KR20130093697A - 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈 - Google Patents

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KR20130093697A
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Abstract

본 발명은 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈에 관한 것으로, 외주면에 삽입홈이 형성된 연결대와, 상기 연결대의 삽입홈에 끼워지는 프레임과, 상기 연결대와 프레임으로 형성된 하우징의 하부에 체결되는 받침판과, 상기 하우징의 상부에 체결되는 커버를 포함하고 있다.
본 발명에 따르면, 모듈의 크기를 슈퍼커패시터 셀의 수량 및 크기에 따라 조절이 가능하여 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장할 수 있고, 모듈을 구성하는 프레임을 헥사곤(hexagon) 형식의 틀 구조로 형성함으로써 단열 및 절연 효과가 있다. 또한, 내부에 설치된 슈퍼커패시터 셀이 움직이지 않도록 셀 고정틀로 고정시킴으로써, 흔들림으로 인해 전극이 손상되거나 단자가 단락되는 문제점을 해결하여 제품의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

대용량 슈퍼 커패시터용 모듈{MODULE FOR HIGH-CAPACITY SUPERCAPACITOR}
본 발명의 실시 예는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장할 수 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예는 단열 및 절연 기능을 제공하는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈에 관한 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예는 슈퍼커패시터 셀이 움직이지 않도록 고정하여 제품의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈에 관한 것이다.
오늘날, 전기, 전자, 통신, 컴퓨터 산업 및 자동차 산업이 확산되고, 휴대용 기기가 발달함에 따라, 전기를 반복적으로 충·방전 할 수 있는 에너지 저장장치의 중요성이 더욱 증대되고 있다. 이러한 에너지 저장장치로서 커패시터는 전해액의 종류, 양극과 음극의 대칭성여부 및 전하 저장 특성에 따라 다양한 형태로 개발되고 있다.
이 중에, 슈퍼커패시터(supercapacitor)는 전기이중층 커패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC), 슈퍼커패시터(Super-capacitor) 또는 울트라커패시터(Ultra-capacitor)라고도 일컬어진다. 이는 전극 및 도전체와, 그것에 함침된 전해질 용액의 계면에 각각 부호가 다른 한 쌍의 전하층(전기이중층)이 생성된 것을 이용하는 것으로, 충전/방전 동작의 반복으로 인한 열화가 매우 작아 보수가 필요없는 소자이다. 이에 따라 슈퍼커패시터는 각종 전기ㆍ전자기기의 IC(integrated circuit) 백업을 하는 형태로 주로 사용되고 있으며, 최근에는 그 용도가 확대되어 장난감, 태양열 에너지 저장, HEV(hybrid electric vehicle) 전원 등에까지 폭넓게 응용되고 있다.
이와 같은 슈퍼커패시터(supercapacitor)는 일반적으로 전해액이 함침된 양극 및 음극의 두 전극과, 이러한 두 전극 사이에 개재되어 이온(ion) 전도만 가능케 하고 절연 및 단락 방지를 위한 다공성 재질의 세퍼레이터(separator)와, 전해액의 누액을 방지하고 절연 및 단락방지를 위한 가스켓(gasket)과, 그리고 이들을 포장하는 도전체로서의 금속 캡으로 구성된 단위셀을 갖는다. 그리고 위와 같이 구성된 단위셀 1개 이상(통상, 코인형의 경우 2∼6개)을 직렬로 적층하고 양극과 음극의 두 단자(terminal)를 조합하여 완성된다.
상기 슈퍼캐패시터(supercapacitor)는 사용되는 전극의 종류에 따라서 전기 이중층 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC)와 의사캐패시터(Pseudocapacitor)로 구분할 수 있다.
상기 전기이중층 캐패시터(EDLC)는 양극와 음극을 모두 활성탄을 사용하여 양전극에서 모두 전기이중층을 형성하여 이에 의한 축전현상으로 에너지를 저장하는 캐패시터를 말한다. 그리고, 상기 의사캐패시터는 양극으로는 리튬 2차전지에서 사용되는 산화니켈(NiO), 이산화루세늄(RuO2), 산화코발트(Co3O4), 이산화망간(MnO2)와 같은 금속산화물을 사용하고 음극으로는 전기이중층캐패시터에서 사용되는 활성탄을 사용하는 캐패시터를 말하며, 이를 하이브리드 캐패시터(Hybrid Capacitor)라고도 한다.
상기 전기이중층 캐패시터(EDLC)의 경우에는 축전 및 방전이 전위에 따른 이온의 물리적 탈·흡착에 의해서 발생하기 때문에 반응속도가 상당히 빠르고 충방전 수명이 매우 긴 반면에, 저장용량(storage capacity)이 적다는 단점이 있다.
이에 비해 하이브리드 캐패시터는 양극은 2차전지에서 사용되는 전극재료를 사용하고, 음극에는 전기이중층이 형성될 수 있는 물질을 사용함으로써, 저장용량이 적은 전기이중층 캐패시터와 사이클 수명과 출력밀도(power density)에 한계가 있는 2차전지의 약점을 극복하고자 하는 에너지 저장장치이다.
도 1은 일반적인 권취형 전기이중층 커패시터(EDLC)를 나타낸 단면 구성도이다.
상기 권취형 전기이중층 커패시터(EDLC)는 도 1에 도시된 바와 같이, 알루미늄(Al) 재질의 원통형 케이스(20)와, 상기 케이스(20)에 내장된 권취소자(10)를 포함한다. 이러한 전기이중층 커패시터(1)는, 주로 풍력, 쏠라, 전기 자동차 혹은 하이브리드(hybrid) 자동차의 모터 구동 등의 목적으로 적용되고 있다.
상기 권취소자(10)는 띠 형상의 전극 적층체 즉, 양극 및 음극의 전극소자와, 상기 양극과 음극의 전극소자의 사이에 개재된 전해지로 이루어지는 띠 형상의 전극 적층체를 원통형으로 권취 즉 와인딩(winding)한 후, 와인딩된 형태가 풀리지 않도록 외부를 테이핑(taping)하여 형성된다. 이와 같이 형성된 권취소자(10)는 전해액에 함침된 후, 원통형 케이스(20) 내부에 내장되며, 권취소자(10)의 상부에는 단자판(30)이 설치되고, 상기 단자판(30)에는 러그(Lug) 또는 스크류(Screw) 타입의 외부단자(40)가 체결된다.
