을 보고하는 검출 수단을 소지한다.
DE 29 17 328 C3 호는 퓨즈를 가진 갈바닉 요소(galvanic element)를 설명한다.
발명의 일 목적은 전기 에너지 저장소용 안전 기능을 제공하는 것이다.
이 목적은 청구범위 중 독립항의 기재를 이용하여 해결된다. 발명의 추가 실시예들은 종속항 및 다음의 설명에서 제시된다.
발명의 일 형태에 따르면, 전기화학적 에너지 저장소용 스위칭 디바이스가 제공되고, 상기 디바이스는 필름 트랜지스터 디바이스를 포함하며, 상기 필름 트랜지스터 디바이스는, 적어도 하나의 유기 트랜지스터를 포함하고, 상기 전기화학적 에너지 저장소의 적어도 하나의 전극에 평면 방식으로 부착가능하며, 외부 전압 소스에 의해 제어가능하고, 상기 전기화학적 에너지 저장소의 내부 저항기와 직렬로 연결되는 제어가능한 전기 저항기의 형태로 설계된다.
전기화학적 에너지 저장소 - 즉, 배터리 또는 충전식 배터리 - 를 위한 발명의 한가지 아이디어는, 전류 흐름을 차단시킬 수 있게 하여, 셀 또는 전기화학적 에너지 저장소를 통한 전류 흐름이, 예를 들어, 시스템 내부 또는 외부의 단락 회로에 의해 야기되는 장애 시에 중단될 수 있게 하는 것이다.
발명에 깔린 개념은 조합된 배터리 시스템을 이용하여 외부 전압 소스에 의해 스위칭가능한 하나 또는 2개의 전극 상에 필름 형태의 하나 이상의 유기 트랜지스터를 통합하는 구성으로 이루어지며, 따라서, 셀의 잔류 내부 저항과 직렬로 연결되는 유기 트랜지스터의 저항이 외부 인가 전압을 통해 선택적으로 스위칭될 수 있게 된다 - 즉, 셀이 저-오옴 또는 고-오옴 저항으로 스위칭되게 된다. 예를 들어, 의도적으로 발생되는 소산 열을 위한 규정된 전도도가 또한 생성될 수 있다. 스위치는 배터리 셀의 다른 구성요소와의 어떤 해로운 상호작용도 일어나지 않는 방식으로 전자 경로에 스위치가 통합되어야 한다.
발명의 유리한 실시예에 따르면, 상기 필름 트랜지스터 디바이스는 상기 전기화학적 에너지 저장소의 셀 내부에 배열되도록 설계된다. 이는 통합된 스위치 디바이스와 함께 전기화학적 에너지 저장소의 컴팩트한 구조를 가능하게 한다.
발명의 추가의 유리한 실시예에 따르면, 상기 스위칭 디바이스는 상기 전기화학적 에너지 저장소의 현재 지배적인 내부 저항을 결정하도록 설계되는, 그리고, 결정된 내부 저항에 기초하여, 직렬로 연결되는 제어가능한 전기 저항 및 상기 내부 저항의 총 저항을 설정하도록 설계는, 제어 디바이스를 또한 포함한다. 이로 인해, 내부 저항이 갈바닉 셀과의 상호작용없이 간단하게 적응될 수 있다.
발명의 추가의 유리한 실시예에 따르면, 상기 필름 트랜지스터 디바이스는 상기 전극의 활성 물질로부터 공간적으로 분리된다. 이에 따라 유리하게도, 활성 물질과 필름 트랜지스터 디바이스 간의 화학 반응을 방지할 수 있다.
발명의 추가의 유리한 실시예에 따르면, 상기 유기 트랜지스터는 적어도 2개의 금속 필름 사이에 배열된다. 이는 유리하게도, 유기 트랜지스터를 직접 접촉시킬 수 있다.
발명의 추가의 유리한 실시예에 따르면, 상기 필름 트랜지스터 디바이스의 적어도 하나의 유기 트랜지스터는 유기 전계 효과 트랜지스터의 형태를 취한다. 결과적으로, 필름 트랜지스터 디바이스의 구조가 간단 및 컴팩트할 수 있다.
발명의 추가의 유리한 실시예에 따르면, 상기 유기 전계 효과 트랜지스터는 수직 배열로 설계된다.
발명의 추가의 유리한 실시예에 따르면, 상기 유기 전계 효과 트랜지스터는 수평 배열로 설계된다.
