KR102615283B1 - Closed-loop module structure of secondary battery using sodium solution - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조에 관한 것이다. 보다 자세하게는 나트륨용액전지 셀, 수로구조체 그리고 커버를 하나의 나트륨용액전지 스택으로 하고, 나트륨용액전지 스택이 서로 연결될 수 있도록 모듈화하며, 이렇게 모듈화된 나트륨용액전지에 양극재로 사용되는 나트륨 용액이 투입되면 투입된 나트륨 용액이 폐루프 모듈구조에 의하여 계속 순환되도록 한 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a closed-loop module structure for a secondary battery using a sodium solution. More specifically, the sodium solution battery cell, water channel structure, and cover are made into one sodium solution battery stack, the sodium solution battery stack is modularized so that it can be connected to each other, and the sodium solution used as the anode material is injected into the modularized sodium solution battery. This relates to a closed-loop module structure of a secondary battery using a sodium solution in which the injected sodium solution continues to circulate through the closed-loop module structure.

Description

나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조{CLOSED-LOOP MODULE STRUCTURE OF SECONDARY BATTERY USING SODIUM SOLUTION}Closed loop module structure of secondary battery using sodium solution {CLOSED-LOOP MODULE STRUCTURE OF SECONDARY BATTERY USING SODIUM SOLUTION}

본 발명은 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조에 관한 것이다. 보다 자세하게는 나트륨용액전지 셀, 수로구조체 그리고 커버를 하나의 나트륨용액전지 스택으로 하고, 나트륨용액전지 스택이 서로 연결될 수 있도록 모듈화하며, 이렇게 모듈화된 나트륨용액전지에 양극재로 사용되는 나트륨 용액이 투입되면 투입된 나트륨 용액이 폐루프 모듈구조에 의하여 계속 순환되도록 한 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a closed-loop module structure for a secondary battery using a sodium solution. More specifically, the sodium solution battery cell, water channel structure, and cover are made into one sodium solution battery stack, the sodium solution battery stack is modularized so that it can be connected to each other, and the sodium solution used as the anode material is injected into the modularized sodium solution battery. This relates to a closed-loop module structure of a secondary battery using a sodium solution in which the injected sodium solution continues to circulate through the closed-loop module structure.

해수전지는 해수를 양극으로 사용하여 충방전이 가능한 이차전지이다.A seawater battery is a secondary battery that can be charged and discharged using seawater as an anode.

해수전지는 양극재인 해수만 있으면 언제 어디서든 전기를 충방전 시킬 수 있고, 무한한 자원이라고 불려지는 해수를 자원으로 활용하기에 친환경 에너지 저장장치로도 불려지고 있다. Seawater batteries can charge and discharge electricity anytime, anywhere as long as they have seawater, the anode material, and are also called eco-friendly energy storage devices because they utilize seawater, which is said to be an infinite resource, as a resource.

이러한 해수전지는 현재 셀(Cell)형태의 소형의 전지로 활용되고 있는데 예를 들어 바닷물에 자주 접촉되는 구명조끼, 부표 등에 셀 형태의 해수전지가 장착되어 구명조끼의 위치를 추적하는 GPS에 전기를 제공하기 위한 용도, 부표에 구비된 LED가 디스플레이 될 수 있도록 전기를 제공하는 용도 등으로 활용되고 있다.These seawater batteries are currently being used as small batteries in the form of cells. For example, seawater batteries in the form of cells are installed in life jackets and buoys that are frequently in contact with sea water, and provide electricity to the GPS that tracks the location of the life jacket. It is used for purposes such as providing electricity so that the LEDs provided on the buoy can be displayed.

하지만, 이러한 해수전지는 해수전지 전체가 바닷물에 잠긴 채 사용되기 때문에 해조류 부착, 미생물, 불순물 접촉 등의 문제점이 발생하여 해수전지의 수명이 단축되는 문제가 있으며, 뿐만 아니라 현재 개발된 해수전지는 소량의 전기만 충전 또는 생산할 수 있고 중/대규모의 전기 에너지를 저장 및 생산하기에는 용량이 매우 부족하다는 문제점도 안고 있다. However, since these seawater batteries are used with the entire seawater battery submerged in seawater, problems such as adhesion of seaweed, contact with microorganisms, and impurities occur, which shortens the lifespan of the seawater battery, and in addition, the seawater batteries currently developed have small quantities. It can only charge or produce electricity and has the problem of being very insufficient in capacity to store and produce medium/large-scale electric energy.

이에 따라, 해수전지를 바닷물에 담가 해수를 보충 또는 공급하는 방법 이외의 해수가 아닌 또 다른 양극재 활용 방법과 소량의 전기만 충전 또는 생산하는 해수전지를 중/대규모의 전기에너지 저장장치로 활용할 수 있는 구조 또는 방법의 필요성이 제고되고 있다.Accordingly, other than the method of replenishing or supplying seawater by immersing seawater batteries in seawater, there is a method of using anode materials other than seawater, and seawater batteries that charge or produce only a small amount of electricity can be used as medium/large-scale electric energy storage devices. The need for existing structures or methods is increasing.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 나트륨용액전지 셀, 수로구조체 그리고 커버를 하나의 나트륨용액전지 스택으로 하고, 사용자가 원하는 전력을 얻을 수 있도록 상기 나트륨용액전지 스택을 연결하여 모듈화 시킬 수 있는 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조를 제공함에 그 목적이 있다.The technical problem that the present invention aims to solve is a sodium solution that can be modularized by connecting the sodium solution battery cell, water channel structure, and cover into one sodium solution battery stack, and connecting the sodium solution battery stack so that the user can obtain the desired power. The purpose is to provide a closed-loop module structure for secondary batteries using .

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 나트륨용액전지 셀을 바닷물에 담그지 않아도 나트륨 이온을 보충할 수 있고, 나트륨용액전지 셀을 외부로 노출시키지 않는 폐루프 방식으로 전기를 충방전 시킬 수 있는 나트륨용액전지를 제공함에 그 목적이 있다.Another technical problem that the present invention aims to solve is to replenish sodium ions without immersing the sodium solution battery cell in seawater, and to charge and discharge electricity in a closed loop method without exposing the sodium solution battery cell to the outside. The purpose is to provide a solution battery.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 사용자가 저장탱크에 나트륨 용액을 투입하면, 투입된 나트륨 용액이 저장탱크 내에 배치된 펌프에 의하여 제 1 나트륨용액전지 스택의 용액출입구로 이동 되고, 제 1 나트륨용액전지 스택의 수로가이드에 나트륨 용액으로 가득 차게 되면, 나트륨 용액이 제 1 나트륨용액전지 스택 옆에 배치된 제 2 나트륨용액전지 스택의 용액출입구로 이동되며, 마지막 나트륨용액전지 스택의 수로가이드에 나트륨 용액으로 가득 차게 되면, 나트륨 용액이 다시 저장탱크에 저장되고, 저장된 나트륨 용액이 펌프에 의하여 다시 제 1 나트륨용액전지 스택의 용액출입구로 이동되면서 나트륨 용액이 순환되는 방식을 구현해 내는 데에 그 목적이 있다.Another technical problem that the present invention aims to solve is that when a user inputs a sodium solution into a storage tank, the introduced sodium solution is moved to the solution inlet of the first sodium solution cell stack by a pump placed in the storage tank, and the first sodium solution is When the waterway guide of the solution cell stack is filled with sodium solution, the sodium solution is moved to the solution inlet of the second sodium solution cell stack placed next to the first sodium solution cell stack, and the sodium solution is moved to the waterway guide of the last sodium solution cell stack. When it is filled with solution, the sodium solution is stored in the storage tank again, and the stored sodium solution is moved back to the solution inlet of the first sodium solution cell stack by the pump, thereby implementing a method in which the sodium solution is circulated. there is.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 수로구조체 내부의 수로가이드가 지그재그 형태로 마련되어, 수로구조체 내부에 수용된 나트륨 용액이 여러 방향으로 흐를 수 있도록 유도하여 수로구조체 내부가 마치 바다환경과 같은 환경이 조성될 수 있도록 하는 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조를 제공함에 그 목적이 있다.Another technical problem that the present invention aims to solve is that the waterway guide inside the waterway structure is provided in a zigzag shape, so that the sodium solution contained inside the waterway structure is guided to flow in various directions, creating an environment like a sea environment inside the waterway structure. The purpose is to provide a closed-loop module structure for a secondary battery using a sodium solution that can be formed.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 수로가이드의 말단 양쪽을 관통하는 기둥인 수로지지대를 구비시킴으로써 수로가이드 내부를 흐르는 해수에 의하여 수로가이드 형상이 변형될 수 있는 것을 방지해주는 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조를 제공함에 그 목적이 있다. Another technical problem that the present invention aims to solve is a secondary water solution using a sodium solution that prevents the shape of the waterway guide from being deformed by seawater flowing inside the waterway guide by providing a waterway support, which is a pillar that penetrates both ends of the waterway guide. The purpose is to provide a closed-loop module structure for the battery.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 수로지지대 외면에 와류를 생성시켜주는 와류생성부재를 구비시킴으로써 나트륨 용액가 잘 섞여 전기화학반응이 잘 이루어질 수 있도록 유도하는 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조를 제공함에 그 목적이 있다. Another technical problem that the present invention aims to solve is a closed-loop module of a secondary battery using a sodium solution that induces the sodium solution to be well mixed and an electrochemical reaction to occur by providing a vortex generating member that generates a vortex on the outer surface of the water channel support. The purpose is to provide structure.

