KR102608659B1 - 배터리 충전기 - Google Patents
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Abstract
재충전가능한 배터리 충전기가 제공되며, 이 충전기는, ·그래핀 또는 그래핀-함유 재료의 하나 이상의 시트들로 구성된 수퍼커패시터; ·100 볼트 이상의 정격의 교류 소스로부터 수퍼커패시터에 최대 40 암페어를 공급하도록 적응된 전력 모듈; ·수퍼커패시터로부터 배터리-구동 전기 디바이스에 연결하기 위한 출력 포트에 직류 전력을 전달하도록 적응된 출력 변환기; 및 ·충전기의 다양한 기능들을 자동으로 제어하도록 적응되고 그리고/또는 수퍼커패시터로부터의 가변 출력을 관리 및 조절하기 위한 제어 모듈을 포함한다. 충전기는 스마트폰, 태블릿, 랩탑 또는 유사한 핸드-헬드 또는 착용된 아이템들과 같은 휴대용 전기 디바이스들을 재충전하는데 특히 유용하다.
Description
본 발명은 모바일 폰, 태블릿, 랩탑 등과 같은 휴대용 전자 디바이스들과 함께 사용하기 위한 재충전가능한 배터리 충전기에 관한 것이다.
많은 선진국들에서 16 세 이상 인구의 90 % 이상이 모바일 폰을 사용하고 있다는 사실에 의해 예시되는 바와 같이, 휴대용 전자 디바이스들은 오늘날 사회 전반에 걸쳐 보편적이 되었다. 이러한 디바이스들을 구동(power)하기 위해 사용되는 재충전가능한 배터리들에서의 기술적 발전은 수년간 이러한 디바이스들이 점점 더 긴 기간들 동안 사용가능하게 되었음을 의미하지만, 다수의 문제들이 여전히 남아 있다. 이러한 문제들은 (1) 배터리가 노쇠해짐(battery ages)에 따라 디바이스를 더 자주 재충전해야 하는 필요성 및 (2) 필연적으로 배터리들을 더 빨리 소모시키는 현대의 소프트웨어의 동작으로 인해 초래되는 전력 요구들(power demands)을 포함한다. 결과적으로, 오늘날의 대부분의 사용자들은 과거보다 더 자주 자신들의 디바이스들을 재충전해야 할 필요성을 느끼고 있다.
이는, 결국 기술적 문제에 도달하는데, 오늘날 사용되는 현재의 리튬 이온 배터리들은 종래의 전기 링 메인(electricity ring main)에 플러그 인(plugged into)되는 경우 느리게 재충전되어, 통상적으로 수시간의 기간이 소요되기 때문이다. 이는, 공항, 카페, 회의장 등에서 종종 벽 플러그들을 사용하기를 원하는 많은 수의 사람들에 의해 명백하게 여행자에 대해 특히 불편하다. 따라서, 여행자는, 이러한 배터리들을 안전하게 재충전하는 것 및 자체로 신속하게 재충전가능한 것 둘 모두가 가능한 신뢰할 수 있는 휴대용 배터리 충전기를 갖는 것이 유용할 것이다. 시장에 다수의 이러한 디바이스들이 존재하지만, 이들은 매우 부피가 크고 그리고/또는 자체로 재충전하기에 여전히 느린 경향이 있다.
더 신속한 재충전을 달성하기 위한 한 가지 접근법은 수퍼커패시터(supercapacitor)를 통합한 충전기를 사용하는 것인데, 이는 수퍼커패시터들이 상당한 전하를 유지하는 것 및 신속하게 충전 및 방전하는 것 둘 모두가 가능하기 때문이다. 그러나, 이들의 저장된 전하 밀도는 작고, 이중 권취된(double-wound) 알루미늄 호일 시트들로 형성된 종래의 수퍼커패시터는 작은 음료 캔의 크기일 필요가 있고 평균적인 스마트폰을 충전하기 위해서는 약 0.5 킬로그램의 무게가 필요할 것으로 추정된다. 이로 인해 이를 휴대하고 디바이스에 연결하는 것은 비실용적(impractical)이다.