발명의 추가의 유리한 실시예에 따르면, 상기 유기 전계 효과 트랜지스터는 소스 및 드레인 영역을 갖고, 각각의 영역에는 메싱 접촉 핑거가 제공된다. 이러한 방식으로, 신뢰가능하고 강력한 전류 경로가 유기층 접촉을 위해 제공될 수 있다.
발명의 추가의 유리한 실시예에 따르면, 상기 필름 트랜지스터 디바이스는 인쇄 프로세스를 이용하여 전기화학적 에너지 저장소의 적어도 하나의 전극에 부착될 수 있도록 설계된다. 따라서 유리하게도, 필름 트랜지스터 디바이스가 간단하고 저렴하게 생산될 수 있다.
발명의 추가의 유리한 실시예에 따르면, 상기 필름 트랜지스터 디바이스의 면적 크기(areal extent)가 상기 전극의 면적 크기에 실질적으로 대응한다.
발명의 추가의 유리한 실시예에 따르면, 상기 필름 트랜지스터 디바이스는 가요성 구조를 갖는다.
설명되는 변형예 및 실시예가 서로의 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장소를 위한 스위칭 디바이스의 개략적 도해이고,
도 2는 발명을 설명하기 위한 수직 유기 트랜지스터의 개략적 도해이며,
도 3은 발명을 설명하기 위한 수직 유기 트랜지스터의 개략적 도해이고,
도 4는 발명의 추가 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장소를 위한 스위칭 디바이스의 개략적 도해이며,
도 5는 발명을 설명하기 위한 수평 유기 트랜지스터의 개략적 도해이고,
도 6은 발명의 추가 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장소를 위한 스위칭 디바이스의 개략적 도해이며,
도 7은 발명의 추가 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적 도해다.
도 2는 발명을 설명하기 위한 수직 유기 트랜지스터의 개략적 도해이며,
도 3은 발명을 설명하기 위한 수직 유기 트랜지스터의 개략적 도해이고,
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도 5는 발명을 설명하기 위한 수평 유기 트랜지스터의 개략적 도해이고,
도 6은 발명의 추가 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장소를 위한 스위칭 디바이스의 개략적 도해이며,
도 7은 발명의 추가 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략적 도해다.
도면에서, 달리 명시하지 않을 경우, 동일한 도면 부호는 동일하거나 기능적으로 동일한 요소, 부분, 구성요소, 또는 공정 단계를 나타낸다.
도 1은 발명의 일 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장소를 위한 스위칭 디바이스의 개략적 도해다.
전기화학적 에너지 저장소(10)를 위한 스위칭 디바이스(15)는 필름 트랜지스터 디바이스(20)를 포함한다.
필름 트랜지스터 디바이스(20)는 전기 에너지 저장소(10)의 전극의 집전기(current collector)(16, 17)의 후방에 배치될 수 있고, 집전기는 캐리어 필름 형태를 취한다. 이러한 방식으로, 전극, 전해질, 또는, 에너지 저장소(10)의 다른 구성요소의 (유기) 트랜지스터 물질과 활성 물질(11, 13) 간에 반응이 전혀 없음을 보장할 수 있다.
필름 트랜지스터 디바이스(20)의 분리 표면(18)은 금속 또는 전기 전도 필름 또는 층의 형태를 가져서, 활성 물질(11, 13) 및 전해질을 필름 트랜지스터 디바이스(20)로부터 기계적으로 분리시키고, 다시 말해서, 분리 표면(18)을 통한 물질 또는 매스 유동을 막는다.
전기 에너지 저장소(10)의 분리기(12)는 이온-투과성 필름의 형태로 중간층으로 구성될 수 있고, 전해질로 함침될 수 있다.
발명의 유리한 변형에서, 추가의 전자 전도 필름이 유기 전계 효과 트랜지스터(20 또는 21, 22)와 활성 물질(11, 13) 사이에 삽입된다.
필름 트랜지스터 디바이스는 적어도 하나의 유기 트랜지스터(21, 22)를 포함할 수 있고, 전기화학적 에너지 저장소(10)의 적어도 하나의 전극의 계층 시스템 내부에 평면 방식으로 도포될 수 있으며, 에너지 저장소의 전극은 통상적으로, 집전기, 활성 물질, 바인더, 및 필요에 따라 기타 구성요소들의 조합으로 구성된다.