한편, 본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 폐루프 모듈구조의 나트륨용액 전지는 적어도 둘 이상의 나트륨용액전지 스택들이 결합된 폐루프 모듈구조의 나트륨용액전지에 있어서, 상기 나트륨용액전지 스택은 양 전극을 포함하고 나트륨 용액을 양극재로 하여 전기를 충전 또는 방전하는 면(面)형의 나트륨용액전지 셀, 상기 나트륨용액전지 셀의 적어도 일면과 접하고, 나트륨 용액을 수용하며, 내부에 수로가 형성된 수로구조체 및 상기 나트륨용액전지 셀 및 수로구조체를 덮는 커버를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In order to solve the above problem, a sodium solution battery with a closed-loop module structure is a sodium solution battery with a closed-loop module structure in which at least two or more sodium solution battery stacks are combined, wherein the sodium solution battery stack includes both electrodes and sodium solution battery stacks. A surface-type sodium solution battery cell for charging or discharging electricity using a solution as an anode material, a water conduit structure in contact with at least one surface of the sodium solution battery cell, accommodating a sodium solution, and having a water channel formed therein, and the sodium solution It may be characterized as including a cover covering the solution battery cell and the water conduit structure.

또한, 상기 나트륨용액전지 스택은 상기 수로구조체가 중심에 배치되고, 상기 수로구조체의 양 면에 각각 나트륨용액전지 셀이 배치되며, 상기 나트륨용액전지 셀이 상기 커버에 내입되고, 상기 수로구조체와 상기 커버는 연결부재에 의하여 결합된 형태를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the sodium solution battery stack has the water conduit structure disposed at the center, sodium solution battery cells are disposed on both sides of the water conduit structure, the sodium solution battery cells are embedded in the cover, and the water conduit structure and the The cover may be characterized as having a form joined by a connecting member.

또한, 상기 수로구조체 내부에 형성된 수로는 지그재그 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the water channel formed inside the water channel structure may be characterized in that it is formed in a zigzag shape.

또한, 상기 수로구조체는 수로가이드들을 지지하기 위한 것으로서, 상기 수로가이드들을 관통하는 수로지지대, 상기 수로지지대의 외표면에 돌출 형성된 와류생성부재를 포함할 수 있다.Additionally, the waterway structure is for supporting waterway guides and may include a waterway support penetrating the waterway guides and a vortex generating member protruding from the outer surface of the waterway supporter.

또한, 상기 수로구조체의 테두리 상단부 및 테두리 하단부에는 나트륨 용액이 유입 및 배출되는 용액출입구가 배치되어 있는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the water channel structure may be characterized in that a solution inlet through which sodium solution flows in and out is disposed at the upper edge and lower edge of the edge.

또한, 폐루프 모듈구조의 나트륨용액전지는 나트륨 용액을 저장하는 저장탱크, 상기 저장탱크 및 상기 나트륨용액전지 스택과 연결되어 나트륨 용액을 이동가능하게 하는 호스, 상기 저장된 나트륨 용액에 압력을 가하여, 상기 나트륨 용액이 상기 수로구조체의 테두리 하단부에 위치한 용액출입구로 유입시키는 펌프를 포함할 수 있다.In addition, the sodium solution battery of the closed-loop modular structure includes a storage tank for storing the sodium solution, a hose connected to the storage tank and the sodium solution battery stack to enable movement of the sodium solution, and applying pressure to the stored sodium solution. It may include a pump that allows the sodium solution to flow into the solution inlet located at the lower edge of the water conduit structure.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명은 나트륨용액전지 셀, 수로구조체 그리고 커버를 하나의 나트륨용액전지 스택으로 하고, 사용자가 원하는 전력을 얻을 수 있도록 상기 나트륨용액전지 스택을 연결될 수 있도록 함으로써, 본 발명의 나트륨용액전지가 가정용, 공업용 그리고 유틸리티 용으로 활용될 수 있으며, 중/대용량의 ESS(에너지 저장시스템)으로 활용될 수 있도록 하는 등 활용도를 높이는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the present invention consists of a sodium solution battery cell, a water channel structure, and a cover as one sodium solution battery stack, and allows the sodium solution battery stack to be connected so that the user can obtain the desired power, The sodium solution battery of the invention can be used for household, industrial, and utility purposes, and has the effect of increasing utilization, such as allowing it to be used as a medium/large capacity ESS (Energy Storage System).

또한, 본 발명은 나트륨용액전지 셀을 바닷물에 담그지 않아도 나트륨 용액을 보충할 수 있고, 나트륨용액전지 셀을 외부로 노출시키지 않는 폐루프 방식을 채택함으로써, 나트륨용액전지 셀에 해조류, 미생물, 먼지 등의 접촉을 사전에 방지하여 나트륨용액전지 셀의 수명을 늘릴 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can replenish the sodium solution without immersing the sodium solution battery cell in seawater, and by adopting a closed-loop method that does not expose the sodium solution battery cell to the outside, the sodium solution battery cell can be protected from algae, microorganisms, dust, etc. It has the effect of extending the life of the sodium solution battery cell by preventing contact with it in advance.

또한, 본 발명은 나트륨용액전지 셀을 바닷물에 담그지 않아도 나트륨 용액를 보충할 수 있도록 함으로 써, 기온변화에 의하여 바닷물의 농도가 변화하여 나트륨용액전지의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention allows the sodium solution to be replenished without having to immerse the sodium solution battery cell in seawater, thereby solving the problem that the concentration of seawater changes due to temperature changes, which may reduce the performance of the sodium solution battery. There is.

또한, 본 발명은 수로구조체 내부의 수로가이드가 지그재그 형태로 마련되어, 수로구조체 내부에 수용된 나트륨 용액이 여러 방향으로 흐를 수 있도록 유도함으로써, 나트륨 용액이 나트륨용액전지 셀에 용이하게 공급되도록 하고, 수로구조체 내에 수용된 나트륨 용액가 잘 섞이도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention provides a waterway guide inside the waterway structure in a zigzag shape to guide the sodium solution contained inside the waterway structure to flow in various directions, thereby allowing the sodium solution to be easily supplied to the sodium solution battery cell, and the waterway structure. It has the effect of allowing the sodium solution contained within to mix well.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 발명의 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조의 나트륨용액전지 모듈과 나트륨용액전지 스택의 모식도를 나타낸 도면이다.
도 2는 나트륨용액전지의 작동원리를 개념적으로 설명한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 나트륨용액전지 셀의 기초가 되는 선행기술을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조의 나트륨용액전지 스택을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도5는 본 발명의 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조의 수로구조체를 나타낸 도면이다.
도6은 본 발명의 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조의 수로구조체의 일부를 확대한 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조의 나트륨 용액 순환 방식을 개념적으로 나타낸 도면이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing a sodium solution battery module and a sodium solution battery stack of a closed-loop module structure of a secondary battery using a sodium solution of the present invention.
Figure 2 is a diagram conceptually explaining the operating principle of a sodium solution battery.
Figure 3 is a diagram showing the prior art underlying the sodium solution battery cell according to the present invention.
Figure 4 is a diagram conceptually showing a sodium solution battery stack having a closed-loop module structure of a secondary battery using the sodium solution of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing the water channel structure of the closed loop module structure of a secondary battery using the sodium solution of the present invention.
Figure 6 is an enlarged view of a portion of the water channel structure of the closed-loop module structure of the secondary battery using the sodium solution of the present invention.
Figure 7 is a diagram conceptually showing the sodium solution circulation method of the closed-loop module structure of a secondary battery using the sodium solution of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, and the present embodiments are merely intended to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to provide common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in this specification may be used with meanings that can be commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Additionally, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless clearly specifically defined. The terms used in this specification are for describing embodiments and are not intended to limit the invention. As used herein, singular forms also include plural forms, unless specifically stated otherwise in the context.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as “first” and “second” are used to distinguish one component from another component, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.

본 명세서에서 사용되는 "포함한다 (Comprises)" 및/또는 "포함하는 (Comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.As used herein, “comprises” and/or “comprising” refers to a referenced component, step, operation and/or element that includes one or more other components, steps, operations and/or elements. Does not exclude presence or addition.

나트륨용액전지는 나트륨 용액을 양극재로 사용하여 충전 또는 방전이 가능하도록 설계된 이차전지이다. A sodium solution battery is a secondary battery designed to enable charging or discharging using sodium solution as an anode material.

도 1을 참고하면, 본 발명은 이러한 나트륨용액전지를 셀(Cell)형태로 구현하고, 셀 형태의 나트륨용액전지(110)와 수로구조체(120) 그리고 이를 감싸는 커버(130)가 하나의 나트륨용액전지 스택(Stack: 100)으로 구성되도록 하며, 이렇게 구성된 복수의 나트륨용액전지 스택(100)들을 적층하여 폐루프 구조로 모듈화시켜 나트륨용액전지 모듈(200)이 형성되도록 하고, 이러한 나트륨용액전지 모듈(200)을 다양한 중/대규모 에너지 저장장치로 활용될 수 있도록 설계한 발명이다.Referring to Figure 1, the present invention implements this sodium solution battery in the form of a cell, and the cell-shaped sodium solution battery 110, the water channel structure 120, and the cover 130 surrounding it are one sodium solution. It is composed of a battery stack (Stack: 100), and a plurality of sodium solution battery stacks (100) configured in this way are stacked and modularized into a closed loop structure to form a sodium solution battery module (200), and this sodium solution battery module ( 200) is an invention designed to be used as a variety of medium/large-scale energy storage devices.

