KR20110115857A - 공기 금속 전지 충전 장치 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 충전 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 금속 전지 충전 장치 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 충전 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 음극 겔(Gel)을 포함하는 2차 공기 금속 전지 및 상기 2차 공기 금속 전지를 내부에 수용하는 케이스를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리를 충전하는 공기 금속 전지 충전 장치에 있어서, 외부 전원을 이용하여 상기 공기 금속 전지 어셈블리에 공급할 공급 전력을 발생 및 상기 공급 전력을 상기 공기 금속 전지 어셈블리에 공급하는 충전부; 및 산소와 반응을 일으키지 않는 안정된 기체인 불연성 기체를 상기 케이스 내부로 공급하되, 상기 충전부와 병행하여 동작하거나 상기 충전부의 동작시 선택적으로 동작하는 불연성 기체 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 충전 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 공기 금속 전지 충전 장치에서 공기 금속 전지 어셈블리에 포함된 2차 공기 금속 전지를 충전할 때에 불연성 기체를 공기 금속 전지 어셈블리에 공급하여 2차 공기 금속 전지의 외부 기체 환경에서 산소를 배제시키기 때문에 충전 중인 2차 궁기 금속 전지에서 확산되는 산소의 확산 속도가 향상되고, 이로 인해 2차 공기 금속 전지의 충전 속도 또한 향상되는 효과가 있다.

Description

공기 금속 전지 충전 장치 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 충전 시스템{Apparatus for Charging Metal Air Cell and System for Charging Metal Air Cell Comprising the Same}
본 발명은 공기 금속 전지 충전 장치 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 충전 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 충전 가능한 공기 금속 전지인 2차 공기 금속 전지가 방전되면, 전기적으로 2차 공기 금속 전지를 충전하는 공기 금속 전지 충전 장치 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 충전 시스템에 관한 것이다.
공기 금속 전지는 양극 활성 물질로서 이산화망간 등의 산화제 대신에 공기 중의 산소를 이용하여 아연 또는 알루미늄 등의 음극 활성 물질을 산화함으로써 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 전지이다.
이러한, 공기 금속 전지는 종래의 수소 연료 전지에 비해 많은 장점들이 있다. 특히, 아연과 같은 연료가 금속이나 그 산화물로서 풍부하게 존재할 수 있기 때문에 공기 금속 전지로부터 제공된 에너지 공급이 가시적으로 고갈되지 않는 장점이 있다. 또한, 종래의 수소 연료 전지들은 재충진이 요구되는데 반해 공기 금속 전지는 전기적으로 재충전하여 사용할 수 있고, 통상적인 연료 전지들(<0.8V)보다 높은 출력전압(1∼4.5Volts)을 전달할 수 있다.
도 1은 소수성 다공막(112), 탄소 집전체막(114), 친수성 분리막(116) 및 양극 단자(118)를 포함하는 양극(110) 및 겔 상태의 아연 분말과 전해질을 혼합한 음극 겔(122) 및 음극 단자(124)를 포함하는 음극(120)을 포함하는 2차 공기 금속 전지(100)의 단면을 간략하게 나타낸 단면도이다. 여기서, 음극 겔(122)의 겔화제로는 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl Celluose), 하이드록시 프로필메틸 셀룰로오스(Hydroxyproplymethyl Celluose), 젤라틴(Gelatine), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol), 폴리에틸렌 옥사이드(Polyethylene Oxide), 폴리부틸비닐 알코올(Polybutylvinyl Alcohol), 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid), 폴리아크릴 아미드(Polyacrylic Amide) 등이나 가교화된 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid)을 사용할 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 2차 공기 금속 전지(100)는 양극(110)에 포함된 양극 단자(118) 및 음극(120)에 포함된 음극 단자(124)를 통해 부하에 전원을 공급, 즉 방전을 한다.
이에 대해 자세히 설명하면, 공기 또는 다른 공급원으로 공급된 산소는 2차 공기 금속 전지(100)의 양극(110)에 대한 반응물로서 사용된다. 산소가 양극(110) 내의 반응사이트에 도달하는 경우, 물과 함께 수산화 이온으로 변환된다. 이러한 반응은 다음의 화학식으로 표시될 수 있다.