또한, 상기 케이스(20)의 상부에는 단자판(30)이 아래로 밀리는 것을 방지하는 목부(21)가 함몰되게 형성되며, 상기 권취소자(10)는 케이스(20)에 위와 같은 목부(21)가 형성된 후 내장되어, 상기 권취소자(10)와 외부단자(40)는 단자(23)에 의해 전기적으로 연결된다. 이후, 상기 케이스(20)의 상부 단부(22)를 구부리는 커링(Curing) 공정을 통해 상기 단자판(30)이 케이스(20)내에 고정되면서 조립 완료된다.
상기와 같이 조립된 하나의 전기이중층 커패시터(1)를 다른 전기이중층 커패시터(1)와 직렬 연결하여 모듈화할 수 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 전기이중층 커패시터(1)를 직렬 연결하여 모듈화할 경우 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫번째, 상기 권취소자(10)는 케이스(20)의 목부(21) 때문에 케이스(20)의 내경보다 필연적으로 작게 설계되고 있다. 즉, 상기 권취소자(10)는 상기 목부(21)가 형성된 케이스(20)에 내장됨에 따라 상기 권취소자(10)의 외경은 상기 케이스(20)의 내경보다 작게 와인딩되도록 설계되어 있다. 이에 따라, 상기 케이스(20)와 상기 권취소자(10)의 사이에는 필연적으로 빈 공간(50)이 형성되어 있다. 따라서 상기 전기이중층 커패시터(1)에 외부에서 진동이나 충격 등이 가해질 경우, 상기 케이스(20) 내부에서 상기 권취소자(10)가 흔들리게 되므로 손상될 수 있고, 그로 인해 제품의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 흔들림으로 인하여 권취소자(10)의 전극이 손상되고, 상기 단자판(30)에 연결된 단자(120)가 단락되는 현상이 발생한다. 특히, 자동차나 중장비 등과 같이 진동과 충격이 심하게 발생하는 중대형 설비에 적용되는 경우에는 상기 권취소자(10)의 흔들림이 심하여 상기 단자(120)가 절단되거나 상기 전기이중층 커패시터(1)가 해체되는 현상이 발생하는 문제점이 있다.
두번째, 종래의 전기이중층 커패시터 모듈은 커패시터의 정격 용량에 따라 모듈이 설계 및 제작되어 있기 때문에 확장이 불가능하였다.
세번째, 종래의 전기이중층 커패시터 모듈은 금속재질의 프레임으로 구성되어 있어서 외부 열을 차단하는 단열 기능이 없어 제품의 신뢰성이 떨어졌다.
한국 등록특허 제1058102호(등록일 : 2011.08.12.) 한국 공개특허 제2011-0129801호(공개일 : 2011.12.02.)
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 모듈의 크기를 슈퍼커패시터 셀의 수량 및 크기에 따라 조절이 가능하도록 하여 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장할 수 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 모듈을 구성하는 프레임을 헥사곤(hexagon) 형식의 틀 구조로 형성함으로써 외부 열을 차단하는 단열 효과가 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 내부에 설치된 슈퍼커패시터 셀이 움직이지 않도록 셀 고정틀로 고정시킴으로써, 흔들림으로 인해 전극이 손상되거나 단자가 단락되는 문제점을 해결하여 제품의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 금속재질과 수지재질을 이용하여 프레임을 이중 구조로 형성함으로써 단열 및 절연 기능을 제공하는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 외력에 의한 스트레스를 분산 및 흡수할 수 있는 구조로 프레임을 형성함으로써, 강도를 높이면서 형상 유지 및 경량화를 실현할 수 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 프레임을 사출 등의 방법으로 형성함으로써, 제조 공정을 단순화하고 컴팩트 설계 및 경량화 설계가 가능한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 수평 또는 수직 방향으로 복수 개의 모듈을 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 구성함으로써, 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장할 수 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 제시하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 수평 및 수직 방향으로 복수 개의 모듈을 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 구성함으로써, 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장할 수 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈은, 외주면에 삽입홈이 형성된 연결대와, 상기 연결대의 삽입홈에 끼워지는 프레임과, 상기 연결대와 프레임으로 형성된 하우징의 하부에 체결되는 받침판과, 상기 하우징의 상부에 체결되는 커버를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은 상기 하우징을 수평 방향으로 직렬 또는 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 크기를 확장할 수 있다. 이때, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은 상기 하우징이 수평 방향으로 복수 개로 설치되고, 상기 커버 및 받침판이 1개 또는 복수 개로 설치될 수 있다.
또한, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은 상기 하우징을 수직 방향으로 직렬 또는 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 크기를 확장할 수 있다. 여기서, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 수직 방향으로 적층된 복수 개의 하우징과, 상기 하우징 사이에 설치되는 중간판과, 상기 중간판을 그 아래에 위치한 하우징에 체결하고 상기 중간판 위에 위치한 하우징을 동시에 연결하는 연결부재와, 상기 하우징 중 최하단에 위치한 하우징의 하부에 설치되는 받침판과, 상기 하우징 중 최상단에 위치한 하우징의 상부에 설치되는 커버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은 상기 하우징을 수직 및 수평 방향으로 직렬 또는 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 크기를 확장할 수 있다. 여기서, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 수직 및 수평 방향으로 적층된 복수 개의 하우징과, 상기 하우징 사이에 설치되는 중간판과, 상기 중간판을 그 아래에 위치한 하우징에 체결하고 상기 중간판 위에 위치한 하우징을 동시에 연결하는 연결부재와, 상기 하우징 중 최하단에 위치한 하우징의 하부에 설치되는 받침판과, 상기 하우징 중 최상단에 위치한 하우징의 상부에 설치되는 커버를 포함할 수 있다.