참고로, 여기서 말하는 ‘셀’이란 물질의 화학적, 물리적 반응을 이용하여 방출된 에너지를 전기 에너지로 변환하는 소형의 장치를 뜻하며 태양전지의 ‘셀’을 생각하면 이해하기 쉬울 것이다. 본 발명은 이러한 소형의 셀의 크기를 확장시키거나 형상을 변환시켜 다양한 중/대규모 에너지 저장장치로 활용될 수 있도록 한다.For reference, the ‘cell’ here refers to a small device that converts the emitted energy into electrical energy using chemical and physical reactions of materials. It is easier to understand if you think of the ‘cell’ of a solar cell. The present invention expands the size of these small cells or changes their shape so that they can be used as various medium- and large-scale energy storage devices.

이러한 ‘셀 형태의 나트륨용액전지(이하, 나트륨용액전지 셀(110)이라 약칭함)’와 폐루프 모듈 구조를 설명하기 앞서, 나트륨용액전지의 작동원리에 대하여 간략히 살펴보도록 한다.Before explaining this ‘cell-shaped sodium solution battery (hereinafter abbreviated as sodium solution battery cell 110)’ and the closed-loop module structure, let’s briefly look at the operating principle of the sodium solution battery.

[나트륨용액전지의 작동원리] [Operating principle of sodium solution battery]

도2는 나트륨용액전지의 작동원리를 설명하기 위하여 평상 시의 나트륨용액전지의 모습, 나트륨용액전지가 충전되었을 때(Charging)와 방전되었을 때(Discharging) 모습을 개념적으로 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram conceptually showing the sodium solution battery in normal times and the sodium solution battery when it is charged (charging) and when it is discharged (discharging) in order to explain the operating principle of the sodium solution battery.

먼저, 도1을 참고하여 평상 시의 나트륨용액전지(a)를 살펴보면, 나트륨용액전지는 양극집전체, 고체전해질, 유기전해질, 음극 물질을 포함하며, 나트륨용액전지의 양극재로 사용되는 나트륨용액 투입시켜 상기 양극집전체 주변에 수용되도록 한다.First, looking at a normal sodium solution battery (a) with reference to Figure 1, the sodium solution battery includes a positive electrode current collector, a solid electrolyte, an organic electrolyte, and a negative electrode material, and the sodium solution used as the positive electrode material of the sodium solution battery Inject it so that it is accommodated around the positive electrode current collector.

여기서, 고체전해질은 세라믹 소재의 ‘나시콘(NASICON)’으로서, 상기 양극집전체 주변에 수용된 나트륨 용액이 무분별하게 유기전해질과 음극물질로 이동되는 것을 방지하도록 분리막 형태로 마련된다.Here, the solid electrolyte is ‘NASICON’ made of ceramic material, and is provided in the form of a separator to prevent the sodium solution contained around the positive electrode current collector from indiscriminately moving to the organic electrolyte and the negative electrode material.

이러한 고체전해질은 나트륨용액전지가 전기에너지를 받았을 때에 나트륨 이온만 선택적으로 이동시킨다. 다시 말해, 나트륨 용액이 전기에너지를 받게 되면 전기화학 반응이 발생하게 되고, 이러한 전기화학 반응에 의하여 나트륨 용액의 포함된 이온들이 이동하게 되며, 고체전해질은 나트륨 용액의 포함된 이온들 중 나트륨 이온만 선택적으로 통과시킨다.This solid electrolyte selectively moves only sodium ions when the sodium solution battery receives electrical energy. In other words, when the sodium solution receives electrical energy, an electrochemical reaction occurs. This electrochemical reaction causes the ions contained in the sodium solution to move, and the solid electrolyte moves only the sodium ions among the ions contained in the sodium solution. Pass selectively.

유기전해질은 고체전해질을 통해 선택적으로 이동된 나트륨 이온이 음극 물질로 도달할 수 있도록 유도하는 전해질이다. 구체적으로, 양이온(+)인 나트륨 이온은 음극을 띠는 물질로 이동하려는 성질을 가지고 있으며, 유기 전해질은 이러한 성질을 지닌 나트륨 이온을 음극 물질로 이동시키는 역할을 수행한다.The organic electrolyte is an electrolyte that allows sodium ions selectively moved through the solid electrolyte to reach the cathode material. Specifically, sodium ions, which are positive ions, have the tendency to move to a negative electrode material, and the organic electrolyte plays a role in moving sodium ions with this property to a negative electrode material.

음극 물질은 용어 그대로 음극을 띠는 물질로서, 유기전해질을 통해 이동된 나트륨 이온들이 축적되는 곳이며, 이렇게 음극 물질에 나트륨 이온들이 축적되면서 나트륨용액전지가 충전된다(b). The cathode material, as the term suggests, is a material with a negative electrode, and is where sodium ions moved through the organic electrolyte accumulate. As sodium ions accumulate in the cathode material, the sodium solution battery is charged (b).

이렇게 전기에너지가 충전된 나트륨용액전지 즉, 음극물질에 나트륨 이온이 축적된 나트륨용액전지는 작동기기가 연결되면 방전된다(C). 구체적으로, 전기에너지가 충전된 나트륨용액전지에 작동기기가 연결되면, 음극 물질에 저장된 전자가 연결된 도선을 타고 양극집전체로 이동됨과 동시에 음극 물질에 저장된 나트륨 이온이 고체전해질을 통과하여 다시금 나트륨 용액과 양극집전체로 이동되면서 전기가 만들어지면서 방전된다.A sodium solution battery charged with electrical energy, that is, a sodium solution battery with sodium ions accumulated in the cathode material, is discharged when an operating device is connected (C). Specifically, when an operating device is connected to a sodium solution battery charged with electrical energy, the electrons stored in the cathode material are moved to the positive electrode current collector along the connected conductor, and at the same time, the sodium ions stored in the cathode material pass through the solid electrolyte and return to the sodium solution. As it moves to the anode current collector, electricity is generated and discharged.

[나트륨 용액][Sodium solution]

본 발명의 나트륨용액전지는 양극재로서 해수를 포함한 나트륨 용액이 활용된다. 다시 말해, 나트륨용액전지는 양극재로서 바닷물뿐만 아니라 나트륨용액전지를 통하여 전기를 충전하고 방전시킬 수 있는 나트륨 이온이 포함된 소금물이 활용될 수 있다는 것이다. The sodium solution battery of the present invention uses a sodium solution containing seawater as an anode material. In other words, the sodium solution battery can use not only seawater but also salt water containing sodium ions that can charge and discharge electricity through the sodium solution battery as the anode material.

본 발명이 나트륨용액전지에 사용되는 양극재로 해수뿐만 아니라 소금물도 활용 가능하게 설계한 이유는 나트륨용액전지의 활용성을 높이기 위함이다. 예를 들어, 나트륨용액전지의 사용이 상용화되어 자동차에도 활용될 수 있는데, 가령 자동차 운전 중 나트륨용액전지의 양극재인 해수가 고갈되어 갑자기 자동차의 시동이 꺼졌을 때에 운전자는 양극재인 해수를 사전에 구비해두고 있지 않는 한 나트륨용액전지 내에 해수를 보충할 수 없으며, 주변에 바다가 없는 한 손쉽게 해수를 구하기에는 어려움이 있을 것이다. 하지만, 나트륨용액전지의 양극재로서 소금물이 활용될 수 있도록 하면, 소금물은 해수에 비해 비교적 구하기 쉽고, 이후에 물에 나트륨 이온이 포함된 가루(예: 소금 또는 나트륨용액전지의 양극재로 활용될 수 있는 일정한 성분을 지니는 가루)를 타 나트륨 용액(소금물)을 제조하는 방법이 개발되어 활용될 수도 있기에, 나트륨용액전지에 사용되는 양극재를 해수로 사용하는 것보다 일정한 품질과 농도를 지닌 소금물을 사용하면 가정, 상공업, 유틸리티용으로도 활용될 수 있다는 것이다.The reason why the present invention was designed so that not only seawater but also salt water can be used as the anode material used in the sodium solution battery is to increase the usability of the sodium solution battery. For example, the use of sodium solution batteries has been commercialized and can be used in automobiles. For example, when seawater, the anode material of a sodium solution battery, is depleted while driving a car and the car suddenly turns off, the driver must have seawater, the anode material, prepared in advance. Unless you have it, you cannot replenish seawater in the sodium solution battery, and unless there is an ocean nearby, it will be difficult to easily obtain seawater. However, if salt water can be used as an anode material for a sodium solution battery, salt water is relatively easy to obtain compared to seawater, and powder containing sodium ions in water (e.g., salt or powder that can be used as an anode material for a sodium solution battery) can be used as an anode material for a sodium solution battery. A method of producing sodium solution (salt water) using powder with a certain composition may be developed and utilized, so rather than using seawater as the anode material used in sodium solution batteries, salt water with a certain quality and concentration can be used. It can be used for home, commercial, industrial, and utility purposes.

한편, 나트륨용액전지에 사용되는 양극재를 해수뿐만 아니라 소금물도 활용할 수 있도록 설계한 또 다른 이유는 나트륨용액전지를 바닷물에 담가 사용하는 방법의 문제점을 해소시키기 위함이다. 나트륨용액전지를 바닷물에 담가 사용하는 방법의 문제점은 해조류가 나트륨용액전지에 달라붙는 것에 기인한 문제, 그리고 기온 변화에 따른 해수의 농도가 변화하는 것에 기인한 문제들일 수 있는데, 이러한 문제점을 해소하고자 나트륨용액전지의 양극재로 해수뿐만 아니라 나트륨 용액이 활용될 수 있다.Meanwhile, another reason why the cathode material used in the sodium solution battery was designed to use not only seawater but also salt water is to solve the problem of using the sodium solution battery by submerging it in seawater. Problems with using a sodium solution battery by immersing it in seawater can be problems caused by seaweed sticking to the sodium solution battery and problems caused by changes in the concentration of seawater due to temperature changes. To solve these problems, Not only seawater but also sodium solution can be used as the anode material for sodium solution batteries.