Figure pat00001
이와 동시에, 전자들이 외부 회로에서 전기로서 유동하도록 릴리스 된다. 수산화 이온은 음극 겔(122)을 포함하는 음극(120)으로 이동한다. 수산화 이온이 음극(120)에 도달하면, 음극 겔(122)에 포함된 아연 분말이 수산화 이온과 반응하여 산화된다. 이 반응은 다음의 화학식으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
상기와 같은 반응에 의해 2차 공기 금속 전지(100)는 방전을 하여 외부에 전기 에너지를 공급하게 된다. 이후, 2차 공기 금속 전지(100)가 방전 한계에 도달하여 외부로의 전기 에너지 공급이 중단되면, 양극 단자(118) 및 음극 단자(124)를 사용하여 전기적 충전을 함으로써 재사용이 가능하게 된다.
2차 공기 금속 전지(100)의 충전 동작에 대해 더욱 자세히 설명하면, 아래 화학식 3과 같이 산화 아연(ZnO)에 음의 전하를 가지는 전자(2e-)가 공급되면 아연 이온(Zn2 +)이 아연으로 환원됨과 아울러 산소 이온(O2 -)이 아연 이온으로부터 분리된다.
Figure pat00003
아연 이온으로부터 분리된 산소 이온은 도 2에 도시된 바와 같이 탄소 집전체막(114)을 통과하면서 산소(O2)로 변환되어 2차 공기 금속 전지(100)의 외부로 확산된다.
여기서, 2차 공기 금속 전지(100)의 충전 속도는 충전 중인 2차 공기 금속 전지(100)에서 확산하는 산소의 확산 속도와 비례한다. 따라서, 2차 공기 금속 전지(100)의 충전 속도를 빠르게 하기 위해서는 산소의 확산 속도를 빠르게 하면 된다.
하지만, 일반적인 대기 환경, 즉 산소가 21% 포함된 대기에서는 산소의 확산 속도를 증가시키는 데에 제약이 따르게 된다.
다시 말해서, 2차 공기 금속 전지(100)로부터 확산되는 산소의 확산 속도를 빠르게 하기 위해서는 2차 공기 금속 전지(100)의 외부 기체 환경에서 산소의 비율이 낮아야 하지만, 대기 환경에는 21%의 산소가 포함되어 있고 이러한 산소의 비율을 줄일 수 없기 때문에 대기 환경에서는 산소의 확산 속도를 일정치 이상 증가시키지 못하게 되고, 산소의 확산 속도와 비례하는 2차 공기 금속 전지(100)의 충전 속도 또한 일정치 이상 증가하지 못하는 문제점이 발생하는 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 2차 공기 금속 전지에 전원을 공급하여 2차 공기 금속 전지를 충전함과 동시에 산소를 미포함한 불활성 기체를 공급하여 2차 공기 금속 전지의 외부 기체 환경에서 산소를 배제시키는 공기 금속 전치 충전 장치 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 충전 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 음극 겔(Gel)을 포함하는 2차 공기 금속 전지 및 상기 2차 공기 금속 전지를 내부에 수용하는 케이스를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리를 충전하는 공기 금속 전지 충전 장치에 있어서, 외부 전원을 이용하여 상기 공기 금속 전지 어셈블리에 공급할 공급 전력을 발생 및 상기 공급 전력을 상기 공기 금속 전지 어셈블리에 공급하는 충전부; 및 산소와 반응을 일으키지 않는 안정된 기체인 불연성 기체를 상기 케이스 내부로 공급하되, 상기 충전부와 병행하여 동작하거나 상기 충전부의 동작시 선택적으로 동작하는 불연성 기체 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 충전 장치를 제공한다.
상기 공기 금속 전지 충전 장치는 상기 충전부 및 상기 불연성 기체 공급부 중 하나 이상을 선택적으로 동작시키는 스위치를 더 포함할 수 있다.
