KR20130024035A

KR20130024035A - 전기화학 에너지 저장장치를 이용한 모듈

Info

Publication number: KR20130024035A
Application number: KR1020110087217A
Authority: KR
Inventors: 허진우; 한상진
Original assignee: 비나텍주식회사
Priority date: 2011-08-30
Filing date: 2011-08-30
Publication date: 2013-03-08
Also published as: KR101269484B1

Abstract

본 발명은 전기화학 에너지 저장장치를 이용한 모듈에 관한 것으로, 복수의 전기화학 에너지 저장장치를 서로 연결하여 모듈로 제작할 때 조립을 간소화하고 제작된 모듈에 대한 유지보수 작업을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 발명은 전기화학 에너지 저장장치를 단위 소자로 이용하며, 복수의 단위 소자를 전기적으로 연결한 에너지 저장장치 모듈로, 제1 서브 모듈 및 제2 서브 모듈을 포함한다. 제1 서브 모듈은 제1 단위 소자의 삽입부에 제2 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되어 제1 및 제2 단위 소자로 서로 전기적으로 연결된다. 그리고 제2 서브 모듈은 제3 단위 소자의 삽입부에 제4 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되어 제3 및 제4 단위 소자가 서로 전기적으로 연결되며, 제3 단위 소자의 결합부가 제2 단위 소자의 삽입부에 삽입되어 제2 및 제 3 단위 소자가 서로 전기적으로 연결된다. 이때 제1 서브 모듈은 제1 및 제2 단위 소자 사이에 적어도 하나의 단위 소자가 더 개재될 수 있다. 또한 제2 서브 모듈은 제3 및 제4 단위 소자 사이에 제1 서브 모듈에 개지된 단위 소자에 대응되게 단위 소자가 개재될 수 있다.

Description

전기화학 에너지 저장장치를 이용한 모듈{Modules using electrochemical energy storage device}

본 발명은 전기화학 에너지 저장장치(electrochemical energy storage device)를 이용한 모듈에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 전기화학 에너지 저장장치를 서로 연결하여 모듈로 제작할 때 조립을 간소화하고 제작된 모듈에 대한 유지보수 작업을 용이하게 실시할 수 있는 전기화학 에너지 저장장치를 이용한 모듈에 관한 것이다.

통상적으로 전기화학 에너지를 저장하는 장치(이하 '전기화학 에너지 저장장치'라 한다)로는 전지(battery)와 커패시터(capacitor)가 대표적이며, 커패시터는 전기 용량을 얻기 위한 에너지 저장소로서, 축전지(Storage Battery), 이차전지와 더불어 전기화학 에너지를 저장하는 수단으로 이용되고 있다.

커패시터는 그 용량을 증가시키기 위해 사용한 유전체의 재료에 따라 용량, 내전압, 주파수 특성, 누설 전류 및 내부 저항 등의 스펙(Spec)이 결정되고, 전해 커패시터, 탄탈 커패시터, 세라믹 커패시터, 전기 이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC), 리튬 이온 커패시터(Lithium Ion Capacitor; LIC) 등으로 분류된다.

또한, 커패시터는 용량 및 용도에 따라 초박경량화된 소형칩에 이용되는 소용량 커패시터부터 전력계통에 이용되는 중ㆍ대용량 커패시터에 이르기까지 다양하게 활용되고 있다.

최근, 중ㆍ대용량 커패시터는 고용량 및 고출력화에 기인하는 스펙에 따라 다변화되고 있는 추세이며, 전기 이중층 커패시터의 일종인 슈퍼 커패시터(super capacitor)는 전해 커패시터와 이차전지의 중간적인 특성을 갖는 전기화학 에너지 저장 장치로서 높은 효율, 반영구적인 수명특성으로 인해 이차전지와의 병용 및 대체가 가능한 차세대 에너지 저장 장치이다.

슈퍼 커패시터는 매우 긴 충ㆍ방전 수명과, 높은 충ㆍ방전 효율, 온도 변화에 대한 우수한 성능 편차, 이차전지에 비해 상대적으로 작은 저항 및 쾌속 충전 등의 장점이 있어, 전기 자동차, 수소연료전지 자동차, 태양 에너지용 전원장치 및 무정전 전원공급장치(UPS)와 같은 산업용 전원장치 등에 사용이 확대되고 있다.

또한, 슈퍼 커패시터는 에너지 저장메커니즘에 따라 전기 이중층 커패시터와 유사 커패시터(pseudo capacitor)로 나눌 수 있다.

유사 커패시터는 산화-환원반응에 의하여 전극표면 혹은 표면근처의 전극내부에 전하가 축전되는 현상을 이용하지만, 전기 이중층 커패시터는 이온들이 정전기적으로 유도되어 전극과 전해질 계면에 전기 이중층이 형성되어 전하가 축전되는 현상을 이용한다.

한편, 이와 같은 슈퍼 커패시터를 산업용 전원 장치로 사용하는 장비들은 수십 내지 수천 볼트의 고전압을 요구하기 때문에, 수볼트인 다수의 슈퍼 커패시터이 직렬로 서로 연결된 형태의 모듈(이하 '에너지 저장장치 모듈'이라 함)로 사용하게 된다. 에너지 저장장치 모듈은 다수의 슈퍼 커패시터를 단위 소자로 포함한다. 단위 소자 간의 전기적 연결은 전기 배선에 의해 이루어진다.

이와 같이 종래의 에너지 저장장치 모듈은 다수의 단위 소자를 연결하기 위해서 전기 배선을 이용한 배선 작업과 같은 수작업을 필요로 하기 때문에, 작업 생산성이 떨어지는 문제점을 안고 있다.

또한 에너지 저장장치 모듈은 다수의 단위 소자가 전기 배선으로 서로 연결될 뿐, 다수의 단위 소자들 간에 물리적으로는 서로 연결되지 않기 때문에, 다수의 단위 소자를 외부에서 물리적으로 고정할 수 있는 고정 부재를 더 필요로 한다. 이로 인해 전기 배선 작업과 별도로 다수의 단위 소자들을 서로 물리적으로 연결하여 고정하는 작업을 필요로 하기 때문에, 작업 생산성이 떨어지는 문제점을 안고 있다.