상기 하우징은 상기 복수 개의 연결대와 프레임으로 구성될 수 있고, 상기 연결부재는 원형 판의 상하부에 연결 턱과 나사가 돌출 형성될 수 있고, 상기 중간판은 그 아래에 위치한 하우징의 각 연결대의 상부 구멍에 상기 연결부재의 나사로 체결되어 고정될 수 있으며, 상기 중간판 위에 위치한 하우징은 상기 연결부재의 연결 턱에 각 연결대의 하부 구멍을 끼워 연결될 수 있다.
상기 중간판은 각 모서리 부분에 나사구멍이 형성되어 있고, 상기 하우징 내부에 설치되는 슈퍼커패시터 셀의 단자와 상기 커버의 단자 사이를 연결하는 와이어를 설치하기 위한 구멍이 판재의 소정 부분에 형성될 수 있다.
상기 연결대는 상하좌우의 네 방향에 상기 삽입홈이 길이 방향을 따라 형성되어 있고, 상부 및 하부 면의 중앙에 구멍이 각각 형성될 수 있다.
상기 삽입홈은 T자 형상을 가질 수 있다.
상기 연결대는 금속재질 또는 수지재질로 구성될 수 있다.
상기 프레임은 일 측 및 타 측 단부에 상기 연결대의 삽입홈과 대응되는 형상을 갖는 끼움부를 형성하고, 상기 끼움부 사이에 소정 형상으로 절곡된 제 1 판재와, 상기 제 1 판재의 절곡된 내부 공간에 설치된 이종 재질의 제 2 판재로 이루어질 수 있다.
상기 제 1 판재는 금속재질로 구성될 수 있고, 상기 제 2 판재는 수지재질로 구성될 수 있다.
상기 금속재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 스텐레스 스틸을 포함한 금속 또는 금속합금 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있고, 상기 수지재질은 ABS(Acrylonitrile-Butadience-Stryene), PA(Polyamide), PC(PolyCarbonate), PCTFE(PolyChloroTriFluoroethylene), PDAP(Poly DiAllyl Phthalate), PE(Poly Ethylene), PETP(Poly Ethylene TerePhthalate), PF(Phenol-Formaldehyde), PIB(Polyisobutylene), PMMA(Poly Methl MethacrylAte), POM(Polyoxymethylene; Polyformaldehyde), PP(PolyPropylene), PS(PolyStyrene), PTFE(PolyTetraFluoroEthylente), PUR(Polyure thane), PVAC(Poly Vinyl Acetate), PVAL(Poly Vinyl Alcolhol), PVB(Poly Vinyl Butyral), PVC(Poly Vinyl Chloride), PVCA(Poly Vinyl Chloride Acetate), PVDC(Poly VinyliDene Chloride), PVF(Poly Vinyl Fluoride), PVFM(Poly Vinyl ForMal) 및 그 등가물 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 끼움부는 T자 형상을 가질 수 있고, 상기 프레임은 헥사곤 형식의 틀을 기본으로 한 방열구조로 구성될 수 있으며, 상기 받침판은 상기 연결대의 하부 면에 형성된 구멍에 체결되며 판재 형상을 가질 수 있다.
상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈은 상기 연결대와 프레임 및 받침판으로 형성된 하우징 내부에 수용되는 슈퍼커패시터 셀을 더 포함할 수 있다.
상기 슈퍼커패시터 셀은 전기 이중층 캐패시터(EDLC) 또는 하이브리드 캐패시터(Hybrid Capacitor)로 이루어질 수 있다.
상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈은 상기 하우징 내부에 설치되며 상기 복수 개의 슈퍼커패시터 셀을 고정하는 셀 고정틀을 더 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 셀 고정틀은 상기 슈퍼커패시터 셀을 각각 끼워서 고정하기 위한 복수 개의 셀 구멍이 판재에 형성될 수 있다.
상기 커버는 상기 슈퍼커패시터 셀의 전극과 각각 연결되는 (+) 및 (-)전극 단자와, 상기 슈퍼커패시터 셀의 동작을 제어하는 제어부가 상부에 설치될 수 있으며, 상기 연결대 상부 면의 구멍에 체결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 모듈의 크기를 슈퍼커패시터 셀의 수량 및 크기에 따라 조절이 가능하여 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장할 수 있다.
또한, 모듈을 구성하는 프레임을 헥사곤(hexagon) 형식의 틀 구조로 형성함으로써 외부 열을 차단하는 단열 효과가 있다.
또한, 내부에 설치된 슈퍼커패시터 셀이 움직이지 않도록 셀 고정틀로 고정시킴으로써, 흔들림으로 인해 전극이 손상되거나 단자가 단락되는 문제점을 해결하여 제품의 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 금속재질과 수지재질을 이용하여 프레임을 이중 구조로 형성함으로써 단열 및 절연 효과가 있다.
또한, 외력에 의한 스트레스를 분산 및 흡수할 수 있는 구조로 프레임을 형성함으로써, 강도를 높이면서 형상 유지 및 경량화를 실현할 수 있다.
또한, 프레임을 사출 등의 방법으로 형성함으로써, 제조 공정을 단순화하고 컴팩트 설계 및 경량화 설계가 가능하다.
또한, 수평 또는 수직 방향으로 복수 개의 모듈을 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 구성함으로써, 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장할 수 있다.
또한, 수평 및 수직 방향으로 복수 개의 모듈을 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 구성함으로써, 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 권취형 전기이중층 커패시터의 예를 나타낸 단면 구성도
도 2 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 나타낸 도면으로,
도 2는 외부 사시도이고,
도 3은 정면도이고,
도 4는 내부 사시도이고,
도 5는 도 4의 평면도이고,
도 6은 분해 사시도이고,
도 7은 하우징의 사시도이고,
도 8은 하우징과 전면 프레임의 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 나타낸 도면으로,
도 9는 외부 사시도이고,
도 10은 분해 사시도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 나타낸 도면으로,
도 11은 외부 사시도이고,
도 12는 분해 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
제 1 실시 예
도 2 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 나타낸 도면으로, 도 2는 외부 사시도이고, 도 3은 정면도이고, 도 4는 내부 사시도이고, 도 5는 도 4의 평면도이고, 도 6은 분해 사시도이고, 도 7은 하우징의 사시도이고, 도 8은 하우징과 전면 프레임의 분해 사시도이다.
