KR102159099B1 - 조립형 울트라 커패시터 모듈 - Google Patents

조립형 울트라 커패시터 모듈 Download PDF

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Abstract

밀집도가 향상된 본 발명의 일 측면에 따른 조립형 울트라 커패시터 모듈은, 하나 이상의 울트라 커패시터(200)를 포함하고, 상기 울트라 커패시터(200)는, 제1 전극(310), 상기 제1 전극(310)과 반대되는 극성을 갖는 제2 전극(320), 및 분리막(330)이 권취되어 구성되고, 전해액이 함침되어 있는 베어셀(210); 상기 베어셀(210)의 일단에서 상기 제1 전극(310)에 결합된 제1 전극 플레이트(220a), 상기 제1 전극 플레이트(220a)의 일변에서 상기 제1 전극 플레이트(220a)와 수평인 방향으로 연장된 제1 연장부재(220b), 및 상기 제1 연장부재(220b)의 일변에서 상기 제1 전극 플레이트(220a)와 수직한 방향으로 연장된 제1 전극단자(220); 및 상기 베어셀(210)의 타단에서 상기 제2 전극(320)에 결합된 제2 전극 플레이트(230a), 상기 제2 전극 플레이트(230a)의 일변에서 상기 제2 전극 플레이트(230a)와 수평인 방향으로 연장된 제2 연장부재(230b), 및 상기 제2 연장부재(230b)의 일변에서 상기 제2 전극 플레이트(230a)와 수직한 방향으로 연장된 제2 연결부재(230c)를 갖는 제2 전극단자(230)를 포함하며, 상기 제1 연결부재(220c)는 상기 베어셀(210)의 일단 외부로 돌출되게 상기 제1 전극 플레이트(220a)에 연결되고, 상기 제2 연결부재(230c)는 상기 베어셀(210)의 타단 외부로 돌출되게 상기 제2 전극 플레이트(230a)에 연결되는 것을 특징으로 한다.

Description

조립형 울트라 커패시터 모듈{Assembly Type Ultra Capacitor Module}
본 발명은 울트라 커패시터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 전기적으로 연결된 복수개의 울트라 커패시터들로 구성된 울트라 커패시터 모듈에 관한 것이다.
울트라 커패시터(Ultra Capacitor)는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor)라고도 불리며, 전해 콘덴서와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 에너지 저장장치로써 높은 효율과 반영구적인 수명 특성을 가지고 있어, 이차전지의 약점인 짧은 싸이클과 순간 고전압 문제를 보완하는 에너지 저장장치로서 시장을 형성하고 있다.
울트라 커패시터는 빠른 충방전 특성을 가지므로 휴대폰, 테블릿 PC, 또는 노트북 등과 같은 모바일 디바이스의 보조 전원으로서뿐만 아니라, 고용량이 요구되는 전기 자동차나 하이브리드 자동차, 태양전지용 전원장치, 무정전 전원공급장치(Uninterruptible Power Supply: UPS) 등의 주전원 또는 보조전원으로도 이용된다.
일반적인 울트라 커패시터는 활성탄소(Activated Carbon)가 코팅된 알루미늄 집전체와 분리막(Separator)이 원형으로 권취되어 알루미늄 케이스 내에 내장된 형태로 구성된다.
울트라 커패시터 하나의 전압은 3V이하에 불과하므로 울트라 커패시터를 고전압 어플리케이션에 이용하고자 하는 경우, 다수개의 울트라 커패시터를 직렬로 연결하여 구성한 울트라 커패시터 모듈이 이용된다.
도 1에 일반적인 울트라 커패시터 모듈의 구성이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 울트라 커패시터 모듈(100)을 구성하는 다수의 울트라 커패시터(110)들은 부스바(Busbar)(120)를 통해 서로 전기적으로 연결된다. 즉, 제1 울트라 커패시터(112)의 양극과 제1 울트라 커패시터(112)에 이웃하는 제2 울트라 커패시터(114)의 음극이 부스바(120)를 통해 전기적으로 연결됨으로써 울트라 커패시터 모듈(100)이 구성된다.
상술한 바와 같은 울트라 커패시터 모듈을 구성하는 울트라 커패시터의 경우의 경우 알루미늄 집전체와 분리막이 원형으로 권취되기 때문에, 울트라 커패시터 모듈 구성시 밀집도가 낮아질 수 있고 이로 인해 울트라 커패시터 모듈의 용량이 감소된다는 문제점이 있다.
또한, 기존의 울트라 커패시터 모듈의 경우, 울트라 커패시터와 부스바간의 체결을 위해 요구되는 외부 터미널 및 볼트 등과 같은 많은 부품들로 인해 울트라 커패시터와 부스바간의 접촉저항이 증가되거나, 울트라 커패시터와 부스바간의 체결이 안정적으로 이루어지지 않아 울트라 커패시터와 부스바간의 접촉저항이 증가될 수 있다는 문제점이 있다.
이러한 접촉저항 증가로 인하여 발생되는 열로 인해 발화나 폭발과 같은 사고가 발생할 수 있으며, 울트라 커패시터 모듈 전체의 에너지 효율이 저하된다는 문제점도 있다.