따라서, 본 발명의 하나의 목적은, 자신 및 후속적으로(impractical) 휴대용 전자 디바이스를 신속하게 재충전할 수 있는 배터리 충전기를 제공하는 것이고, 다른 목적은 휴대하는 것을 가능하게 할 만큼 충분히 가볍고 충분히 작은 디바이스를 제공하는 것이다.
임의의 타입의 모바일 폰 또는 태블릿을 충전할 일반적인 USB 포트를 구비한 1500 mAh 정격의 그래핀(graphene) 수퍼커패시터 배터리 충전기를 마케팅하기 위한 본 출원인의 의도가 이전에 페이스북에서 관심을 끌었다. 그러나, 이러한 일반적 개시(disclosure)에서, 아래에서 청구되는 설계(design claimed), 및 특히 사용될 제어 모듈의 성질(nature)에 대한 어떠한 교시(teaching)도 존재하지 않는다.
커패시터들의 구성에서 그래핀의 사용은 WO2013180661, CN104229780, US2012170171, K20140094346, CN104064364, US2014127584, US2012045688 및 US8503161에서 개시되었다.
US20140321027은 금속 호일 상에 배치된 100 nm 미만의 두께의 금속 산화물 층에 부착된 탄소 나노튜브들을 갖는 울트라커패시터(ultracapacitor)를 포함하는 모바일 디바이스용 재충전가능한 전원을 개시한다.
따라서, 본 발명에 따르면, 재충전가능한 배터리 충전기가 제공되며, 상기 충전기는,
· 그래핀 또는 그래핀-함유(graphene-containing) 재료의 하나 이상의 시트들로 구성된 수퍼커패시터;
· 100 볼트 이상의 정격의 교류 소스로부터 수퍼커패시터에 최대 40 암페어를 공급하도록 적응된(adapted to) 전력 모듈;
· 수퍼커패시터로부터 배터리-구동(battery-powered) 전기 디바이스에 연결하기 위한 출력 포트에 직류 전력을 전달하도록 적응된 출력 변환기; 및
· 충전기의 다양한 기능들을 자동으로 제어하도록 적응되고 그리고/또는 수퍼커패시터로부터의 가변 출력(variable output)을 관리 및 조절하기 위한 제어 모듈을 포함한다.
바람직하게는, 제어 모듈은 예를 들어 이의 다양한 기능들 중 일부 또는 전부를 자동으로 제어하고, 수퍼커패시터로부터의 가변 출력을 관리 및 조절하기 위한 마이크로프로세서 및/또는 스위칭 디바이스를 포함한다.
수퍼커패시터 자체는 적절하게는(suitably), 적어도 1000 F(패럿) 및 바람직하게는 2000 F, 또는 가장 바람직하게는 3000 F 이상의 커패시턴스를 저장할 수 있고, 적어도 15 분, 예를 들어, 15 내지 60 분; 또는 대안적으로 60 분 이상 동안 적어도 1000 mAh의 출력을 단독으로 또는 조합하여 전달할 수 있는 커패시터여야 한다. 또한 적어도 2.5v, 예를 들어 2.7 내지 7v, 3 내지 7v 또는 대안적으로 심지어 7v 초과 범위의 전압에서도 동작가능해야 한다. 배터리 충전기가 연결된 전기 디바이스에 자신의 용량의 적어도 20 %, 예를 들어, 20 % 내지 50 % 또는 대안적으로 50 % 내지 100 %까지 충전할 수 있어야 한다. 충전 시간은 리튬 배터리들에 의해 허용되는 최대 충전율 및/또는 디바이스의 입력 포트의 용량에 의존할 수 있다. 그러나, 배터리 충전기는 디바이스를 5 내지 30 분 내에 20%까지 충전할 수 있어야 한다.