또한 에너지 저장장치 모듈은 다수의 단위 소자 중 수리나 교체가 필요한 단위 소자가 발생하는 경우, 해당 단위 소자만을 분리하면 좋겠지만, 전기 배선으로 서로 연결된 다수의 단위 소자에서 해당 단위 소자만을 분리하는 것이 쉽지 않아 유지보수 작업에 상당한 시간이 소요되는 문제점을 안고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 모듈 제작 시 조립을 간소화하고 제작된 모듈에 대한 유지보수 작업을 용이하게 실시할 수 있는 전기화학 에너지 저장장치를 이용한 모듈을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 단위 소자인 전기화학 에너지 저장장치 간의 전기적 연결 및 물리적인 고정을 간소화하여 작업 생산성을 향상시킬 수 있는 전기화학 에너지 저장장치를 이용한 모듈을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기화학 에너지 저장장치를 단위 소자로 이용하며, 복수의 단위 소자를 전기적으로 연결한 에너지 저장장치 모듈로, 제1 서브 모듈 및 제2 서브 모듈을 포함한다. 상기 제1 서브 모듈은 제1 단위 소자의 삽입부에 제2 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되어 상기 제1 및 제2 단위 소자가 서로 전기적으로 연결된다. 상기 제2 서브 모듈은 제3 단위 소자의 삽입부에 제4 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되어 상기 제3 및 제4 단위 소자가 서로 전기적으로 연결되며, 상기 제3 단위 소자의 결합부가 상기 제2 단위 소자의 삽입부에 삽입되어 상기 제2 및 제 3 단위 소자가 서로 전기적으로 연결된다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 복수의 단위 소자는 각각, 전기화학 에너지를 저장하며, 제1 전극과 제2 전극을 갖는 축전 소자, 상기 축전 소자를 내장하는 관형의 절연성 케이스, 상기 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성되며 상기 축전 소자의 제1 전극과 연결되는 제1 단자를 갖는 결합부, 및 상기 케이스의 외측면에 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성되며 상기 축전 소자의 제2 전극과 연결되는 제2 단자를 갖는 삽입부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 제2 단위 소자와 상기 제3 단위 소자는 마주보게 위치하며, 상기 제2 단위 소자의 삽입부와 상기 제3 단위 소자의 결합부가 서로 마주보게 형성될 수 있다. 또한 상기 제1 단위 소자는 제4 단위 소자와 마주보게 위치할 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 제1 서브 모듈은 상기 제1 단위 소자의 결합부와 상기 제2 단위 소자의 삽입부는 상기 제1 단위 소자의 삽입부와 상기 제2 단위 소자의 결합부가 연결되는 방향에 어긋난 방향에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 제2 서브 모듈은 상기 제3 단위 소자의 결합부와 상기 제4 단위 소자의 삽입부는 상기 제3 단위 소자의 삽입부와 상기 제4 단위 소자의 결합부가 연결되는 방향에 어긋난 방향에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 제1 및 제4 단위 소자는 더미 결합부 및 더미 삽입부를 포함할 수 있다. 상기 더미 결합부는 상기 제1 단위 소자와 제4 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제1 및 제4 단위 소자 중에 하나의 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성된다. 상기 더미 삽입부는 상기 제1 단위 소자와 제4 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제1 및 제4 단위 소자 중에 다른 하나의 케이스의 외측면에 상기 더미 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성된다.

본 발명은 또한, 전기화학 에너지 저장장치를 단위 소자로 이용하며, 복수의 단위 소자를 전기적으로 연결한 에너지 저장장치 모듈로, 제1 서브 모듈과 제2 서브 모듈을 포함한다. 상기 제1 서브 모듈은 제1 단위 소자의 삽입부에 제2 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되고, 상기 제2 단위 소자의 삽입부에 제3 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되어 상기 제1 내지 제3 단위 소자가 서로 전기적으로 연결된다. 상기 제2 서브 모듈은 제4 단위 소자의 삽입부에 제5 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되고, 상기 제5 단위 소자의 삽입부에 제6 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되어 상기 제4 내지 제6 단위 소자로 서로 전기적으로 연결되며, 상기 제4 단위 소자의 결합부가 상기 제3 단위 소자의 삽입부에 삽입되어 상기 제3 및 제 4 단위 소자가 서로 전기적으로 연결된다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 제1 단위 소자는 제6 단위 소자와 마주보게 위치한다. 상기 제2 단위 소자는 제5 단위 소자와 마주보게 위치한다. 그리고 상기 제3 단위 소자와 상기 제4 단위 소자는 마주보게 위치하며, 상기 제3 단위 소자의 삽입부와 상기 제4 단위 소자의 결합부가 서로 마주보게 형성된다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 제1 서브 모듈은 상기 제1 단위 소자의 결합부와 삽입부는 서로 어긋나게 형성되고, 상기 제2 단위 소자의 결합부와 삽입부는 동일선 상에 형성되고, 상기 제3 단위 소자의 결합부와 삽입부는 서로 어긋나게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 제2 서브 모듈은 상기 제4 단위 소자의 결합부와 삽입부는 서로 어긋나게 형성되고, 상기 제5 단위 소자의 결합부와 삽입부는 동일선 상에 형성되고, 상기 제6 단위 소자의 결합부와 삽입부는 서로 어긋나게 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 제2 및 제5 단위 소자는 각각 적어도 하나이며 동일 수이다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 제1 및 제6 단위 소자는, 더미 결합부와 더미 삽입부를 포함할 수 있다. 상기 더미 결합부는 상기 제1 단위 소자와 제6 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제1 및 제6 단위 소자 중에 하나의 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성된다. 상기 더미 삽입부는 상기 제1 단위 소자와 제6 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제1 및 제6 단위 소자 중에 다른 하나의 케이스의 외측면에 상기 더미 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성된다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 제2 및 제5 단위 소자는 또한 더미 결합부와 더미 삽입부를 포함할 수 있다. 상기 더미 결합부는 상기 제2 단위 소자와 제5 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제2 및 제5 단위 소자 중에 하나의 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성된다. 상기 더미 삽입부는 상기 제2 단위 소자와 제5 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제2 및 제5 단위 소자 중에 다른 하나의 케이스의 외측면에 상기 더미 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성된다.

본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈에 있어서, 상기 복수의 단위 소자 중에 적어도 하나는, 상기 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성되는 더미 결합부와, 상기 케이스의 외측면에 더미 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성되는 더미 삽입부를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 더미 결합부와 더미 삽입부는 상기 제1 및 제6 단위 소자 사이 또는 제2 및 제5 단위 소자 사이의 마주보는 면에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 단위 소자인 전기화학 에너지 저장장치는 외측면에 철(凸)부 형태의 결합부와, 결합부가 삽입되어 전기적 및 물리적으로 연결될 수 있는 요(凹)부 형태의 삽입부가 형성되어 있기 때문에, 제1 단위 소자의 삽입부에 제2 단위 소자의 결합부를 삽입하는 것만으로 전기적 및 물리적 연결을 함께 수행할 수 있다. 이로 인해 에너지 저장장치 모듈을 구성하는 단위 소자 간의 전기적 연결 및 물리적인 연결을 간소화함으로써, 작업 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한 단위 소자들을 결합하거나 분리할 때 슬라이드 방식으로 결합 및 분리가 가능하기 때문에, 에너지 저장장치 모듈로 제작한 이후에 유지보수 작업을 용이하게 실시할 수 있다. 즉 제작된 에너지 저장장치 모듈은 결합한 방향의 반대 방향으로 유지보수가 필요한 단위 소자만을 분리할 수 있기 때문에, 모듈 제작 후 발생될 수 있는 유지보수 작업을 용이하게 실시할 수 있다.

