KR20140004061A - 전기화학 전지용 케이싱 - Google Patents

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KR20140004061A
KR20140004061A KR20137005691A KR20137005691A KR20140004061A KR 20140004061 A KR20140004061 A KR 20140004061A KR 20137005691 A KR20137005691 A KR 20137005691A KR 20137005691 A KR20137005691 A KR 20137005691A KR 20140004061 A KR20140004061 A KR 20140004061A
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heating
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리-텍 배터리 게엠베하
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Abstract

전기화학 전지(10)는 전극 스택(12), 전극 스택(12)에 연결된 적어도 하나의 전류 도체(16, 18) 및 케이싱(14)을 포함하고, 상기 케이싱은 전극 스택(12)을 적어도 부분적으로 둘러싸고, 이 경우 적어도 하나의 전류 도체(16, 18)는 적어도 부분적으로 케이싱(14)으로부터 밖으로 연장된다. 전기화학 전지(10)의 케이싱(14)에 적어도 하나의 가열 장치(22, 23)가 통합되고, 상기 가열 장치는 바람직하게 평평한 가열 영역(27)을 포함하고, 상기 가열 영역은 적어도 케이싱(14)의 부분 영역에 걸쳐 연장된다.

Description

전기화학 전지용 케이싱{CASING FOR AN ELECTROCHEMICAL CELL}
본 발명은 전기화학 전지용 케이싱, 상기 케이싱을 포함하는 전기화학 전지 및 적어도 하나의 상기 전기화학 전지를 포함하는 전기화학 에너지 저장기에 관한 것이다.
전기화학 저장 장치로서 배터리(1차 축전지) 및 어큐물레이터(2차 축전지)가 공지되어 있고, 이들은 하나 이상의 축전지로 구성되고, 상기 축전지에서는 충전 전류 인가시 전기 에너지가 전해질 내에서 또는 전해질과 캐소드 및 애노드 사이의 전기화학적 충전 반응으로 화학 에너지로 변환되어 저장되고, 전기 소비재의 접속시 화학 에너지는 전기화학적 방전 반응으로 전기 에너지로 변환된다. 1차 축전지는 일반적으로 한 번만 충전되고, 방전 후에는 폐기 처리되는 한편, 2차 축전지는 여러 번의(수백 내지 수만) 충전 및 방전 주기가 가능하다. 이와 관련해서, 특히 차량 분야에서 어큐물레이터도 배터리라고 한다.
본 발명은 차량 드라이브의 전력 공급을 위한 리튬 이온 배터리와 관련해서 설명된다. 본 발명은 전기화학 전지 및 배터리의 화학 및 구조와 무관하게 그리고 전력을 공급받는 드라이브의 종류와도 무관하게 이용될 수 있다.
선행기술에 적어도 부분적으로 케이싱으로 둘러싸인 전극 스택을 포함하는 전기화학 전지가 공지되어 있다. 케이싱은 한편으로는 전극 스택으로부터 주변으로 화학 약품이 배출되는 것을 저지하고, 다른 한편으로는 전지의 부분들을 주변과의 바람직하지 않은 상호 작용, 예컨대 물 또는 수증기에 대해 보호한다.
또한, 전기화학 에너지 저장기의 효율, 충전 용량, 출력 및 수명은 그것의 작동 온도에 의존하는 것이 공지되어 있다. 전기 에너지가 화학 에너지 및 반대로 변환되는 동안 비가역 반응이 일어나고, 상기 반응은 에너지 저장기의 노후화를 일으킨다. 전기화학 에너지 저장기의 전지 내부의 온도가 증가할수록 에너지의 신속한 변환과 더불어 에너지 저장기의 노후화도 가속화된다. 전지 내부의 온도가 심하게 상승하면, 에너지 저장기가 손상될 위험이 있다. 따라서 이러한 전기화학 에너지 저장기를 냉각시키기 위한 다양한 조치들이 공지되어 있다.