이외에도, 상술한 바와 같은 울트라 커패시터 모듈의 경우, 울트라 커패시터와 부스바간의 체결을 위한 작업이 추가로 요구될 뿐만 아니라, 울트라 커패시터 모듈을 구성하기 위한 케이스와 울트라 커패시터를 구성하기 위한 알루미늄 케이스가 별도로 요구되므로, 제조단가가 상승하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 밀집도가 향상된 조립형 울트라 커패시터 모듈을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 접촉 저항의 감소를 통해 발열을 최소화시킬 수 있는 조립형 울트라 커패시터 모듈을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 단일 케이스로 구성된 조립형 울트라 커패시터 모듈을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 확장이 용이한 조립형 울트라 커패시터 모듈을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 조립형 울트라 커패시터 모듈은, 하나 이상의 울트라 커패시터(200)를 포함하고, 상기 울트라 커패시터(200)는, 제1 전극(310), 상기 제1 전극(310)과 반대되는 극성을 갖는 제2 전극(320), 및 분리막(330)이 권취되어 구성되고, 전해액이 함침되어 있는 베어셀(210); 상기 베어셀(210)의 일단에서 상기 제1 전극(310)에 결합된 제1 전극 플레이트(220a), 상기 제1 전극 플레이트(220a)의 일변에서 상기 제1 전극 플레이트(220a)와 수평인 방향으로 연장된 제1 연장부재(220b), 및 상기 제1 연장부재(220b)의 일변에서 상기 제1 전극 플레이트(220a)와 수직한 방향으로 연장된 제1 전극단자(220); 및 상기 베어셀(210)의 타단에서 상기 제2 전극(320)에 결합된 제2 전극 플레이트(230a), 상기 제2 전극 플레이트(230a)의 일변에서 상기 제2 전극 플레이트(230a)와 수평인 방향으로 연장된 제2 연장부재(230b), 및 상기 제2 연장부재(230b)의 일변에서 상기 제2 전극 플레이트(230a)와 수직한 방향으로 연장된 제2 연결부재(230c)를 갖는 제2 전극단자(230)를 포함하며, 상기 제1 연결부재(220c)는 상기 베어셀(210)의 일단 외부로 돌출되게 상기 제1 전극 플레이트(220a)에 연결되고, 상기 제2 연결부재(230c)는 상기 베어셀(210)의 타단 외부로 돌출되게 상기 제2 전극 플레이트(230a)에 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 울트라 커패시터(200)는, 상기 베어셀(210)을 수용하는 모듈 케이스(240), 상기 전해액의 밀봉을 위해 상기 각 모듈 케이스(240)의 일단에 결합되는 제1 덮개(250), 및 상기 전해액의 밀봉을 위해 상기 모듈 케이스(240)의 타단에 결합되는 제2 덮개(260)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 연결부재(220c)는 상기 제1 덮개(250)의 일변을 따라 상기 제1 덮개(250)의 외부로 돌출되고, 상기 제2 연결부재(230c)는 상기 제2 덮개(260)의 일변을 따라 상기 제2 덮개(260)의 외부로 돌출된다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극(310), 상기 제2 전극(320), 및 상기 분리막(330)은 타원형으로 권취되어 있고, 상기 제1 전극 플레이트(220a) 및 상기 제2 전극 플레이트(230a)는 타원형으로 형성되며, 상기 모듈 케이스(240)는 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 타원기둥 형상으로 형성될 수 있다.
이러한 실시예에 따르는 경우, 상기 모듈 케이스(240)의 제1 측면 및 제2 측면에는 하나 이상의 돌기부(270a, 270b)가 각각 형성될 수 있고, 이때, 상기 돌기부(270a, 270b)는, 상기 제1 측면 및 제2 측면의 일단에 각각 배치되고 걸림부재(272a)를 포함하는 제1 돌기부(270a); 및 상기 제1 측면 및 제2 측면의 타단에 각각 배치되고 걸림홈(272b)을 포함하는 제2 돌기부(270b)를 포함한다.
상기 제1 울트라 커패시터의 제1 측면에 배치된 제1 돌기부(270a)의 걸림부재(272a)는 상기 제2 울트라 커패시터의 제2 측면에 배치된 제2 돌기부(270b)의 걸림홈(272b)에 삽입되고, 상기 제1 울트라 커패시터의 제1 측면에 배치된 상기 제2 돌기부(270b)의 걸림홈(272b)에는 상기 제2 울트라 커패시터의 제2 측면에 배치된 제1 돌기부(270a)의 걸림부재(272a)가 삽입된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 조립형 울트라 커패시터 모듈은 하나 이상의 울트라 커패시터(200)를 포함하고, 상기 울트라 커패시터(200)는, 제1 전극(310), 상기 제1 전극(310)과 반대되는 극성을 갖는 제2 전극(320), 및 분리막(330)이 권취되어 구성되고, 전해액이 함침되어 있는 베어셀(210); 상기 베어셀(210)의 일단에서 상기 제1 전극(310)에 결합된 제1 전극 플레이트(220a) 및 상기 제1 전극 플레이트(220a)와 수직한 방향으로 상기 제1 전극 플레이트(220a)에 연결된 제1 연결부재(220c)를 갖는 제1 전극단자(220); 및 상기 베어셀(210)의 타단에서 상기 제2 전극(320)에 결합된 제2 전극 플레이트(230a) 및 상기 제2 전극 플레이트(230a)와 수직한 방향으로 상기 제2 전극 플레이트(230a)에 연결된 제2 연결부재(230c)를 갖는 제2 전극단자(230)를 포함하며, 상기 제1 연결부재(220c)는 상기 베어셀(210)의 일단 외부로 돌출되게 상기 제1 전극 플레이트(220a)에 연결되고, 상기 제2 연결부재(230c)는 상기 베어셀(210)의 타단 외부로 돌출되게 상기 제2 전극 플레이트(230a)에 연결되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 전극단자(220)는, 제1 전극 플레이트(220a)의 테두리 면 중 상기 제1 연결부재(220c)가 연결된 영역(222)을 제외한 테두리 면을 감싸도록 형성된 제1 절연부재(280)를 더 포함하고, 상기 제2 전극단자(230)는, 상기 제2 전극 플레이트(230a)의 테두리 면 중 상기 제2 연결부재(230c)가 연결된 영역(232)을 제외한 테두리 면을 감싸도록 형성된 제2 절연부재(290)를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 울트라 커패시터의 제1 전극, 제2 전극, 및 분리막을 타원형으로 권취함으로써 울트라 커패시터 모듈 구성시 밀집도를 향상시킬 수 있고, 밀집도 향상을 통해 울트라 커패시터 모듈의 용량을 증가시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 울트라 커패시터의 제1 전극에 직접 연결되어 외부로 돌출된 제1 전극단자와 제2 전극에 직접 연결되어 외부로 돌출된 제2 전극단자를 통해 각 울트라 커패시터들을 전기적으로 연결함으로써 기존의 외부 터미널 및 부스바로 인한 접촉저항을 감소시킬 수 있고, 접촉저항의 감소를 통해 발열을 최소화시킴과 동시에 울트라 커패시터 모듈 전체의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 울트라 커패시터 자체의 알루미늄 케이스를 제거할 수 있어 울트라 커패시터 모듈의 무게 감소, 제조 공정의 단순화, 및 그에 따른 제조 단가를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 각 모듈 케이스의 측면에 형성된 돌기부를 이용하여 끼워 맞춤 결합함으로써 울트라 커패시터 모듈을 조립타입으로 구성할 수 있기 때문에 울트라 커패시터의 추가가 용이하여 확장성을 극대화시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 울트라 커패시터 모듈의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 울트라 커패시터 모듈을 구성하는 울트라 커패시터의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 울트라 커패시터의 분해사시도이다.
도 2c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립형 울트라 커패시터 모듈을 구성하는 울트라 커패시터의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2d는 도 2c에 도시된 울트라 커패시터의 분해사시도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 베어셀을 구성하는 제1 전극, 제2 전극, 및 분리막의 구성을 보여주는 도면이다.
도 3b는 종래기술에 따라 원형으로 권취된 베어셀과 본 발명에 따라 타원형으로 권취된 베어셀을 비교하여 보여주는 도면이다.