제어 또는 게이트 전압이 외부 전압 소스(30)에 대한 커넥터(25)를 통해 유기 트랜지스터(21, 22)에 인가될 수 있다. 이를 이용하여, 유기 트랜지스터(21, 22)를 작동시키고 제어가능한 전기 저항기의 형태로 전기화학적 에너지 저장소(10)의 내부 저항을 제어할 수 있다.
이러한 범주에서, 유기 트랜지스터(21, 22)가 예를 들어, 전기 에너지 저장소(10)의 내부 저항과 직렬로 연결된다. 추가적으로, 추가의 유기 트랜지스터(21, 22)가 전기 에너지 저장소(10)의 내부 저항과 병렬로 연결되어, 전기 에너지 저장소(10)를 우회시킬 수 있다.
예를 들어, 2개의 금속 필름층 사이에, 유기 트랜지스터(21, 22)를 캡슐화하는 것을 또한 고려할 수 있다. 유기 트랜지스터(21, 22)와 셀의 활성 물질 간에 직접 연결의 경우에, 사용되는 유기 트랜지스터(21, 22)의 캐리어 필름이 전기화학적 에너지 저장소(10) 내에 수용된 전해질 또는 기타 물질에 대해 내성을 가짐이 보장되어야 한다.
도 2는 발명의 설명을 위한 수직 유기 트랜지스터의 개략적 도해를 도시한다.
유기 트랜지스터(21)의 수직 구조는, 예를 들어, 유기 트랜지스터(21)의 드레인 전극(21-1)을 나타내는, 그리고 예를 들어, 알루미늄 필름으로 설계되는, 제 1 층을 가진 계층 시스템을 포함한다. 추가적으로, 예를 들어, 펜타센(pentacene)과 같은 유기 반도체 또는 예를 들어, 유기 전자 물질을 가진 층(21-2)으로 제 2 층이 설계될 수 있다. 마찬가지로, 제 3 층은 유기 트랜지스터(21)의 소스 전극(21-3)을 나타내는 알루미늄 필름 형태를 취할 수 있다. 제 4 층(21-4)은 리튬 플로라이드층의 형태를 취할 수 있다. 제 5 층은 다시, 유기 트랜지스터(21)의 게이트 전극(21-5)을 나타내는, 알루미늄 필름일 수 있다. 제 6 층은 글래스 캐리어 기판 또는 캐리어 필름(21-6)으로 설계될 수 있다.
기판 및 캐리어 필름을 통한 전류 공급은 규정된 전류 경로, 예를 들어, 탄소 섬유에 의해 보장될 수 있다. 추가적으로, 캐리어 필름 자체는, 예를 들어, 도 2에 도시되는 바와 같이, 전도성 알루미늄 필름일 수 있다.
OFET의 "온" 상태 저항은 결정질 전계 효과 트랜지스터의 경우보다 크고, 예를 들어, 사용되는 캐리어 필름의 표면만큼이나 멀리 효과적으로 연장될 수 있는, OFET의 확대된 면적 크기의 형성에 의해 보상될 수 있다. 본질적으로, 이는 사용되는 캐리어 필름의 표면의 예를 들어 95%에 도달함을 의미할 수 있다.
별도의 캐리어 필름 상에 위치할 경우, 예를 들어, 셀 제조에 사용되는 컴팩팅 또는 그외 다른 방법에 의해, 셀 전극 중 하나와 트랜지스터 디바이스(20)의 트랜지스터(21, 22) 사이에 접촉부가 구축될 수 있다. 대안으로서, 예를 들어, 전극을 위한 접촉부를 생성하는데 사용되는 필름의 후방에 직접 부착될 수 있다.
트랜지스터 디바이스(20)의 유기 트랜지스터(21, 22)는 예를 들어, 잉크젯 필름 프린터로 인쇄 작동시 캐리어 필름에 부착될 수 있다. 필름 트랜지스터 디바이스(20)는 전기 에너지 저장소(10)의 전극의 집전기(16, 17)의 후방에 부착될 수 있고, 이러한 집전기는 캐리어 필름으로 설계된다.
전기 에너지 저장소(10)의 전극은 예를 들어, 집전기, 활성 물질, 및 추가적인 첨가제로 구성된다.
OFET 제조시 가요성 물질 이용을 통해, 상기 OFET는 예를 들어, 전극용 자동 코일링 기계(automatic coiling machine)에 의해, 셀 제조 중 손쉽게 처리될 수 있고, 글래스 또는 세라믹과 같은 고형 물질과 비교할 때, 셀 내부의 미시적 움직임의 경우에 소정의 이동성을 또한 제공하며, 이는 예를 들어, 전기화학적 에너지 저장소(10)가 충전 또는 방전될 때 나타나는 압력 또는 전압비를 변화시킴으로써 또는 열팽창 현상에 의해 야기될 수 있다.