이상, 나트륨용액전지의 작동원리에 대하여 간략히 살펴보았다.Above, we briefly looked at the operating principle of a sodium solution battery.

다음으로, 본 발명에 따른 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조에 사용되는 나트륨용액전지 셀(110)에 대하여 자세히 살펴보도록 한다. Next, let's take a closer look at the sodium solution battery cell 110 used in the closed-loop module structure of a secondary battery using a sodium solution according to the present invention.

[나트륨용액전지 셀(110)][Sodium solution battery cell (110)]

본 발명의 나트륨용액전지 셀(110)은 도 3과 같은 모양의 ‘이차전지용 양극 및 이차전지’를 모듈로서 사용될 수 있도록 일부 변형한 것이다. 도 3은 이러한 나트륨용액전지 셀(110)의 모습을 개념적으로 나타낸 것인데, 도 3을 참고하면, 나트륨용액전지 셀(110)은 기존의 상용화되어 있던 동전 형상 나트륨용액전지의 한계를 극복하기 위하여 나트륨 용액과 집전체 또는 전극과의 접촉 면적을 넓히고자 설계된 사각형상의 나트륨용액전지일 수 있다.The sodium solution battery cell 110 of the present invention is a partially modified ‘anode and secondary battery for secondary battery’ of the shape shown in FIG. 3 so that it can be used as a module. Figure 3 conceptually shows the appearance of this sodium solution battery cell 110. Referring to Figure 3, the sodium solution battery cell 110 is a sodium solution battery cell 110 to overcome the limitations of the existing commercially available coin-shaped sodium solution battery. It may be a square-shaped sodium solution battery designed to expand the contact area between the solution and the current collector or electrode.

나트륨용액전지 셀(110)은 양극 전극(111)과 음극 전극(112)을 포함하고, 앞서 한번 설명한 유기전해질(미도시)과 고체전해질(미도시)이 내부에 구비되어 있으며, 나트륨용액전지 셀(110)은 이러한 구성요소를 통하여 전기를 충전하고 방전할 수 있다. 구체적으로, 나트륨용액전지 셀(110)은 둘레를 따라 형성된 용액출입구(123: 도 4 참고)를 통해 나트륨 용액이 공급되고 나트륨 용액이 공급된 상태에서 외부로부터 전기에너지를 받게 되면, 나트륨 용액에 포함된 나트륨 이온이 고체전해질을 통과하게 되고 고체전해질을 통과한 나트륨 이온은 유기전해질을 통해 음극 전극(112)에 축적되어 전기가 충전되고, 전기가 충전된 나트륨용액전지 셀(110)에 작동되는 기기를 연결하면 음극 전극(112)에 저장된 전자가 양극 전극(111)으로 이동됨과 동시에 음극 전극(112)에 축적된 나트륨 이온이 고체전해질을 통과하여 다시금 나트륨 용액과 양극 전극(111)으로 이동되면서 전기가 생산되고 방전된다.The sodium solution battery cell 110 includes an anode electrode 111 and a cathode electrode 112, and the previously described organic electrolyte (not shown) and solid electrolyte (not shown) are provided inside, and the sodium solution battery cell (110) can charge and discharge electricity through these components. Specifically, the sodium solution battery cell 110 is supplied with a sodium solution through a solution inlet (123; see Figure 4) formed along the circumference, and when it receives electrical energy from the outside while the sodium solution is supplied, it is included in the sodium solution. The sodium ions pass through the solid electrolyte, and the sodium ions that pass through the solid electrolyte are accumulated on the cathode electrode 112 through the organic electrolyte and are charged with electricity. A device that operates on the charged sodium solution battery cell 110. When connected, the electrons stored in the cathode electrode 112 are moved to the anode electrode 111, and at the same time, the sodium ions accumulated in the cathode electrode 112 pass through the solid electrolyte and move back to the sodium solution and the anode electrode 111, thereby generating electricity. is produced and discharged.

이렇듯 나트륨용액전지 셀(110)은 기존의 나트륨용액전지들과 유사한 작동원리를 가지며, 나트륨용액전지 셀(110)과 양극재인 나트륨 용액만 있으면 언제든지 전기를 충전하고 이용할 수 있다.In this way, the sodium solution battery cell 110 has a similar operating principle to existing sodium solution batteries, and can be charged and used for electricity at any time as long as the sodium solution battery cell 110 and the sodium solution, which is an anode material, are required.

이상, 본 발명의 나트륨용액전지 셀(110)에 대하여 자세히 살펴보았다.Above, the sodium solution battery cell 110 of the present invention was examined in detail.

다음으로, 본 발명의 폐루프 모듈 구조를 이용한 나트륨용액전지의 폐루프 모듈 구조를 이루는 기본 단위인 나트륨용액전지 스택에 대하여 살펴보도록 한다.Next, let's look at the sodium solution battery stack, which is the basic unit that forms the closed loop module structure of the sodium solution battery using the closed loop module structure of the present invention.

[나트륨용액전지 스택][Sodium solution battery stack]

도 4는 본 발명의 폐루프 모듈 구조를 이용한 나트륨용액전지의 폐루프 모듈 구조를 이루는 기본 단위인 나트륨용액전지 스택(100)의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.Figure 4 is a diagram conceptually showing the configuration of the sodium solution battery stack 100, which is the basic unit of the closed loop module structure of the sodium solution battery using the closed loop module structure of the present invention.

본 발명의 나트륨용액전지 스택(100)은 나트륨용액전지 셀(110), 수로구조체(120) 및 커버(130)로 구성되며, 보다 구체적으로 나트륨용액전지 스택(100)은 수로구조체(120)를 중심으로 하여 수로구조체(120) 양면에 두 개의 나트륨용액전지 셀(110)이 배치되고, 이러한 배치 상태에서 양 끝에 두 개의 커버(130)가 배치된 구성을 말한다. The sodium solution battery stack 100 of the present invention consists of a sodium solution battery cell 110, a water channel structure 120, and a cover 130. More specifically, the sodium solution battery stack 100 includes a water channel structure 120. This refers to a configuration in which two sodium solution battery cells 110 are placed on both sides of the water conduit structure 120, and in this arrangement, two covers 130 are placed at both ends.

이러한 구성을 지닌 나트륨용액전지 스택(100)은 각 구성요소들이 적층(積層)되어 결합되면서 하나의 나트륨용액전지 스택(100)으로 사용되며, 나트륨용액전지 스택(100)의 구성요소들이 적층될 때에 나트륨용액전지 셀(100)은 수로구조체(120)와 커버(130) 사이에 내입된다. 참고로, 나트륨용액전지 스택(100)의 구성요소들이 결합될 때에 나트륨용액전지 셀(100)이 수로구조체(120)와 커버(130) 사이에 내입되는 이유는 나트륨용액전지 셀(100)이 충전과 방전될 때에 공기, 이물질 등이 침투되는 것을 방지하여 나트륨용액전지 셀(100)이 제대로 작동될 수 있게 하기 위함이며, 동시에 나트륨용액전지 셀(100)의 수명 단축을 방지하기 위함이다.The sodium solution battery stack 100 with this configuration is used as a single sodium solution battery stack 100 by stacking and combining each component, and when the components of the sodium solution battery stack 100 are stacked, The sodium solution battery cell 100 is inserted between the water conduit structure 120 and the cover 130. For reference, when the components of the sodium solution battery stack 100 are combined, the reason why the sodium solution battery cell 100 is inserted between the water conduit structure 120 and the cover 130 is because the sodium solution battery cell 100 is charged. This is to prevent air, foreign substances, etc. from penetrating during overdischarge so that the sodium solution battery cell 100 can operate properly, and at the same time, to prevent the lifespan of the sodium solution battery cell 100 from being shortened.

나트륨용액전지 스택(100)의 배치와 구성은 상기 언급한 것으로 한정되지 않으며 배치 순서가 변경되거나 나트륨용액전지 스택(100)을 구성하는 구성요소들이 추가 또는 제외될 수 있다. 예를 들면, 하나의 나트륨용액전지 스택(100)에 공급되는 나트륨 용액의 양을 늘리기 위해 양쪽 끝 커버(13)와 나트륨용액전지 셀(110) 사이에 수로구조체(120)가 하나씩 추가로 배치될 수 있다. 다시 말해, 커버(130)-수로구조체(120)-나트륨용액전지 셀(110)-수로구조체(120)-나트륨용액전지 셀(110)-수로구조체(120)-커버(130)가 하나의 나트륨용액전지 스택(100)으로 구성될 수 있다. 또한, 하나의 나트륨용액전지 스택(100)이 충전 또는 방전되는 전기의 양을 늘리기 위해 나트륨용액전지 셀(110)이 추가로 구성될 수도 있다. 다시 말해, 양 끝의 커버(130)와 중심의 수로구조체(120) 사이에 나트륨용액전지 셀(110)이 하나씩 추가로 배치되어, 기존의 두 개였던 나트륨용액전지 셀(110)이 4개로 배치될 수 있다는 것이다.The arrangement and configuration of the sodium solution battery stack 100 are not limited to those mentioned above, and the arrangement order may be changed or components constituting the sodium solution battery stack 100 may be added or excluded. For example, in order to increase the amount of sodium solution supplied to one sodium solution battery stack 100, one additional water conduit structure 120 will be placed between both end covers 13 and the sodium solution battery cell 110. You can. In other words, the cover 130 - water channel structure 120 - sodium solution battery cell 110 - water channel structure 120 - sodium solution battery cell 110 - water channel structure 120 - cover 130 is one sodium solution. It may be composed of a solution cell stack (100). In addition, sodium solution battery cells 110 may be additionally configured to increase the amount of electricity charged or discharged by one sodium solution battery stack 100. In other words, one additional sodium solution battery cell 110 is placed between the cover 130 at both ends and the central water channel structure 120, so that the existing two sodium solution battery cells 110 are arranged into four. That it can happen.

