KR20120029837A - 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지 및 이 이차전지 패키지를 적용한 태양발전 가로등 - Google Patents

펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지 및 이 이차전지 패키지를 적용한 태양발전 가로등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지들과; 상기 복수의 리튬폴리머 전지들의 양극과 음극을 직렬 또는 병렬로 연결하며, 상기 리튬폴리머 전지들로부터 전기를 충,방전시키는 인쇄회로기판; 상기 복수의 리튬폴리머 전지들 중, 서로 연접하는 리튬폴리머 전지에 개재되는 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지를 제공하되, 상기 이차전지 패키지를 소형이면서도 다양한 크기 및 형상으로 제작하여 고출력의 전기,전자 기기에 축전지로서 적용할 수 있게 된다.
또한, 상기와 같은 이차전지 패키지를 태양발전 가로등의 지주대 내부에 설치하여 축전지로서 사용함으로써, 그 설치가 용이함은 물론 에너지 저장효율을 높여 장기간 사용할 수 있게 되는 효과가 제공된다.

Description

펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지 및 이 이차전지 패키지를 적용한 태양발전 가로등{Secondary battery package having Peltier effect and electricity generation streetlamp by sun having of that}
본 발명은 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지 및 이 이차전지 패키지를 적용한 태양광 가로등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대용량이면서 고출력을 발생하는 리튬폴리머 전지를 다수 개 구비하여 적층,형성하되, 펠티에 효과를 갖도록 하여 스웰링(swelling) 현상을 배제함으로써, 고전력을 소비하는 전기,전자기기에 소형의 축전지로서 적용할 수 있도록 한 이차전지 패키지 및 이 이차전지 패키지를 적용한 태양광 가로등에 관한 것이다.
최근에는, 화석연료의 자원 고갈에 대처하고 화석연료에 의한 공해 및 온난화를 줄이기 위하여 대체에너지에 대한 관심이 높아지고 있는데, 주로 풍력, 수력, 태양에너지 등과 같이 자연에너지를 이용한 전력생산에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
대체에너지 산업은 주로 초기의 시설비용이 많이 소요되는 단점이 있으나, 태양 발전의 경우 다른 대체에너지 산업에 비하여 자원이 풍부할 뿐만 아니라 설치비용이 비교적 저렴하고 지역의 제한도 크게 받지 않아 전 세계적으로 높은 관심이 대두되고 있는 실정이다.
태양 발전은 일조량이 많은 곳이면 도심지의 빌딩 옥상, 주택의 지붕 등과 같이 지역 및 지형에 제한 없이 설치 및 이용이 가능하여 무공해로 전력을 생산하는 무공해 발전설비로 알려져 있다.
특히, 최근에는 가정용 및 산업용으로 태양 발전이 많이 설비되어 활용되고 있으며, 특히 야간시에만 전력을 필요로 하는 가로등에도 많이 적용되어 활용되고 있다.
종래의 가로등은 자체 발전설비 없이 외부(전력공급처)에서 공급되는 상용 교류전원을 동력원으로 이용하였는바, 설치비용 및 유지비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 폭우에 의한 홍수시 전원공급수단 등의 누전으로 인한 안전사고가 발생되는 문제점이 있었다.
즉, 자체 발전설비가 없으므로, 먼 거리의 전력공급처로부터 지중 또는 지상의 케이블을 통해 전력을 공급받아야 함으로써, 장거리의 케이블이 필요로 하며, 이에 가로등 전체를 장거리의 케이블로서 연속으로 연결함에 따른 설치비용 및 관리비용이 상당히 소요되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 각각의 가로등마다 태양 발전 시스템을 구비함으로써, 자체 발전에 따라 야간시 점등이 이루어지도록 하는 태양 발전 가로등이 점차적으로 증가되고 있는 추세이다.
그런데, 이러한 태양 발전 가로등은, 한낮에 조사되는 태양광을 전기에너지로 저장하기 위한 축전지(2차 전지)를 필수적으로 구비해야만 하는바, 축전지의 설치 및 그 용량의 증량이 주요 연구과제로 떠오르고 있다.