또한 단위 소자들을 연결하여 서브 모듈을 구성한 후, 서브 모듈을 연결하여 필요 용량의 에너지 저장장치 모듈을 쉽게 제작할 수 있다. 이와 같이 서브 모듈의 연결을 통하여 대용량의 에너지 저장장치 모듈을 쉽게 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈용 단위 소자인 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 단위 소자를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 3-3선 부분 단면도로서, 도 2의 단위 소자의 내부를 개략적으로 보여주는 부분 단면도이다.
도 4는 도 1의 두 개의 단위 소자를 이용한 제1 서브 모듈의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 제1 서브 모듈의 결합 사시도이다.
도 6은 도 5의 제1 서브 모듈의 평면도이다.
도 7은 도 1의 두 개의 단위 소자를 이용한 제2 서브 모듈을 보여주는 평면도이다.
도 8은 제1 및 제2 서브 모듈을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈의 제1 예를 보여주는 평면도이다.
도 9는 제1 및 제2 서브 모듈들을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈의 제2 예를 보여주는 평면도이다.
도 10은 도 1의 복수 개의 단위 소자를 이용한 제3 서브 모듈을 보여주는 평면도이다.
도 11은 도 1의 복수 개의 단위 소자를 이용한 제4 서브 모듈을 보여주는 평면도이다.
도 12는 제3 및 제4 서브 모듈을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈용 단위 소자인 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 평면도이다.
도 14는 도 13의 복수 개의 단위 소자를 이용한 제5 서브 모듈을 보여주는 평면도이다.
도 15는 도 13의 복수 개의 단위 소자를 이용한 제6 서브 모듈을 보여주는 평면도이다.
도 16은 제5 및 제6 서브 모듈을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈을 보여주는 평면도이다.
도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈용 단위 소자인 전기화학 에너지 저장장치를 이용한 에너지 저장장치 모듈을 보여주는 평면도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 모듈용 단위 소자인 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 단위 소자를 보여주는 평면도이다. 그리고 도 3은 도 2의 3-3선 부분 단면도로서, 도 2의 단위 소자의 내부를 개략적으로 보여주는 부분 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(10)는 에너지 저장장치 모듈에 사용되는 단위 소자로서, 축전 소자(20), 케이스(30), 결합부(50) 및 삽입부(60)를 포함하며, 단자판(40)을 더 포함할 수 있다. 축전 소자(20)는 전기화학 에너지를 저장하며, 제1 전극(21)과 제2 전극(23)을 갖는다. 케이스(30)는 절연성으로 축전 소자(20)를 내장하며 관 형태를 갖는다. 결합부(50)는 케이스(30)의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성되며, 축전 소자(20)의 제1 전극(21)과 연결되는 제1 단자(53)를 갖는다. 그리고 삽입부(60)는 케이스(30)의 외측면에 결합부(50)가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성되며, 축전 소자(20)의 제2 전극(23)과 연결되는 제2 단자(63)를 갖는다.

이와 같은 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(10)에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

축전 소자(20)는 전기화학 에너지를 저장하며, 전기에너지를 화학에너지로 혹은 화학에너지를 전기에너지로 변환한다. 이러한 축전 소자(20)는 자동차 등에서 파워로 이용하기 위한 전기화학 에너지를 저장할 수 있는 장치라면 제한 없이 적용될 수 있다. 축전 소자(20)는 그 사용 목적에 따라 수십 내지 수백 uF(마이크로 패럿)의 전기용량을 갖는 전해 커패시터, 수 패럿의 전기용량을 갖는 슈퍼 커패시터, 100F 이상의 전기용량을 가질 수 있는 전기이중층 커패시터, 리튬 이온 커패시터 등이 될 수 있다.

이러한 축전 소자(20)는 원통형 형상으로 이루어지거나 또는 4각기둥, 5각기둥, 6각기둥 등의 각주형 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고 축전 소자(20)의 중심부에 연직방향으로 형성된 홀은 권심 공간으로, 축전 소자(20) 제작을 위해 필요한 공간이다. 제1 전극(21)과 제2 전극(23)은 양극 또는 음극 중에 하나이며 서로 다른 극성을 갖는다. 도시하지 않았지만, 축전 소자(20)는 양극 집전체를 구비하는 양극부, 음극 집전체를 구비하는 음극부, 세퍼레이터(separator; 분리기) 및 전해질을 포함한다.

케이스(30)는 개방부를 통하여 삽입되는 축전 소자(20)를 내장한다. 케이스(30) 내부에는 축전 소자(20) 뿐만 아니라 축전 소자(20)에서 발생하는 가스 등도 함께 존재하게 되므로, 케이스(30)의 소재로는 가벼우면서도 가스 등에 의한 부식의 영향이 적은 절연성 소재가 사용될 수 있다. 예컨대 케이스(30)의 소재로는 에폭시 계열의 플라스틱 소재가 사용될 수 있다. 케이스(30)의 형상은 일반적으로 축전 소자(20)의 형상에 대응하는 형상으로 이루어진다. 예를 들어 축전 소자(20)가 원통형일 경우 케이스(30)도 원통형이 되며, 축전 소자(20)가 사각기둥과 같은 각주형 형상일 경우 케이스(30)도 각주형이 될 수 있다. 또는 축전 소자(20)가 원통형이고 케이스(30)가 각주형이거나, 케이스(30)가 각주형이고 축전 소자(20)가 원통형일 수 있다. 제1 실시예에 따른 케이스(30)로 원통형이 사용된 예를 개시하였다. 또한 케이스(30)에는 하나 이상의 축전 소자(20)가 내장될 수 있다.

단자판(40)은 케이스(30) 상단의 개방부를 봉합하도록 설치되며, 축전 소자(20)의 내부와 외부를 차단시킨다. 단자판(40)으로는 탄성이 있는 고무 소재가 사용될 수 있다. 예컨대 고무 소재로는 에틸렌프로필렌 공중합체(EPT), 에틸렌프로필렌디엔 공중합체(EPDM) 등의 올레핀계 합성 고무, 실리콘 고무, 불소 고무 등이 사용될 수 있다.