이상, 나트륨용액전지 스택(100)의 구성과 구성요소들의 배치에 대하여 살펴보았다. Above, we looked at the configuration of the sodium solution battery stack 100 and the arrangement of the components.

다음으로, 나트륨용액전지 스택(100)의 각 구성요소들에 대하여 살펴보도록 하며, 나트륨용액전지 셀(110)에 대한 설명은 앞서 한번 설명하였기에 중복 설명을 방지하고자 생략하도록 한다.Next, we will look at each component of the sodium solution battery stack 100, and since the sodium solution battery cell 110 has been described once before, it will be omitted to prevent redundant explanation.

[수로구조체(120)][Waterway structure (120)]

도 5는 본 발명의 수로구조체(120), 및 이에 포함된 구성요소들을 나타낸 도면이다.Figure 5 is a diagram showing the water conduit structure 120 of the present invention and the components included therein.

수로구조체(120)는 수로구조체 테두리(121), 연결부재(122), 용액출입구(123), 수로가이드(124), 수로지지대(125), 와류생성부(126), 배수구(127) 및 솔레노이드 밸브(128)를 포함한다.The waterway structure 120 includes a waterway structure rim 121, a connecting member 122, a solution inlet 123, a waterway guide 124, a waterway support 125, a vortex generator 126, a drain 127, and a solenoid. Includes valve 128.

수로구조체 테두리(121)는 커버 테두리(131: 도 4 참고)와 형상이 동일하나 사용목적에 일부 차이가 있다. 구체적으로, 수로구조체 테두리(121)와 커버 테두리(131)에는 나트륨용액전지 스택(100)으로 결합되었을 때에 각각의 연결부재(122,132)를 통하여 연결되어 나트륨용액전지 스택(100)으로 결합될 수 있도록 각각의 연결부재(122,132)의 배치 위치나 테두리(121,131)의 두께, 길이 등이 동일하게 형성될 수 있다. 하지만, 수로구조체 테두리(121)는 수로구조체(120)가 나트륨용액전지 스택(100)으로 결합되었을 때에 수로구조체(120) 내의 구성요소인 수로가이드(124)와 수로지지대(125)가 외부로 노출되지 않도록 막아주는 목적으로 사용되는 반면, 커버 테두리(131)는 나트륨용액전지 스택(100)으로 결합되었을 때에 나트륨용액전지 셀(110)을 내입시키고 나트륨용액전지 셀(110)이 외부로 노출되지 않도록 막아주는 목적으로 사용된다는 것에서 차이가 있다.The waterway structure border 121 has the same shape as the cover border 131 (see Figure 4), but there are some differences in the purpose of use. Specifically, when the water channel structure edge 121 and the cover edge 131 are combined into the sodium solution battery stack 100, they are connected through the respective connecting members 122 and 132 so that they can be combined into the sodium solution battery stack 100. The arrangement positions of each connecting member 122 and 132 and the thickness and length of the edges 121 and 131 may be formed to be the same. However, when the waterway structure rim 121 is combined with the sodium solution battery stack 100, the waterway guide 124 and the waterway support 125, which are components within the waterway structure 120, are exposed to the outside. On the other hand, the cover border 131 is used to insert the sodium solution battery cells 110 when combined into the sodium solution battery stack 100 and to prevent the sodium solution battery cells 110 from being exposed to the outside. The difference is that it is used for the purpose of blocking.

연결부재(122)는 수로구조체 테두리(121) 곳곳에 소정의 간격을 두고 적어도 하나 이상 배치된 부재이다. 이러한 연결부재(122)는 하나의 나트륨용액전지 스택(100)을 연결하여 결합시키는 것에 사용되며, 나트륨용액전지 스택(100)들 사이를 연결할 때에 사용될 수도 있다. 이러한 사용 예에 따라 후술할 나트륨용액전지 모듈(200)이 만들어질 수 있는 것이다.The connection member 122 is at least one member arranged at predetermined intervals throughout the waterway structure edge 121. This connecting member 122 is used to connect and combine one sodium solution battery stack 100, and may also be used when connecting between sodium solution battery stacks 100. According to this use example, a sodium solution battery module 200, which will be described later, can be produced.

연결부재(122)는 도 5와 같이 연결부재(122)가 일부 관통되어 홀(122a)이 형성되고, 상기 홀(122a)에 특수 제작된 연결로드(미도시)를 통과시켜 각각의 연결부재(122,132)를 연결하는 방식으로 활용될 수 있다.As shown in Figure 5, the connecting member 122 is partially penetrated to form a hole 122a, and a specially manufactured connecting rod (not shown) is passed through the hole 122a to connect each connecting member ( 122,132) can be used in a way that connects them.

한편, 연결부재(122)는 암컷연결부재(미도시)와 수컷연결부재(미도시)로 나누어져 서로가 대응되어 결합되는 방식으로 활용될 수도 있다. 구체적으로, 수로구조체(120)의 연결부재(122)와 커버(130)의 연결부재(132) 중 하나는 도 5와 같이 일부가 관통되어 암컷연결부재로 설계될 수 있으며, 나머지 하나는 상기 암컷연결부재에 체결될 수 있도록 대응되는 형상을 지닌 수컷연결부재로 설계되어 각각의 연결부재(122,132)를 연결하는 방식으로 활용될 수 있다.Meanwhile, the connecting member 122 may be divided into a female connecting member (not shown) and a male connecting member (not shown) and used in a way that they correspond to each other and are combined. Specifically, one of the connecting member 122 of the water channel structure 120 and the connecting member 132 of the cover 130 may be partially penetrated and designed as a female connecting member as shown in Figure 5, and the other one may be designed as a female connecting member. It is designed as a male connecting member with a corresponding shape so that it can be fastened to the connecting member, and can be used to connect each connecting member (122, 132).

도 5를 참고할 때, 용액출입구(123)는 저장탱크(300: 도 7 참고)와 펌프(310: 도 7 참고)에 의하여 나트륨 용액이 공급되면 공급된 나트륨 용액이 수로구조체(120)내부로 유입될 수 있도록 마련된 홀(Hole)이다. Referring to Figure 5, when the sodium solution is supplied to the solution inlet 123 by the storage tank 300 (see Figure 7) and the pump (310: see Figure 7), the supplied sodium solution flows into the water channel structure 120. This is a hole prepared for this.

용액출입구(123)는 수로구조체 테두리(121)의 상단부, 하단부 각각 하나씩 마련될 수 있으며, 수로구조체 테두리(121) 하단부에 위치한 용액출입구(123)로 나트륨 용액이 먼저 유입되도록, 그리고 수로구조체 테두리(121) 상단부에 위치한 용액출입구(123)를 통해 나트륨 용액이 다른 수로구조체(120)로 배출될 수 있도록 출구역할을 수행한다. 이러한 용액출입구(123)를 통한 나트륨 용액의 유입 또는 배출 방식의 순환 방식은 도 7의 나트륨용액전지 모듈(10)의 나트륨 용액 순환 방식을 설명할 때에 보다 자세히 살펴보도록 한다.The solution inlet 123 may be provided at the upper and lower ends of the water channel structure rim 121, so that the sodium solution flows first into the solution inlet 123 located at the lower part of the water channel structure rim 121, and the water channel structure rim ( 121) It serves as an outlet so that the sodium solution can be discharged to another water channel structure (120) through the solution inlet (123) located at the upper end. The circulation method of inflow or discharge of sodium solution through the solution inlet 123 will be examined in more detail when explaining the sodium solution circulation method of the sodium solution battery module 10 of FIG. 7.

한편, 용액출입구(123)가 수로구조체(120)의 상단부 및 하단부 각각에 배치된 이유는 수로구조체(120)의 하단부를 통해서만 나트륨 용액이 공급되도록 하고 수로구조체(120)의 상단부를 통해서만 다음 스택으로 나트륨 용액이 이동되도록 함으로써 거품의 발생을 최소화 하기 위함이다. 구체적으로, 나트륨 용액이 이동할 때에 거품이 발생하면 나트륨 용액의 전기화학반응을 방해할 수 있고, 거품이 나트륨용액전지 셀(110)에 달라붙어 나트륨용액전지 셀(110)의 수명을 단축시킬 수 있다. 이러한 거품은 나트륨 용액이 이동할 때에 무언가와 부딪히면 발생하게 되며, 특히, 나트륨 용액이 위에서 아래로 이동하게 되면 중력의 힘까지 더해져 더 많은 거품이 발생하게 된다. 이에 따라 본 발명은 나트륨용액전지 스택(100)에 나트륨 용액을 공급시킬 때에 수로구조체(120)의 하단부를 통해서만 나트륨 용액이 공급되도록 하여 아래에서 위로 차오를 수 있도록 하며, 나트륨 용액을 다음 나트륨용액전지 스택(100)으로 이동시킬 때에는 수로구조체(120)의 상단부에서 배출되어 호스(400: 도 7 참고)를 통하여 위에서 아래로 이동시켜 거품 없이 나트륨 용액이 순환되도록 하는 것이다.Meanwhile, the reason why the solution inlet 123 is placed at each of the upper and lower parts of the water channel structure 120 is to ensure that the sodium solution is supplied only through the lower part of the water channel structure 120 and to the next stack only through the upper part of the water channel structure 120. This is to minimize the generation of bubbles by allowing the sodium solution to move. Specifically, if bubbles are generated when the sodium solution moves, it may interfere with the electrochemical reaction of the sodium solution, and the bubbles may stick to the sodium solution battery cell 110, shortening the lifespan of the sodium solution battery cell 110. . These bubbles occur when the sodium solution collides with something while moving. In particular, when the sodium solution moves from top to bottom, the force of gravity is added, causing more bubbles to be generated. Accordingly, the present invention allows the sodium solution to flow from the bottom to the top by supplying the sodium solution only through the lower part of the water conduit structure 120 when supplying the sodium solution to the sodium solution battery stack 100, and the sodium solution is fed to the next sodium solution battery. When moving to the stack 100, the sodium solution is discharged from the upper part of the water conduit structure 120 and moved from top to bottom through a hose 400 (see FIG. 7) to circulate the sodium solution without bubbles.