현재 상용화되고 있는 태양 발전 가로등용 축전지는 대부분 납축전지 또는 Ni/Cd 전지가 사용되고 있는데, 납축전지의 경우 대용량이 가능하고 안전성이 뛰어나며 비용이 저렴한 장점은 있으나, 에너지 밀도가 낮아 설치공간을 많이 차지할 뿐만 아니라, 사용 시간 및 수명이 짧고 유지보수 비용이 과대하게 소요됨은 물론 유해공해물질(납, 황산) 등이 배출된다는 문제점이 있고, 또한 Ni/Cd 전지의 경우 납축전지와 마찬가지로 에너지 밀도가 낮아 설치공간을 많이 차지함은 물론 카드뮴(Cd)이라는 독성이 강한 공해물질을 배출하는 문제점이 있었다.
특히, 납축전지 및 Ni/Cd 전지의 경우 에너지 밀도가 낮아 설치공간을 많이 차지하게 됨으로써, 가로등에 효율적으로 설치하기가 매우 어려웠으며, 이러한 문제를 해결하기 위하여 그 설치방안이 많이 제안되었다.
예컨대, 특허출원 제2001-0031548호(명칭 : 태양광 가로등 및 태양광 보안등의 콘크롤러와 축전지 설치방법)의 경우, 크기가 큰 축전지를 가로등의 옆 지중에 매설하도록 한 것을 제안된 바 있으나, 이의 경우 축전지가 빗물 등에 의한 침수로 누전발생의 우려가 크고 또한 매설을 위한 설치작업이 요구됨으로써, 그 설비 효율성이 낮은 문제점이 있다.
또한, 특허출원 제2005-0028856호(명칭 : 일체형 태양광 엘이디 조명등)의 경우, 축전지가 태양전지 패널의 하부에 밀착,설치되는 것이 제안된 바 있으나, 이의 경우에는 태양전지 패널의 고열이 그대로 축전지에 전달되어 축전지의 성능이 저하될 우려가 큰 문제점이 있다.
또, 특허출원 제2006-0032922호(명칭 : 설치 및 보수가 용이한 태양광 가로등)과, 특허출원 제2009-0063811호(명칭 : 태양광 가로등의 제어장치)의 경우, 크기가 큰 축전지를 지주대의 외측에 돌출되도록 설치한 것이 제안된 바 있으나, 이의 경우 전체적인 가로등의 미관을 해치게 되며, 또한 쉽게 축전지가 도난될 수 있는 문제점이 있다.
즉, 종래에 제안된 태양발전 가로등의 경우 크기가 큰 축전지를 사용할 수밖에 없는 관계로, 축전지를 지중에 매설하거나, 또는 태양전지판의 하부에 설치하거나, 또는 지주대에 돌출되도록 설치할 수밖에 없으므로, 상기와 같은 제반 문제점들을 안고 있게 된다.
이에, 축전지를 지주대 내부에 내장함으로써, 상기한 문제점들을 해소하도록 한 '축전지 내장형 가로등'(특허등록 제0900032호)이 선출원되어 등록된바 있다.
상기 '축전지 내장형 가로등'의 경우, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 원통형 단위 셀(리튬이온 셀)(10)들을 각각의 양단 전극에 접속된 접속플레이트(12)에 의해 직렬-병렬 복합방식으로 접속하여 구성하고, 이와 같이 다수개가 접속된 원통형 단위 셀(리튬이온 셀)(10)을 가로등(2)의 지주대(4) 내부공간에 장착함으로써, 앞서 설명한 종래의 문제점을 해결하도록 한 것이다.