본원에서 이용되는 수퍼커패시터는 적절하게는, 그래핀 또는 그래핀-함유 재료의 하나 이상의 시트들로 형성되고; 재료들은 경량(lightweight)이고 높은 전기 전도성(electrically conductive)일 뿐만 아니라 고밀도로 전하를 저장할 수 있다. 일 실시예에서, 그래핀-함유 재료는, 전기 전도성 매트릭스에 현탁된(suspended), 통상적으로 1 마이크론 미만, 바람직하게는 100 나노미터 미만 크기의 그래핀 및/또는 환원된(reduced) 그래핀 산화물 입자들의 복합 시트들을 포함한다. 이러한 실시예에서, 이들 나노입자들은 크기 범위 2 내지 50 나노미터의 메조기공(mesopore)을 갖는 메조기공성을 나타내는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 그래핀-함유 재료는 추가적으로, 탄소 나노튜브, 활성탄소, 벅민스터풀러렌(buckminsterfullerenes)을 함유할 수 있고 그리고/또는 추가적으로, 최종 수퍼커패시터에서 어느 정도의 의사-캐패시턴스(pseudocapacitance) 거동을 부여할 수 있는 재료들, 예를 들어, 니켈, 망간, 루테늄(ruthenium), 비스무스(bismuth), 텅스텐(tungsten) 또는 몰리브덴(molybdenum)을 포함하는 하나보다 많은 산화 상태를 갖는 리튬 또는 전이 금속들과 같은 금속의 염, 수산화물 및 산화물의 나노입자들로 도핑(doped)될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 그래핀 또는 그래핀-함유 재료의 시트들은 구리, 니켈 또는 알루미늄과 같은 전기 전도성 금속의 얇은 시트 상에 장착 또는 인쇄되는 얇은 그래핀-함유 층으로 나타난다.
하나의 선호되는 실시예에서, 수퍼커패시터는 이중층(double-layer) 타입이고, 100 ℃ 미만의 용융점을 갖는 이온성 액체로 함침된(impregnated) 폴리머 멤브레인(membrane)에 의해 분리되는, 앞서 설명된 바와 같은 그래핀 또는 그래핀-함유 재료로 코팅된 알루미늄 호일을 각각 포함하는 적어도 2 개의 전극들로 이루어진다. 하나의 선호되는 실시예에서, 이러한 이온성 액체는 알킬 또는 치환된 알킬(substituted-alkyl) 피리디늄(pyridinium), 피리다지늄(pyridazinium), 피리미디늄(pyrimidinium), 피라지니늄(pyrazinium), 이미다졸륨(imidazolium), 피페리디늄(piperidinium), 피롤리디늄(pyrrolidinium), 피라졸륨(pyrazolium), 티아졸륨(thiazolium), 옥사졸륨(oxazolium) 또는 트리아졸륨(triazolium) 양이온의 저 용융 염(low-melting salt)으로부터 선택된다. 이러한 경우, 상대 음이온(counter-anion)은 크고, 다원자가(polyatomic)이며, 50 또는 100 옹스트롬을 초과하는 반데르발스 체적(Van der Waals volume)을 갖는 것이 바람직하다(예를 들어, 참조로 통합되고 본 발명의 범위 내인 것으로 간주되는 예시적인 예들을 제공하는 미국 제5827602호를 참조). 일 실시예에서, 상대 음이온은, 예를 들어, 헥사플루오로포스페이트(hexafluorophosphate), 디시안아미드(dicyanamide), 비스(플루오로설포닐)이미드(FSI)(bis(fluorosulphonyl)imide), 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드(TFSI)(bis(trifluoromethylsulphonyl)imide) 또는 비스(퍼플루오로 C2 내지 C4 알킬술포닐)이미드(bis(perfluoro C2 to C4 alkylsulphonyl)imide), 예를 들어, 비스(퍼플루오로에틸술포닐)이미드 음이온(bis(perfluoroethylsulphonyl)imide anions)으로부터 선택된다. 