도 4a는 종래기술에 따라 원형으로 권취된 베어셀로 울트라 커패시터 모듈을 구성하는 경우의 밀집도를 보여주는 도면이다.
도 4b는 본 발명에 따라 타원형으로 권취된 베어셀로 울트라 커패시터 모듈을 구성하는 경우의 밀집도를 보여주는 도면이다.
도 5a는 울트라 커패시터의 제1 전극단자와 타 울트라 커패시터의 제2 전극단자간의 결합을 보여주는 도면이다.
도 5b는 울트라 커패시터의 제2 전극단자와 타 울트라 커패시터의 제1 전극단자간의 결합을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 울트라 커패시터의 돌기부와 타 울트라 커패시터의 돌기부간의 결합을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 울트라 커패시터의 돌기부와 타 울트라 커패시터의 돌기부간의 결합을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 울트라 커패시터 모듈의 사시도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 울트라 커패시터 모듈의 단면도이다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립형 울트라 커패시터 모듈을 구성하는 울트라 커패시터의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2b는 도 2a에 도시된 울트라 커패시터의 분해 사시도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 울트라 커패시터(200)는 베어셀(210), 제1 전극단자(220), 제2 전극단자(230), 모듈 케이스(240), 제1 덮개(250), 및 제2 덮개(260)를 포함한다.
베어셀(210)은 전극소자라 불리는 것으로서, 도 3a에 도시된 바와 같이 제1 전극(310), 제1 전극(310)과 반대되는 극성을 갖는 제2 전극(320), 및 제1 전극(310)과 제2 전극(320) 사이에 배치되어 제1 전극(310)과 제2 전극(320)을 전기적으로 분리시키는 분리막(Separator, 330)이 권취되어 형성된다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극(310)이 양극(+)이면 제2 전극(320)은 음극(-)이 되고, 제1 전극이 음극(-)이면 제2 전극은 양극(+)이 된다.
도 3a에서는 설명의 편의를 위해 분리막(330)이 제1 전극(310) 및 제2 전극(320) 사이에만 개재되는 것으로 설명하였지만, 제1 전극(310) 또는 제2 전극(320)이 외부로 노출되지 않도록 하기 위해 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)의 외부에도 분리막(330)이 추가로 배치될 수 있다.
즉, 베어셀(210)은 분리막(330)-제1 전극(310)-분리막(330)-제2 전극(320)-분리막(330) 순서로 적층되어 권취되거나, 분리막(330)-제2 전극(320)-분리막(330)-제1 전극(310)-분리막(330) 순서로 적층되어 권취될 수 있다.
제1 전극(310)은 금속재질의 집전체(미도시) 상에 활성탄소(Activated Carbon)를 이용하여 형성된 활성물질층(312)과 그 일측에 연결된 제1 전극 리드부(314)를 포함한다. 이때, 제1 전극 리드부(314)는 도 3a에 도시된 바와 같이 집전체에서 활성물질층(312)이 형성되지 않은 영역으로 구성된다.
제2 전극(320)은 금속재질의 집전체(미도시) 상에 활성탄소를 이용하여 형성된 활성물질층(322)과 그 일측에 연결된 제2 전극 리드부(324)를 포함한다. 이때, 제2 전극 리드부(324)는 도 3a에 도시된 바와 같이 집전체에서 활성물질층(322)이 형성되지 않은 영역으로 구성된다.
상술한 실시예에 있어서, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)을 구성하는 집전체는 금속 포일(Foil)을 이용하여 구성될 수 있고, 활성물질층(312, 322)은 집전체의 양면에 코팅되어 구성될 수 있다. 활성물질층(312, 322)은 전기에너지가 저장되는 부분이며, 집전체는 활성물질층(312, 322)으로부터 방출되거나 공급되는 전하의 이동통로 역할을 한다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)은, 제1 전극 리드부(314)가 베어셀(210)의 하측(-Z방향)에 위치되고 제2 전극 리드부(324)가 베어셀(210)의 상측(+Z방향)에 위치될 수 있도록 권취된다.
한편, 베어셀(210)에는 전기 에너지의 충전을 위한 전해액이 함침된다. 이때, 전해액의 함침은 베어셀(210)을 전해액이 채워져 있는 용기속에 일정시간 보관함으로써 수행될 수 있다.
상술하 실시예에 있어서 전해액이 베어셀(210)에 함침되는 것으로 설명하였지만, 다른 실시예에 있어서는 전해액이 베어셀(210)의 제1 전극(310) 및 제2 전극(320)에 코팅될 수도 있다.
일 실시예에 있어서, 도 3a에 도시된 바와 같이 베어셀(210)은 제1 전극(310), 제2 전극(320), 및 분리막(330)을 타원형으로 권취하여 형성될 수 있다. 이를 위해, 도 3b에 도시된 바와 같이 기존의 원형 타입 베어셀의 구현을 위해 이용되었던 원형 막대 타입의 권취심(340)을 바 타입의 권취심(350)으로 대체함으로써 제1 전극(310), 제2 전극(320), 및 분리막(330)을 타원형으로 권취할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서 1 전극(310), 제2 전극(320), 및 분리막(330)을 타원형으로 권취하여 베어셀(210)을 형성하는 이유는, 도 4a에 도시된 바와 같이 기존의 원형으로 권취된 베어셀은 울트라 커패시터 모듈 구성시 밀집도가 낮지만 도 4b에 도시된 바와 같이 타원형으로 권취된 베어셀은 울트라 커패시터 모듈 구성시 밀집도가 향상되기 때문이다.
예컨대, 도 4a에 도시된 바와 같이 특정 면적(A) 내에 원형으로 권취된 베어셀(410)을 채우는 경우 밀집도가 78%이지만 동일한 면적(A) 내에 타원형으로 권취된 베어셀(210)을 채우는 경우 밀집도가 89%까지 향상될 수 있다.
다시 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 제1 전극단자(220)는 울트라 커패시터(200)를 타 울트라 커패시터(도 5a의 500)와 전기적으로 연결시킨다. 보다 구체적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이 제1 전극단자(220)는 인접하는 타 울트라 커패시터(500)의 제2 전극단자(530)와 전기적으로 연결된다.
이를 위해, 제1 전극단자(220)는 도 2b에 도시된 바와 같이 제1 전극 플레이트(220a), 제1 연장부재(220b), 및 제1 연결부재(220c)를 포함한다.