상기 불연성 기체는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 네온(Ne) 및 이산화탄소(CO2) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 불연성 기체 공급부는 상기 불연성 기체를 저장하는 불연성 기체 저장부 및 상기 불연성 기체 저장부와 연결된 불연성 기체 공급관의 일부분에 형성되어 상기 불연성 기체 공급관을 개폐하는 불연성 기체 공급 밸브를 포함할 수 있다.
상기 불연성 기체 공급 밸브는 솔레노이드 밸브, 밴트(Vent) 밸브, 스로틀(Throttle) 밸브 및 볼(Ball) 밸브 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 음극 겔, 양극 단자 및 음극 단자를 포함하는 2차 공기 금속 전지, 내측에 상기 2차 공기 금속 전지를 수용하기 위한 수용 공간을 구비하며 일부분에 흡기구를 형성하고, 또 다른 부분에 배기구를 형성하는 케이스 및 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자를 통해 출력되는 방전 전력을 외부 부하에 공급하고, 상기 2차 공기 금속 전지를 충전하기 위한 공급 전력을 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자에 전달하는 수전/급전부를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리; 및 상기 공급 전력을 발생하여 상기 공기 금속 전지 어셈블리에 공급하는 충전부 및 불연성 기체 공급관을 통해 불연성 기체를 상기 흡기구로 공급하는 불연성 기체 공급부를 포함하는 공기 금속 전지 충전 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 충전 시스템을 제공한다.
상기 불연성 기체 공급부는 상기 충전부와 병행하여 동작하거나 상기 충전부의 동작시 선택적으로 동작할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 공기 금속 전지 충전 장치에서 공기 금속 전지 어셈블리에 포함된 2차 공기 금속 전지를 충전할 때에 불연성 기체를 공기 금속 전지 어셈블리에 공급하여 2차 공기 금속 전지의 외부 기체 환경에서 산소를 배제시키기 때문에 충전 중인 2차 궁기 금속 전지에서 확산되는 산소의 확산 속도가 향상되고, 이로 인해 2차 공기 금속 전지의 충전 속도 또한 향상되는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 2차 공기 금속 전지의 구성을 간략하게 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 충전 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 불연성 기체 공급부를 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 어셈블리를 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 충전 시스템을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 충전 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 충전 장치(300)는 충전부(310) 및 불연성 기체 공급부(320)를 포함한다.
충전부(310)는 외부 전원을 이용하여 후술할 공기 금속 전지 어셈블리(500), 즉 음극 겔(Gel)을 포함하는 2차 공기 금속 전지(100) 및 2차 공기 금속 전지(100)를 내부에 수용하는 케이스(510)를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리(500)에 공급할 공급 전력을 발생하고, 전력 공급 라인(312)을 통해 공급 전력을 공기 금속 전지 어셈블리(500)에 공급한다. 다시 말해서 충전부(310)는 공기 금속 전지 어셈블리(500)에 포함된 2차 공기 금속 전지(100)를 충전시킨다.
도 3에서는 도시하지 않았지만 충전부(310)는 외부 전원과 연결되는 커넥터, 커넥터를 통해 입력되는 교류 전원을 직류로 변환하여 출력하는 어댑터, 어댑터에서 출력한 직류 전력을 일정하게 유지하는 레귤레이터 및 레귤레이터로부터 직류 전력을 전달받아 공급 전력으로 변환하여 출력하는 충전 구동 회로를 포함할 수 있다.
불연성 기체 공급부(320)는 산소와 반응을 일으키지 않는 안정된 기체인 불연성 기체를 공기 금속 전지 어셈블리(500)의 케이스(510) 내부에 공급한다. 여기서, 불연성 기체는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 네온(Ne) 및 이산화탄소(CO2) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에서 불연성 기체 공급부(320)는 공기 금속 전지 어셈블리(500)에 포함된 2차 공기 금속 전지(100)의 충전시에 불연성 기체를 공기 금속 전지 어셈블리(500)에 공급, 즉 충전부(310)와 병행하여 동작하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되지 않고, 충전부(310)의 동작시 선택적으로 동작할 수도 있다. 더욱 상세히 설명하면, 공기 금속 전지 충전 장치(300)는 충전부(310) 및 불연성 기체 공급부(320) 중 하나 이상을 선택적으로 동작시킬 수 있는 스위치(미도시)를 더 포함할 수 있고, 스위치(미도시)를 사용하여 충전부(310)만을 동작시키거나 충전부(310) 및 불연성 기체 공급부(320)를 병행하여 동작시킬 수 있는 것이다.