그러나, 상기한 '축전지 내장형 가로등'의 경우, 다수개가 접속된 원통형 단위 셀(리튬이온 셀)(10)이 축전지를 이루고, 이와 같이 이루어진 축전지가 지주대(4) 내부에 설치됨으로써, 누전 발생이나 성능저하 및 미관해침, 도난발생 등의 문제점은 해소될 수 있으나, 원통형의 리튬이온 셀(10)들을 다수개 구비하고, 이들을 다시 기계적 및 전기적으로 연결하여야 함으로써, 그 구성이 매우 복잡한 문제점이 있었다.
리튬이온 전지는 리튬 전해질을 사용하여 소형으로 용량을 크게 한 충,방전용 전지로서, Ni/Cd 전지에 비해 약 2배의 용량과 약 3배의 전압을 유지하며 자기방전이 적은 특징을 가지고 있다. 그리고 충,방전을 1,000회 이상 반복해도 메모리 효과가 발생하지 않아 전지를 다 쓰지 않고 재충전해도 수명이 단축되지 않으며 내구성이 우수한 장점을 지닌다.
그러나, 리튬이온 전지는 액체 전해질을 사용함으로써 누액 가능성과 폭발의 위험성이 있음은 물론 한정된 크기로 제작될 수밖에 없는 단점이 있으며, 이에 따라 상기한 '축전지 내장형 가로등'의 경우, 축전지가 한정된 크기로 이루어진 다수개의 원통형 단위 셀(리튬이온 셀)(10)을 병렬 및 직렬로 연결하여 지주대(4) 내부에 설치할 수밖에 없었다.
따라서, 다수의 원통형 셀(리튬이온 셀)(10)을 기계적 및 전기적으로 매우 복잡하게 연결시킨 후, 이를 가로등(2)의 지주대(4) 내부에 설치하여야 함으로써, 그 설치작업이 어렵고, 많은 수의 리튬이온전지를 구비해야 하는바, 그 설치비용도 많이 소요되는 문제점이 있게 된다.
또한, 하나의 리튬이온 전지가 출력할 수 있는 전압이 한정되어 있으므로, 한낮에 태양광을 전기에너지로 저장한 후, 이를 야간에 가로등 점등에 공급하기 위해서는 많은 수의 리튬이온 전지를 구비하여 상기와 같이 직렬 또는 병렬로 연결하여야 함으로써, 지주대(4) 내부에 설치공간을 많이 차지하게 되어 그 설치작업이 더욱 어렵게 되는 문제점이 있게 된다.
이 경우, 지주대(4) 내부 공간의 협소로 인하여 많은 수의 리튬이온 전지를 연결,설치하지 못하면 그 에너지 저장용량이 줄어들 수밖에 없으며, 이 경우 장마철과 같이 태양광 조사가 며칠씩 이루어지지 않아 충분한 전기에너지를 저장하지 못함에 따라 야간에 가로등에 충분한 전기에너지를 공급하지 못하게 될 우려가 큰 문제점도 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 제반 문제점에 착안하여 안출된 것으로서, 소형이면서 다양한 형상으로 제작이 가능하면서도 에너지 저장용량이 큰 리튬폴리머 전지를 여러 개 구비하여 적층식으로 제작한 이차전지 패키지를 제공하되, 서로 근접하는 리튬폴리머 전지층 사이에 열전소자를 개재하여 펠티에 효과를 가지도록 함으로써, 고전력을 소비하는 전기,전자기기용 축전지로서 적용이 가능한 이차전지 패키지를 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 리튬폴리머 전지가 소형이면서도 다양한 형상으로 제작이 가능함을 이용하여 적용하고자 하는 전기,전자기기의 형상에 맞게 형상 및 크기를 다양화하여 적정공간에 설치할 수 있도록 하는 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지를 태양발전 가로등의 지주대 내부에 설치함으로써, 그 설치효율을 향상시키고, 충분한 전기에너지의 저장으로 장마철과 같이 태양광의 조사가 적은 경우에도 가로등이 장기간 충분히 점등될 수 있도록 하는 태양발전 가로등을 제공하는데에도 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지는, 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지들과; 상기 복수의 리튬폴리머 전지들의 양극과 음극을 직렬 또는 병렬로 연결하며, 상기 리튬폴리머 전지들로부터 전기를 충,방전시키는 인쇄회로기판; 상기 복수의 리튬폴리머 