또한, 다수의 전기화학 에너지는 최저 작동 온도 이상에서 비로소 효율적이고 안전하다. 상기 최저 작동 온도는 특히 에너지 저장기 및 그 전지의 구성 및 작용 원리에 의존한다. 따라서 전기화학 에너지 저장기의 사용 목적, 이용 및 주변 온도에 따라서 열 공급을 통해 상기 에너지 저장기의 온도를 높이는 것이 바람직할 수 있다.
예시적으로 도 5a에 도시된 바와 같이, 전기화학 전지의 내부 저항(Ri)은 낮은 온도(T)를 향해 매우 급격하게 증가한다. 그 결과 도 5B에 도시된 바와 같이, 전지의 손실 출력(Pv)은 낮은 온도(T)를 향해 급격히 증가하고, 전지의 효율(W)은 상응하게 최저 온도를 향해 감소한다.
본 발명의 과제는 열이 공급될 수 있는 개선된 전기화학 에너지 저장기를 제공하는 것이다.
상기 과제는 본 발명에 따라, 독립 청구항의 기술적 교리에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선은 종속 청구항의 대상이다.
본 발명에 따라, 전기화학 전지용 케이싱이 제공되고, 상기 케이싱에 적어도 하나의 가열 장치가 통합된다. 상기 적어도 하나의 가열 장치는 적어도 하나의 바람직하게 평평한 가열 영역을 포함하고, 상기 영역은 적어도 케이싱의 부분 영역에 걸쳐 연장된다.
본 발명에 따라, 전극 스택, 전극 스택에 연결된 적어도 하나의 전류 도체 및, 전극 스택을 적어도 부분적으로 둘러싸는 본 발명에 따른 케이싱을 포함하는 전기화학 전지가 제공되고, 이 경우 적어도 하나의 전류 도체는 적어도 부분적으로 케이싱으로부터 밖으로 연장된다.
또한, 본 발명에 따라, 하우징 및 상기 하우징 내에 배치된 본 발명에 따른 적어도 하나의 전기화학 전지를 포함하는 전기화학 에너지 저장기가 제공된다.
본 발명에 따라, 적어도 하나의 가열 장치는 전기화학 에너지 저장기의 전기화학 전지의 케이싱에 통합된다. 이로 인해 가열 장치는 템퍼링될 전지 또는 상기 전지의 템퍼링된 부분들에 매우 가깝게 배치되므로, 가열 장치에 의해 발생된 열은 가능한 손실 없이 전지 또는 상기 전지의 구성부들에 전달될 수 있다. 이로써 가열 장치의 높은 효율이 달성될 수 있다. 전지의 케이싱에 가열 장치가 통합됨으로서, 경우에 따라서 전지 내부에서 균일한 온도 분포가 달성될 수 있다.
케이싱에 통합된 적어도 하나의 가열 장치에 의해 전기화학 에너지 저장기는 주변 온도가 낮을 경우 최적의 작동 온도에서 높은 효율로 작동될 수 있다.
전기화학 전지의 케이싱에 적어도 하나의 가열 장치가 통합됨으로써, 전지의 콤팩트한 구조가 달성될 수 있다. 또한, 바람직하게 전기화학 전지의 제조 후에 가열 장치의 별도의 장착은 생략될 수 있다.
"전기화학 에너지 저장기"란 이 경우 전기 에너지를 빼낼 수 있고, 이때 에너지 저장기 내부에서 전기화학 반응이 이루어지는 모든 종류의 에너지 저장기이다. 에너지 저장기라는 용어는 특히 모든 종류의 1차 배터리와 2차 배터리를 포함한다. 전기화학 에너지 저장기는 적어도 하나의 전기화학 전지, 바람직하게 다수의 전기화학 전지들을 포함한다. 다수의 전기화학 전지는 더 큰 충전량의 축전지에 병렬 접속될 수 있거나 또는 소정의 작동 전압을 달성하기 위해 직렬 접속될 수 있거나 또는 병렬 및 직렬 접속의 조합을 형성할 수 있다.