본 발명의 제 1 실시 예에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(100)은 도 2 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 복수 개의 연결대(110)와, 복수 개의 전면 및 후면 프레임(120)과, 복수 개의 측면 프레임(130)과, 받침판(140)과, 셀 고정틀(150)과, 적어도 하나 이상의 슈퍼커패시터 셀(160)과, 커버(170)를 포함하고 있다.
상기 복수 개의 연결대(110)는 상기 전면 및 후면 프레임(120)과 상기 측면 프레임(130)을 연결하여 상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(100)의 하우징(도 6의 101 참조)을 구성하는 역할을 한다. 즉, 상기 연결대(110)는 상기 하우징(101)의 각 모서리 부분에 설치되거나 상기 프레임(120,130)을 연결하는 부분에 설치될 수 있다.
상기 복수 개의 연결대(110)는 원기둥 형태의 외주면에 복수 개의 삽입홈(111)이 길이 방향을 따라 내부로 형성되어 있고, 상부 및 하부 면의 중앙에 구멍(112)이 형성되어 있다. 상기 삽입홈(111)은 상기 연결대(110)의 각기 다른 방향의 외주면에 각각 형성되어 있다. 예를 들어, 상기 삽입홈(111)은 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상하좌우의 네 방향에 각각 형성될 수 있다. 하지만, 상기 삽입홈(111)은 상기 연결대(110)의 형상에 따라 서로 다른 방향에 형성될 수도 있다. 상기 삽입홈(111)은 상기 연결대(100)의 길이 방향으로 외주면에서 내부로 형성되어 있으며, 도 4 내지 도 8에 도시된 바와 같이, T자 형태로 형성되거나 L자 형태 등 여러 가지 모양으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 연결대(110)는 원기둥 이외에 삼각, 사각, 오각, 육각, 팔각 등 여러 가지 형태로 구성될 수 있다.
상기 연결대(110)는 금속재질 또는 수지재질로 구성될 수 있다. 이때, 상기 금속재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 스텐레스 스틸을 포함한 금속 또는 금속합금 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 수지재질은 ABS(Acrylonitrile-Butadience-Stryene), PA(Polyamide), PC(PolyCarbonate), PCTFE(PolyChloroTriFluoroethylene), PDAP(Poly DiAllyl Phthalate), PE(Poly Ethylene), PETP(Poly Ethylene TerePhthalate), PF(Phenol-Formaldehyde), PIB(Polyisobutylene), PMMA(Poly Methl MethacrylAte), POM(Polyoxymethylene; Polyformaldehyde), PP(PolyPropylene), PS(PolyStyrene), PTFE(PolyTetraFluoroEthylente), PUR(Polyure thane), PVAC(Poly Vinyl Acetate), PVAL(Poly Vinyl Alcolhol), PVB(Poly Vinyl Butyral), PVC(Poly Vinyl Chloride), PVCA(Poly Vinyl Chloride Acetate), PVDC(Poly VinyliDene Chloride), PVF(Poly Vinyl Fluoride), PVFM(Poly Vinyl ForMal) 및 그 등가물 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다.
상기 복수 개의 전면과 후면 및 측면 프레임(120,130)은 상기 연결대(110)의 삽입홈(111)에 끼워서 상기 연결대(110) 사이에 연결함으로써, 상기 하우징(101)의 전면과 후면 및 측면의 벽을 형성하는 역할을 한다.
상기 프레임(120,130)은 헥사곤(hexagon) 형식의 틀을 기본으로 한 방열구조로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임(120,130)은 도 4, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 일 측 및 타 측 단부에 상기 연결대(110)의 삽입홈(111)과 대응되는 형상을 갖는 끼움부(123)를 각각 형성하고 있으며, 상기 끼움부(123) 사이에 상기 끼움부(123)와 일체로 형성된 제 1 판재(121,131)로 이루어져 있다. 이때, 상기 제 1 판재(121,131)는 중간 중간에 내부 공간을 형성하도록 소정의 형상으로 절곡되어 있고, 상기 내부 공간에 이종 재질의 제 2 판재(122,132)가 설치되어 있다.
여기서, 상기 끼움부(123)는 상기 연결대(110)의 삽입홈(111)과 대응되는 형상으로 형성되어 있다. 즉, 상기 끼움부(123)는 상기 연결대(110)의 삽입홈(111)이 T자 형상을 가짐에 따라 T자 형태로 형성되어 있다. 따라서, 상기 프레임(120,130)은 상기 T자 형상의 끼움부(123)를 상기 연결대(110)의 상부 또는 하부 방향에서 상기 삽입홈(111)에 길이 방향으로 끼워 설치하게 된다.
또한, 상기 제 1 판재(121,131)는 금속재질로 구성될 수 있고, 상기 제 2 판재(122,132)는 수지재질로 구성될 수 있다.
상기 금속재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 스텐레스 스틸을 포함한 금속 또는 금속합금 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 수지재질은 ABS(Acrylonitrile-Butadience-Stryene), PA(Polyamide), PC(PolyCarbonate), PCTFE(PolyChloroTriFluoroethylene), PDAP(Poly DiAllyl Phthalate), PE(Poly Ethylene), PETP(Poly Ethylene TerePhthalate), PF(Phenol-Formaldehyde), PIB(Polyisobutylene), PMMA(Poly Methl MethacrylAte), POM(Polyoxymethylene; Polyformaldehyde), PP(PolyPropylene), PS(PolyStyrene), PTFE(PolyTetraFluoroEthylente), PUR(Polyure thane), PVAC(Poly Vinyl Acetate), PVAL(Poly Vinyl Alcolhol), PVB(Poly Vinyl Butyral), PVC(Poly Vinyl Chloride), PVCA(Poly Vinyl Chloride Acetate), PVDC(Poly VinyliDene Chloride), PVF(Poly Vinyl Fluoride), PVFM(Poly Vinyl ForMal) 및 그 등가물 중 선택된 어느 하나로 이루어질 수 있으며, 이 중에 PE(Poly Ethylene) 재질을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 구성을 갖는 상기 프레임(120,130)은 헥사곤(hexagon) 형식의 틀을 기본으로 한 방열구조로 구성되어 있어, 외부 열을 차단하는 단열 기능을 가지고 있다.