전지들 중, 서로 연접하는 리튬폴리머 전지에 개재되는 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 열전소자가 설정온도 이상으로 과열될 경우, 상기 열전소자가 작동하여 방열이 이루어지도록 하고, 리튬폴리머 전지들이 과충전되거나 과방전되는 것을 제어하기 위한 BMS를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지들 사이에는, 서로 근접하는 리튬폴리머 전지들 간격을 일정간격 유지시켜 방열이 이루어지도록 하는 간극유지부재가 마련되는 것이 바람직한데, 더욱 바람직하게는 상기 간극유지부재로서, 서로 근접하는 리튬폴리머 전지들 사이에 일정간격으로 이격되어 개재되며, 탄성을 발휘하고 서로 미끄러짐이 발생되지 않도록 하는 스폰지형의 양면테이프를 적용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지들에서, 서로 근접하는 어느 리튬폴리머 전지들 사이에 열전소자가 개재된 경우, 상기 열전소자의 일면과 상기 열전소자의 일면과 밀착되는 리튬폴리머 전지의 일면 사이, 그리고 상기 열전소자의 타면과 상기 열전소자의 타면과 밀착되는 리튬폴리머 전지의 일면 사이에는 일정간격을 유지시켜 방열이 이루어지도록 하는 간극유지부재가 마련되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 상기 간극유지부재로서 스폰지형 양면테이프를 적용하는 것이다.
또한, 상기 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지들과, 상기 인쇄회로기판을 감싸되, 열전달효율이 우수한 다이캐스팅 알루미늄 케이스를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지를 적용한 태양발전 가로등은, 전기에너지를 발생시키는 자체 발전수단과; 상기 자체 발전수단이 장착되며 지상에 수직방향으로 설치되는 지주대와; 상기 지주대의 상부에 설치되어 온/오프에 따라 점등되는 등(燈 : lamp)과; 상기 자체 발전수단 및 상기 등과 전기적으로 연결되며, 상기 자체 발전수단으로부터 발생한 전기에너지를 저장하여 상기 등으로 공급하는 축전지를 포함하되, 상기 축전지는, 상기 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지를 적용한 것을 특징으로 한다.
이 경우, 상기 축전지는, 상기 지주대의 내부에 내장되게 설치되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지 패키지에 따르면, 에너지 저장용량이 큰 리튬폴리머 전지를 여러 개 구비하여 적층식으로 제작된 이차전지 패키지가 소형이면서도 다양한 형상으로 제공되되, 서로 근접하는 리튬폴리머 전지층 사이에 열전소자가 개재되어 펠티에 효과를 갖게 됨으로써, 고전력을 소비하는 전기,전자기기용 축전지로서 적용이 가능하게 되는 효과가 제공된다.
특히, 리튬폴리머 전지가 소형이면서도 다양한 형상으로 제작이 가능한바, 적용하고자 하는 전기,전자기기의 형상에 맞게 형상 및 크기를 다양화하여 적정공간에 설치할 수 있게 되는 효과도 제공된다.
한편, 상기와 같은 효과를 갖는 이차전지 패키지를 적용한 태양발전 가로등에 의하면, 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지가 태양발전 가로등의 지주대 내부에 설치됨으로써, 그 설치효율이 향상되고, 충분한 전기에너지의 저장으로 장마철과 같이 태양광의 조사가 적은 경우에도 가로등이 장기간 충분히 점등될 수 있게 되는 효과가 제공된다.
특히, 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지가 소형이면서도 다양한 형태로 제작이 가능함으로써, 가로등의 지주대 내부 크기 및 형상에 맞게 제작하여 내장시킬 수 있게 됨으로써, 그 설치작업이 매우 수월해지게 되는 효과도 제공된다.