수로는 용액출입구(123)로부터 수로구조체(120) 내에 유입된 나트륨 용액이 이동되는 통로이며, 이러한 수로는 수로가이드(124)의 구조를 따라 형성될 수 있다. 수로가이드(124)는 수로구조체(120) 내부로 유입된 나트륨 용액으로 하여금 바다 환경과 같이 활용하기 위하여 특수한 구조를 가진다. 여기서 특수한 구조는 도 5에서 살펴볼 수 있는 지그재그(ZigZag)구조 일 수 있다. 수로의 구조, 더 정확하게는 수로가이드(124)의 배치에 의해 형성되는 수로의 구조가 지그재그와 같은 구조를 가지면 단순히 수로구조체(120)에 나트륨 용액이 차올라 한 방향으로 상승되거나 하강되는 것과 달리 지그재그 즉, 나트륨 용액이 수로구조체(120) 내부에 마치 여러 방향으로 흐르도록 하여 나트륨 용액이 흐르는 바다환경과 같은 환경이 조성될 수 있다.The waterway is a passage through which the sodium solution flowing into the waterway structure 120 from the solution inlet 123 moves, and this waterway may be formed along the structure of the waterway guide 124. The waterway guide 124 has a special structure to utilize the sodium solution flowing into the waterway structure 120 in a sea environment. Here, the special structure may be the zigzag structure shown in FIG. 5. If the structure of the waterway, more precisely, the structure of the waterway formed by the arrangement of the waterway guide 124, has a zigzag-like structure, unlike the sodium solution simply filling the waterway structure 120 and rising or falling in one direction, the waterway structure 124 has a zigzag-like structure. , an environment like a sea environment in which a sodium solution flows can be created by allowing the sodium solution to flow in various directions inside the water channel structure 120.

참고로, 수로가이드(124)의 구조는 도 5와 같이 지그재그(ZigZag) 구조일수도 있지만 이에 한정되지 않으며, 수로구조체(120) 내부에 수용된 나트륨 용액이 여러 방향으로 흐를 수 있도록 하는 구조라면 어떠한 것이든 수로가이드(124)의 구조로 활용할 수 있다. 또한, 수로가이드(124)는 나트륨용액전지 셀(110)과의 접촉면을 넓게 위하여 수로가이드(124) 사이의 경계를 최대한 얇게(1mm 내지 2mm)하여 설계될 수 있다.For reference, the structure of the waterway guide 124 may be a zigzag structure as shown in FIG. 5, but is not limited to this. What is the structure that allows the sodium solution contained inside the waterway structure 120 to flow in various directions? It can be used as the structure of a waterway guide (124). In addition, the waterway guide 124 may be designed by making the boundary between the waterway guides 124 as thin as possible (1 mm to 2 mm) in order to widen the contact surface with the sodium solution battery cell 110.

한편, 수로가이드(124)를 통하여 나트륨 용액이 이동하다 보면 수로가이드(124)가 나트륨 용액의 수압을 못 이기고 형상이 변형되거나 수로가이드(124)의 구조가 훼손될 수 있다. 이러한 수로가이드(124)의 형상변형 또는 훼손을 방지하기 위해 수로구조체(120) 내부에는 수로가이드(124)를 지지해주는 수로지지대(125)가 추가로 구비될 수 있다.Meanwhile, as the sodium solution moves through the waterway guide 124, the waterway guide 124 may not be able to withstand the water pressure of the sodium solution and its shape may be deformed or the structure of the waterway guide 124 may be damaged. In order to prevent the shape of the waterway guide 124 from being deformed or damaged, a waterway support 125 that supports the waterway guide 124 may be additionally provided inside the waterway structure 120.

도 5 내지 6을 참고하면, 수로지지대(125)는 수로가이드(124)의 좌우 말단 부분에 관통된 기둥형상의 지지대이다.Referring to Figures 5 and 6, the waterway support 125 is a pillar-shaped support penetrating the left and right end portions of the waterway guide 124.

수로지지대(125) 역시 수로가이드(124)와 마찬가지로 수로구조체 내부에서 나트륨 용액이 흐르는 것을 방해하지 않도록 얇은 두께(1mm 내지 2mm)로 설계될 수 있으며, 또한 그 형상이 유선형으로 설계될 수 있다.Like the waterway guide 124, the waterway support 125 can also be designed to be thin (1 mm to 2mm) so as not to impede the flow of sodium solution inside the waterway structure, and its shape can also be designed to be streamlined.

한편, 나트륨용액전지 셀(110)이 전기를 충전하거나 생산하려면 나트륨 용액의 나트륨이온의 공급이 원활히 이루어져야 하며, 나트륨이온의 공급이 원활이 이루어지지 않는다면 나트륨용액전지 셀(110)의 성능이 확연히 떨어지게 된다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 수로지지대(125) 외표면에 와류생성부(126)를 돌출 형성시켜 나트륨 용액의 흐름 경로를 일시적으로 변경시키고 와류(Vortex)가 생성되도록 할 수 있다. 이로써 나트륨 용액에 포함된 나트륨이온의 이동성을 향상시켜 나트륨이온이 나트륨용액전지 셀(110)에 원활하게 공급될 수 있도록 한다. On the other hand, in order for the sodium solution battery cell 110 to charge or produce electricity, the supply of sodium ions from the sodium solution must be smooth. If the supply of sodium ions is not smooth, the performance of the sodium solution battery cell 110 will significantly deteriorate. do. In order to solve this problem, the present invention can temporarily change the flow path of the sodium solution and generate a vortex by forming a protruding vortex generator 126 on the outer surface of the water channel support 125. This improves the mobility of sodium ions contained in the sodium solution so that the sodium ions can be smoothly supplied to the sodium solution battery cell 110.

이러한 와류생성부(126)는 도 6에 도시된 바와 같이 뿔형상으로 설계될 수 있으며, 수로가이드(124)를 따라 한 방향으로 흐르던 나트륨 용액이 뿔형상의 와류생성부(126)에 의해 적어도 두 갈래로 나뉘어 흐를 수 있게 유도될 수 있다. 또한 갈래로 나뉘어 흐르던 나트륨 용액은 흐르는 방향에서 마주하는 수로가이드(124)와 다시 한번 부딪히게 되어 나선형의 흐름을 갖는 와류(Vortex)를 형성시킬 수 있다. This vortex generator 126 may be designed in a cone shape as shown in FIG. 6, and the sodium solution flowing in one direction along the waterway guide 124 is divided into at least two by the cone-shaped vortex generator 126. It can be divided into branches and induced to flow. In addition, the sodium solution that was divided into branches can once again collide with the waterway guide 124 facing in the direction of flow, forming a vortex with a spiral flow.

참고로, 와류생성부(126)의 형상은 앞서 언급한 뿔형상에 한정되지 않으며, 수로 가이드(124)를 통하여 한 방향으로 흐르던 나트륨 용액이 부딪혔을 때에 여러 갈래로 흐를 수 있도록 하는 한 다양한 형상으로 설계될 수 있다. For reference, the shape of the vortex generator 126 is not limited to the cone shape mentioned above, and is designed in various shapes as long as it allows the sodium solution flowing in one direction through the channel guide 124 to flow in various directions when hit. It can be.

한편, 수로구조체(120)를 통하여 양극재인 나트륨 용액과 접촉되는 나트륨용액전지는 나트륨 용액과의 접촉이 길어질수록 나트륨용액전지의 수명이 단축될 수 있다. 이러한 이유로 오랜 시간 동안 나트륨용액전지를 사용하지 않을 때에는 수로구조체(120)에 수용된 나트륨 용액을 배출시키는 것이 바람직한데, 본 발명은 사용자가 나트륨용액전지를 사용하지 않을 때에 선택적으로 수로구조체(120)에 수용된 나트륨 용액을 배출시킬 수 있도록 배수구(127)와 솔레노이드 밸브(128)를 포함할 수 있다.On the other hand, the lifespan of a sodium solution battery that is in contact with the sodium solution, which is the cathode material, through the conduit structure 120 may be shortened as the contact with the sodium solution continues. For this reason, when the sodium solution battery is not used for a long time, it is desirable to discharge the sodium solution contained in the water channel structure 120. The present invention provides a method of discharging the sodium solution contained in the water channel structure 120 selectively when the user does not use the sodium solution battery. It may include a drain 127 and a solenoid valve 128 to discharge the contained sodium solution.