도 3은 앞서 도 2에서 설명된 수직 유기 트랜지스터(21)를 통한 단면을 도시한다.
도 3의 다른 도면 부호는 앞서 도 2의 설명에서 설명된 바 있고, 따라서 여기서 더 설명되지 않을 것이다.
도 4는 발명의 추가 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장소를 위한 스위칭 디바이스의 개략적 표현을 도시한다.
전기화학적 에너지 저장소(10)용 스위칭 디바이스(15)는 필름 트랜지스터 디바이스(20)의 수직 유기 트랜지스터를 포함한다. 스위칭 디바이스(15)는 전기화학적 에너지 저장소(10) 및 외부 전압 소스(30)에 연결된다. 이러한 방식으로, 스위칭 디바이스(15)는 외부 전압 소스에 의해 생성되는, 그리고, 게이트 전극을 통해 인가되는, 제어 전압에 의해 제어가능하다.
수직 구조물의 수직 구조에서, 전류는 활성화된 트랜지스터(21, 22)를 통해, 즉, 드레인으로부터 소스로, 흐른다. 게이트는 트랜지스터(21, 22)의 스위칭을 위한 제어 연결이다. 트랜지스터 구조가 부착되는 캐리어 필름이 전도성일 경우, 전류는 직접 필름 내로 흐를 수 있다.
따라서, 이 구조물은 필름 상에 대규모로 제조될 수 있다. 드레인과의 접촉은 추가적인 전도 필름을 이용하여 생성될 수 있고, 이는 트랜지스터 구조물의 위에 위치하고, 이를 위해 컴팩팅 및 기타 방법에 의해 접촉부가 생성된다.
도 5는 발명의 설명을 위한 수평 유기 트랜지스터의 개략도다.
유기 트랜지스터(21, 22)는 수직 배열 형태 또는 수평 배열 형태를 취할 수 있다. 수평 배열에서, 전류 경로가 캐리어 필름에 평행하게 정렬된다. 이러한 경우에, OFET와의 접촉을 생성하기 위해, 전도 구조물이 필요하다. 한가지 가능한 수평 배열이 도 5에 도시된다.
수평 배열의 유기 트랜지스터(22)는, 예를 들어, 유기 트랜지스터의 드레인 전극(22-1)을 나타내는, 예를 들어, 알루미늄 필름 형태인, 제 1 층을 가진 레이저 시스템을 포함한다. 제 2 층은 마찬가지로, 유기 트랜지스터(22)의 소스 전극(22-2)을 나타내는 알루미늄 필름 형태를 취할 수 있다. 추가적으로, 제 3 층은 예를 들어, 펜타센과 같은 유기 반도체 또는 유기 전자 물질을 가진 층(22-3)으로 설계될 수 있다. 제 4 층(22-4)은 유전층, 예를 들어, 자체-조립 단층(SAM) 또는 알루미늄 옥사이드로 설계될 수 있다.
제 5 층(22-5)은 다시, 유기 트랜지스터(22)의 게이트 전극(22-6)을 나타내는 알루미늄 필름 형태를 취할 수 있고, 추가적인 금속 중간층(22-6)이 제 6 층으로 존재할 수 있다.
도 6은 발명의 추가 실시예에 따른 전기화학적 에너지 저장소를 위한 스위칭 디바이스의 개략도다.
유기 전계 효과 트랜지스터(22)는 소스 및 드레인 영역을 포함할 수 있고, 그 각각에는 복수의 메싱 접촉 핑거(meshing contact fingers)가 제공된다. 드레인 접촉 핑거(23) 및 소스 접촉 핑거(24)는 동일 캐리어 필름 상에서 상호 맞물린다(mutually interlocked). OFET가 핑거들 사이에 배열된다. 캐리어 필름은 게이트로부터 분리기로 또한 기능한다. 스위칭 디바이스(15)는 외부 전압 소스(30)에 연결된다.
도시되는 메시 핑거들과는 다른, 접촉 시스템의 다른 배열 및 변형이 또한 가능하며, 이러한 배열 및 변형이 스위칭과 관련하여 동일한 결과를 실현하는 경우에도 가능하다.
따라서, 예를 들어, 도시되는 핑거 구조물 대신에, 임의의 다른 맞물림 구조물이 사용될 수 있다.