도 1은 종래의 태양발전 가로등에 적용되는 이차전지의 축전지 구조를 도시한 사시도.
도 2는 종래의 태양발전 가로등에 적용되는 다른 이차전지의 축전지 구조를 도시한 사시도.
도 3은 도 1 또는 도 2의 축전지가 지주대 내부에 설치된 관계를 도시한 태양발전 가로등의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지 패키지를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 이차전지 패키지의 단면 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 이차전지 패키지이 축전지로서 지주대 내부에 설치된 태양발전 가로등을 도시한 사시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 이차전지 패키지를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 이차전지 패키지의 단면 구성도이다.
본 발명에 따른 이차전지 패키지는, 박막형태로 이루어진 리튬폴리머 전지를 포함하므로, 리튬폴리머 전지에 대한 특성에 대하여 먼저 설명하기로 한다.
리튬폴리머 전지는, 액체 전해질을 사용하는 리튬이온 전지의 안전성 문제를 해결하기 위한 노력에 의해 만들어진 전지로서, 그 작동원리는 리튬이온 전지와 동일하나, 젤타입 또는 고체타입의 고분자(Polymer)가 양극과 음극 사이의 분리막을 구성하며, 전해질의 역할까지 하는 것이다.
즉, 이온 전도도가 우수한 고체 전해질을 사용함으로써, 액체 전해질을 사용하던 리튬이온 전지의 단점인 누액 가능성과 폭발의 위험성을 없앤 것으로서, 고체 전해질을 사용하고 있어 형상을 다양하게 설계하는 것이 가능하며 이에 따라 적용되는 위치 및 면적에 맞게 다양한 크기로 제작이 가능하다.
다시 말해서, 리튬폴리머 전지는 종이처럼 얇고 가벼우며, 어떠한 형상으로도 제작이 가능한 안전한 전지라 할 수 있으므로, 앞서 언급한 바와 같이 박막의 판형으로 제작이 가능하다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이, 리튬폴리머 전지는 전해액이 액체상태가 아니라 안정화된 고체 상태이므로, 누액과 폭발 위험성을 줄이기 위한 보호회로가 필요없는바, 동일 부피일 경우 더 많은 리튬이 충전가능하므로, 동일크기에 비해 더 큰 에너지 저장용량을 갖게 되는 장점도 있다.
아래의 표 1은 종래에 축전지로서 상용화되고 있는 이차전지인 납축전지, Ni/Cd 전지, 리튬이온 전지와 본 발명에 적용되는 리튬폴리머 전지의 성능을 비교하여 나타낸 것이다.
항목 납축전지 Ni/Cd 전지 리튬이온 전지 리튬폴리머 전지
작동전압(V) 2 1.2 3.7 3.7
전지
성분		 양극 PbO2 NiOOH LiMeO2 LiMeO2
음극 Pb Cd Graphite Graphite
전해액 H2SO4 KOH 수용액 유기전해액 유기전해액
Wh/kg 30-50 40-60 150-210 150-220
Wh/L 50-100 80-120 220-580 220-600
자가방전율 20-30%/월 20-30%/월 3-5%/월 3-5%/월
작동온도 0℃-30℃ -18℃-45℃ -20℃-60℃ -20℃-60℃
충방전효율 80% 이상 80% 이상 95% 이상 95% 이상
수명 Cycle 300회 500회 1,000회 이상 1,000회 이상
교체주기 1-2년 2-3년 4-5년 4-5년
환경문제 납, 황산 카드뮴(Cd) 없음 없음
유지보수 균등충전
비중측정,보수		 전해액 보충등 없음 없음
장점 저비용
안전화
신뢰성		 안전화
장수명		 고에너지밀도
장수명		 고에너지밀도
장수명
대용량화/고출력
단점 저에너지밀도
단수명
유지보수필요
환경문제(납,황산)
온도특성 열화		 저에너지밀도
환경문제(카드뮴)
메모리 효과		 고비용
안전성
대용량화 한계
고출력 한계		 고비용
안전성
위의 표 1에서와 같이, 리튬이온 전지와 리튬폴리머 전지는 널리 상용화 되고 있는 납축전지 및 Ni/Cd 전지에 비하여 매우 많은 장점이 있으므로, 최근 이차전지로서 그 수요가 늘고 있는 추세이며, 특히 리튬이온 전지에 비하여 대용량화가 가능하고 고출력이 가능한 리튬폴리머 전지의 수요가 더욱 늘고 있는 추세이다.