결합부(50)는 복수의 전기화학 에너지 저장장치(10)를 이용하여 에너지 저장장치 모듈을 제조할 때, 이웃하는 전기화학 에너지 저장장치(10)의 삽입부(60)에 삽입되어 전기적 및 물리적으로 연결되는 부분이다. 결합부(50)는 케이스(30)의 외측면에 대해서 돌출되게 형성되며, 삽입부(60)에 안정적으로 삽입되어 결합될 수 있도록 삽입부(60)의 형상에 대응되게 형성된다.

이러한 결합부(50)는 결합 돌기(51) 및 제1 단자(53)로 구성된다. 결합 돌기(51)는 케이스(30) 상부의 외측면에 철부 형태로 형성된다. 제1 단자(53)는 축전 소자(20)의 제1 전극(21)에 연결되어 케이스(30)의 상부면 및 결합 돌기(51)에 형성된다.

여기서 결합 돌기(51)는 슬라이드 방식으로 결합부(50)를 제1 실시예에 따른 다른 전기화학 에너지 저장장치(10)의 삽입부(60)에 끼워 결합할 수 있도록 관형으로 형성된다. 제1 실시예에서는 결합 돌기(51)는 단면이 사각형으로 형성된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 결합 돌기(51)는 케이스(30)에 연결되는 부분의 폭에 비해서 넓은 폭을 갖는 부분을 갖게 형성할 수 있다. 즉 결합 돌기(51)는 단면이 사다리꼴 형태로 형성되거나, 타원 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이 형성하는 이유는 전기화학 에너지 저장장치(10)의 결합부(50)가 다른 전기화학 에너지 저장장치(10)의 상부에서 하부로 이동시켜 결합하는 슬라이드 방식으로 다른 전기화학 에너지 저장장치(10)의 삽입부(60)에 결합된 이후에, 수평 방향으로 힘이 작용하더라도 결합부(50)가 삽입부(60)에서 빠지는 문제를 억제하기 위해서이다.

제1 단자(53)는 제1 연결 단자(55)와 제1 접속 단자(57)로 구성될 수 있다. 제1 연결 단자(55)는 축전 소자(20)의 제1 전극(21)에 연결되어 케이스(30)의 상부면 및 결합 돌기(51)의 상부면에 형성된다. 제1 접속 단자(57)는 결합 돌기(51)의 상부면에 이웃하는 외측면에 형성되어 제1 연결 단자(55)와 전기적으로 연결되며, 결합부(50)가 삽입되는 삽입부(60)의 제2 단자(63)에 전기적으로 연결된다. 제1 실시예에서는 제1 접속 단자(57)가 케이스(30)의 외측면과 대응하는 결합 돌기(51)의 외측면에 노출되게 형성된 예를 개시하였지만, 케이스(30)의 외측면에 연결되는 측면에 형성될 수도 있다.

한편 결합부(50)는 단자판(40)이 형성되는 케이스(30)의 상단부에서 케이스(30)의 길이 방향으로 케이스(30)의 외측면에 형성된다. 제1 실시예에서는 결합부(50)는 케이스(30)의 길이 보다는 짧게 형성된 예를 개시하였지만, 케이스(30)의 길이에 대응되게 결합부(50)를 형성할 수 있다. 제1 연결 단자(55)가 형성되는 케이스(30)의 상부면은 단자판(40)의 상부면을 포함한다.

그리고 삽입부(60)는 복수의 전기화학 에너지 저장장치(10)를 이용하여 에너지 저장장치 모듈을 제조할 때, 이웃하는 전기화학 에너지 저장장치(10)의 결합부(50)가 삽입되어 전기적 및 물리적으로 연결되는 부분이다.

이러한 삽입부(60)는 삽입홈(61)과 제2 단자(63)를 포함한다. 삽입홈(61)은 케이스(30)의 외측면에 케이스(30)의 길이 방향을 따라서 요부 형태로 형성된다. 제2 단자(63)는 축전 소자(20)의 제2 전극(23)에 연결되어 케이스(30)의 상부면 및 삽입홈(61)에 형성된다.

여기서 삽입홈(61)은 슬라이드 방식으로 제1 실시예에 따른 다른 전기화학 에너지 저장장치(10)의 결합부(50)가 결합될 수 있도록 결합 돌기(51)에 대응되게 형성된다. 제1 실시예에서는 결합 돌기(51)가 단면이 사각형으로 형성되기 때문에, 삽입홈(61)은 사각형의 홈으로 형성된 예를 개시하였다.

제2 단자(63)는 제2 연결 단자(65)와 제2 접속 단자(67)를 포함한다. 제2 연결 단자(65)는 축전 소자(20)의 제2 전극(23)에 연결되어 케이스(30)의 상부면에 형성하되, 끝단이 삽입홈(61)의 경계에 위치하게 형성된다. 제2 접속 단자(67)는 삽입홈(61)의 내측면에 형성되어 제2 연결 단자(65)와 전기적으로 연결되며, 삽입부(60)에 삽입되는 결합부(50)의 제1 접속 단자(57)에 전기적으로 연결된다. 이때 제1 및 제2 접속 단자(57,67)가 안정적으로 전기적 연결될 수 있도록, 제2 접속 단자(67)는 결합되는 결합부(50)의 제1 접속 단자(57)와 마주볼 수 있도록 형성된다.

한편 삽입부(60)는 단자판(40)이 형성되는 케이스(30)의 상단부에서 케이스(30)의 길이 방향으로 케이스(30)의 외측면에 형성된다. 후술되겠지만 삽입부(60)와 결합부(50)를 매개로 복수의 전기화학 에너지 저장장치(10)를 슬라이드 방식으로 결합하거나 분리할 수 있도록, 삽입부(60)는 케이스(30)의 길이에 대응되게 형성된다. 즉 삽입부(60)의 삽입홈(61)은 케이스(30)의 상부면과 하부면 부분을 관통하는 형태로 형성된다. 제2 연결 단자(65)가 형성되는 케이스(30)의 상부면은 단자판(40)의 상부면을 포함한다.

그리고 결합부(50)와 삽입부(60)는 케이스(30)의 중심에 대해서 서로 어긋나게 형성될 수 있다. 따라서 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(10)를 이용하여 에너지 저장장치 모듈(100)용 서브 모듈로 구현할 경우, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 일렬로 연결된 형태로 구현이 가능하다. 이때 케이스(30)가 원통형으로 구현되는 경우, 케이스(30)의 상부의 중심에 대해서 결합부(50)와 삽입부(60)는 90도를 이루는 위치에 형성될 수 있다. 제1 실시예에서는 결합부(50)와 삽입부(60)가 서로 어긋나게 형성된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 결합부(50)와 삽입부(60)는, 도 10 및 도 11에 도시된 제2 및 제5 단위 소자(10b,10e)와 같이 서로 마주보게 형성될 수 있다.