스위칭 디바이스는 회로 차단기로 또한 사용될 수 있고, 이는 장애시 셀의 전류 흐름을 막는다. 이러한 현상이 외부로부터 액세스될 수 있는 셀 커넥터 내부에서 발생하기 때문에, 결함 셀은 또한 병렬 브랜치를 이용하여 우회될 수 있다.
이러한 방식으로 장비된 복수의 셀들이 스트링을 형성하도록 직렬로 스위칭될 경우, 그리고, 상기 셀 각각이 개별적으로 작동가능할 경우, 각자의 셀의 추가적으로 스위칭가능한 우회 경로와 연계하여 스트링의 전체 전압이 추가적인 이점으로 셀 전압의 계단 폭을 갖도록 설정될 수 있다.
도 7은 발명의 추가 실시예에 따른 에너지 저장 시스템의 개략도다.
에너지 저장 시스템(50)은, 예를 들어, 전기 에너지 저장소(10)의 스위칭 디바이스(15)의 도움으로 에너지 저장 시스템의 출력 전압을 설정할 수 있도록 설계되는, 제어 디바이스(40)와 적어도 하나의 전압 소스(30), 그리고 적어도 2개의 전기화학적 에너지 저장소(10)를 포함한다.
적어도 2개의 전기화학적 에너지 저장소(10)는 병렬로, 또는 직렬로, 또는 그외 다른 가능한 방식으로 함께 연결되어 스트링을 형성할 수 있다.
대응하는 방식으로 작동될 때, 등급화된 반파(graduated half-wave)가 스트링의 제어 연결에 의해 표현될 수 있고, 따라서, 배터리는 제어가능한 전압 소스로 사용될 수 있다. 충분한 셀이 존재할 경우, 정현파에 가까운 출력 전압을 생성하는 것이 또한 가능하다.
제공될 경우, 제 2, 외부, 또는 내부 우회 트랜지스터의 소정의 환경 하에서, 셀에 설치된 트랜지스터의 작동은, 리튬 셀의 경우 본질적인 배터리 관리 시스템을 통해 유리하게 수행되며, 이는 각자의 셀의 전위에 이미 위치하고 있기 때문이고 대응하는 기능이 또한 존재하기 때문이다.
본 발명이 선호 실시예를 참조하여 설명되었으나, 발명은 이에 제한되지 않고 여러 다른 방식으로 변형될 수 있다.
"포함하는", "포함한다"는 표현은 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, "일", "하나의"는 복수를 배제하지 않는다. 명시적인 도면 부호와 함께 설명된 특징부 또는 단계들이 다른 예시 실시예의 다른 특징부 또는 단계들과 조합하여 사용될 수 있다.
Claims (15)
- 전기화학적 에너지 저장소(10)용 스위칭 디바이스(15)에 있어서,
필름 트랜지스터 디바이스(20)를 포함하며, 상기 필름 트랜지스터 디바이스는,
적어도 하나의 유기 트랜지스터(21, 22)를 포함하고, 상기 전기화학적 에너지 저장소(10)의 적어도 하나의 전극에 평면 방식으로 부착가능하며,
외부 전압 소스(30)에 의해 제어가능하고, 상기 전기화학적 에너지 저장소(10)의 내부 저항과 직렬로 제어가능한 전기 저항기로 구성되며,
상기 필름 트랜지스터 디바이스(20)는 상기 전기화학적 에너지 저장소(10)의 셀에 배열되도록 구성되는
스위칭 디바이스. - 제 1 항에 있어서,
상기 스위칭 디바이스(15)는 상기 전기화학적 에너지 저장소(10)의 현재 지배적인 내부 저항을 결정하도록 구성되는, 그리고, 결정된 내부 저항에 기초하여, 직렬로 연결되는 제어가능한 전기 저항 및 상기 내부 저항의 총 저항을 설정하도록 구성되는, 제어 디바이스를 더 포함하는
스위칭 디바이스. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 필름 트랜지스터 디바이스(20)는 상기 전극의 활성 물질(11, 13)로부터 공간적으로 분리되는
스위칭 디바이스. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 유기 트랜지스터(21, 22)는 적어도 2개의 금속 필름 사이에 배열되는
스위칭 디바이스. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 필름 트랜지스터 디바이스(20)의 적어도 하나의 유기 트랜지스터는 유기 전계 효과 트랜지스터로 구성되는
스위칭 디바이스. - 제 5 항에 있어서,
상기 유기 전계 효과 트랜지스터는 수직 배열로 구성되는
스위칭 디바이스. - 제 5 항에 있어서,
상기 유기 전계 효과 트랜지스터는 수평 배열로 구성되는
스위칭 디바이스. - 제 5 항에 있어서,
상기 유기 전계 효과 트랜지스터는 소스 및 드레인 영역을 갖고, 각각의 영역에는 메싱 접촉 핑거가 제공되는
스위칭 디바이스. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 필름 트랜지스터 디바이스(20)는 인쇄 프로세스를 이용하여 전기화학적 에너지 저장소(10)의 적어도 하나의 전극에 부착되도록 구성되는
스위칭 디바이스. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 필름 트랜지스터 디바이스(20)의 면적 크기가 상기 전극의 면적 크기에 실질적으로 대응하는
스위칭 디바이스. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 필름 트랜지스터 디바이스(20)는 가요성 구조를 갖는
스위칭 디바이스. - 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 스위칭 디바이스(15)를 가진 전기화학적 에너지 저장소.