제1 전극 플레이트(220a)는 상기 베어셀(210)의 하측에서 상기 제1 전극(310)에 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 제1 전극 플레이트(220s)는 상기 베어실(210)의 제1 전극 리드부(314)에 전기적으로 연결된다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 제1 전극 플레이트(220a)는 제1 전극 리드부(314)에 레이저 또는 초음파 용접을 통해 면접촉 되도록 결합된다. 이때, 제1 전극 리드부(314)와 제1 전극 플레이트(220a)간의 결합력을 높이기 위해 제1 전극 플레이트(220a)는 제1 전극 리드부(314)와 동일한 재료(예컨대, 알루미늄)로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극 플레이트(220a)는 베어셀(210)이 타원형으로 권취되는 경우 타원형으로 형성될 수 있다.
제1 연장부재(220b)는 제1 전극 플레이트(220a)의 일변에서 제1 전극 플레이트(220a)와 수평인 방향(-Y방향)으로 연장되어 형성된다. 일 실시예에 있어서, 제1 연장부재(220b)는 직사각형 형상의 플레이트 형태로 형성될 수 있다.
제1 연결부재(220c)는 제1 연장부재(220b)의 일변에서 제1 전극 플레이트(220a)와 수직인 방향(-Z방향)으로 연장되어 형성된다. 구체적으로, 제1 연결부재(220c)는 제1 덮개(250)의 일변을 따라 제1 덮개(250)의 외부로 돌출될 수 있도록 제1 연장부재(220b)의 일변에서 연장되어 형성된다. 즉, 제1 연장부재(220b)와 제1 연결부재(220c)는 전체적으로 "L"자 형태로 형성된다. 일 실시예에 있어서, 제1 연장부재(220b)는 직사각형 형상의 플레이트 형태로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극단자(220)와 타 울트라 커패시터(도 5a의 500)의 제2 전극단자(530)간의 안정적인 결합을 위해 제1 연결부재(220c)에는 도 2b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 체결공(220d)이 형성된다. 이러한 체결공(220d)을 통해 도 5a에 도시된 바와 같이 울트라 커패시터(200)의 제1 전극단자(220)와 타 울트라 커패시터(500)의 제2 전극단자(530)가 볼팅 결합된다.
제1 연장부재(220b) 및 제1 연결부재(220c) 및 는 제1 전극 플레이트(220a)와 동일한 재료(예컨대, 알루미늄)로 형성될 수 있다.
상술한 실시예에 따르는 경우, 제1 전극 플레이트(220a), 제1 연장부재(220b), 및 제1 연결부재(220c)는 일체형으로 형성될 수 있다.
제2 전극단자(230)는 울트라 커패시터(200)를 인접하는 타 울트라 커패시터(도 5b의 510)와 전기적으로 연결시킨다. 보다 구체적으로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 제2 전극단자(230)는 인접하는 타 울트라 커패시터(510)의 제1 전극단자(520)와 전기적으로 연결된다.
이러한 제2 전극단자(230)는 도 2b에 도시된 바와 같이, 제2 전극 플레이트(230a), 제2 연장부재(230b), 및 제2 연결부재(230c)를 포함한다.
제2 전극 플레이트(230a)는 상기 베어셀(210)의 타단에서 상기 제2 전극(320)에 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 제2 전극 플레이트(230s)는 상기 베어실(210)의 제2 전극 리드부(324)에 전기적으로 연결된다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 제2 전극 플레이트(230a)는 제2 전극 리드부(324)에 레이저 또는 초음파 용접을 통해 면접촉 되도록 결합된다. 이때, 제2 전극 리드부(324)와 제2 전극 플레이트(230a)간의 결합력을 높이기 위해 제2 전극 플레이트(230a)는 제2 전극 리드부(324)와 동일한 재료(예컨대, 알루미늄)로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 전극 플레이트(230a)는 베어셀(210)이 타원형으로 권취되는 경우 타원형으로 형성될 수 있다.
제2 연장부재(230b)는 제2 전극 플레이트(230a)의 일변에서 제2 전극 플레이트(230a)와 수평인 방향(Y방향)으로 연장되어 형성된다. 일 실시예에 있어서, 제2 연장부재(230b)는 직사각형 형상의 플레이트 형태로 형성될 수 있다.
제2 연결부재(230c)는 인접하는 타 울트라 커패시터의 제1 연결부재(미도시)와 전기적으로 연결되는 것으로서, 제2 연결부재(230c)는 제2 연장부재(230b)의 일변에서 제2 전극 플레이트(230a)와 수직인 방향(Z방향)으로 연장되어 형성된다. 구체적으로, 제2 연결부재(230c)는 제2 덮개(260)의 일변을 따라 제2 덮개(260)의 외부로 돌출될 수 있도록 제2 연장부재(230b)의 일변에서 연장되어 형성된다. 즉, 제2 연장부재(230b)와 제2 연결부재(230c)는 전체적으로 "L"자 형태로 형성된다. 일 실시예에 있어서, 제2 연장부재(230b)는 직사각형 형상의 플레이트 형태로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 전극단자(230)와 타 울트라 커패시터(도 5b의 510)의 제1 전극단자(520)간의 안정적인 결합을 위해 제2 연결부재(230c)에는 도 2b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 체결공(230d)이 형성된다. 이러한 체결공(230d)을 통해 도 5b에 도시된 바와 같이 울트라 커패시터(200)의 제2 전극단자(230)와 타 울트라 커패시터(510)의 제1 전극단자(520)가 볼팅 결합된다.
제2 연장부재(230b) 및 제2 연결부재(230c)는 제2 전극 플레이트(230a)와 동일한 재료(예컨대, 알루미늄)로 형성될 수 있다.
상술한 실시예에 따르는 경우, 제2 전극 플레이트(230a), 제2 연장부재(230b), 및 제2 연결부재(230c)는 일체형으로 형성될 수 있다.
상술한 실시예에 있어서, 제2 전극단자(230)는 제2 연장부재(230b)를 포함하는 것으로 설명하였지만, 변형된 실시예에 있어서, 도 2c에 도시된 바와 같이 제2 전극단자(230)는 제2 연장부재(230b)를 포함하지 않을 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우 제2 연결부재(230c)는 제2 전극 플레이트(230a)의 테두리 면에서 제2 전극 플레이트(230a)와 수직인 방향(Z방향)으로 연장되어 형성된다. 구체적으로, 제2 연결부재(230c)는 제2 덮개(260)의 일변을 따라 제2 덮개(260)의 외부로 돌출될 수 있도록 제2 전극 플레이트(230a)의 테두리 면에서 연장되어 형성된다.