다른 선호되는 실시예에서, 이온성 액체는 이러한 음이온들의 C1 내지 C4 알킬 치환된 이미다졸륨, 피페리디늄 또는 피롤리디늄 염으로부터 선택되며, 상기 언급된 양이온들 및 음이온들의 임의의 치환은 본원에 개시된 바와 같이 구체적으로 고안(envisaged)된다. 이러한 염에 기초한 특정한 비제한적인 예들은, 1-에틸-3-메틸-이미다졸륨(EMIM) 비스(플루오로설포닐)이미드, 1-에틸-3-메틸-이미다졸륨 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드; 1-에틸-3-메틸-이미다졸륨 비스(퍼플루오로에틸술포닐)이미드; 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 비스(플루오로설포닐)이미드; 1-메틸-1-부틸피롤리디늄 비스(플루오로설포닐)이미드; 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드; 1-메틸-1-부틸피롤리디늄 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드; 1-에틸-3-메틸-이미다졸륨헥사플루오로포스페이트: 1-에틸-3-메틸-이미다졸륨 디시안아미드; 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 헥사플루오로포스페이트: 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 디시안아미드; 1-메틸-1-부틸피롤리디늄 헥사플루오로포스페이트 또는 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 디시안산아미드를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 언급된 수퍼커패시터는 권취될 수 있을 만큼 충분히 유연한 편평한 시트형 복합재로서 제조되어 공간을 절감한다. 이 실시예에서, 코일들 사이의 간극은 통상적으로 절연체로 채워진다. 다른 실시예에서, 수퍼커패시터는 오직 전기 커넥터들만이 돌출(protrude)되는 밀봉된 파우치 내에 포함된다.
전원은 적절하게는, 국내 또는 상업용 링 메인과 같이 110V, 220V, 230V, 240V 또는 다른 국내 표준의 정격 소스로부터 AC 전력을 수신하도록 적응된다. 이러한 유닛은 추가적으로 수퍼커패시터가 최적의 전압으로 충전될 수 있도록 변압기를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 이러한 유닛의 컴포넌트들 중 적어도 하나는 또한 그래핀 또는 그래핀-함유 재료를 포함할 수 있다.
출력 변환기는 적절하게는 충전될 전기 디바이스 상의 입력에 대한 종래의 리드(lead)와 같은 커넥터를 이용하여; 예를 들어 5V 정격의 종래의 USB 포트 또는 이와 유사한 커넥터를 이용하여 하나 이상의 표준 출력 포트들 및 후속하는 것에 직류 전력을 전달하도록 적응된다. 다른 실시예에서, 출력 변환기의 컴포넌트들 중 적어도 하나는 또한 그래핀 또는 그래핀-함유 재료를 포함할 수 있다.
제어 모듈을 참조하면, 이는 스위치 또는 마이크로프로세서에 의해 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 제어 모듈은, 배터리 충전기가 플러그 인되는 경우, 수퍼커패시터가 이미 충전된 정도를 검출하고, 그 다음 오직 수퍼커패시터를 100% 충전으로 되돌리기 위한 전하만을 공급하도록 적응되는 적어도 하나의 충전-회로를 포함한다. 하나의 선호되는 실시예에서, 이는 수퍼커패시터로부터 피드백 전압 또는 전류를 수신하는 제어 모듈을 이용하여 발생한다. 다른 실시예에서, 제어 모듈은 수퍼커패시터의 충전이 완료된 경우 사용자에게 통지하기 위해, 예를 들어, 배터리 충전기의 외부 케이싱 상의 가청 경보 또는 광 표시기에 연결된다. 또 다른 실시예에서, 제어 모듈은 추가적인 회로를 포함하여, 배터리 충전기가 충전되는 동안 또는 충전이 완료된 경우, 관련 디바이스는 여전히 수퍼커패시터에 의해 구동될 수 있다.