본 발명의 실시예에서 불연성 기체 공급부(320)는 도 4와 같이 불연성 기체 저장부(322), 불연성 기체 공급관(324) 및 불연성 기체 공급 밸브(326)를 포함한다.
불연성 기체 저장부(322)는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 네온(Ne) 및 이산화탄소(CO2) 중 어느 하나를 포함하는 불연성 기체를 저장한다. 여기서, 불연성 기체 저장부(322)의 일부분에 불연성 기체를 배출하기 위한 배출구(미도시)가 형성될 수도 있다.
불연성 기체 공급관(324)은 불연성 기체 저장부(322)에 연결된다. 다시 말해서, 불연성 기체 공급관(324)의 일단은 불연성 기체 저장부(322)에 형성된 배출구(미도시)와 연결되고, 타단은 공기 금속 전지 어셈블리(500)와 연결 또는 분리될 수 있도록 개방된 상태로 존재한다.
불연성 기체 공급 밸브(326)는 불연성 기체 저장부(322)와 연결된 불연성 기체 공급관(324)의 일부분에 설치되어 불연성 기체 공급관(324)을 개폐한다. 다시 말해서, 불연성 기체 공급 밸브(326)는 불연성 기체 저장부(322)에서 불연성 기체 공급관(324)으로 진행하는 불연성 기체의 흐름을 차단 또는 통과시킨다.
여기서, 불연성 기체 공급 밸브(326)는 전자식 밸브, 즉 솔레노이드 밸브, 밴트(Vent) 밸브, 스로틀(Throttle) 밸브 및 볼(Ball) 밸브 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 불연성 기체 공급 밸브(326)는 충전부(310)가 공기 금속 전지 어셈블리(500)를 충전할 때 또는 스위치(미도시)의 온(On) 스위칭시 불연성 기체의 흐름을 통과시키고, 공기 금속 전지 어셈블리(500)의 충전이 완료 또는 스위치(미도시)의 오프(Off) 스위칭시 불연성 기체의 흐름을 차단한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 어셈블리를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 어셈블리(500)는 케이스(510), 수전/급전 라인(520) 및 2차 공기 금속 전지(100)를 포함한다. 여기서, 2차 공기 금속 전지(100)의 구성에 대한 설명은 이미 하였으므로, 이하에서는 이에 대한 자세한 설명을 생략하도록 한다.
케이스(510)는 공기 금속 전지 어셈블리(500)의 외관을 구성하고, 내측에 2차 공기 금속 전지(100)를 수용하기 위한 수용 공간을 구비하며, 흡기구(512)를 일부분에 형성하고, 배기구(514)를 또 다른 부분에 형성한다.
2차 공기 금속 전지(100)의 방전시에는 외부 공기가 흡기구(512)를 통해 케이스(510) 내부로 유입된 후, 배기구(514)를 통해 케이스(510) 외부로 배출된다.
한편, 2차 공기 금속 전지(100)의 충전시, 즉 공기 금속 전지 어셈블리(500)가 공기 금속 전지 충전 장치(300)에 연결되었을 때는 흡기구(512)가 공기 금속 전지 충전 장치(300)의 불연성 기체 공급관(324)과 연결되어 불연성 기체 공급관(324)으로부터 전달되는 불연성 기체가 흡기구(512)를 통해 케이스(510) 내부로 유입될 수 있게 된다. 이로 인해, 케이스(510) 내부의 기체 환경, 다시 말해서 2차 공기 금속 전지(100)의 외부 기체 환경에서 산소가 배제된다.
케이스(510) 내부로 유입된 불연성 기체는 충전 중인 2차 공기 금속 전지(100)에서 확산되는 산소와 혼합된 후 배기구(514)를 통해 케이스(510) 외부로 배출된다.