이러한 실시예에 따르는 경우, 제2 전극단자(230)를 외부와 절연시키기 위해 도 2c에 도시된 바와 같이, 울트라 커패시터(200)는 제2 절연부재(290)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 절연부재(290)는 제2 전극 플레이트(230a)의 테두리 면 중에서 제2 연결부재(230c)가 연결되어 있는 영역(232)을 제외한 테두리 면을 감싸는 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 도시 하지는 않았지만, 제1 전극 플레이트(220a) 및 제2 전극 플레이트(230a)에는 전해액이 베어셀(210) 내로 함침될 수 있도록 하기 위해 하나 이상의 홀이 형성되어 있을 수 있다. 이러한 하나 이상의 홀을 통해 베어셀(210)내로 전해액이 함침됨과 동시에 베어셀(210) 내부의 가스가 외부로 배출된다.
이러한 실시예에 따르는 경우, 전해액의 함침이 용이해지도록 하기 위해 제1 전극 플레이트(220a) 및 제2 전극 플레이트(230a)에 형성된 각 홀들은 제1 전극 플레이트(220a) 및 제2 전극 플레이트(230a)의 테두리 부분에 배치되되, 제1 전극 플레이트(220a) 및 제2 전극 플레이트(230a)의 중심을 기준으로 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
다음으로, 모듈 케이스(240)는 조립형 울트라 커패시터 모듈을 구성하기 위해 베어셀(210)을 수용하는 것으로서, 베어셀(210)을 수용하기 위한 수용홀(242)이 형성되어 있다. 일 실시예에 있어서, 모듈 케이스(240)는 타원형으로 권취된 베어셀(210)의 수용을 위해 타원기둥 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 울트라 커패시터(200)의 구성을 위한 기존의 알루미늄 케이스를 제거하고, 조립형 울트라 커패시터 모듈의 구성을 위한 모듈 케이스(240)의 수용홀(242)에 베어셀(210)을 직접 삽입하는 단일 케이싱 방식을 적용함으로써, 이중 케이싱(울트라 커패시터의 알루미늄 케이스 및 울트라 커패시터 모듈의 케이스)으로 인한 제조 단가의 상승을 방지함은 물론 조립형 울트라 커패시터 모듈 구성시 무게를 감소시킬 수 있게 된다.
상술한 실시예에 있어서는, 울트라 커패시터(200)의 베어셀(210)에 전해액이 직접 함침되는 것으로 설명하였지만, 변형된 실시예에 있어서 모듈 케이스(240)의 수용홀(242) 내에 전해액이 충진되어 있을 수도 있다. 이러한 경우, 베어셀(210)에 전해액을 함침하는 공정을 생략할 수 있게 된다.
일 실시예에 있어서, 모듈 케이스(240)는 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 모듈 케이스(240)의 제1 측면 및 제2 측면 각각에는 적어도 하나의 돌기부(270)가 형성된다. 도 2a 및 도 2b에서는 모듈 케이스(240)의 제1 측면 및 제2 측면 각각에 2개(제1 돌기부(270a) 및 제2 돌기부(270b))의 돌기부(270)가 형성되는 것으로 도시하였지만, 이는 하나의 예일 뿐 모듈 케이스(240)의 제1 측면 및 제2 측면 각각에 3개 이상의 돌기부(270)가 형성될 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 모듈 케이스(240)의 제1 측면 및 제2 측면 각각에 2개의 돌기부(270a, 270b)가 형성되는 것으로 가정하여 설명한다.
돌기부(270a, 270b)는 울트라 커패시터(200)를 인접하는 타 울트라 커패시터(도 6의 500)로부터 이격시킴과 동시에 울트라 커패시터들(200, 도 6의 500)의 연결시 수직방향(-Z방향)으로 발생되는 하중을 분산시키기 위한 것이다.
본 발명에서 돌기부(270a, 270b)를 통해 울트라 커패시터(200)를 인접하는 타 울트라 커패시터(도 6의 500)로부터 이격시키는 것은 베어셀(210)이 타원형으로 권취되어 있어 울트라 커패시터들(200, 도 6의 500)간의 이격거리가 확보되지 않는 경우 중간부위에서 발열이 발생할 수 있기 때문에, 이격거리 확보를 통해 울트라 커패시터들(200, 도 6의 500)을 냉각시키기 위한 것이다.
일 실시예에 있어서, 도 6에 도시된 바와 같이 타 울트라 커패시터(500)와의 결합을 위해 제1 돌기부(270a)에는 걸림부재(272a)가 형성되어 있고, 제2 돌기부(270b)에는 걸림홈(272b)이 형성되어 있을 수 있다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 제1 돌기부(270a)의 걸림부재(272a)는 타 울트라 커패시터(500)의 제2 돌기부(570b)에 형성된 걸림홈(572b)에 삽입되고, 제2 돌기부(270b)의 걸림홈(272b)에는 타 울트라 커패시터(500)의 제1 돌기부(570a)에 형성된 걸림홈(572a)이 삽입됨으로써, 울트라 커패시터(200)와 타 울트라 커패시터(500)가 결합된다.
이와 같이, 본 발명은 돌기부(270a, 270b)를 통해 울트라 커패시터들(200, 500)을 끼워 맞춤 결합함으로써 울트라 커패시터들(200, 500)을 연결시킬 수 있으므로 조립형 울트라 커패시터 모듈의 구성시 울트라 커패시터의 추가가 용이하여 울트라 커패시터 모듈의 확장성을 극대화시킬 수 있다.
상술한 실시예에 있어서는 돌기부(270a, 270b)에 형성된 걸림부재(272a) 또는 걸림홈(272b)을 이용한 끼워 맞춤 결합을 통해 울트라 커패시터들(200, 500)이 결합되는 것으로 설명하였지만, 변형된 실시예에 있어서 도 7에 도시된 바와 같이, 돌기부(270a, 270b)는 걸림부재(272a) 또는 걸림홈(272b)가 형성되어 있지 않고, 제1 돌기부(270a)와 타 울트라 커패시터(500)의 제2 돌기부(570b)가 초음파 융착방식 또는 레이저 용접방식을 통해 결합되고, 제2 돌기부(270b)와 타 울트라 커패시터(500)의 제1 돌기부가 초음파 융착방식 또는 레이저 용접방식을 통해 결합됨으로써, 울트라 커패시터(200)와 타 울트라 커패시터(500)가 결합될 수도 있다.
도 2a 및 도 2b에서는 돌기부(270a, 270b)가 Y축 방향으로 연장된 라인 형상인 것으로 도시하였지만, 이제 한정되지 않고 울트라 커패시터(200)를 타 울트라 커패시터(500)로부터 이격시킬 수 있는 것이라면 어떠한 형상으로도 형성될 수 있을 것이다.
제1 덮개(250)는 모듈 케이스(240)의 하측에서 모듈 케이스(240)에 결합되어 울트라 커패시터(200) 내부의 전해액 또는 모듈 케이스(240) 내부의 전해액이 외부로 유출되는 것을 방지한다.