"전기화학 전지" 또는 "전기화학 에너지 저장 전지"란 이 경우 전기 에너지 공급에 이용되는 장치이고, 이때 에너지는 화학적 형태로 저장된다. 재충전 가능한 2차 배터리의 경우에 전지는 전기 에너지를 수용하고, 화학적 에너지로 변환하여 저장하도록 형성된다. 전기화학 전지의 형상(특히 크기와 디자인)은 사용 가능한 공간에 따라 선택될 수 있다. 바람직하게 전기화학 전지는 실질적으로 각기둥 또는 원통형으로 형성된다.
이와 관련해서, "전극 스택"이란 적어도 2개의 전극과 그 사이에 배치된 전해질로 이루어진 구조이다. 전해질은 부분적으로 분리막에 의해 수용될 수 있다. 분리막은 전극을 분리한다. 바람직하게 전극 스택은 전극과 분리막의 다수의 층들을 포함하고, 이 경우 동일한 극성의 전극은 바람직하게 서로 전기 접속되고, 특히 병렬 접속된다. 전극은 예를 들어 플레이트 형태로 또는 박막 형태로 형성되고, 바람직하게 실질적으로 서로 평행하게 배치된다(각기둥 형태의 에너지 축전지). 전극 스택은 와인딩될 수도 있고, 실질적으로 원통형 형상을 가질 수 있다(원통형 에너지 축전지). "전극 스택"이라는 용어는 이러한 전극 와인딩도 포함한다. 전극 스택은 리튬 또는 다른 알칼리 금속을 이온 형태로 포함할 수도 있다.
"전류 도체"란 본 발명과 관련해서 전기 에너지를 전지 내로 또는 전지로부터 밖으로 이송하는데 이용되는 전기화학 전지의 도전 구성 소자이다. 전기화학 전지는 일반적으로 2종류의 전류 도체를 포함하고, 상기 전류 도체들은 전지 내부의 각각 2개의 전극들 또는 전극 그룹들 중 하나 - 애소드 또는 캐소드 - 에 도전 접속된다. 다시 말해서, 전지의 전극 스택의 각각의 전극은 각자의 전류 도체를 포함하고 또는 전극 스택의 동일한 극성의 전극들은 공통의 전류 도체에 접속된다. 전류 도체의 형상은 전기화학 전지 또는 그것의 전극 스택의 형상에 맞게 조정된다.
"케이싱"이란, 전극 스택으로부터 주변으로 화학 약품의 배출을 저지하고 전기 스택의 구성부들을 손상을 입히는 외부 영향으로부터 보호하는데 적합한 모든 종류의 장치를 포함한다. 케이싱은 하나 이상의 성형부로 또는 박막 형태로 형성될 수 있다. 또한, 케이싱은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 또한, 케이싱은 실질적으로 강성 재료 또는 탄성 재료로 제조될 수 있다. 통합된 가열 장치로부터 전기화학 전지의 내부로 열 공급을 개선하기 위해, 적어도 전지의 내부를 향한 케이싱의 측면에서 바람직하게 열전도성으로 형성된다. 또한, 케이싱은 바람직하게 기밀성의 전기 절연 재료 또는 층상 화합물로 형성된다. 케이싱은 전극 스택을 바람직하게 가능한 갭 및 에어 쿠션 없이 둘러싸므로, 케이싱과 전기화학 전지 내부 사이의 양호한 열 전도를 가능하게 한다.
"가열 영역"이란 전지 내부로 열 공급 및 가열 기능이 이루어지는 가열 장치의 섹션을 의미한다. "평평한" 가열 영역이란 이와 관련해서, 2개의 공간 방향으로 적절한 폭을 갖고 따라서 효율적인 열 전달면을 포함하는 가열 영역이다.