상기 받침판(140)은 상기 연결대(110) 하부 면의 구멍(미도시)에 체결하여 상기 하우징(101) 내부에 실장되는 상기 슈퍼커패시터 셀(160)을 지지하는 역할을 한다. 상기 받침판(140)은 도 6에 도시된 바와 같이, 판재 형상을 가지며, 상기 연결대(110)의 하부 면의 구멍(미도시)에 나사로 체결하기 위한 구멍(141)이 각 모서리 부분에 형성되어 있다. 상기 받침판(140)은 상기 받침판(240)은 금속, 특히 알루미늄 또는 알루미늄합금 재질로 구성될 수 있다.
상기 셀 고정틀(150)은 상기 하우징(101) 내부에 설치되는 상기 복수 개의 슈퍼커패시터 셀(160)이 움직이지 않도록 고정하는 역할을 한다. 상기 셀 고정틀(150)은 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 슈퍼커패시터 셀(160)을 각각 끼워서 고정하기 위한 복수 개의 셀 구멍(151; 도 10 참조)이 판재에 형성되어 있다. 상기 셀 고정틀(150)은 상기 하우징(101) 내부에 설치되도록 구성되어 있으며, 금속 재질 또는 수지 재질로 구성될 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 슈퍼커패시터 셀(160)은 상기 복수 개의 연결대(110)와 프레임(120,130) 및 받침판(140)으로 형성된 하우징(101) 내부에 설치되며, 전기 이중층 캐패시터(EDLC) 또는 하이브리드 캐패시터(Hybrid Capacitor)로 구성될 수 있다.
일반적으로, 슈퍼커패시터(supercapacitor)는 전해액이 함침된 양극 및 음극의 두 전극과, 이러한 두 전극 사이에 개재되어 이온(ion) 전도만 가능케 하고 절연 및 단락 방지를 위한 다공성 재질의 세퍼레이터(separator)와, 전해액의 누액을 방지하고 절연 및 단락방지를 위한 가스켓(gasket)과, 그리고 이들을 포장하는 도전체로서의 금속 캡으로 구성된 단위 셀을 갖는다. 그리고 위와 같이 구성된 단위셀 1개 이상(통상, 코인형의 경우 2∼6개)을 직렬로 적층하고 양극과 음극의 두 단자(terminal)를 조합하여 완성된다.
상기 슈퍼캐패시터(supercapacitor)는 사용되는 전극의 종류에 따라서 전기 이중층 캐패시터(Electric Double Layer Capacitor; EDLC)와 의사캐패시터(Pseudocapacitor)로 구분할 수 있다.
상기 전기이중층 캐패시터(EDLC)는 양극와 음극을 모두 활성탄을 사용하여 양전극에서 모두 전기이중층을 형성하여 이에 의한 축전현상으로 에너지를 저장하는 캐패시터를 말한다. 그리고, 상기 의사캐패시터는 양극으로는 리튬 2차전지에서 사용되는 산화니켈(NiO), 이산화루세늄(RuO2), 산화코발트(Co3O4), 이산화망간(MnO2)와 같은 금속산화물을 사용하고 음극으로는 전기이중층캐패시터에서 사용되는 활성탄을 사용하는 캐패시터를 말하며, 이를 하이브리드 캐패시터(Hybrid Capacitor)라고도 한다.
상기 커버(170)는 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 슈퍼커패시터 셀(160)의 전극과 각각 연결되는 (+) 및 (-)전극 단자(171,172)와, 상기 슈퍼커패시터 셀(160)의 동작을 제어하는 제어부(173)가 상부에 설치되며, 상기 연결대(110) 상부 면의 구멍(112)에 나사로 체결되어 설치된다. 여기서, 상기 제어부(173)는 PCB 결합체(회로부)를 포함할 수 있다.
또한, 제 1 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 이동이 용이할 수 있도록 상기 하우징(101)의 좌우측에 손잡이를 적용할 수 있다. 즉, 예를 들어, 상기 커버(170)의 좌우측 또는 상기 측면 프레임(130)의 상부에 손잡이를 일체로 형성하거나 또는 손잡이를 체결하여 구성할 수 있다.
상기 구성을 갖는 제 1 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 내부에 수용되는 상기 슈퍼커패시터 셀(160)의 수량 및 크기에 따라 상기 연결대(110) 사이에 연결되는 상기 프레임(120,130)의 크기(길이 및 높이)를 설계하여 하우징(101)을 구성할 수 있기 때문에 슈퍼캐패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장이 가능하다.
또한, 상기 제 1 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 상기 프레임(120,130)이 헥사곤(hexagon) 형식의 틀을 기본으로 한 방열구조로 구성되어 있어, 외부 열을 차단하는 단열 효과가 있다.
또한, 상기 제 1 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 내부에 설치된 상기 슈퍼커패시터 셀(160)이 움직이지 않도록 상기 셀 고정틀(150)로 고정함으로써, 흔들림으로 인해 전극이 손상되거나 단자가 단락되는 문제점을 해결할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제 2 실시 예
도 9 및 도 10은 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 나타낸 도면으로, 도 9는 외부 사시도이고, 도 10은 분해 사시도이다.
본 발명의 제 2 실시 예에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(200)은, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 육면체 구조를 갖는 하우징의 전면 및 후면에 있는 양쪽 연결대(110) 사이에 또 하나의 연결대(110)를 연결하여 수평 방향으로 크기를 확장한 구조이다.
즉, 상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(200)은, 전면 및 후면에 각각 설치된 3개의 연결대(110) 사이에 상기 전면 및 후면 프레임(120)을 각각 연결하고, 전면의 양쪽 끝에 위치한 연결대(110)와 후면의 양쪽 끝에 위치한 연결대(110) 사이에 상기 측면 프레임(130)을 연결하고, 상기 전면 및 후면의 중간에 위치한 연결대(110) 사이에 상기 측면 프레임(130)을 연결하여, 사각형의 하우징을 구성하고 있다. 여기서, 상기 연결대(110)와, 상기 전면 및 후면 프레임(120)과, 상기 측면 프레임(130)은 앞에서 설명한 제 1 실시 예와 그 구성이 동일하거나 유사하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임(120,130)은 제 1 실시 예와 같이, 제 1 및 제 2 판재(121,122 및 131,132)와 끼움부(123)를 포함하여 구성될 수 있으나, 상기 제 1 및 제 2 판재(121,122 및 131,132)의 형상, 즉 외형 모양이 다르게 구성될 수도 있다.