제2 덮개(260)는 모듈 케이스(240)의 상측에서 모듈 케이스(240)에 결합되어 울트라 커패시터(200) 내부의 전해액 또는 모듈 케이스(240) 내부의 전해액이 외부로 유출되는 것을 방지한다.
상술한 제1 덮개(250) 및 제2 덮개(260)는 초음파 융착 방식을 통해 모듈 케이스(250)에 결합될 수 있다.
한편, 도시하지는 않았지만, 제2 덮개(250)에는 울트라 커패시터(200) 내부의 압력을 외부로 인출하기 위한 벤트홀(Vent Hole)이 형성될 수 있다. 이러한 벤트홀에 울트라 커패시터(200) 내부의 압력을 조절하기 위한 압력 조절 수단(예컨대, 벤트 밸브, 미도시)가 삽입되어 울트라 커패시터(200) 내부의 압력이 조절된다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 울트라 커패시터(200)에서, 제1 전극단자(220)는 제1 연장부재(220b)를 포함하고 제2 전극단자(230)는 제2 연장부재(220c)를 포함하는 것으로 설명하였다. 하지만, 변형된 실시예에 있어서, 제1 전극단자(220)는 제1 연장부재(220b)를 포함하지 않고 제2 전극단자(230)는 제2 연장부재(230b)를 포함하지 않을 수 있다.
이하, 이러한 변형된 실시예에 따른 울트라 커패시터(200)의 구성을 도 2c 및 도 2d를 참조하여 설명한다.
도 2c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립형 울트라 커패시터 모듈을 구성하는 울트라 커패시터의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2d는 도 2c에 도시된 울트라 커패시터의 분해 사시도이다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 도 2a 및 도 2b에 도시된 울트라 커패시터와 상이한 구성에 대하서만 기재하기로 한다.
제1 전극단자(220)는 제1 전극 플레이트(220a) 및 제1 연결부재(220c)를 포함한다.
제1 전극 플레이트(220a)는 상기 베어셀(210)의 하측에서 상기 제1 전극(310)에 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 제1 전극 플레이트(220s)는 상기 베어실(210)의 제1 전극 리드부(314)에 전기적으로 연결된다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 제1 전극 플레이트(220a)는 제1 전극 리드부(314)에 레이저 또는 초음파 용접을 통해 면접촉 되도록 결합된다. 이때, 제1 전극 리드부(314)와 제1 전극 플레이트(220a)간의 결합력을 높이기 위해 제1 전극 플레이트(220a)는 제1 전극 리드부(314)와 동일한 재료(예컨대, 알루미늄)로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1 전극 플레이트(220a)는 베어셀(210)이 타원형으로 권취되는 경우 타원형으로 형성될 수 있다.
제1 연결부재(220c)는 제1 전극 플레이트(220a)의 테두리 면에서 제1 전극 플레이트(220a)와 수직인 방향(-Z방향)으로 연장되어 형성된다. 구체적으로, 제1 연결부재(220c)는 제1 덮개(250)의 일변을 따라 제1 덮개(250)의 외부로 돌출될 수 있도록 제1 전극 플레이트(220a)의 테두리 면에서 연장되어 형성된다.
이러한 실시예에 따르는 경우, 제1 전극단자(220)를 외부와 절연시키기 위해 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같이, 울트라 커패시터(200)는 제1 절연부재(280)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 절연부재(280)는 제1 전극 플레이트(220a)의 테두리 면 중에서 제1 연결부재(220c)가 연결되어 있는 영역(222)을 제외한 테두리 면을 감싸는 형상으로 형성될 수 있다.
제2 전극단자(230)는 제2 전극 플레이트(230a) 및 제2 연결부재(230c)를 포함한다.
제2 전극 플레이트(230a)는 상기 베어셀(210)의 타단에서 상기 제2 전극(320)에 전기적으로 연결된다. 보다 구체적으로, 제2 전극 플레이트(230s)는 상기 베어실(210)의 제2 전극 리드부(324)에 전기적으로 연결된다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 제2 전극 플레이트(230a)는 제2 전극 리드부(324)에 레이저 또는 초음파 용접을 통해 면접촉 되도록 결합된다. 이때, 제2 전극 리드부(324)와 제2 전극 플레이트(230a)간의 결합력을 높이기 위해 제2 전극 플레이트(230a)는 제2 전극 리드부(324)와 동일한 재료(예컨대, 알루미늄)로 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제2 전극 플레이트(230a)는 베어셀(210)이 타원형으로 권취되는 경우 타원형으로 형성될 수 있다.
제2 연결부재(230c)는 제2 전극 플레이트(230a)의 테두리 면에서 제2 전극 플레이트(230a)와 수직인 방향(Z방향)으로 연장되어 형성된다. 구체적으로, 제2 연결부재(230c)는 제2 덮개(260)의 일변을 따라 제2 덮개(260)의 외부로 돌출될 수 있도록 제2 전극 플레이트(230a)의 테두리 면에서 연장되어 형성된다.
이러한 실시예에 따르는 경우, 제2 전극단자(230)를 외부와 절연시키기 위해 도 2c에 도시된 바와 같이, 울트라 커패시터(200)는 제2 절연부재(290)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 절연부재(290)는 제2 전극 플레이트(230a)의 테두리 면 중에서 제2 연결부재(230c)가 연결되어 있는 영역(232)을 제외한 테두리 면을 감싸는 형상으로 형성될 수 있다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 조립형 울트라 커패시터 모듈에서 울트라 커패시트들 간의 연결방법에 대해 구체적으로 설명한다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 6셀 타입의 조립형 울트라 커패시터 모듈의 구성을 보여주는 사시도이고, 도 9a 및 도 9b는 도 8에 도시된 조립형 울트라 커패시터 모듈의 단면도이다.
도 8 및 도 9에서는 설명의 편의를 위해 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 울트라 커패시터들 간의 연결을 도시한 것으로서, 도 2c 및 도 2d에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 울트라 커패시터들도 도 8 및 도 9에 도시된 것과 동일한 동일한 방법으로 연결될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 6셀 타입의 조립형 울트라 커패시터 모듈(800)은 서로 전기적으로 연결된 6개의 울트라 커패시터들로 구성되는 것으로서, 제1 내지 제6 울트라 커패시터(1000~1500)를 포함한다.
이때, 6개의 울트라 커패시터들(1000~1500)을 서로 직렬로 연결시키기 위해, 제1 울트라 커패시터(1000), 제3 울트라 커패시터(1200), 및 제5 울트라 커패시터(1400)들은 제1 덮개(1050, 1250, 1450)가 하측(-Z방향)으로 향하고 제2 덮개(1060, 1260, 1460)가 상측(Z방향)으로 향하도록 배치되고, 제2 울트라 커패시터(1100), 제4 울트라 커패시터(1300), 및 제6 울트라 커패시터(1500)들은 제1 덮개(1150, 1350, 1550)가 상측(Z방향)으로 향하고, 제2 덮개(1160, 1360, 1560)가 하측(-Z방향)으로 향하도록 배치된다.