이와 같은 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(10)를 단위 소자로 이용한 에너지 저장장치 모듈(100,200,300)에 대해서 도 4 내지 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 에너지 저장장치 모듈(100,200,300)은 복수의 단위 소자(10)를 연결하여 구성한 복수의 서브 모듈을 포함하며, 복수의 서브 모듈이 서로 연결되어 전기적으로 연결된 구조를 갖는다.

먼저 제1 및 제2 서브 모듈(100a,100b)에 대해서 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 4는 도 1의 두 개의 단위 소자(10a,10b)를 이용한 제1 서브 모듈(100a)의 분해 사시도이다. 도 5는 도 4의 제1 서브 모듈(100a)의 결합 사시도이다. 도 6은 도 5의 제1 서브 모듈(100a)의 평면도이다. 그리고 도 7은 도 1의 두 개의 단위 소자(10c,10d)를 이용한 제2 서브 모듈(100b)을 보여주는 평면도이다.

제1 서브 모듈(100a)은 제1 단위 소자(10a)의 삽입부(60)에 제2 단위 소자(10b)의 결합부(50)가 슬라이드 방식으로 결합된 구조를 갖는다. 결합 방식은 제1 단위 소자(10a)의 상부에 제2 단위 소자(10b)를 위치시킨 상태에서, 제2 단위 소자(10b)를 하강시켜 제1 단위 소자(10a)의 삽입부(60)에 제2 단위 소자(10b)의 결합부(50)를 결합시켜 제1 및 제2 단위 소자(10a,10b)를 직렬로 전기적으로 연결한다. 이때 제1 단위 소자(10a)의 결합부(50)는 위를 향하고, 제2 단위 소자(10b)의 삽입부(60)는 아래를 향한다. 또한 제1 및 제2 단위 소자(10a,10b)는 서로 선대칭 구조, 즉 거울 형상을 갖는다.

제2 서브 모듈(100b)은 제3 단위 소자(10c)의 삽입부(60)에 제4 단위 소자(10d)의 결합부(50)가 슬라이드 방식으로 결합된 구조를 갖는다. 제3 및 제4 단위 소자(10c,10d)의 결합 방식은 제1 및 제2 단위 소자(10a,10b)의 결합 방식과 동일한 방식으로 수행될 수 있다. 이때 제3 단위 소자(10c)의 결합부(50)는 위를 향하고, 제4 단위 소자(10d)의 삽입부(60)는 아래를 향한다. 또한 제3 단위 소자(10c)는 제2 단위 소자(10b)와 동일한 구조를 가지고, 제4 단위 소자(10d)는 제1 단위 소자(10a)와 동일한 구조를 갖는다.

이와 같은 제1 및 제2 서브 모듈(100a,100b)을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈(100)의 제1 예에 대해서 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 8은 제1 및 제2 서브 모듈(100a,100b)을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈(100)의 제1 예를 보여주는 평면도이다.

제1 예에 따른 에너지 저장장치 모듈은(100)은 제1 서브 모듈(100a)에 제2 서브 모듈(100b)이 슬라이드 방식으로 결합된 구조를 갖는다. 즉 제1 서브 모듈(100a)의 제2 단위 소자(10b)의 삽입부(60)에 제2 서브 모듈(100b)의 제3 단위 소자(10c)의 결합부(50)가 슬라이드 방식으로 결합되어 전기적으로 연결된 구조를 갖는다.

한편 제1 예에 따른 에너지 저장장치 모듈(100)은 제1 서브 모듈(100a) 하나와 제2 서브 모듈(100b) 하나를 결합하여 모듈로 구현하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 제1 서브 모듈(100a)과 복수의 제2 서브 모듈(100b)을 결합하여 제2 예에 따른 에너지 저장장치 모듈(200)을 구현할 수 있다.

이와 같은 복수 개의 제1 및 제2 서브 모듈(100a,100b)을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈(200)의 제2 예에 대해서 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 9는 제1 및 제2 서브 모듈(100a,100b)들을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈(200)의 제2 예를 보여주는 평면도이다.

도 9를 참조하면, 제2 예에 따른 에너지 저장장치 모듈(200)은 복수 개의 제1 및 제2 서브 모듈(100a,100b)이 교대로 결합되어 전기적으로 연결된 구조를 갖는다. 즉 제2 예에 따른 에너지 저장장치 모듈(200)은 복수 개의 제1 예에 따른 에너지 저장장치 모듈(200)이 결합되어 전기적으로 연결된 구조를 갖는다.

한편 제2 예에 따른 에너지 저장장치 모듈(200)은 최상부에 제1 서브 모듈(100a)이 위치하고, 최하부에 제2 서브 모듈(100b)이 위치하게 결합된 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 제1 서브 모듈(100a)이 최상부 및 최하부에 위치하게 에너지 저장장치 모듈을 구현할 수 있다. 또는 제2 서브 모듈(100b)이 최상부 및 최하부에 위치하게 에너지 저장장치 모듈을 구현할 수 있다. 또는 제2 서브 모듈(100b)이 최상부에 위치하고, 제1 서브 모듈(100a)이 최하부에 위치하게 에너지 저장장치 모듈을 구현할 수 있다.

한편 제1 및 제2 서브 모듈(100a,100b)로는 두 종류의 단위 소자(10) 두 개가 연결된 구조를 예시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 세 종류의 단위 소자(10)가 연결하여 서브 모듈을 구현할 수 있다.

제3 및 제4 서브 모듈(100c,100d)에 대해서 도 10 및 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 10은 도 1의 복수 개의 단위 소자(10a,10b,10c)를 이용한 제3 서브 모듈(100c)을 보여주는 평면도이다. 그리고 도 11은 도 1의 복수 개의 단위 소자(10d,10e,10f)를 이용한 제4 서브 모듈(100d)을 보여주는 평면도이다.

제3 서브 모듈(100c)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 단위 소자(10a,10b,10c)를 포함하며, 서로 슬라이드 방식으로 결합된 구조를 갖는다. 즉 제1 단위 소자(10a)의 삽입부(60)에 제2 단위 소자(10b)의 결합부(60)가 슬라이드 방식으로 결합되고, 제2 단위 소자(10b)의 삽입부(60)에 제3 단위 소자(10c)의 결합부(50)가 슬라이드 방식으로 결합된다.

이때 제1 및 제3 단위 소자(10a,10c)는 결합부(50)와 삽입부(60)가 서로 90도 어긋나게 형성되어 있고, 서로 거울 구조를 갖는다. 복수의 제2 단위 소자(10b)는 결합부(50)와 삽입부(60)가 서로 마주보게 동일선 상에 형성된다. 따라서 제1 및 제3 단위 소자(10a,10c) 사이에 복수의 제2 단위 소자(10b)를 연결하여 제3 서브 모듈(100c)을 구현할 수 있다. 제1 단위 소자(10a)의 결합부(50)는 위를 향하고, 제3 단위 소자(10c)의 삽입부(60)는 아래를 향한다.