본 발명에 따라, "적어도 하나의 가열 장치"는 전기화학 전지의 케이싱에 통합될 수 있다. 즉, 바람직하게 1개, 2개, 3개 또는 다수의 가열 장치들이 케이싱에 통합될 수 있다. 실질적으로 2개의 메인 측면 또는 메인 면을 갖는 각기둥 형태의 전지의 경우에, 바람직하게 가열 장치는 케이싱의 메인 측면에 통합되거나 또는 가열 장치는 케이싱의 2개의 메인 측면들 중 하나에 통합된다. 또한, 케이싱의 2개의 메인 측면들 중 하나에 또는 2개의 메인 측면에 2개의 가열 장치가 통합되는 것이 바람직하다.
"통합"이란, 이와 관련해서 케이싱의 구성 요소에 가열 장치의 구성 요소가 포함되도록 끼워 넣는 것을 의미한다. 바람직하게 케이싱에 가열 장치를 통합하는 것은 전기화학 전지의 제조시 부품으로서 취급될 수 있는 예비 제조된 구성 요소를 제공한다. 통합은 특히 케이싱의 재료에 따라 적절한 제조 방법에 의해 실시된다. 적어도 하나의 가열 장치와 케이싱 사이의 결합은 바람직하게 재료 결합 방식, 비형상 끼워맞춤 결합 방식 및/또는 형상 끼워맞춤 결합 방식이다. 통합에 의해 바람직하게 케이싱 재료 내에 가열 장치가 실질적으로 완전히 포함될 수 있다. 또한 바람직하게, 케이싱의 재료 내에 가열 장치가 부분적으로 포함되는 동시에 전지의 내부를 향한 케이싱의 측면에서 및/또는 전지의 내부로부터 떨어져 있는 케이싱의 측면에서 가열 장치는 적어도 부분적으로 릴리스 된다.
하기에서 본 발명의 바람직한 개선예들 설명된다.
바람직하게 적어도 하나의 가열 장치의 적어도 하나의 가열 영역은 케이싱의 디자인 또는 크기에 맞게 조정된 디자인 및/또는 크기를 갖는다. 이러한 디자인 및/또는 크기 조정은 케이싱 내의 가열 장치로부터 전기화학 전지의 내부로 열전달의 효율과 균질성을 촉진한다. 이러한 조정시 바람직하게 케이싱의 측면 또는 면에는 가능한 넓은 면에 걸쳐 또는 거의 전체에 적어도 하나의 가열 장치의 적어도 하나의 가열 영역이 배치된다. 적어도 하나의 가열 장치는 바람직하게 정확히 하나의 가열 영역을 포함하지만, 2개의 이상의 별도의 또는 서로 연결된 가열 영역들을 포함할 수도 있다.
바람직하게 가열 장치는 전기 가열 장치를 포함한다. 전기 가열 장치는 간단하게 제어될 수 있고, 간단하고 콤팩트한 구조로 구현될 수도 있다. "전기 가열 장치"라는 용어는 전기 에너지를 열 에너지로 변환하기 위해 형성된 모든 가열 장치를 포함한다. 전기 가열 장치는 바람직하게 가열 와이어, 가열 필름 또는 이와 유사한 것을 포함한다.
다른 실시예에서 가열 장치는 열원에 열전도 접촉하는 열전도 재료, 가열 유체가 통과하는 유체 채널 또는 이와 유사한 것을 포함한다.
바람직하게 가열 장치는 적어도 하나의 가열 영역을 포함하고, 상기 가열 영역은 실질적으로 케이싱의 평면 내에 연장된다. 가열 장치의 가열 영역이 평면 내에 배치됨으로써, 통합된 가열 장치를 포함하는 케이싱의 매우 콤팩트한 구조가 달성될 수 있다. 적어도 하나의 가열 영역을 "평면 내에" 배치란, 이와 관련해서 실질적으로 단층 배치를 의미한다.
바람직하게 가열 장치는 적어도 하나의 전원 연결 단자를 포함하고, 상기 단자는 실질적으로 가열 장치의 가열 영역의 평면에 배치된다. 적어도 하나의 전원 연결 단자가 가열 장치의 가열 영역의 평면에 배치됨으로써, 전기화학 전지의 콤팩트한 구조가 달성될 수 있다. "전원 연결 단자"란 이와 관련해서 가열 장치에 적합한 에너지 공급(예를 들어 전류, 유체 흐름 등)을 제공하는 모든 종류의 단자이다. 가열 장치의 종류 및 개수에 따라 바람직하게 하나 이상의 전원 연결 단자가 제공된다.