제어 모듈은 추가로 및 선택적으로, 일련의 다이오드들을 포함할 것이거나, 또는 충전 회로(들)를 통해 역으로 수퍼커패시터의 누설 또는 안전하지 않은 전기 방전을 방지할 수 있다. 일 실시예에서, 완전히 충전되거나 언플러그된 경우 수퍼커패시터를 분리시키는 수단을 포함할 것이다. 제어 모듈은 또한 전압 및 열 센서들 둘 모두를 포함하여, 이러한 장애-안전(fail-safe) 특징들이 자동으로 활성화되는 것을 보장할 수 있다. 마지막으로, 일 실시예에서, 충전기는 충전되고 있는 디바이스를 통하지 않고 (예를 들어 저항기 또는 등가 회로를 통해) 수퍼커패시터를 신속하게 방전시키는 수단을 포함할 수 있다(비상시에 그렇게 할 필요가 있는 경우 또는 여행 제한들로 인해 사용자가 그렇게 하도록 요구받는 경우).
본 발명의 다른 양상에서, 배터리 충전기는, 기계적으로 견고하고, 충격에 강하고, 접지(earthed)될 뿐만 아니라 리드(lead) 또는 하드 연결과 같은 해제가능한 커넥터를 사용하여 충전될 전기 디바이스에 연결가능한 케이싱(casing) 내에 배치되는 경량의 휴대용 독립형 아이템으로서 나타난다. 케이싱 자체는 양호한 절연 재료, 예를 들어, 플라스틱, 섬유 강화 복합물, 케블라(Kevlar), 세라믹 섬유들, 유리 섬유 유리로 형성될 수 있다. 케이싱은 또한 적절히 절연된다면 알루미늄, 강철 등과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 배터리 충전기 자체는 모듈식이고, 사용될 휴대용 전기 디바이스의 하우징(housing)의 대응하는 공간에 또는 그 외부 표면 상에 피팅되고 그로부터 제거되거나, 피팅(fitted)되고 그로부터 제거될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제어 모듈의 기능들 중 일부 또는 모두는 전기 디바이스 자체의 기능들과 일체화되거나 공유될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 배터리 충전기는 휴대용이 아니며, 오히려 영구적으로 건물 내의 고정된 위치, 예를 들어, AC 전원에 인접한 벽에 장착된다. 이러한 실시예의 하나의 버전에서, 본 발명의 배터리 충전기는 공통으로 위치되고 동일한 AC 전원 및/또는 동일한 수퍼커패시터(들)를 공유하는 2 개 이상의 이러한 배터리 충전기 엘리먼트들의 어레이(array)로서 나타난다. 그 다음, 이러한 실시예에서, 어레이의 각각의 엘리먼트와 관련하여, 어느 것이 사용가능한지 또는 어레이의 사용자가 어느 것을 선택해야 하는지를 식별하기 위한 수단이 존재할 수 있다. 다른 실시예에서, 어레이는 시스템에 링크되어 관련 엘리먼트의 활성화는 요금 지불과 관련된다. 이러한 어레이들은, 공항, 기차역, 회의장, 호텔, 레스토랑, 카페, 쇼핑 센터 등과 같이 사람들이 상당한 시간을 보낼 것으로 예상될 수 있는 공동 공간의 위치에 대해 특히 적절하다.
배터리 충전기의 독립형(stand-alone) 형태의 일 실시예에서, 전원 및 출력 변환기는, 수퍼커패시터(들)가 삽입 또는 제거될 수 있는 공간을 포함하는 케이싱 내에 적절하게 영구적으로 배치된다. 이는 고장(failure) 또는 누설의 경우 수퍼커패시터(들)가 쉽게 변경되게 한다.
적절하게는, 배터리 충전기는 폐 전기 컴포넌트들의 처분에 대한 EU 지시 EC 2002/96 또는 전세계의 다른 관할에서 이와 동등한 국가적 또는 연방의 법규를 준수하도록 설계 및 제조된다. 적절하게는, 배터리 충전기는 또한 관련된 국가적 및 연방의 제품 안전 법규, 예를 들어, 유럽에서의 EC 2001/95에 대응한다.