또한, 상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(200)은 상기 하우징의 하부에 받침판(240)이 설치되어 있고, 상기 하우징의 상부에 커버(270)가 설치되어 있다. 이때, 상기 받침판(240)과 상기 커버(270)는 도 10에 도시된 바와 같이 하나로 구성되거나 상기 슈퍼커패시터 셀(160)을 수납하는 공간의 수만큼 구성될 수도 있다.
여기서, 상기 받침판(240)은 도 10에 도시된 바와 같이, 판재 형상을 가지며, 상기 연결대(110)의 하부 면의 구멍(미도시)에 나사로 체결하기 위한 구멍(241)이 각 모서리 부분과 상부 및 하부 쪽 중간에 각각 형성되어 있다. 상기 받침판(240)은 금속, 특히 알루미늄 또는 알루미늄합금 재질로 구성될 수 있다.
상기 커버(270)는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 슈퍼커패시터 셀(160)의 전극과 각각 연결되는 (+) 및 (-)전극 단자(271,272)와, 상기 슈퍼커패시터 셀(160)의 동작을 제어하는 제어부(273)가 상부에 설치되며, 상기 연결대(110) 상부 면의 구멍(112)에 나사로 체결되어 설치된다. 여기서, 상기 제어부(273)는 PCB 결합체(회로부)를 포함할 수 있다.
상기 하우징 내부에는 복수 개의 슈퍼커패시터 셀(160)이 움직이지 않도록 고정하기 위해 셀 고정틀(150)이 설치된다. 상기 상기 셀 고정틀(150)은 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 슈퍼커패시터 셀(160)을 각각 끼워서 고정하기 위한 복수 개의 셀 구멍(151이 판재에 형성되어 있다. 상기 셀 고정틀(150)은 제 1 실시 예와 마찬가지로, 금속 재질 또는 수지 재질로 구성될 수 있다.
상기 슈퍼커패시터 셀(160)은 상기 복수 개의 연결대(110)와 프레임(120,130) 및 받침판(140)으로 형성된 하우징의 내부 공간에 설치되며, 전기 이중층 캐패시터(EDLC) 또는 하이브리드 캐패시터(Hybrid Capacitor)로 구성될 수 있다.
상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(200)은 상기 하우징을 수평 방향의 직렬 형태로 연결하여 크기를 확장한 예를 나타낸 것이지만, 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 크기를 확장할 수도 있다.
또한, 제 2 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈(200)은, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 이동이 용이할 수 있도록 하우징의 좌우측에 손잡이를 적용할 수 있다. 즉, 예를 들어, 상기 커버(270)의 좌우측 또는 상기 측면 프레임(130)의 상부에 손잡이를 일체로 형성하거나 또는 손잡이를 체결하여 구성할 수 있다.
상기 구성을 갖는 제 2 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈(200)은, 상기 연결대(110)와 상기 프레임(120,130)으로 구성된 하우징(또는, 모듈)을 수평 방향으로 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 구성함으로써, 모듈의 크기를 상기 슈퍼커패시터 셀(160)의 수량 및 크기에 따라 조절할 수 있기 때문에 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장이 가능하다.
또한, 상기 제 2 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 상기 프레임(120,130)이 헥사곤(hexagon) 형식의 틀을 기본으로 한 방열구조로 구성되어 있어, 외부 열을 차단하는 단열 효과가 있다.
또한, 상기 제 2 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 내부에 설치된 상기 슈퍼커패시터 셀(160)이 움직이지 않도록 상기 셀 고정틀(150)로 고정함으로써, 흔들림으로 인해 전극이 손상되거나 단자가 단락되는 문제점을 해결할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제 3 실시 예
도 11 및 도 12는 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈을 나타낸 도면으로, 도 11은 외부 사시도이고, 도 12는 분해 사시도이다.
본 발명의 제 3 실시 예에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(300)은, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 제 1 실시 예와 같은 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(100) 두 개를 상하로 적층한 구조이다. 즉, 상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(300)은 수직으로 적층된 2개의 모듈 사이에 중간판(180)과 연결부재(190)를 이용하여 하나로 연결된 구조이다.
도 12를 참조하여 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(300)은, 수직으로 적층된 제 1 및 제 2 하우징(101,102)과, 상기 제 1 및 제 2 하우징(101,102) 사이에 설치되는 중간판(180)과, 상기 중간판(180)을 상기 제 1 하우징(101)에 체결하고 상기 제 2 하우징(102)을 동시에 연결하는 연결부재(190)와, 상기 제 1 하우징(101)의 하부에 설치되는 받침판(140)과, 상기 제 2 하우징(102)의 상부에 설치되는 커버(170)를 포함하고 있다.
상기 제 1 및 제 2 하우징(101,102)은 제 1 및 제 2 실시 예와 같이 구성될 수 있으며, 도면에는 제 1 실시 예의 하우징을 예를 들어 나타내었다.
상기 제 1 및 제 2 하우징(101,102)은 제 1 실시 예와 마찬가지로, 복수 개의 연결대(110)와 프레임(120,130)을 연결하여 육면체 형태로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 하우징(101,102)의 내부에는 복수 개의 슈퍼커패시터 셀(160)과 이를 고정하는 셀 고정틀(150)이 수납될 수 있다.
상기 중간판(180)은 각 모서리 부분에 나사구멍(181)이 형성되어 있고, 상기 슈퍼커패시터 셀(160)의 단자와 상기 커버(170)의 단자 사이를 연결하는 와이어(미도시)를 설치하기 위한 구멍(181)이 판재의 소정 부분에 형성될 수 있다.