바람직하게 케이싱은 적어도 하나의 메인 면을 포함하고, 케이싱의 적어도 하나의 가열 장치의 가열 영역(들)은 실질적으로 상기 메인 면 전체에 걸쳐 연장된다. 실질적으로 각기둥 형태의 전지의 경우에 케이싱은 실질적으로 2개의 사각형 메인 면을 갖고, 상기 메인 면들은 전지의 총 6개의 면 또는 측면의 최대 면적을 갖는다. 실질적으로 원통형 전지의 경우에, 케이싱은 케이싱의 메인 면으로서 원통형 표면을 갖는다.
전기화학 에너지 저장기가 적어도 2개의 전기화학 전지를 포함하는 경우에, 바람직하게 에너지 저장기의 모든 전기화학 전지들은 전술한 본 발명에 따라 형성되고, 특히 통합된 가열 장치를 포함하는 케이싱을 포함한다. 이로 인해 전체 에너지 저장기에 걸쳐 균일한 온도 분포가 달성될 수 있다.
바람직하게 에너지 저장기는 적어도 하나의 단자를 포함하고, 상기 단자는 전기화학 전지의 전류 도체 또는 전기화학 전지의 전류 도체들에 연결되고, 이 경우 적어도 하나의 단자는 적어도 부분적으로 하우징으로부터 밖으로 연장된다. 실시예에서 전기화학 전지(들)의 케이싱(들)의 전기 가열 장치(들)은 상기 단자에 접속되거나 또는 접속될 수 있다. 이러한 구조에서 전기화학 에너지 저장기는 전기화학 전지 내의 가열 장치를 작동시킬 수 있다. 이러한 경우에 전기 가열 장치는 바람직하게 전기화학 에너지 저장기의 배터리 전압으로 설정된다. 이러한 실시예는 정지 상태에서 전지 내부로 영구적인 열 공급을 위한 가열 알고리즘의 실행도 가능하게 한다.
바람직하게, 에너지 저장기는 적어도 하나의 다른 단자를 포함하고, 상기 단자는 전기화학 전지의 적어도 하나의 가열 장치의 전원 연결 단자에 또는 전기화학 전지들의 가열 장치들의 전원 연결 단자에 연결되거나 또는 연결될 수 있고, 이 경우 상기 적어도 하나의 다른 단자는 적어도 부분적으로 하우징으로부터 밖으로 연장된다. 이러한 실시예는 전기 가열 장치 및 다른 가열 장치에서도 적용될 수 있고, 전기화학 에너지 저장기의 작동 상태와 무관한 가열 장치의 작동을 가능하게 한다.
실시예에서 전기화학 에너지 저장기는 적어도 하나의 단자와 적어도 하나의 다른 단자를 포함한다. 이러한 경우에 바람직하게 하나의 단자에 대한 접속과 다른 단자에 대한 접속 사이의 전환을 위해 스위치 장치가 제공된다. 이로 인해 전기 가열 장치는 선택적으로 에너지 저장기 또는 외부 전류원에 의해 작동될 수 있다.