여기서, 케이스(510)는 흡기구(512)를 개폐하는 흡기구 덮개(미도시) 및 배기구(514)를 개폐하는 배기구 덮개(미도시)를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 5에서는 설명의 편의상, 케이스(510)가 2차 공기 금속 전지(100)를 하나만 수용하는 것으로 도시되었으나, 본 발명을 실제로 적용하는 경우에는 케이스(510)가 2차 공기 금속 전지(100)를 하나 이상 수용할 수 있음은 물론이다.
수전/급전부(520)는 상술한 2차 공기 금속 전지(100)의 양극 단자(112) 및 음극 단자(124)를 통해 출력되는 2차 공기 금속 전지(100)의 방전 전력을 외부 부하에 공급하고, 공기 금속 전지 충전 장치(300)로부터 공급된 공급 전력을 양극 단자(112) 및 음극 단자(124)에 전달한다.
더욱 자세히 설명하면, 수전/급전부(520)는 일단이 2차 공기 금속 전지(100)의 양극 단자(112) 및 음극 단자(124)에 각각 연결되고, 타단은 외부 부하 또는 공기 금속 전지 충전 장치(300)와 전기적으로 접속하기 위한 커넥터 또는 단자가 형성된다. 따라서, 공기 금속 전지 어셈블리(500)에 포함된 2차 공기 금속 전지(100)로부터 출력되는 방전 전력을 커넥터 또는 단자에 접속한 외부 부하에 전달하거나, 커넥터 또는 단자에 접속한 공기 금속 전지 충전 장치(300)로부터 공급된 공급 전력을 일단에 각각 연결된 양극 단자(112) 및 음극 단자(124)에 전달하는 것이다. 이를 통해, 2차 공기 금속 전지(100)는 양극 단자(112) 및 음극 단자(124)를 통해 전달받은 공급 전력을 이용하여 충전을 하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 어셈블리(500)는 케이스(510)에 구성된 흡기구(512)를 통해 불연성 기체를 케이스(510) 내부로 유입하고, 충전 중인 2차 공기 금속 전지(100)에서 배출한 산소와 혼합된 불연성 기체를 배기구(514)를 통해 케이스(510) 외부로 배출함으로써 2차 공기 금속 전지(100)의 충전시에 2차 공기 금속 전지(100)의 외부 기체 환경에서 산소가 배제되도록 한다.
이에 대한 자세한 설명을 도 6에서 하도록 한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 충전 시스템을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 충전 시스템(600)은 전술한 바와 같이 음극 겔, 양극 단자(112) 및 음극 단자(124)를 포함하는 2차 공기 금속 전지(100), 내측에 2차 공기 금속 전지(100)를 수용하기 위한 수용 공간을 구비하며 일부분에 흡기구(512)를 형성하고, 또 다른 부분에 배기구(514)를 형성하는 케이스(510) 및 양극 단자(112) 및 음극 단자(124)를 통해 출력되는 방전 전력을 외부 부하에 공급하고, 2차 공기 금속 전지(100)를 충전하기 위한 공급 전력을 양극 단자(112) 및 음극 단자(124)에 전달하는 수전/급전부(520)를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리(600) 및 공급 전력을 발생하여 공기 금속 전지 어셈블리(500)에 공급하는 충전부(310) 및 불연성 기체를 불연성 기체 공급관(324)을 통해 흡기구(512)로 공급하는 불연성 기체 공급부(320)를 포함하는 공기 금속 전지 충전 장치(300)를 포함한다.
상기와 같은 공기 금속 전지 충전 시스템(600)에서 공기 금속 전지 충전 장치(300)의 충전부(310)는 전력 공급 라인(312)을 통해 공기 금속 전지 어셈블리(500)의 수전/급전부(520)와 접속하여 공급 전력을 수전/급전부(520)에 전달하고, 수전/급전부(520)를 통해 전달된 공급 전력에 의해 공기 금속 전지 어셈블리(500)에 포함된 2차 공기 금속 전지(100)가 충전된다.