따라서, 이와 같은 장점을 갖는 리튬폴리머 전지는 차세대 이차전지로서 많은 전기전자 장치에 많이 적용되고 있는바, 이러한 리튬폴리머 전지를 태양발전 가로등의 축전지로 적용하여 지주대 내부에 설치하고자 하는 연구가 시급한 실정이었다.
그런데, 리튬폴리머 전지가 많은 전기에너지를 저장하기 위한 대용량화 및 고출력이 가능하다 하더라도, 낱개로 이루어진 박막의 리튬폴리머 전지만으로는 태양발전 가로등과 같이 많은 전기에너지의 저장을 필요로 하는 장치에는 적용하는데 한계가 있다.
예컨대, 2~3일 내내 비가 와서 태양이 조사되지 않음에 따라 태양발전 가로등의 축전지가 충분한 양의 전기에너지를 저장하지 못할 경우, 야간시마다 가로등을 점등시키지 못하여 안전사고를 발생시킬 우려가 크므로, 만약을 대비하여 태양발전 가로등의 축전지는 충분한 양의 전기에너지를 저장하기 위하여 대용량의 축전지를 필요로 한다.
이에, 주기적으로 전기에너지의 공급이 이루어지지 않더라도 예비의 전기에너지를 충분히 저장할 수 있도록 하는 축전지가 필요로 함으로써, 박막의 판형인 리튬폴리머 전지를 여러 층으로 적재한 이차전지 패키지를 제공하여 대용량이면서 고출력이 이루어지는 축전지를 제공할 수 있게 된다.
그러나, 박막의 판형으로 이루어진 리튬폴리머 전지는, 고온에 장시간 노출될 경우 스웰링(swelling) 현상이 발생될 우려가 크고, 이와 더불어 그 성능이 저하될 가능성이 크게 된다.
이에, 본 발명에 따른 이차전지 패키지는, 박막의 리튬폴리머 전지를 여러 층으로 적층하여 구성하되, 근접하는 리튬폴리머 전지들 사이에 열전소자를 개재하여 리튬폴리머 전지들이 일정온도 이상으로 과열될 경우 이를 방열에 의해 냉각시킴으로써, 리튬폴리머 전지들의 스웰링 현상을 억제하고 이에 따라 그 성능저하를 예방하도록 하는 펠티에 효과를 갖도록 한 것이다.
이와 같이 본 발명에 따른 이차전지 패키지(100)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지(110)들과, 상기 복수의 리튬폴리머 전지(110)들의 단자(112)를 직렬 또는 병렬로 연결하며, 상기 리튬폴리머 전지(110)들로부터 전기를 충,방전시키는 인쇄회로기판(120)과, 상기 복수의 리튬폴리머 전지(110)들 중, 서로 연접하는 리튬폴리머 전지(130)에 개재되는 열전소자(130)를 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 상기 열전소자(130)는 여러 층으로 적층되는 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지(110)들 중에서, 서로 근접하는 리튬폴리머 전지들의 사이에 판형으로 개재되는데, 적어도 하나 이상이 개재된다.
즉, 리튬폴리머 전지가 2층으로 적층될 경우, 그 사이에 열전소자가 1개만 개재되고, 리튬폴리머 전지가 3층으로 적층될 경우, 그 사이마다 열전소자가 2개 개재될 수 있으며, 리튬폴리머 전지가 다층으로 적층될 경우, 그 사이마다 열전소자가 다수개 개재될 수도 있다.