제4 서브 모듈(100d)은, 도 11에 도시된 바와 같이, 제4 내지 제6 단위 소자(10d,10e,10f)를 포함하며, 서로 슬라이드 방식으로 결합된 구조를 갖는다. 즉 제4 단위 소자(10d)의 삽입부(60)에 제5 단위 소자(10e)의 결합부(50)가 슬라이드 방식으로 결합되고, 제5 단위 소자(10e)의 삽입부(60)에 제6 단위 소자(10f)의 결합부(50)가 슬라이드 방식으로 결합되어 전기적으로 연결된다.

이때 제4 및 제6 단위 소자(10d,10f)는 결합부(50)와 삽입부(60)가 서로 90도 어긋나게 형성되어 있고, 서로 거울 구조를 갖는다. 복수의 제5 단위 소자(10e)는 결합부(50)와 삽입부(60)가 서로 마주보게 동일 선상에 형성된다. 따라서 제4 및 제6 단위 소자(10d,10f) 사이에 복수의 제5 단위 소자(10e)를 연결하여 제4 서브 모듈(100d)을 구현할 수 있다. 제4 단위 소자(10d)의 결합부(50)는 위를 향하고, 제6 단위 소자(10f)의 삽입부(60)는 아래를 향한다. 또한 제4 단위 소자(10d)는 제3 단위 소자(10c)와 동일한 구조를 가지고, 제5 단위 소자(10e)는 제2 단위 소자(10b)와 동일한 구조를 가지고, 제6 단위 소자(10f)는 제1 단위 소자(10a)와 동일한 구조를 갖는다.

이와 같은 제3 및 제4 서브 모듈(100c,100d)을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈(300)의 일 예에 대해서 도 12를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 12는 제3 및 제4 서브 모듈(100c,100d)을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈(300)의 일 예를 보여주는 평면도이다.

에너지 저장장치 모듈(300)은 제3 서브 모듈(100c)에 제4 서브 모듈(100d)이 슬라이드 방식으로 결합된 구조를 갖는다. 즉 제3 서브 모듈(100c)의 제3 단위 소자(10c)의 삽입부(60)에 제4 서브 모듈(100d)의 제4 단위 소자(10d)의 결합부(50)가 슬라이드 방식으로 결합되어 전기적으로 연결된 구조를 갖는다.

이와 같이 에너지 저장장치 모듈(300)은 제1 내지 제6 단위 소자(10a~10f)가 직렬로 연결된 구조를 갖는다.

한편 에너지 저장장치 모듈(300)은 제3 서브 모듈(100c) 하나와 제4 서브 모듈(100d) 하나를 결합하여 모듈로 구현하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 복수의 제3 서브 모듈(100c)과 복수의 제4 서브 모듈(100d)을 교대로 결합하여 제2 예의 에너지 저장장치 모듈(도 9의 200)과 같이 구현할 수 있다.

이와 같이 제1 실시예에 따른 단위 소자(10)를 이용하여 m×n(m 또는 n 중에 하나는 2 이상의 자연수) 행렬의 서브 모듈을 구성하고, 필요 용량에 따른 개수의 서브 모듈을 연결하여 본 발명에 따른 에너지 저장장치 모듈을 쉽게 구현할 수 있다.

제2 실시예

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모듈용 단위 소자인 전기화학 에너지 저장장치를 보여주는 평면도이다.

도 13을 참조하면, 제2 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(110)는 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(도 2의 10)와 동일하게 결합부(150)와 삽입부(160)를 구비하고, 그 외 더미 결합부(171) 및 더미 삽입부(173)를 더 구비한다는 점에서 제1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(도 2의 10)와 차이점을 갖는다.

더미 결합부(171)는 케이스(130)의 외측면에 철부 형태로 형성되며, 별도의 전기적 연결 수단을 구비하지 않는다. 그리고 더미 삽입부(173)는 케이스(130)의 외측면에 더미 결합부(170)가 삽입될 수 있는 요부 형태로 형성되며, 별도의 전기적 연결 수단을 구비하지 않는다. 여기서 더미 결합부(171)와 더미 삽입부(173)는 모듈을 구현하기 위해서 m×n 행렬(m 또는 n은 2 이상의 자연수)로 단위 소자를 연결할 때, 다른 행 또는 다른 열의 단위 소자와 연결시켜 물리적인 결합 안정성을 향상시키기 역할을 수행한다.

그리고 더미 결합부(171) 및 더미 삽입부(173)는 제1 및 제2 단자를 구비하지 않을 뿐, 외형상으로는 결합부(150) 및 삽입부(160)와 동일하거나 유사한 형상으로 형성될 수 있다.

이때 제2 실시예에서는 더미 결합부(171) 및 더미 삽입부(173)가 케이스(130)의 외측면에 서로 마주보는 방향에 형성되며, 결합부(150) 및 삽입부(160)를 연결하는 가상의 선에 수직인 방향에 형성된 예를 개시하였지만 수직을 이루지 않도록 형성될 수도 있다. 또한 제2 실시예에서는 케이스(130)에 더미 결합부(171)와 더미 삽입부(173)가 함께 형성된 예를 개시하였지만, 둘 중에 하나만 형성될 수도 있다.

이와 같은 제2 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장장치(110)를 단위 소자로 이용한 에너지 저장장치 모듈(400,500)에 대해서 도 14 내지 도 16을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 제5 및 제6 서브 모듈(100e,100f)에 대해서 도 14 및 도 15를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 14는 도 13의 복수 개의 단위 소자(110a,110b,100c)를 이용한 제5 서브 모듈(100e)을 보여주는 평면도이다. 그리고 도 15는 도 13의 복수 개의 단위 소자(110d,110e,110f)를 이용한 제6 서브 모듈(100f)을 보여주는 평면도이다.

제5 서브 모듈(100e)은, 도 14에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 단위 소자(110a,110b,110c)를 포함하며, 서로 슬라이드 방식으로 결합된 구조를 갖는다. 즉 제1 단위 소자(110a)의 삽입부(160)에 제2 단위 소자(110b)의 결합부(150)가 슬라이드 방식으로 결합되고, 제2 단위 소자(110b)의 삽입부(160)에 제3 단위 소자(110c)의 결합부(150)가 슬라이드 방식으로 결합된다.

이때 제1 및 제3 단위 소자(110a,110c)는 결합부(150)와 삽입부(160)가 서로 90도 어긋나게 형성되어 있고, 서로 거울 구조를 갖는다. 제2 단위 소자(110b)는 결합부(150)와 삽입부(160)가 서로 마주보게 동일 선상에 형성된다. 따라서 제1 및 제3 단위 소자(110a,110c) 사이에 제2 단위 소자(110b)를 연결하여 제6 서브 모듈(100e)을 구현할 수 있다. 제1 단위 소자(110a)의 결합부(150)는 위를 향하고, 제3 단위 소자(110c)의 삽입부(160)는 아래를 향한다.