배수구(127)는 수로구조체 테두리(121) 하단부에 배치된 것으로, 수로구조체(120)에 수용된 나트륨 용액을 배출하기 위하여 마련된 홀(Hole)이다. 솔레노이드 밸브(128)는 배수구(127)와 체결된 밸브로서, 전류를 이용하여 나트륨 용액의 흐름을 제어할 수 있어 사용자가 선택적으로 수로구조체(120)내에 수용된 나트륨 용액을 배출 시킬 수 있도록 유도한다. 구체적으로, 솔레노이드 밸브(128)는 소정의 전류를 받아야만 밸브가 열리도록 설계되어 있고, 솔레노이드 밸브(128) 내부는 개스킷(Gasket)구조로 마련되어 밸브가 열리면 나트륨 용액을 한 방향으로만 흐르도록 한다. 이러한 솔레노이드 밸브(128) 구조와 원리를 활용하면, 사용자는 수로구조체(120) 내에 수용된 나트륨 용액을 배출 시키려고 할 때에 솔레노이드 밸브(128) 내에 전류가 흐르도록 함으로써 밸브를 열여 나트륨 용액이 배수구(127)를 통하여 수로구조체(120) 바깥쪽으로 배출시킬 수 있다. 또한 사용자가 나트륨용액전지를 이용하여 전기를 충방전 시키려고 할 때에 상기 솔레노이드 밸브(128)내 전류가 흐르지 않도록 차단함으로써 밸브가 닫히게 하여 나트륨 용액의 누수를 방지할 수 있으며, 이런 방식으로 사용자는 솔레노이드 밸브(128)를 활용하여 수로구조체(120)내에 수용된 나트륨 용액을 선택적으로 배출 시킬 수 있다.The drain 127 is disposed at the lower end of the water channel structure rim 121 and is a hole provided to discharge the sodium solution contained in the water channel structure 120. The solenoid valve 128 is a valve connected to the drain 127 and can control the flow of sodium solution using electric current, thereby allowing the user to selectively discharge the sodium solution contained in the water conduit structure 120. Specifically, the solenoid valve 128 is designed to open only when a predetermined current is received, and the inside of the solenoid valve 128 is provided with a gasket structure to allow the sodium solution to flow in only one direction when the valve is opened. Using the structure and principle of the solenoid valve 128, when the user attempts to discharge the sodium solution contained in the water conduit structure 120, the user opens the valve by allowing current to flow in the solenoid valve 128 to allow the sodium solution to flow into the drain 127. It can be discharged to the outside of the waterway structure 120. In addition, when the user tries to charge and discharge electricity using the sodium solution battery, the leakage of the sodium solution can be prevented by blocking the current in the solenoid valve 128 to close the valve. In this way, the user can prevent the leakage of the sodium solution by closing the solenoid valve 128. (128) can be used to selectively discharge the sodium solution contained in the water conduit structure (120).

[커버][cover]

다시 도 4 를 참고하면, 커버(130)는 나트륨용액전지 스택(110)의 나머지 구성요소들을 덮어 보호하는 역할을 수행한다.Referring again to FIG. 4, the cover 130 serves to cover and protect the remaining components of the sodium solution battery stack 110.

커버(130)는 커버 테두리(131) 및 연결부재(132)를 포함할 수 있으며, 상기 커버 테두리(131)와 연결부재(132)에 대한 설명은 앞서 수로구조체 테두리(121)와 연결부재(122)를 설명할 때에 같이 설명하였으므로 생략하도록 한다.The cover 130 may include a cover edge 131 and a connection member 132. The description of the cover edge 131 and the connection member 132 was previously described as the waterway structure edge 121 and the connection member 122. ), so it will be omitted.

커버(130) 내부에는 나트륨용액전지 셀(110)이 내입될 수 있는 공간이 마련되어 있으나, 나트륨용액전지 셀(110)의 양극(111)과 음극(112)는 외부로 노출될 수 있도록 설계될 수 있다.Inside the cover 130, there is a space where the sodium solution battery cell 110 can be inserted, but the anode 111 and cathode 112 of the sodium solution battery cell 110 can be designed to be exposed to the outside. there is.

이상, 나트륨용액전지 스택(100)의 각 구성요소들에 대하여 살펴보았다.Above, we looked at each component of the sodium solution battery stack 100.

다음으로, 복수의 나트륨용액전지 스택(100)이 모듈화된 나트륨용액전지 모듈(200)과 나트륨 용액이 나트륨용액전지 모듈(200) 내에서 폐루프로 순환되는 방식에 대하여 살펴보도록 한다.Next, we will look at the sodium solution battery module 200 in which a plurality of sodium solution battery stacks 100 are modularized and the method in which the sodium solution is circulated in a closed loop within the sodium solution battery module 200.

[나트륨용액전지 모듈(200)][Sodium solution battery module (200)]

다시 도 1을 참고하면, 나트륨용액전지 모듈(200)은 적어도 2개 이상의 나트륨용액전지 스택(100)이 면대면(面對面)으로 결합된 것을 말한다. 구체적으로 나트륨용액전지 모듈(200)은 각각의 나트륨용액전지 스택(100)에 구성된 수로구조체(120)와 커버(130)의 연결부재(122,132)가 서로를 연결하면서 형성된 것을 말한다.Referring again to FIG. 1, the sodium solution battery module 200 refers to at least two sodium solution battery stacks 100 combined face-to-face. Specifically, the sodium solution battery module 200 is formed by connecting the connection members 122 and 132 of the water conduit structure 120 and the cover 130 of each sodium solution battery stack 100 to each other.

이처럼, 복수의 나트륨용액전지 스택(100)을 결합하여 나트륨용액전지 모듈(200)로 만든 이유는, 하나의 나트륨용액전지 스택(100)이 충전 또는 생산해 낼 수 있는 약 6V내지7V급의 능력은 활용도가 떨어지기 때문에 이들을 직렬 결합시킴으로써 약 50V급의 전지를 구현해 내기 위함이다. 참고로, 도 1은 나트륨용액전지 스택(100) 7개(나트륨용액전지 셀(100) 14개)를 직렬로 연결한 모습을 나타낸 것이며 약 42V 내지 49V의 전기를 충전 또는 생산할 수 있다.In this way, the reason why a plurality of sodium solution battery stacks 100 are combined to form a sodium solution battery module 200 is that the capacity of about 6V to 7V that one sodium solution battery stack 100 can charge or produce is Because the utilization is low, the purpose is to create a battery of about 50V by combining them in series. For reference, Figure 1 shows 7 sodium solution battery stacks 100 (14 sodium solution battery cells 100) connected in series, and can charge or produce electricity of about 42V to 49V.

[폐루프 모듈 구조][Closed-loop module structure]

한편, 본 발명은 나트륨 용액을 이용한 이차전지의 폐루프 모듈 구조에 관한 것이며, 폐루프 모듈구조란, 나트륨용액전지 모듈(200)이 양극재인 나트륨 용액을 사용한 이후에 사용된 나트륨 용액이 다시 순환되어 돌아올 수 있도록 루프(Loop)형 구조로 설계된 것을 말한다. 여기서 폐루프 모듈구조의 ‘폐(閉)’는 종래의 나트륨용액전지를 통하여 전기를 충전 또는 생산하고자 상기 나트륨용액전지를 바닷물에 담가 양극재인 나트륨 용액을 보충해왔던 개방 방식과 달리, 본 발명의 폐루프 모듈구조는 나트륨 용액을 저장탱크(300: 도 7 참고)에 투입하여 나트륨용액전지 셀(110)이 외부로 노출되지 않은 상태에서 나트륨 용액을 보충 받을 수 있는 구조를 의미한다.Meanwhile, the present invention relates to a closed-loop module structure of a secondary battery using a sodium solution. The closed-loop module structure means that after the sodium solution battery module 200 uses a sodium solution as a cathode material, the used sodium solution is circulated again. It is designed with a loop-type structure so that it can return. Here, the 'closure' of the closed loop module structure is different from the open method of replenishing the sodium solution, which is the anode material, by immersing the sodium solution battery in seawater to charge or produce electricity through the conventional sodium solution battery, the method of the present invention. The closed loop module structure refers to a structure in which the sodium solution can be replenished without the sodium solution battery cell 110 being exposed to the outside by injecting the sodium solution into the storage tank (300; see FIG. 7).

도 7은 이러한 폐루프 모듈 구조에서 나트륨 용액이 순환하는 방식을 구체적으로 나타낸 도면이다. Figure 7 is a diagram specifically showing how the sodium solution circulates in this closed-loop module structure.

도 7을 참고하면, 나트륨용액전지 모듈(200) 하부에는 저장탱크(300)가 배치되어 있다. 나트륨용액전지 모듈(200)과 저장탱크(300)는 별도의 체결부재(미도시)에 의하여 결합되어 있을 수 있다. Referring to FIG. 7, a storage tank 300 is disposed below the sodium solution battery module 200. The sodium solution battery module 200 and the storage tank 300 may be coupled by a separate fastening member (not shown).