- 제 12 항에 따른 적어도 2개의 전기화학적 에너지 저장소(10)와, 적어도 하나의 전압 소스(30)를 포함하는
에너지 저장 시스템. - 제 13 항에 있어서,
전기 에너지 저장소의 스위칭 디바이스를 이용하여 상기 에너지 저장 시스템의 출력 전압을 설정하도록 구성되는 제어 디바이스(40)를 포함하는
에너지 저장 시스템. - 삭제
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| US20200303741A1 (en) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | Chongqing Jinkang New Energy Automobile Co., Ltd. | Isotropic self-assembly of graphite particles for li-ion anode |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002525806A (ja) | 1998-09-16 | 2002-08-13 | タイコ・エレクトロニクス・ユーケイ・リミテッド | 過放電保護電池 |
| JP2009076891A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Dainippon Printing Co Ltd | 縦型有機トランジスタ、その製造方法及び発光素子 |
| JP2009171694A (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-30 | Nisshinbo Holdings Inc | 充電装置 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1223140A (en) | 1968-10-21 | 1971-02-24 | Shipowners Cargo Res Assoc | Connector or coupling device for use with refrigerated containers |
| US4188460A (en) * | 1978-05-01 | 1980-02-12 | P. R. Mallory & Co., Inc. | Internal battery fuse |
| DE19529849C2 (de) * | 1995-08-12 | 2003-12-24 | Nbt Gmbh | Elektrochemische Zellen mit Schutzvorrichtung und Akkumulator mit nichtwässrigen Elektrolyten |
| US6410997B1 (en) * | 1998-04-17 | 2002-06-25 | Sarnoff Corporation | Power source for a hearing aid |
| JP4100351B2 (ja) | 2004-02-09 | 2008-06-11 | セイコーエプソン株式会社 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| US20070194791A1 (en) | 2006-02-17 | 2007-08-23 | Bppower Inc. | Method and apparatus for monitoring the condition of a battery by measuring its internal resistance |
| JP4844468B2 (ja) * | 2007-05-08 | 2011-12-28 | 富士電機株式会社 | 二次電池保護装置及び半導体集積回路装置 |
| JP2008282633A (ja) * | 2007-05-09 | 2008-11-20 | Nissan Motor Co Ltd | 電池一体化回路装置 |
| JP2012060820A (ja) * | 2010-09-10 | 2012-03-22 | Omron Automotive Electronics Co Ltd | Ｄｃｄｃコンバータ |
| JP2012253862A (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-20 | Hitachi Ltd | 蓄電システム |
| ES2717633T3 (es) * | 2011-08-03 | 2019-06-24 | Univ Degli Studi Cagliari | Procedimiento de fabricación de transistor orgánico de baja tensión |
| DE102012200508A1 (de) * | 2012-01-13 | 2013-07-18 | Robert Bosch Gmbh | Batteriesensor |
| EP2648239B1 (en) * | 2012-04-05 | 2014-07-23 | Novaled AG | A method for producing a vertical organic field effect transistor and a vertical organic field effect transistor |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002525806A (ja) | 1998-09-16 | 2002-08-13 | タイコ・エレクトロニクス・ユーケイ・リミテッド | 過放電保護電池 |
| JP2009076891A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-04-09 | Dainippon Printing Co Ltd | 縦型有機トランジスタ、その製造方法及び発光素子 |
| JP2009171694A (ja) * | 2008-01-15 | 2009-07-30 | Nisshinbo Holdings Inc | 充電装置 |
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