또한 제1 및 제2 단위 소자(110a,110b)는 하부에 더미 삽입부(173)를 구비한다. 제2 및 제3 단위 소자(110b,110c)는 상부에 더미 결합부(171)를 구비한다.

제6 서브 모듈(110f)은, 도 15에 도시된 바와 같이, 제4 내지 제6 단위 소자(110d,110e,110f)를 포함하며, 서로 슬라이드 방식으로 결합된 구조를 갖는다. 즉 제4 단위 소자(110d)의 삽입부(160)에 제5 단위 소자(110e)의 결합부(150)가 슬라이드 방식으로 결합되고, 제5 단위 소자(110e)의 삽입부(160)에 제6 단위 소자(110f)의 결합부(150)가 슬라이드 방식으로 결합된다.

이때 제4 및 제6 단위 소자(110d,110f)는 결합부(150)와 삽입부(160)가 서로 90도 어긋나게 형성되어 있고, 서로 거울 구조를 갖는다. 제5 단위 소자(110e)는 결합부(150)와 삽입부(160)가 서로 마주보게 동일 선상에 형성된다. 따라서 제4 및 제6 단위 소자(110d,110f) 사이에 제5 단위 소자(110e)를 연결하여 제6 서브 모듈(100f)을 구현할 수 있다. 제4 단위 소자(110d)의 결합부(150)는 위를 향하고, 제6 단위 소자(110f)의 삽입부(160)는 아래를 향한다. 또한 제4 단위 소자(110d)는 제3 단위 소자(110c)와 동일한 구조를 가지고, 제5 단위 소자(110e)는 제2 단위 소자(110b)와 동일한 구조를 가지고, 제6 단위 소자(110f)는 제1 단위 소자(110a)와 동일한 구조를 갖는다.

또한 제4 및 제5 단위 소자(110d,110e)는 하부에 더미 삽입부(173)를 구비한다. 제5 및 제6 단위 소자(110e,110f)는 상부에 더미 결합부(171)를 구비한다.

이와 같은 제5 및 제6 서브 모듈(100e,100f)을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈(400)의 일 예에 대해서 도 16을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서 도 16은 제5 및 제6 서브 모듈(100e,100f)을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈(400)을 보여주는 평면도이다.

제5 및 제6 서브 모듈(100e,100f)을 결합하여 제조한 에너지 저장장치 모듈(400)은 제5 서브 모듈(100e)에 제6 서브 모듈(100f)가 슬라이드 방식으로 결합된 구조를 갖는다. 즉 제5 서브 모듈(100e)의 제3 단위 소자(110c)의 삽입부(160)에 제6 서브 모듈(100f)의 제4 단위 소자(110d)의 결합부(150)가 슬라이드 방식으로 결합되어 전기적으로 연결된 구조를 갖는다. 또한 제5 및 제6 단위 소자(110e,110f)의 더미 결합부(171)가 제1 및 제2 단위 소자(110a,110b)의 더미 삽입부(173)에 각각 슬라이드 방식으로 결합된다.

이와 같이 에너지 저장장치 모듈(400)은 제1 내지 제6 단위 소자(110a~110f)가 직렬로 연결되고, 제1 및 제6 단위 소자(110a,110f)와, 제2 및 제5 단위 소자(110b,110e)는 서로 더미 결합부(171) 및 더미 삽입부(173)를 매개로 결합된다.

이와 같이 에너지 저장장치 모듈(400)은 결합부(150) 및 삽입부(160)의 결합과 더불어, 더미 결합부(170) 및 더미 삽입부(173)의 결합에 의해 제1 내지 제6 단위 소자(110a~110f) 간의 물리적인 결합 안정성을 확보할 수 있다.

한편 에너지 저장장치 모듈(400)은 제1 및 제3 단위 소자(110a,110c) 사이에 하나의 제2 단위 소자(110b)가 연결된 예를 개시하였지만, 복수의 제2 단위 소자(110b)가 연결되어 제5 서브 모듈(110e)로 구현될 수 있다. 또한 제4 및 제6 단위 소자(110d,110f) 사이에 하나의 제5 단위 소자(110e)가 연결된 예를 개시하였지만, 복수의 제5 단위 소자(110e)가 연결되어 제6 서브 모듈(110f)로 구현될 수 있다.

또한 에너지 저장장치 모듈(400)은 제5 서브 모듈(100e) 하나와 제6 서브 모듈(100f) 하나를 결합하여 모듈로 구현하는 예를 개시하였지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 복수의 제5 서브 모듈(110e)과 복수의 제6 서브 모듈(110f)을 교대로 결합하여 제2 예의 에너지 저장장치 모듈(도 9의 200)과 같이 구현할 수 있다.

제3 실시예

한편 제1 및 제2 실시예에 따른 단위 소자(10,110)는 단면이 원형인 관형으로 형성된 예를 개시하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 17에 도시된 바와 같이 단위 소자(210a~210f)는 단면이 사각형인 관형으로 구현할 수 있다.

도 17은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모듈용 단위 소자인 전기화학 에너지 저장장치를 이용한 에너지 저장장치 모듈(500)을 보여주는 평면도이다.

도 17을 참조하면, 제3 실시예에 따른 단위 소자(210a~210f)는 사각관형인 것을 제외하면 제2 실시예에 따른 단위 소자(도 13의 110)와 동일한 구조를 갖는다.

또한 제3 실시예에 따른 에너지 저장장치 모듈(500)은 제1 내지 제6 단위 소자(210a~210f)를 포함하며, 제2 실시예에 따른 에너지 저장장치 모듈(도 16의 400)과 동일한 구조를 갖는다.

한편 제3 실시예에 따른 에너지 저장장치 모듈(500)은 더미 결합부(271) 및 더미 삽입부(273)를 구비하는 예를 개시하였지만, 도 2에 도시된 바와 같이 구비하지 않을 수도 있다.