한편, 공기 금속 전지 충전 장치(300)의 불연성 기체 공급부(320)는 불연성 기체 공급관(324)을 통해 공기 금속 전지 어셈블리(500)의 흡기구(512)와 결합하여 불연성 기체를 흡기구(512)로 전달한다.
흡기구(512)를 통해 공기 금속 전지 어셈블리(500)의 케이스(510) 내부로 전달된 불연성 기체는 도 5의 점선 화살표와 같이 케이스(510) 내부에 골고루 충진되고, 충전 중인 2차 공기 금속 전지(100)에서 배출되는 산소와 혼합된 후에 배기구(514)를 통해 케이스(510) 외부로 배출된다.
상기와 같이 공기 금속 전지 어셈블리(500)의 충전시에 불연성 기체가 공기 금속 전지 어셈블리(500)의 케이스(510) 내부에 충진되면, 2차 공기 금속 전지(100)의 외부 기체 환경에서 산소가 배제되어 충전 중인 2차 공기 금속 전지(100)의 산소 배출량이 증가하게 됨으로써, 공기 금속 전지의 충전 속도가 종래보다 빠르게 되는 것이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 2차 공기 금속 전지 110: 양극
120: 음극 300: 공기 금속 전지 충전 장치
310: 충전부 312: 전력 공급 라인
320: 불연성 기체 공급부 500: 공기 금속 전지 어셈블리
510: 케이스 520: 수전/급전부
600: 공기 금속 전지 충전 시스템

Claims (7)

  1. 음극 겔(Gel)을 포함하는 2차 공기 금속 전지 및 상기 2차 공기 금속 전지를 내부에 수용하는 케이스를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리를 충전하는 공기 금속 전지 충전 장치에 있어서,
    외부 전원을 이용하여 상기 공기 금속 전지 어셈블리에 공급할 공급 전력을 발생 및 상기 공급 전력을 상기 공기 금속 전지 어셈블리에 공급하는 충전부; 및
    산소와 반응을 일으키지 않는 안정된 기체인 불연성 기체를 상기 케이스 내부로 공급하되, 상기 충전부와 병행하여 동작하거나 상기 충전부의 동작시 선택적으로 동작하는 불연성 기체 공급부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 충전부 및 상기 불연성 기체 공급부 중 하나 이상을 선택적으로 동작시키는 스위치
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 충전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 불연성 기체는 질소(N2), 헬륨(He), 아르곤(Ar), 크세논(Xe), 네온(Ne) 및 이산화탄소(CO2) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 충전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 불연성 기체 공급부는
    상기 불연성 기체를 저장하는 불연성 기체 저장부; 및
    상기 불연성 기체 저장부와 연결된 불연성 기체 공급관의 일부분에 형성되어 상기 불연성 기체 공급관을 개폐하는 불연성 기체 공급 밸브
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 충전 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 불연성 기체 공급 밸브는 솔레노이드 밸브, 밴트(Vent) 밸브, 스로틀(Throttle) 밸브 및 볼(Ball) 밸브 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 충전 장치.
  6. 음극 겔, 양극 단자 및 음극 단자를 포함하는 2차 공기 금속 전지, 내측에 상기 2차 공기 금속 전지를 수용하기 위한 수용 공간을 구비하며 일부분에 흡기구를 형성하고, 또 다른 부분에 배기구를 형성하는 케이스 및 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자를 통해 출력되는 방전 전력을 외부 부하에 공급하고, 상기 2차 공기 금속 전지를 충전하기 위한 공급 전력을 상기 양극 단자 및 상기 음극 단자에 전달하는 수전/급전부를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리; 및
    상기 공급 전력을 발생하여 상기 공기 금속 전지 어셈블리에 공급하는 충전부 및 불연성 기체 공급관을 통해 불연성 기체를 상기 흡기구로 공급하는 불연성 기체 공급부를 포함하는 공기 금속 전지 충전 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 충전 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 불연성 기체 공급부는 상기 충전부와 병행하여 동작하거나 상기 충전부의 동작시 선택적으로 동작하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 충전 시스템.
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