상기 연결부재(190)는 중간에 원형 판(191)이 형성되어 있고, 상기 원형 판(191)의 상하부에 연결 턱(192)과 나사(193)가 돌출 형성되어 있다.
상기 제 1 및 제 2 하우징(101,102) 사이에 위치한 상기 중간판(180)은 그 아래에 위치한 상기 제 1 하우징(101)의 각 연결대(110) 상부의 구멍(112)에 상기 연결부재(190)의 나사(193)로 각각 체결되어 고정될 수 있다. 그리고, 상기 중간판(180) 위에 위치한 상기 제 2 하우징(102)은 상기 연결부재(190)의 연결 턱(192)에 자신의 각 연결대(110) 하부에 형성된 구멍(미도시)을 각각 끼움으로써, 상기 제 1 하우징(101) 상부에 설치할 수 있다.
상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈(300)은 상기 제 1 하우징(101)의 하부에 받침판(140)이 설치되고, 상기 제 2 하우징(102)의 상부에 커버(170)가 설치되어 있다.
본 발명의 제 3 실시 예에서는 2개의 모듈이 상하 수직으로 적층된 구조를 예로 들어 설명하였지만, 3개 이상의 모듈을 수직으로 적층하여 구성할 수도 있다. 뿐만 아니라, 수직 방향으로 복수 개의 모듈을 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 크기를 얼마든지 확장시킬 수 있다.
또한, 제 3 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈(300)은, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 이동이 용이할 수 있도록 하우징의 좌우측에 손잡이를 적용할 수 있다. 즉, 예를 들어, 상기 커버(170)의 좌우측 또는 상기 측면 프레임(130)에 손잡이를 일체로 형성하거나 또는 손잡이를 체결하여 구성할 수 있다.
상기 구성을 갖는 제 3 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈(300)은, 상기 연결대(110)와 상기 프레임(120,130)으로 구성된 하우징(또는, 모듈)을 수직 방향으로 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 구성함으로써, 모듈의 크기를 상기 슈퍼커패시터 셀(160)의 수량 및 크기에 따라 조절할 수 있기 때문에 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장이 가능하다.
또한, 상기 제 3 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 상기 프레임(120,130)이 헥사곤(hexagon) 형식의 틀을 기본으로 한 방열구조로 구성되어 있어, 외부 열을 차단하는 단열 효과가 있다.
또한, 상기 제 3 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 내부에 설치된 상기 슈퍼커패시터 셀(160)이 움직이지 않도록 상기 셀 고정틀(150)로 고정함으로써, 흔들림으로 인해 전극이 손상되거나 단자가 단락되는 문제점을 해결할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제 4 실시 예
본 발명의 바람직한 제 4 실시 예에 의한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈은, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 하우징(또는, 모듈)을 수직 및 수평 방향으로 직렬 또는 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 슈퍼커패시터의 전체 용량을 확장할 수 있다.
상기 제 4 실시 예의 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 도 11 및 도 12를 참조하여 설명하면, 수직 및 수평 방향으로 적층된 복수 개의 하우징과, 상기 하우징 사이에 설치되는 중간판(180)과, 상기 중간판(180)을 그 아래에 위치한 하우징에 체결하고 상기 중간판 위에 위치한 하우징을 동시에 연결하는 연결부재(190)와, 상기 하우징 중 최하단에 위치한 하우징의 하부에 설치되는 받침판(140) 및, 상기 하우징 중 최상단에 위치한 하우징의 상부에 설치되는 커버(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 하우징은 상기 복수 개의 연결대(110)와 프레임(120,130)을 이용하여 육면체 형태로 구성될 수 있으며, 상기 연결부재(190)는 도 12와 같이, 원형 판(191)의 상하부에 연결 턱(192)과 나사(193)가 돌출 형성되어 구성될 수 있다. 상기 중간판(180)은 그 아래에 위치한 하우징의 각 연결대의 상부 구멍에 상기 연결부재(190)의 나사(193)로 체결되어 고정될 수 있고, 상기 중간판(180) 위에 위치한 하우징은 상기 연결부재(190)의 연결 턱(192)에 각 연결대(110)의 하부 구멍을 끼워 연결될 수 있다.
상기 구성을 갖는 제 4 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 상기 연결대(110)와 상기 프레임(120,130)으로 구성된 하우징(또는, 모듈)을 수직 및 수평 방향으로 직렬, 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 구성함으로써, 모듈의 크기를 상기 슈퍼커패시터 셀(160)의 수량 및 크기에 따라 조절할 수 있기 때문에 슈퍼커패시터의 전체 용량을 원하는 크기로 확장이 가능하다.
또한, 상기 제 4 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 상기 프레임(120,130)이 헥사곤(hexagon) 형식의 틀을 기본으로 한 방열구조로 구성되어 있어, 외부 열을 차단하는 단열 효과가 있다.
또한, 상기 제 4 실시 예에 의한 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은, 내부에 설치된 상기 슈퍼커패시터 셀(160)이 움직이지 않도록 상기 셀 고정틀(150)로 고정함으로써, 흔들림으로 인해 전극이 손상되거나 단자가 단락되는 문제점을 해결할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
본 발명의 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈은 각종 전기ㆍ전자기기, 장난감, 태양열 에너지 저장, HEV(hybrid electric vehicle) 전원 등에 동일하게 적용할 수 있다.