물론, 리튬폴리머 전지가 다층으로 적층될 경우, 서로 근접하는 어느 리튬폴리머 전지들 사이에 1개만 개재될 수도 있다.
또한, 상기 열전소자(130) 및 인쇄회로기판(120)과 전기적으로 연결되어 열전소자가 설정온도(60℃) 이상으로 과열될 경우, 열전소자가 작동되도록 하는 BMS(Battery Management System)(140)가 구비되는데, 이 BMS(140)는 리튬폴리머 전지(110)들이 과충전되거나 과방전되는 것을 제어하는 기능도 담당한다.
한편, 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지(110)들 사이에는 서로 근접하는 리튬폴리머 전지들 간격을 일정간격 이격되도록 하여 그 사이에 열축적이 발생되지 않도록 방열시키기 위한 간극유지부재(200)가 마련되어 있다.
상기 간극유지부재(200)는 서로 근접하는 리튬폴리머 전지(110)들의 일면 전체에 설치되지 않고, 일정길이 및 일정직경을 갖는 소형 크기로 이루어진 것이 다수개 구비되어 각각 일정간격 이격되어 개재됨으로써, 서로 근접하는 리튬폴리머 전지(110)들 사이에는 일정공간이 형성되도록 한다.
여기서, 상기 간극유지부재(200)는 서로 근접하는 리튬폴리머 전지(110)들이 분리되거나 미끄러짐이 발생되지 않도록 고착시키며, 충격발생시 소정의 탄성을 발휘하도록 스폰지형의 양면테이프를 적용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지(110)들에서, 서로 근접하는 어느 리튬폴리머 전지들 사이에 열전소자(130)가 개재된 경우, 열전소자(130)의 일면과, 이 일면과 밀착되는 리튬폴리머 전지의 일면 사이에도 간극유지부재(202)인 스폰지형의 양면테이프가 개재되어 일정간격 이격되도록 한다.
물론, 상기 열전소자(130)의 타면과, 이 타면과 밀착되는 리튬폴리머 전지의 일면 사이에도 역시 간극유지부재(202)인 스폰지형의 양면테이프가 개재되어 일정간격 이격되도록 한다.
상기와 같이 열전소자(130) 및 간극유지부재(200,202)들에 의해 방열성이 향상되어 펠티에 효과를 갖게 되는 복수의 박막 판형 리튬폴리머 전지(110)들과, 인쇄회로기판(120) 및 BMS(140)는 수납이 용이하도록 형성된 케이스(150)에 내설되어 보호되는데, 여기서 상기 케이스(150)는 방열성이 우수하도록 다이캐스팅 알루미늄재의 케이스를 제공하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 이차전지 패키지(100)는, 대용량이면서 고출력이 가능함은 물론 소형이면서 다양한 형상으로 제작이 가능한 리튬폴리머 전지(110)들이 여러 개 적층,형성됨으로써, 큰 전력을 소비하는 전기,전자기기에 적용할 수 있으며, 더욱이 적용하고자 하는 전기,전자기기의 형상에 맞게 형상 및 크기를 다양화하여 적정공간에 설치할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 이차전지 패키지가 축전지로서 지주대 내부에 설치된 태양발전 가로등을 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이, 전기에너지를 발생시키는 자체 발전수단과, 상기 자체 발전수단이 장착되며 지상에 수직방향으로 설치되는 지주대(4)와, 상기 지주대의 상부에 설치되어 온/오프에 따라 점등되는 등(燈 : lamp)과, 상기 자체 발전수단 및 상기 등과 전기적으로 연결되며, 상기 자체 발전수단으로부터 발생한 전기에너지를 저장하여 상기 등으로 공급하는 축전지로 이루어진 태양발전 가로등(2)에 있어서, 상기 축전지로서 본 발명에 따른 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지(100)가 적용되어 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지(100)를 축전지로서 적용하게 되면, 축전지 자체가 소형이면서도 대용량의 에너지 저장효율을 갖고, 고출력을 발생시키게 되는바, 지주대(4) 내부 형상 및 크기에 맞추어 적절하게 내장,설치할 수 있게 된다.