바람직하게 전기화학 전지(들)의 케이싱(들)의 가열 장치(들)는(은) 에너지 저장기의 배터리 관리 시스템(BMS)에 의해 제어될 수 있다. 배터리 관리 시스템은 바람직하게 전기화학 에너지 저장기에 통합된다. 다른 실시예에서 배터리 관리 시스템은 바람직하게 에너지 저장기의 외부에 제공된다. 또한, 배터리 관리 시스템은 바람직하게 에너지 저장기와 함께 하나의 유닛을 형성한다. 이와 관련해서 "배터리 관리 시스템"이란 전기화학 에너지 저장기 및 특히 그것의 전기화학 전지를 모니터링하고 제어하는 장치이다. 배터리 관리 시스템의 과제는 바람직하게 충전 및 방전 과정의 제어, 온도 모니터링, 충전 용량 추정, 전지 전압 모니터링 등이다. 배터리 관리 시스템에 의해 바람직하게 에너지 저장기의 최적의 작동 성능이 달성될 수 있으므로, 상기 에너지 저장기의 수명, 작용 범위 및 안정성의 개선이 이루어질 수 있다. 배터리 관리 시스템은 바람직하게 전기화학 에너지 저장기 및 그것의 전기화학 전지의 구성에 맞게 조정된다. 또한, 배터리 관리 시스템은 바람직하게 예를 들어 차량의 제어 유닛에 연결된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장기용 전기화학 전지의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도 1의 A에 상응하는 전기화학 전지의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 전기화학 에너지 저장기용 전기화학 전지의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 예컨대 도 1 또는 도 3에 따라 형성된 다수의 전지들을 포함하는 전기화학 에너지 저장기의 개략적인 단면도이다.
도 5는 전기화학 전지의 내부 저항-온도 다이어그램, 손실 출력-온도 다이어그램 및 효율-온도 다이어그램을 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 장점들, 특징 및 적용 가능성은 도면과 관련해서 바람직한 실시예의 하기 설명에 제시된다.
도 1에는 본 발명에 따른 전기화학 전지(10)의 구조를 도시한다. 전지(10)는 적어도 하나의 전극 스택(12)을 포함하고, 상기 전극 스택은 케이싱(14)에 의해 둘러싸인다. 전극 스택(12)은 전극의 다수의 층과 그 사이에 배치된 분리막을 포함하고, 이 경우 전해질은 적어도 부분적으로 분리막에 의해 수용된다.
하나의 극성의 전극들은 제 1 전류 도체(16)에 연결되고, 다른 극성의 전극들은 제 2 전류 도체(18)에 연결된다. 2개의 전류 도체들(16, 18)은 케이싱(14)으로부터 밖으로 연장되고, 이 경우 전류 도체(16, 18)의 통과 영역에 밀봉 영역(20)이 배치된다.
도 1의 실시예에서 전기화학 전지(10)는 실질적으로 각기둥 형태로 형성되고, 2개의 메인 면 또는 메인 측면(도 1의 우측 및 좌측)을 포함한다. 케이싱(14)의 하나의 메인 면(도 1 좌측)에 전기 가열 장치(22)가 통합된다. 가열 장치(22)에 전류가 공급될 수 있도록, 상기 전기 가열 장치(22)에 전원 연결 단자(24)가 제공된다.
도 2의 측면도에 도시된 바와 같이, 전기 가열 장치(22)는 가열 와이어(26)를 포함하고, 상기 와이어는 루프 내에 설치된다. 가열 와이어(26)의 이러한 루프는 가열 영역(27)을 규정하고, 상기 가열 영역은 케이싱(14)의 메인 면의 대부분에 걸쳐 연장된다. 가열 영역(27)의 형태와 크기는 케이싱(14)의 메인 면에 맞게 조정된다.
전기 가열 장치(22)의 가열 와이어(26)는 실질적으로 전지(10)의 케이싱(14)의 평면 내에 배치되고, 평평한 가열 영역(27)을 형성한다. 가열 장치(22)의 전원 연결 단자(24)는 실질적으로 가열 영역(27) 또는 가열 와이어(26)의 평면에 배치된다. 통합된 전기 가열 장치(22)를 포함하는 케이싱(14)은 이러한 가열 장치(22)를 포함하지 않는 종래의 케이싱(14)보다 약간 더 많은 공간을 필요로 한다.
전기화학 전지(10) 내부로 전기 가열 장치(22)의 양호한 열 공급을 달성하기 위해, 케이싱(14)은 적어도 전극 스택(12)을 향한 내측면에서 높은 열전도성을 갖는다.