100 : 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈
101 : 하우징 102 : 하우징
110 : 연결대 111 : 삽입홈
112 : 구멍 120 : 전면 및 후면 프레임
121 : 제 1 판재 122 : 제 2 판재
123 : 끼움부 130 : 측면 프레임
131 : 제 1 판재 132 : 제 2 판재
133 : 끼움부 140 : 받침판
141 : 구멍 150 : 셀 고정틀
151 : 셀 구멍 152 : 모서리 절취면
160 : 슈퍼커패시터 셀 170 : 커버
171, 172 : 단자 173 : 제어부
174 : 구멍 175 : 체결나사
180 : 중간판 181 : 구멍
190 : 연결부재 191 : 원형 판
192 : 연결 턱 193 : 나사
200 : 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈
240 : 받침판 241 : 구멍
270 : 커버 271, 272 : 단자
273 : 제어부 274 : 구멍
275 : 체결나사
300 : 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈

Claims (23)

  1. 외주면에 삽입홈이 형성된 연결대;
    상기 연결대의 삽입홈에 끼워지는 프레임;
    상기 연결대와 프레임으로 형성된 하우징의 하부에 체결되는 받침판; 및
    상기 하우징의 상부에 체결되는 커버;
    를 포함하는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은:
    상기 하우징을 수평 방향으로 직렬 또는 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 크기를 확장한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은:
    상기 하우징이 수평 방향으로 복수 개로 설치되고,
    상기 커버 및 받침판이 1개 또는 복수 개로 설치된 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은:
    상기 하우징을 수직 방향으로 직렬 또는 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 크기를 확장한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은:
    수직 방향으로 적층된 복수 개의 하우징;
    상기 하우징 사이에 설치되는 중간판;
    상기 중간판을 그 아래에 위치한 하우징에 체결하고 상기 중간판 위에 위치한 하우징을 동시에 연결하는 연결부재;
    상기 하우징 중 최하단에 위치한 하우징의 하부에 설치되는 받침판; 및
    상기 하우징 중 최상단에 위치한 하우징의 상부에 설치되는 커버;
    를 포함하는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은:
    상기 하우징을 수직 및 수평 방향으로 직렬 또는 병렬 또는 직렬 및 병렬 형태로 연결하여 크기를 확장한 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 대용량 슈퍼커패시터용 모듈은:
    수직 및 수평 방향으로 적층된 복수 개의 하우징;
    상기 하우징 사이에 설치되는 중간판;
    상기 중간판을 그 아래에 위치한 하우징에 체결하고 상기 중간판 위에 위치한 하우징을 동시에 연결하는 연결부재;
    상기 하우징 중 최하단에 위치한 하우징의 하부에 설치되는 받침판; 및
    상기 하우징 중 최상단에 위치한 하우징의 상부에 설치되는 커버;
    를 포함하는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  8. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 복수 개의 연결대와 프레임으로 구성되고,
    상기 연결부재는 원형 판의 상하부에 연결 턱과 나사가 돌출 형성되고,
    상기 중간판은 그 아래에 위치한 하우징의 각 연결대의 상부 구멍에 상기 연결부재의 나사로 체결되어 고정되고,
    상기 중간판 위에 위치한 하우징은 상기 연결부재의 연결 턱에 각 연결대의 하부 구멍을 끼워 연결되는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 중간판은:
    각 모서리 부분에 나사구멍이 형성되어 있고, 상기 하우징 내부에 설치되는 슈퍼커패시터 셀의 단자와 상기 커버의 단자 사이를 연결하는 와이어를 설치하기 위한 구멍이 판재의 소정 부분에 형성되어 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결대는 상하좌우의 네 방향에 상기 삽입홈이 길이 방향을 따라 형성되어 있고, 상부 및 하부 면의 중앙에 구멍이 각각 형성되어 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  11. 제 1 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 삽입홈은 T자 형상을 갖는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결대는 금속재질 또는 수지재질로 구성된 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임은:
    일 측 및 타 측 단부에 상기 연결대의 삽입홈과 대응되는 형상을 갖는 끼움부를 형성하고, 상기 끼움부 사이에 소정 형상으로 절곡된 제 1 판재; 및
    상기 제 1 판재의 절곡된 내부 공간에 설치된 이종 재질의 제 2 판재;
    로 이루어진 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 판재는 금속재질로 구성되고,
    상기 제 2 판재는 수지재질로 구성된 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  15. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 금속재질은 알루미늄, 알루미늄 합금, 스텐레스 스틸을 포함한 금속 또는 금속합금 중 선택된 어느 하나로 이루어지고,
    상기 수지재질은 ABS(Acrylonitrile-Butadience-Stryene), PA(Polyamide), PC(PolyCarbonate), PCTFE(PolyChloroTriFluoroethylene), PDAP(Poly DiAllyl Phthalate), PE(Poly Ethylene), PETP(Poly Ethylene TerePhthalate), PF(Phenol-Formaldehyde), PIB(Polyisobutylene), PMMA(Poly Methl MethacrylAte), POM(Polyoxymethylene; Polyformaldehyde), PP(PolyPropylene), PS(PolyStyrene), PTFE(PolyTetraFluoroEthylente), PUR(Polyure thane), PVAC(Poly Vinyl Acetate), PVAL(Poly Vinyl Alcolhol), PVB(Poly Vinyl Butyral), PVC(Poly Vinyl Chloride), PVCA(Poly Vinyl Chloride Acetate), PVDC(Poly VinyliDene Chloride), PVF(Poly Vinyl Fluoride), PVFM(Poly Vinyl ForMal) 및 그 등가물 중 선택된 어느 하나로 이루어진 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 끼움부는 T자 형상을 갖는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 프레임은:
    헥사곤 형식의 틀을 기본으로 한 방열구조로 구성된 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 받침판은:
    상기 연결대의 하부 면에 형성된 구멍에 체결되며 판재 형상을 갖는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈은:
    상기 하우징 내부에 수용되는 슈퍼커패시터 셀을 더 포함하는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 슈퍼커패시터 셀은:
    전기 이중층 캐패시터(EDLC) 또는 하이브리드 캐패시터(Hybrid Capacitor)로 이루어진 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  21. 제 19 항에 있어서, 상기 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈은:
    상기 하우징 내부에 설치되며 상기 복수 개의 슈퍼커패시터 셀을 고정하는 셀 고정틀을 더 포함하는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 셀 고정틀은:
    상기 슈퍼커패시터 셀을 각각 끼워서 고정하기 위한 복수 개의 셀 구멍이 판재에 형성되어 있는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
  23. 제 1 항에 있어서, 상기 커버는:
    상기 슈퍼커패시터 셀의 전극과 각각 연결되는 (+) 및 (-)전극 단자와, 상기 슈퍼커패시터 셀의 동작을 제어하는 제어부가 상부에 설치되며, 상기 연결대 상부 면의 구멍에 체결되는 대용량 슈퍼 커패시터용 모듈.
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