또한, 대용량의 전기에너지를 저장할 수 있게 됨으로써, 장기간 태양광이 조사되지 않더라도 충분한 전기에너지의 저장으로 야간시 등에 전기를 지속적으로 공급할 수 있게 되어 등의 비점등으로 인한 안전사고를 미연에 예방할 수 있게 되는 효과가 발생된다.
이상에서와 같은 본 발명의 실시 예에서 설명한 기술적 사상들은 각각 독립적으로 실시될 수 있으며, 서로 조합되어 실시될 수도 있다. 또한, 본 발명은 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 실시 예를 통하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
2 : 가로등 4 : 지주대
100 : 이차전지 패키지 110 : 리튬폴리머 전지
120 : 인쇄회로기판 130 : 열전소자
140 : BMS 150 : 케이스

Claims (9)

  1. 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지들과;
    상기 복수의 리튬폴리머 전지들의 양극과 음극을 직렬 또는 병렬로 연결하며, 상기 리튬폴리머 전지들로부터 전기를 충,방전시키는 인쇄회로기판;
    상기 복수의 리튬폴리머 전지들 중, 서로 연접하는 리튬폴리머 전지에 개재되는 열전소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열전소자가 설정온도 이상으로 과열될 경우, 상기 열전소자가 작동하여 방열이 이루어지도록 하고, 리튬폴리머 전지들이 과충전되거나 과방전되는 것을 제어하기 위한 BMS를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지들 사이에는, 서로 근접하는 리튬폴리머 전지들 간격을 일정간격 유지시켜 방열이 이루어지도록 하는 간극유지부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 펠티에 효과를 갖는 이차전지.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 간극유지부재는, 서로 근접하는 리튬폴리머 전지들 사이에 일정간격으로 이격되어 개재되며, 탄성을 발휘하고 서로 미끄러짐이 발생되지 않도록 하는 스폰지형의 양면테이프인 것을 특징으로 하는 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지들에서, 서로 근접하는 어느 리튬폴리머 전지들 사이에 열전소자가 개재된 경우, 상기 열전소자의 일면과 상기 열전소자의 일면과 밀착되는 리튬폴리머 전지의 일면 사이, 그리고 상기 열전소자의 타면과 상기 열전소자의 타면과 밀착되는 리튬폴리머 전지의 일면 사이에는 일정간격을 유지시켜 방열이 이루어지도록 하는 간극유지부재가 마련되는 것을 특징으로 하는 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 간극유지부재는 스폰지형 양면테이프인 것을 특징으로 하는 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지.
  7. 제 1항 내지 제 7항 중, 어느 한 항에 있어서,
    상기 여러 층으로 적층 형성된 복수의 박막 판형인 리튬폴리머 전지들과, 상기 인쇄회로기판을 감싸되, 열전달효율이 우수한 다이캐스팅 알루미늄 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 펠티에 효과를 이차전지 패키지.
  8. 전기에너지를 발생시키는 자체 발전수단과;
    상기 자체 발전수단이 장착되며 지상에 수직방향으로 설치되는 지주대와;
    상기 지주대의 상부에 설치되어 온/오프에 따라 점등되는 등(燈 : lamp)과;
    상기 자체 발전수단 및 상기 등과 전기적으로 연결되며, 상기 자체 발전수단으로부터 발생한 전기에너지를 저장하여 상기 등으로 공급하는 축전지를 포함하되,
    상기 축전지는,
    상기 청구항 1 내지 청구항 6 중, 어느 한 항에 기재된 펠티에 효과를 갖는 이차전지 패키지를 적용한 것을 특징으로 하는 태양발전 가로등.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 축전지는, 상기 지주대의 내부에 내장되게 설치되는 것을 특징으로 하는 태양발전 가로등.
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