도 3은 제 2 실시예에 따른 전기화학 전지(10)를 도시한다. 도 1의 제 1 실시예에서 케이싱(14)의 하나의 메인 면에만 통합된 전기 가열 장치(22)가 제공되는 한편, 도 3의 전기화학 전지(10)의 경우에는 케이싱(14)의 2개의 메인 면에 적어도 하나의 전기 가열 장치(22, 23)가 통합된다. 2개의 가열 장치들(22, 23)은 실질적으로 가열 와이어(26)로 형성되고, 상기 가열 와이어는 도 2에 도시된 바와 같이 평평한 가열 영역(27)을 형성하기 위해 루프 내에 설치된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 예컨대 2차 배터리와 같은 전기화학 에너지 저장기는 하우징(28)을 포함하고, 상기 하우징 내에 다수의 전기화학 전지들(10)이 배치되고, 서로 병렬 및/또는 직렬로 접속된다. 전기화학 전지로서 예를 들어 도 1의 전지 또는 도 3의 전지들이 사용될 수 있다.
다수의 전지(10)의 전극 스택(12)의 제 1 전류 도체(16)는 제 1 단자(30;예를 들어 플러스극)에 도전 접속되는 한편, 다수의 전지들(10)의 전극 스택(22)의 제 2 전류 도체(18)는 제 2 단자(예를 들어 플러스극)에 도전 접속된다. 2개의 단자들(30, 32)은 부분적으로 에너지 저장기의 하우징(28)으로부터 돌출하므로, 전기 소비재 또는 충전 장치에 접속될 수 있다.
도 4의 실시예에서 에너지 저장기는 다른 단자(34)를 포함하고, 상기 단자는 전기화학 전지(10)의 전기 가열 장치(22)의 전원 연결 단자(24)에 도전 접속된다. 상기 다른 단자(34)는 부분적으로 에너지 저장기의 하우징(28)으로부터 돌출하므로, 전류원에 접속할 수 있다.
또한, 전지(10)의 가열 장치(22)의 전원 연결 단자들(24)은 하우징(28) 내에서 공통적으로 저장기의 단자 또는 극(30, 32)에 도전 접속된다. 따라서, 전기 가열 장치(22)는 전기화학 에너지 저장기에 의해 전기 에너지를 공급받을 수 있다.
전기화학 에너지 저장기의 하우징(28) 내에 배터리 관리 시스템(BMS;38)이 배치된다. 전지(10)의 모니터링 또는 제어 기능 외에 상기 BMS(38)의 역할은 전지(10)의 전기 가열 장치(22)를 제어하는 것이다. 이를 위해 BMS(38)는 하우징(28) 내의 스위치 장치(36)를 제어하고, 상기 스위치 장치는 필요시 선택적으로 에너지 저장기의 극(30, 32) 또는 에너지 저장기의 다른 단자(34)에 대한 전기 가열 장치(22)의 전원 연결 단자(24)의 전기 접속을 제공한다.
도 4의 실시예에서 전지(10)의 전기 가열 장치(22)의 전원 연결 단자(24)는 에너지 저장기의 극(30, 32) 또는 다른 단자(34)에 접속될 수 있는 한편, 2개의 대안 중 하나만 이용될 수도 있다. 이러한 경우에 스위치 장치(36)는 전환 기능을 갖는 것이 아니라, BMS(38)에 의해 제어되는 단순 스위치 온 기능만을 갖는다.
10 : 전기화학 전지
14 : 케이싱
22, 23 : 가열 장치
27 : 가열 영역

Claims (13)

  1. 전기화학 전지(10)용 케이싱(14)에 있어서,
    상기 케이싱(14)에 적어도 하나의 가열 장치(22, 23)가 통합되고, 상기 적어도 하나의 가열 장치는 적어도 하나의, 바람직하게 평평한 가열 영역(27)을 포함하고, 상기 가열 영역은 적어도 상기 케이싱(14)의 부분 영역에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 전기화학 전지용 케이싱.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 가열 장치(22, 23)의 적어도 하나의 가열 영역(27)은 상기 케이싱(14)의 디자인 또는 크기에 맞게 조정된 디자인 및/또는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 전기화학 전지용 케이싱.