저장탱크(300)는 용어 그대로 나트륨 용액을 저장하는 구성요소로서, 저장탱크(300)에 나트륨 용액이 투입되는 투입구(310)와 나트륨 용액이 호스(400)로 이동될 수 있도록 소정의 압력 발생시키는 펌프(320), 그리고 저장탱크(300) 내에 나트륨 용액의 수위를 측정하는 수위감지센서(미도시)를 포함할 수 있다. 참고로, 저장탱크(300)의 상단부 곳곳에는 나트륨 용액포집구(미도시)가 마련되어 나트륨용액전지 모듈(200)에서 누수 될 수 있는 나트륨 용액을 저장탱크(300) 내에 포집하는 용도로 활용될 수 있다.The storage tank 300, as the term suggests, is a component that stores the sodium solution. It has an inlet 310 through which the sodium solution is introduced into the storage tank 300 and a device that generates a predetermined pressure so that the sodium solution can be moved to the hose 400. It may include a pump 320 and a water level sensor (not shown) that measures the water level of the sodium solution in the storage tank 300. For reference, sodium solution collection ports (not shown) are provided throughout the upper part of the storage tank (300) and can be used to collect sodium solution that may leak from the sodium solution battery module (200) within the storage tank (300). there is.

한편, 호스(400)는 저장탱크(300) 내외부와 연결되어 있으며, 수로구조체(120)의 용액출입구(123)와도 연결되어 폐루프 모듈 구조에 의하여 나트륨 용액이 순환되도록 한다.Meanwhile, the hose 400 is connected to the inside and outside of the storage tank 300, and is also connected to the solution inlet 123 of the water conduit structure 120 to circulate the sodium solution through a closed loop module structure.

이러한 폐루프 모듈구조에 의한 나트륨 용액의 순환경로를 도 7을 참고하여 자세히 살펴보면, 먼저, 나트륨 용액이 저장탱크(300)의 투입구(310)에 투입된다(도 7-①).Looking at the circulation path of the sodium solution according to this closed-loop module structure with reference to FIG. 7, first, the sodium solution is introduced into the inlet 310 of the storage tank 300 (FIG. 7-①).

나트륨 용액이 투입되면 저장탱크(300)에 나트륨 용액이 저장되고, 펌프(320)가 기 설정된 시간마다 소정의 압력을 발생시켜 나트륨 용액을 제 1 나트륨용액전지 스택(100)의 수로구조체(120) 하단부에 배치된 용액출입구(123)로 펌핑시킨다(도7-②).When the sodium solution is introduced, the sodium solution is stored in the storage tank 300, and the pump 320 generates a predetermined pressure at preset times to pump the sodium solution into the water conduit structure 120 of the first sodium solution cell stack 100. It is pumped through the solution inlet 123 located at the bottom (Figure 7-②).

펌프(320)가 소정의 압력을 발생시켜 나트륨 용액을 제1나트륨용액전지 스택(100)의 수로구조체(120)로 이동시킨 경우, 상기 제 1 나트륨용액전지 스택(100)의 수로구조체(120)가 나트륨 용액으로 가득 차게 되어 제 1 나트륨용액전지 스택(100)의 수로구조체(120) 상단부에 배치된 용액출입구(123)를 통해 나트륨 용액이 배출될 수 있다. 이렇게 배출된 나트륨 용액은 호스(400)를 통하여 제 1 나트륨용액전지 스택(100) 다음에 배치된 제 2 나트륨용액전지 스택(100)의 수로구조체(120) 하단부에 배치된 용액출입구(123)로 이동된다(도7-③).When the pump 320 generates a predetermined pressure to move the sodium solution to the water conduit structure 120 of the first sodium solution cell stack 100, the water conduit structure 120 of the first sodium solution cell stack 100 As it is filled with sodium solution, the sodium solution can be discharged through the solution inlet 123 disposed at the upper part of the water conduit structure 120 of the first sodium solution battery stack 100. The sodium solution discharged in this way flows through the hose 400 to the solution inlet 123 disposed at the lower end of the water conduit structure 120 of the second sodium solution cell stack 100 disposed after the first sodium solution cell stack 100. It is moved (Figure 7-③).

이러한 방식으로, 마지막 나트륨용액전지 스택(100)의 수로구조체(120)까지 나트륨 용액으로 가득 차게 된다면, 마지막 나트륨용액전지 스택(100)의 수로구조체(120) 상단부에 배치된 용액출입구(123)가 나트륨 용액을 배출하게 되며, 배출된 나트륨 용액은 호스(400)를 통하여 다시 저장탱크(300)로 이동될 수 있다.In this way, if the water channel structure 120 of the last sodium solution cell stack 100 is filled with sodium solution, the solution inlet 123 disposed at the upper part of the water channel structure 120 of the last sodium solution cell stack 100 is The sodium solution is discharged, and the discharged sodium solution can be moved back to the storage tank 300 through the hose 400.

이렇게 다시 저장탱크(300)로 이동된 나트륨 용액은 펌프(310)에 의하여 다시 첫 번째 나트륨용액전지 스택(100)의 수로구조체(120)로 이동되면서 순환하게 된다(도7-④).The sodium solution moved back to the storage tank 300 is circulated by being moved back to the water conduit structure 120 of the first sodium solution cell stack 100 by the pump 310 (FIG. 7-④).

이상, 폐루트 모듈구조를 이용한 나트륨용액전지에 대한 실시 예를 모두 살펴보았다. Above, we have looked at all embodiments of a sodium solution battery using a closed-route module structure.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예 및 응용 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 구별되어 이해되어서는 안 될 것이다.Meanwhile, the present invention is not limited to the specific embodiments and application examples described above, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Of course, it is possible, but these modified implementations should not be understood separately from the technical idea or outlook of the present invention.

나트륨용액전지 스택(100) 커버(130)
나트륨용액전지 셀(110) 커버 테두리(131)
양극(111) 나트륨용액전지 모듈(200)
음극(112) 저장탱크(300)
수로구조체(120) 투입구(310)
수로구조체 테두리(121) 펌프(320)
연결부재(122,132) 호스(400)
용액출입구(123)
수로가이드(124)
수로지지대(125)
와류생성부(126)
배수구(127)
솔레노이드 밸브(128)
커버(130)
Sodium solution battery stack (100) cover (130)
Sodium solution battery cell (110) cover border (131)
Anode (111) Sodium solution battery module (200)
Cathode (112) Storage tank (300)
Waterway structure (120) inlet (310)
Waterway structure rim (121) Pump (320)
Connecting members (122,132) Hose (400)
Solution entrance (123)
Waterway guide (124)
Waterway support (125)
Vortex generator (126)
drain(127)
Solenoid valve(128)
Cover(130)

Claims (6)

복수 개의 나트륨용액전지 스택들을 포함하는 나트륨용액전지에 있어서,
상기 나트륨용액전지 스택은,
양 전극을 포함하고 나트륨 용액을 양극재로 하여 전기를 충전 또는 방전하는 면(面)형의 나트륨용액전지 셀;
상기 나트륨용액전지 셀의 적어도 일면과 접하고, 나트륨 용액을 수용하며, 내부에 수로가 지그재그 형태로 형성된 수로구조체; 및
상기 나트륨용액전지 셀 및 수로구조체를 덮는 커버;
를 포함하고,
상기 나트륨용액전지 스택은, 상기 수로구조체가 중심에 배치되고, 상기 수로구조체의 양 면에 각각 나트륨용액전지 셀이 배치되며, 상기 나트륨용액전지 셀이 상기 커버에 내입되고, 상기 수로구조체와 상기 커버는 연결부재에 의하여 결합된 형태를 가지고,
상기 수로구조체는, 수로가이드들을 지지하기 위한 것으로서, 상기 수로가이드들을 관통하는 수로지지대; 및 상기 수로지지대의 외표면에 돌출 형성된 것으로서 상기 수로가이드를 따라 한 방향으로 흐르는 나트륨 용액을 적어도 두 갈래로 나뉘어 흐르도록 유도하는 뿔형상의 와류생성부;를 포함하고,
상기 수로구조체의 테두리 상단부 및 테두리 하단부에는 나트륨 용액이 유입 및 배출되는 용액출입구가 배치되고,
상기 나트륨용액전지의 하부에는,
나트륨 용액을 저장하는 저장탱크;
상기 저장탱크 및 상기 나트륨용액전지 스택과 연결되어 나트륨 용액을 이동가능하게 하는 호스; 및
상기 저장된 나트륨 용액에 압력을 가하여, 상기 나트륨 용액이 상기 수로구조체의 테두리 하단부에 위치한 용액출입구로 유입시키는 펌프;가 구비되는 것을 특징으로 하는,
폐루프 모듈구조의 나트륨용액전지.
In the sodium solution battery including a plurality of sodium solution cell stacks,
The sodium solution battery stack,
A surface-type sodium solution battery cell that includes both electrodes and uses sodium solution as the anode material to charge or discharge electricity;
A water channel structure that is in contact with at least one side of the sodium solution battery cell, accommodates a sodium solution, and has a water channel formed in a zigzag shape therein; and
A cover covering the sodium solution battery cell and water conduit structure;
Including,
In the sodium solution battery stack, the water conduit structure is disposed at the center, sodium solution battery cells are disposed on both sides of the water conduit structure, the sodium solution battery cells are embedded in the cover, and the water conduit structure and the cover has a form joined by a connecting member,
The waterway structure is for supporting waterway guides, and includes a waterway support penetrating the waterway guides; And a cone-shaped vortex generator that protrudes from the outer surface of the waterway support and guides the sodium solution flowing in one direction along the waterway guide to flow in at least two branches.
A solution inlet through which sodium solution flows in and out is disposed at the upper and lower edges of the water channel structure,
At the bottom of the sodium solution battery,
A storage tank for storing sodium solution;
A hose connected to the storage tank and the sodium solution cell stack to enable movement of the sodium solution; and
Characterized in that it is provided with a pump that applies pressure to the stored sodium solution and causes the sodium solution to flow into the solution inlet located at the lower edge of the water conduit structure.
Sodium solution battery with closed-loop module structure.
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