본 발명의 배터리 충전기는 종래 기술에서 사용되는 다른 재료들 및 컴포넌트들, 예를 들어, 열 관리를 위한 단열재 및 방열판; 보조 전기 절연; 스위치; (필요하다면 충전기 및 전기 디바이스 둘 모두의) 충전의 진행을 모니터링하기 위한 라이트, 다이얼, 계측기 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 배터리 충전기는 무선 전동 도구(예를 들어, 드릴, 스크류 드라이버, 샌더(sander) 등) 및 무선 가정용 기기(진공 청소기 등)를 포함하는 임의의 배터리-구동 전기 디바이스; 특히 휴대용이거나 용이하게 운반될 수 있는 디바이스를 재충전하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 특수하게 사용되는 실시예에서, 본 발명의 배터리 충전기는 스마트폰, 라디오, CD 및 DVD 플레이어, 태블릿, 랩탑 또는 유사한 핸드-헬드 또는 착용 아이템들과 같은 개인용 전기 디바이스들을 재충전하기 위해 설계된다.
이제, 본 발명의 배터리 충전기는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 하는 도 1 및 도 2를 참조하여 예시된다.
본 발명에 따른 배터리 충전기는 첨부된 도 1에 도시되어 있다. 배터리 충전기는, 변압기(미도시)를 포함하는 전원(4) 및 충전 및 방전 회로들에 의해 3개의 수퍼커패시터들(6)에 부착되는 출력 변환기(5)를 포함하는 케이싱(1)을 포함한다. 수퍼커패시터들 각각은, 그 사이에 개재되고 이온성 액체 EMIM TFSI로 함침된 폴리머 멤브레인을 갖는 그래핀-코팅된 알루미늄 호일 전극들, 또는 대안적으로 2개의 폴리머 시트들 사이에 개재된 그래핀 시트를 포함하는 복합재의 2 개의 코일 권취된 시트들을 포함하는 밀봉된 폴리머 파우치로 구성된다. 2 및 3은 iPhone® 또는 유사한 디바이스 상에서 발견되는 것과 같은 30 핀 케이블 소켓들을 포함한다. 6으로부터 소켓(3)으로 생성되고 방전 회로를 통해 흐르는 전류를 조절하기 위한 제어 모듈(7)은 5와 일체형이다.
도 2는 또한 본 발명에 따른 배터리 충전기에 대한 블록 회로도를 도시한다. 배터리 충전기는, 앞서 설명된 타입의 수퍼커패시터, 호스트 시스템에 대한 전력 요건들을 관리하기 위한 전력 관리 통합 회로(PMIC), 저전력 마이크로제어기, AC 메인으로부터의 전력을 제공하기 위한 전압 조절기 및 DC-DC 출력 변환기들을 포함한다. 하기의 것들이 도 2에 도시되어 있다.
저전력 MCU(10);
PM IC(11);
수퍼커패시터(12);
AC/DC 메인(13);
LDO(14);
리턴 없음(15);
출력 제어 스위치(16);
출력 전력(17);
통신 및 제어(18)
DC-DC 변환기(19);
레거시 전화 디바이스 OUT1(20);
DC-DC 변환기(21);
태블릿/스마트 폰 OUT2(22);
DC-DC 변환기(23);
Q1 충전 도크 전력 송신기(24); 및 감지 및 제어(25).