제1 내지 제3 실시예에 따른 단위 소자(10,110,210)는 단면이 원 및 사각형인 관형으로 형성된 예를 개시하였지만, 그 외 단위 소자는 단면이 타원형, 육각형, 팔각형 등의 관형으로 구현될 수 있다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10 : 전기화학 에너지 저장장치 20 : 축전 소자
21 : 제1 전극 23 : 제2 전극
30 : 케이스 40 : 단자판
50 : 결합부 51 : 결합 돌기
53 : 제1 단자 55 : 제1 연결 단자
57 : 제1 접속 단자 60 : 삽입부
61 : 삽입홈 63 : 제2 단자
65 : 제2 연결 단자 67 : 제2 접속 단자
100,200,300,400,500 : 에너지 저장장치 모듈
171 : 더미 결합부 173 : 더미 삽입부

Claims

전기화학 에너지 저장장치를 단위 소자로 이용하며, 복수의 단위 소자를 전기적으로 연결한 에너지 저장장치 모듈로,
제1 단위 소자의 삽입부에 제2 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되어 상기 제1 및 제2 단위 소자가 서로 전기적으로 연결되는 제1 서브 모듈;
제3 단위 소자의 삽입부에 제4 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되어 상기 제3 및 제4 단위 소자가 서로 전기적으로 연결되며, 상기 제3 단위 소자의 결합부가 상기 제2 단위 소자의 삽입부에 삽입되어 상기 제2 및 제 3 단위 소자가 서로 전기적으로 연결되는 제2 서브 모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제1항에 있어서, 상기 복수의 단위 소자는 각각,
전기화학 에너지를 저장하며, 제1 전극과 제2 전극을 갖는 축전 소자;
상기 축전 소자를 내장하는 관형의 절연성 케이스;
상기 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성되며, 상기 축전 소자의 제1 전극과 연결되는 제1 단자를 갖는 결합부;
상기 케이스의 외측면에 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성되며, 상기 축전 소자의 제2 전극과 연결되는 제2 단자를 갖는 삽입부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제2항에 있어서,
상기 제2 단위 소자와 상기 제3 단위 소자는 마주보게 위치하며, 상기 제2 단위 소자의 삽입부와 상기 제3 단위 소자의 결합부가 서로 마주보게 형성되고,
상기 제1 단위 소자는 제4 단위 소자와 마주보게 위치하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제3항에 있어서, 상기 제1 서브 모듈은,
상기 제1 단위 소자의 결합부와 상기 제2 단위 소자의 삽입부는 상기 제1 단위 소자의 삽입부와 상기 제2 단위 소자의 결합부가 연결되는 방향에 어긋난 방향에 형성된 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제4항에 있어서, 상기 제2 서브 모듈은,
상기 제3 단위 소자의 결합부와 상기 제4 단위 소자의 삽입부는 상기 제3 단위 소자의 삽입부와 상기 제4 단위 소자의 결합부가 연결되는 방향에 어긋난 방향에 형성된 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제3항에 있어서, 상기 제1 및 제4 단위 소자는,
상기 제1 단위 소자와 제4 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제1 및 제4 단위 소자 중에 하나의 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성되는 더미 결합부;
상기 제1 단위 소자와 제4 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제1 및 제4 단위 소자 중에 다른 하나의 케이스의 외측면에 상기 더미 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성되는 더미 삽입부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
전기화학 에너지 저장장치를 단위 소자로 이용하며, 복수의 단위 소자를 전기적으로 연결한 에너지 저장장치 모듈로,
제1 단위 소자의 삽입부에 제2 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되고, 상기 제2 단위 소자의 삽입부에 제3 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되어 상기 제1 내지 제3 단위 소자가 서로 전기적으로 연결되는 제1 서브 모듈;
제4 단위 소자의 삽입부에 제5 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되고, 상기 제5 단위 소자의 삽입부에 제6 단위 소자의 결합부가 슬라이드 방식으로 결합되어 상기 제4 내지 제6 단위 소자로 서로 전기적으로 연결되며, 상기 제4 단위 소자의 결합부가 상기 제3 단위 소자의 삽입부에 삽입되어 상기 제3 및 제 4 단위 소자가 서로 전기적으로 연결되는 제2 서브 모듈;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제7항에 있어서, 상기 복수의 단위 소자는 각각,
전기화학 에너지를 저장하며, 제1 전극과 제2 전극을 갖는 축전 소자;
상기 축전 소자를 내장하는 관형의 절연성 케이스;
상기 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성되며, 상기 축전 소자의 제1 전극과 연결되는 제1 단자를 갖는 결합부;
상기 케이스의 외측면에 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성되며, 상기 축전 소자의 제2 전극과 연결되는 제2 단자를 갖는 삽입부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제8항에 있어서,
상기 제1 단위 소자는 제6 단위 소자와 마주보게 위치하고,
상기 제2 단위 소자는 제5 단위 소자와 마주보게 위치하고,
상기 제3 단위 소자와 상기 제4 단위 소자는 마주보게 위치하며, 상기 제3 단위 소자의 삽입부와 상기 제4 단위 소자의 결합부가 서로 마주보게 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제9항에 있어서, 상기 제1 서브 모듈은,
상기 제1 단위 소자의 결합부와 삽입부는 서로 어긋나게 형성되고,
상기 제2 단위 소자의 결합부와 삽입부는 동일선 상에 형성되고,
상기 제3 단위 소자의 결합부와 삽입부는 서로 어긋나게 형성된 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제10항에 있어서, 상기 제2 서브 모듈은,
상기 제4 단위 소자의 결합부와 삽입부는 서로 어긋나게 형성되고,
상기 제5 단위 소자의 결합부와 삽입부는 동일선 상에 형성되고,
상기 제6 단위 소자의 결합부와 삽입부는 서로 어긋나게 형성된 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제11항에 있어서,
상기 제2 및 제5 단위 소자는 각각 적어도 하나이며 동일 수인 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제9항에 있어서, 상기 제1 및 제6 단위 소자는,
상기 제1 단위 소자와 제6 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제1 및 제6 단위 소자 중에 하나의 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성되는 더미 결합부;
상기 제1 단위 소자와 제6 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제1 및 제6 단위 소자 중에 다른 하나의 케이스의 외측면에 상기 더미 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성되는 더미 삽입부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제9항에 있어서, 상기 제2 및 제5 단위 소자는,
상기 제2 단위 소자와 제5 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제2 및 제5 단위 소자 중에 하나의 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성되는 더미 결합부;
상기 제2 단위 소자와 제5 단위 소자가 마주보는 쪽에 형성되며, 상기 제2 및 제5 단위 소자 중에 다른 하나의 케이스의 외측면에 상기 더미 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성되는 더미 삽입부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.
제9항에 있어서, 상기 복수의 단위 소자 중에 적어도 하나는,
상기 케이스의 외측면에 철(凸)부 형태로 형성되는 더미 결합부;
상기 케이스의 외측면에 더미 결합부가 삽입될 수 있는 요(凹)부 형태로 형성되는 더미 삽입부;를 더 포함하며,
상기 더미 결합부와 더미 삽입부는 상기 제1 및 제6 단위 소자 사이 또는 제2 및 제5 단위 소자 사이의 마주보는 면에 형성된 것을 특징으로 하는 에너지 저장장치 모듈.