먼저, 제1 울트라 커패시터(1000)의 제1 전극단자(1020)는 외부 부하의 전극단자(미도시)에 연결되고, 제1 울트라 커패시터(1000)의 제2 전극단자(1030)와 제1 울트라 커패시터(1000)에 이웃하는 제2 울트라 커패시터(1100)의 제1 전극단자(1120)가 볼팅 결합된다.
이때, 제1 울트라 커패시터(1000)의 제1 측면에 형성된 돌기부(1070a, 1070b)들이 제2 울트라 커패시터(1100)의 제2 측면에 형성된 돌기부(1180a, 1180b)들과 도 9a에 도시된 바와 같이 끼워 맞춤 결합되거나 도 9b에 도시된 바와 같이 초음파 융착 또는 레이저 결합된다.
제2 울트라 커패시터(1100)의 제2 전극단자(1130)와 제2 울트라 커패시터(1100)에 이웃하는 제3 울트라 커패시터(1200)의 제1 전극단자(1220)가 볼팅 결합된다. 이때, 제2 울트라 커패시터(1100)의 제1 측면에 형성된 돌기부(1170a, 1170b)들이 제3 울트라 커패시터(1200)의 제2 측면에 형성된 돌기부(1280a, 1280b)들과 도 9a에 도시된 바와 같이 끼워 맞춤 결합되거나 도 9b에 도시된 바와 같이 초음파 융착 또는 레이저 결합된다.
제3 울트라 커패시터(1200)의 제2 전극단자(1230)와 제3 울트라 커패시터에 이웃하는 제4 울트라 커패시터(1300)의 제1 전극단자(1320)가 볼팅 결합된다. 이때, 제3 울트라 커패시터(1200)의 제1 측면에 형성된 돌기부(1270a, 1270b)들이 제4 울트라 커패시터(1300)의 제2 측면에 형성된 돌기부(1380a, 1380b)들과 도 9a에 도시된 바와 같이 끼워 맞춤 결합되거나 도 9b에 도시된 바와 같이 초음파 융착 또는 레이저 결합된다.
제4 울트라 커패시터(1300)의 제2 전극단자(1330)와 제4 울트라 커패시터(1300)에 이웃하는 제5 울트라 커패시터(1400)의 제1 전극단자(1420)가 볼팅 결합된다. 이때, 제4 울트라 커패시터(1300)의 제1 측면에 형성된 돌기부(1370a, 1370b)들이 제5 울트라 커패시터(1400)의 제2 측면에 형성된 돌기부(1480a, 1480b)들과 도 9a에 도시된 바와 같이 끼워 맞춤 결합되거나 도 9b에 도시된 바와 같이 초음파 융착 또는 레이저 결합된다.
제5 울트라 커패시터(1400)의 제2 전극단자(1430)와 제5 울트라 커패시터에 이웃하는 제6 울트라 커패시터(1500)의 제1 전극단자(1520)가 볼팅 결합된다. 이때, 제5 울트라 커패시터(1400)의 제1 측면에 형성된 돌기부(1470a, 1470b)들이 제6 울트라 커패시터(1500)의 제2 측면에 형성된 돌기부(1580a, 1580b)들과 도 9a에 도시된 바와 같이 끼워 맞춤 결합되거나 도 9b에 도시된 바와 같이 초음파 융착 또는 레이저 결합된다.
제6 울트라 커패시터(1500)의 제2 전극단자(1530)는 상기 외부 부하의 반대전극 단자에 연결된다.
도 8 및 도 9에서는 조립형 울트라 커패시터 모듈(800)이 6개의 울트라 커패시터들(1000 내지 1500)로 구성되는 것으로 설명하였다. 하지만, 이는 하나의 예에 불과할 뿐 조립형 울트라 커패시터 모듈은 어플리케이션에서 요구되는 전압에 따라 다양한 개수의 울트라 커패시터를 이용하여 구성될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200: 울트라 커패시터 210: 베어셀
220: 제1 전극단자 230: 제2 전극단자
240: 모듈 케이스 250: 제1 덮개
260: 제2 덮개 270a: 제1 돌기부
270b: 제2 돌기부

Claims (17)

  1. 하나 이상의 울트라 커패시터를 포함하고,
    상기 울트라 커패시터는,
    제1 전극, 상기 제1 전극과 반대되는 극성을 갖는 제2 전극, 및 분리막이 권취되어 구성되고, 전해액이 함침되어 있는 베어셀;
    상기 베어셀의 일단에서 상기 제1 전극에 결합된 제1 전극 플레이트, 상기 제1 전극 플레이트의 일변에서 상기 제1 전극 플레이트와 수평인 방향으로 연장된 제1 연장부재, 및 상기 제1 연장부재의 일변에서 상기 제1 전극 플레이트와 수직한 방향으로 연장된 제1 연결부재를 갖는 제1 전극단자; 및
    상기 베어셀의 타단에서 상기 제2 전극에 결합된 제2 전극 플레이트, 상기 제2 전극 플레이트의 일변에서 상기 제2 전극 플레이트와 수평인 방향으로 연장된 제2 연장부재, 및 상기 제2 연장부재의 일변에서 상기 제2 전극 플레이트와 수직한 방향으로 연장된 제2 연결부재를 갖는 제2 전극단자를 포함하며,
    상기 제1 연결부재는 상기 베어셀의 하단 외부로 돌출되게 상기 제1 전극 플레이트에 연결되고, 상기 제2 연결부재는 상기 베어셀의 상단 외부로 돌출되게 상기 제2 전극 플레이트에 연결되어 평면상 상기 제1 연결부재와 마주보며,
    상기 제1 연결부재의 단부와 상기 제2 연결부재의 단부를 잇는 가상의 직선은 상기 베어셀을 가로지르는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 플레이트, 상기 제1 연장부재, 및 상기 제1 연결부재는 일체형으로 형성되고,
    상기 제2 전극 플레이트, 상기 제2 연장부재, 및 상기 제2 연결부재는 일체형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 플레이트는 상기 제1 전극에 면접촉 되도록 상기 제1 전극과 결합되고,
    상기 제2 전극 플레이트는 상기 제2 전극에 면접촉 되도록 상기 제2 전극과 결합되는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극, 상기 제2 전극, 및 상기 분리막은 타원형으로 권취되어 있고,
    상기 제1 전극 플레이트 및 상기 제2 전극 플레이트는 타원형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 울트라 커패시터는,
    상기 베어셀을 수용하는 모듈 케이스;
    상기 전해액의 밀봉을 위해 상기 각 모듈 케이스의 일단에 결합되는 제1 덮개; 및
    상기 전해액의 밀봉을 위해 상기 모듈 케이스의 타단에 결합되는 제2 덮개를 더 포함하고,
    상기 제1 연결부재는 상기 제1 덮개의 일변을 따라 상기 제1 덮개의 외부로 돌출되고,