Claims (18)
- 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기로서,
그래핀 또는 그래핀-함유 재료의 하나 이상의 시트들로 구성된 수퍼커패시터(supercapacitor)로, 상기 수퍼커패시터는 적어도 15 분 동안 최대 1000 mAh의 출력을 전달할 수 있고, 상기 수퍼커패시터는 적어도 2 개의 전극들을 포함하고, 상기 전극들 각각은, 100 ℃ 미만의 용융점을 갖는 이온성 액체로 함침(impregnated)되고 상기 전극들 사이에 개재된(sandwiched) 폴리머 멤브레인 및 전도성 금속의 시트 상의 그래핀-함유 재료의 층을 포함하며, 상기 이온성 액체는 알킬(alkyl) 또는 치환된 알킬 피리디늄(pyridinium), 피리다지늄(pyridazinium), 피리미디늄(pyrimidinium), 피라지니늄(pyrazinium), 이미다졸륨(imidazolium), 피페리디늄(piperidinium), 피롤리디늄(pyrrolidinium), 피라졸륨(pyrazolium), 티아졸륨(thiazolium), 옥사졸륨(oxazolium) 또는 트리아졸륨(triazolium) 양이온의 저 용융 염으로부터 선택되는, 상기 수퍼커패시터;
100 볼트 이상의 정격의 교류 소스로부터 상기 수퍼커패시터에 최대 40 암페어를 공급하도록 적응된 전력 모듈;
상기 수퍼커패시터로부터 배터리-구동 전기 디바이스에 연결하기 위한 출력 포트에 직류 전력을 전달하도록 적응된 출력 변환기; 및
상기 충전기의 다양한 기능들을 자동으로 제어하도록 적응되고 그리고/또는 상기 수퍼커패시터로부터의 가변 출력을 관리 및 조절(regulating)하기 위한 제어 모듈을 포함하며,
(i) 상기 그래핀-함유 재료는 전기 전도성 매트릭스에 현탁된(suspended), 100 나노미터 미만 크기의 그래핀 및/또는 그래핀 산화물 입자들의 복합 시트들을 포함하며, 여기서 나노 입자들은 크기 범위 2 내지 50 나노미터의 메조기공(mesopore)을 갖는 메조기공성을 나타내거나; 또는
(ii) 상기 그래핀-함유 재료는 상기 수퍼커패시터에 의사-캐패시턴스(pseudocapacitance) 거동을 부여할 수 있는 재료의 나노입자들로 도핑(doped)된 것인, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 모듈은 상기 수퍼커패시터가 이미 충전된 정도를 검출하고 그 다음 상기 수퍼커패시터를 100% 충전으로 되돌리도록 적응되는 적어도 하나의 충전 회로를 포함하는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 2 항에 있어서,
상기 제어 모듈은 상기 수퍼커패시터로부터 피드백 전압 또는 전류를 수신하는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 2 항에 있어서,
상기 제어 모듈은 상기 적어도 하나의 충전 회로를 통해 역으로 상기 수퍼커패시터의 누설 또는 안전하지 않은 전기 방전을 방지하기 위한 수단을 포함하는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 제어 모듈에 연결되거나 일체형인(integral) 전압 및 열 센서들을 포함하는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
충전되고 있는 디바이스를 통하지 않고 상기 수퍼커패시터를 방전시키기 위한 사용자-동작(user-operated) 수단을 포함하는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 1 항에 있어서,
상기 이미다졸륨(imidazolium) 양이온, 상기 피페리디늄(piperidinium) 양이온 또는 상기 피롤리디늄(pyrrolidinium) 양이온은 C1 내지 C4 알킬 치환된 이미다졸륨 양이온, 피페리디늄 양이온 또는 피롤리디늄 양이온으로부터 선택되는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 양이온에 대한 상대 음이온(counter-anion)은, 헥사플루오로포스페이트, 디시안아미드, 비스(플루오로설포닐)이미드, 비스(트리플루오로메틸술포닐)이미드 또는 비스(퍼플루오로 C2 내지 C4 알킬술포닐)이미드로부터 선택되는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 1 항에 있어서,
상기 배터리 충전기는 부착된 전기 디바이스를 5 내지 30 분 내에 적어도 20%까지 충전할 수 있는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 1 항에 있어서,
상기 전력 모듈 및 상기 출력 변환기는, 상기 수퍼커패시터(들)가 삽입 또는 제거될 수 있는 하우징(housing)을 또한 포함하는 케이싱에 영구적으로 위치되는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 1 항에 있어서,
상기 전력 모듈은 가정용 또는 상업용 링 메인(ring main)으로부터의 AC 전력을 수신하도록 적응되는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 제 1 항에 있어서,
2.7 내지 7 볼트 범위의 전압에서 동작할 수 있는, 재충전가능한 휴대용 배터리 충전기. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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