  3. 제1항 및 제2항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 가열 장치(22, 23)는 전기 가열 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 전지용 케이싱.
  4. 제1항 내지 제3항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 가열 장치(22, 23)는 적어도 하나의 가열 영역(27)을 포함하고, 상기 가열 영역은 실질적으로 상기 케이싱(14)의 평면 내에 연장되는 것을 특징으로 하는 전기화학 전지용 케이싱.
  5. 제4항에 있어서, 상기 가열 장치(22, 23)는 적어도 하나의 전원 연결 단자(24)를 포함하고, 이 경우 상기 적어도 하나의 전원 연결 단자(24)는 실질적으로 상기 가열 장치(22, 23)의 상기 가열 영역(27)의 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 전기화학 전지용 케이싱.
  6. 전극 스택(12), 상기 전극 스택(12)에 연결된 적어도 하나의 전류 도체(16, 18) 및, 상기 전극 스택(12)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 케이싱(14)을 포함하는 전기화학 전지로서, 상기 적어도 하나의 전류 도체(16, 18)는 적어도 부분적으로 상기 케이싱(14)으로부터 밖으로 연장되는 전기화학 전지에 있어서,
    제1항 내지 제5항 중 하나 이상의 항에 따른 케이싱(14)이 제공되는 것을 특징으로 하는 전기화학 전지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 케이싱(14)은 적어도 하나의 메인 면을 포함하고, 상기 케이싱(14)의 적어도 하나의 가열 장치(22, 23)의 상기 가열 영역(들)(27)은 실질적으로 상기 메인 면 전체에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 전기화학 전지.
  8. 하우징(28) 및 상기 하우징(28) 내에 배치된, 적어도 제6항 및 제7항 중 하나 이상의 항에 따른 적어도 하나의 전기화학 전지(10)를 포함하는 전기화학 에너지 저장기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 에너지 저장기는 적어도 2개의 전기화학 전지(10)를 포함하고, 적어도 제6항 및 제7항 중 하나 이상의 항에 따른 에너지 저장기의 모든 전기화학 전지가 제공되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장기.
  10. 제8항 및 제9항 중 하나 이상의 항에 따른 전기화학 에너지 저장기에 있어서,
    상기 에너지 저장기는 적어도 하나의 단자(30, 32)를 포함하고, 상기 단자는 상기 전기화학 전지(10)의 전류 도체(16, 18) 또는 상기 전기화학 전지(10)의 전류 도체들(16, 18)에 접속되고, 이 경우 상기 적어도 하나의 단자(30, 32)는 적어도 부분적으로 하우징(28)으로부터 밖으로 연장되고, 상기 전기화학 전지(들)(10)의 케이싱(들)(14)의 가열 장치(들)(22, 23)은 상기 단자(30, 32)에 접속되거나 또는 접속될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장기.
  11. 제8항 내지 제10항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 에너지 저장기는 적어도 하나의 다른 단자(34)를 포함하고, 상기 단자는 상기 전기화학 전지(10)의 적어도 하나의 가열 장치(22, 23)의 전원 연결 단자(24) 또는 상기 전기화학 전지들(10)의 상기 가열 장치들(22)의 전원 연결 단자들(24)에 접속되거나 또는 접속될 수 있고, 이 경우 상기 적어도 하나의 다른 단자(34)는 적어도 부분적으로 상기 하우징(28)으로부터 밖으로 연장되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장기.
  12. 제10항 및 제11항에 있어서, 상기 단자(30, 32)와의 접속 및 상기 다른 단자(34)와 접속 사이의 전환을 위해 스위치 장치(36)가 제공되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장기.
  13. 제8항 내지 제12항 중 하나 이상의 항에 있어서, 상기 전기화학 전지(들)(10)의 상기 케이싱(들)(14)의 상기 가열 장치(들)(22, 23)은 상기 에너지 저장기의 배터리 관리 시스템(38)에 의해 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장기.
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