    상기 제2 연결부재는 상기 제2 덮개의 일변을 따라 상기 제2 덮개의 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 울트라 커패시터는,
    상기 모듈 케이스의 측면에 형성된 하나 이상의 돌기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모듈 케이스는 제1 측면 및 제2 측면을 갖는 타원기둥 형상으로 형성되고,
    상기 모듈 케이스의 제1 측면 및 제2 측면에 상기 하나 이상의 돌기부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하나 이상의 울트라 커패시터는,
    상기 제1 덮개가 하측으로 향하고 상기 제2 덮개가 상측으로 향하도록 배치된 제1 울트라 커패시터; 및
    상기 제1 덮개가 상측으로 향하고 상기 제2 덮개가 하측으로 향하도록 배치된 제2 울트라 커패시터를 포함하고,
    상기 제1 울트라 커패시터의 제1 전극단자와 상기 제2 울트라 커패시터의 제2 전극단자가 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 돌기부는,
    상기 제1 측면 및 제2 측면의 일단에 각각 배치되고, 걸림부재를 포함하는 제1 돌기부; 및
    상기 제1 측면 및 제2 측면의 타단에 각각 배치되고, 걸림홈을 포함하는 제2 돌기부를 포함하고,
    상기 제1 울트라 커패시터의 제1 측면에 배치된 제1 돌기부의 걸림부재는 상기 제2 울트라 커패시터의 제2 측면에 배치된 제2 돌기부의 걸림홈에 삽입되고,
    상기 제1 울트라 커패시터의 제1 측면에 배치된 상기 제2 돌기부의 걸림홈에는 상기 제2 울트라 커패시터의 제2 측면에 배치된 제1 돌기부의 걸림부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 연결부재 및 상기 제2 연결부재에는 하나 이상의 체결공이 형성되어 있고,
    상기 제1 울트라 커패시터의 제1 연결부재 및 상기 제2 울트라 커패시터의 제2 연결부재는, 상기 제1 울트라 커패시터의 제1 연결부재에 형성된 하나 이상의 체결공 및 상기 제2 울트라 커패시터의 제2 연결부재에 형성된 하나 이상의 체결공을 통해 볼팅 체결되는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 제1 덮개 및 상기 제2 덮개는 상기 모듈 케이스와 초음파 융착 방식을 통해 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  12. 하나 이상의 울트라 커패시터를 포함하고,
    상기 울트라 커패시터는,
    제1 전극, 상기 제1 전극과 반대되는 극성을 갖는 제2 전극, 및 분리막이 권취되어 구성되고, 전해액이 함침되어 있는 베어셀;
    상기 베어셀의 일단에서 상기 제1 전극에 결합된 제1 전극 플레이트 및 상기 제1 전극 플레이트와 수직한 방향으로 상기 제1 전극 플레이트에 연결된 제1 연결부재를 갖는 제1 전극단자; 및
    상기 베어셀의 타단에서 상기 제2 전극에 결합된 제2 전극 플레이트 및 상기 제2 전극 플레이트와 수직한 방향으로 상기 제2 전극 플레이트에 연결된 제2 연결부재를 갖는 제2 전극단자를 포함하며,
    상기 제1 연결부재는 상기 베어셀의 하단 외부로 돌출되게 상기 제1 전극 플레이트에 연결되고, 상기 제2 연결부재는 상기 베어셀의 상단 외부로 돌출되게 상기 제2 전극 플레이트에 연결되어 평면상 상기 제1 연결부재와 마주보며,
    상기 제1 연결부재의 단부와 상기 제2 연결부재의 단부를 잇는 가상의 직선은 상기 베어셀을 가로지르는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 울트라 커패시터는,
    제1 전극 플레이트의 테두리 면 중 상기 제1 연결부재가 연결된 영역을 제외한 테두리 면을 감싸도록 형성된 제1 절연부재; 및
    상기 제2 전극 플레이트의 테두리 면 중 상기 제2 연결부재가 연결된 영역을 제외한 테두리 면을 감싸도록 형성된 제2 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 울트라 커패시터는,
    상기 베어셀을 수용하는 모듈 케이스;
    상기 전해액의 밀봉을 위해 상기 각 모듈 케이스의 일단에 결합되는 제1 덮개; 및
    상기 전해액의 밀봉을 위해 상기 모듈 케이스의 타단에 결합되는 제2 덮개를 더 포함하고,
    상기 제1 연결부재는 상기 제1 덮개의 일변을 따라 상기 제1 덮개의 외부로 돌출되고,
    상기 제2 연결부재는 상기 제2 덮개의 일변을 따라 상기 제2 덮개의 외부로 돌출되는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 울트라 커패시터는,
    상기 모듈 케이스의 측면에 형성된 하나 이상의 돌기부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 돌기부는,
    상기 모듈 케이스의 제1 측면 및 제2 측면의 일단에 각각 배치되고, 걸림부재를 포함하는 제1 돌기부; 및
    상기 제1 측면 및 제2 측면의 타단에 각각 배치되고, 걸림홈을 포함하는 제2 돌기부를 포함하고,
    제1 울트라 커패시터의 제1 측면에 배치된 제1 돌기부의 걸림부재는 상기 제1 울트라 커패시터에 인접한 제2 울트라 커패시터의 제2 측면에 배치된 제2 돌기부의 걸림홈에 삽입되고,
    상기 제1 울트라 커패시터의 제1 측면에 배치된 상기 제2 돌기부의 걸림홈에는 상기 제2 울트라 커패시터의 제2 측면에 배치된 제1 돌기부의 걸림부재가 삽입되는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 제1 연결부재 및 상기 제2 연결부재에는 하나 이상의 체결공이 형성되어 있고,
    제1 울트라 커패시터의 제1 연결부재 및 상기 제1 울트라 커패시터에 인접한 제2 울트라 커패시터의 제2 연결부재는, 상기 제1 울트라 커패시터의 제1 연결부재에 형성된 하나 이상의 체결공 및 상기 제2 울트라 커패시터의 제2 연결부재에 형성된 하나 이상의 체결공을 통해 볼팅 체결되는 것을 특징으로 하는 조립형 울트라 커패시터 모듈.
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