KR20140005146A - 다수의 전기화학 전지를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치 - Google Patents

다수의 전기화학 전지를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치 Download PDF

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KR20140005146A
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팀 섀퍼
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리-텍 배터리 게엠베하
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Abstract

다수의 전기화학 전지들(2)과, 각각 인접한 2개의 전기화학 전지들 사이에 또는 하나의 전기화학 전지와 하우징 벽 사이의 중간 요소를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치에서, 상기 중간 요소는 소화제 또는 소화 첨가제로 이루어지거나 또는 소화제 또는 소화 첨가제를 함유하거나 포함한다.

Description

다수의 전기화학 전지를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치{ELECTROCHEMICAL ENERGY STORE HAVING A MULTIPLICITY OF ELECTROCHEMICAL CELLS}
본 발명은 전기화학 에너지 저장 장치에 관한 것이다. 이러한 에너지 저장 장치와 관련해서 화재 예방 및/또는 화재 진압이 특히 중요하다. 특히 여객 수송 차량에서 상기 에너지 저장 장치의 사용 시 화재 예방 또는 화재 진압은 이러한 에너지 저장 장치의 안전성을 높이기 위한 특히 중요한 요소이다.
DE 10 2008 059 948 A1호에는 배터리의 개별 전지들을 포함하는 배터리의 내부 챔버가 비상조치 회로를 통해 소화제 저장 장치에 연결되고 배터리의 내부 챔버와 소화제 저장 장치는 비상조치 회로를 통해 적어도 일시적으로 유체 연결되는 것인, 차량, 특히 자동차의 리튬 이온 배터리의 화재 예방 및/또는 화재 진압을 위한 방법 및 장치가 공개되어 있다.
DE 10 2008 059 942 A1호에는 냉각제 순환계 및 소화 장치를 구비한 차량에서의 화재 예방 및/또는 화재 진압을 위한 방법 및 장치가 공개되어 있다. 소화 장치는 비상조치 개구를 포함하고, 상기 비상조치 개구는 화재 예방 및 화재 진압을 위해 개방되고, 상기 비상조치 개구를 통해 소화제가 공급될 수 있다.
DE 10 2008 059 968 A1호에는, 화재 예방 및/또는 화재 진압을 위해 배터리의 개별 전지들을 포함하는 배터리의 내부 챔버가 파이프를 통해 배터리의 냉각제 순환계에 유체 연결되는 것인 차량의 리튬 이온 배터리로서, 필요 시 적어도 일시적으로 냉각제가 냉각제 순환계로부터 내부 챔버 내로 유입되는 것인, 차량의 리튬 이온 배터리를 작동하기 위한 방법 및 장치가 공개되어 있다.
본 발명의 과제는, 전기화학 에너지 저장 장치와 관련해서 화재 예방 및/또는 화재 진압을 위한 기술적 교시를 제공하고, 이에 따라 공지된 해결 방법의 특정 제한 또는 단점들을 가능한 한 극복하는 것이다.
상기 과제는 독립 청구항 중 어느 한 항에 따른, 전기화학 에너지 저장장치 또는 상기 장치의 제조 방법 또는 전기화학 에너지 저장 장치와 관련해서 화재 진압 또는 화재 예방을 위한 방법에 의해 해결된다. 종속 청구항에 의해 본 발명의 바람직한 개선예들이 청구된다.
본 발명에 따르면, 전기화학 에너지 저장 장치는 다수의 전기화학 전지들과, 각각 인접한 2개의 전기화학 전지들 사이에 또는 하나의 전기화학 전지와 하우징 벽 사이의 중간 요소를 포함하고, 이 경우 상기 중간 요소들은 소화제 또는 소화 첨가제로 이루어지거나 또는 소화제 또는 소화 첨가제를 함유 혹은 포함한다. 중간 요소들은 바람직하게 스페이서 또는 가장자리 보호 플레이트의 형태로 형성된다.
이와 관련해서, 전기화학 에너지 저장 장치란, 에너지를 화학적 형태로 저장하고 상기 에너지를 전기 형태로 외부 전기 소비재로 방출할 수 있는 장치로 이해된다. 이러한 에너지 저장 장치의 주요 예들은 연료전지, 갈바니 전지 및 다수의 상기 전지들로 이루어진 조합체이다. 바람직하게 전지들은 2차 전지, 즉 화학적 형태로 저장된 에너지를 전기 형태로 전기 소비재에 방출할 수 있을 뿐만 아니라, 전기 에너지의 준비 시 상기 에너지는 화학적 형태로 저장될 수도 있고, 즉 충전될 수 있는 것인 전기화학 에너지 저장 장치이다.
이와 관련해서 화재란, 에너지 저장 장치 또는 에너지 저장 장치의 부분들 또는 그 주변이 바람직하지 않은 화학 반응으로 변형되거나 또는 분해되는 모든 과정을 지칭한다. 이와 관련해서 화재는 특히 에너지 저장 장치의 구성 부재 또는 성분들 또는 그 주변의 발열 화학 반응이고, 이는 흔히 에너지 저장 장치 또는 그 구성요소들의 과열로 인해 발생한다.
이와 관련해서 소화제란 소화 작용, 즉 바람직하게는 화재 억제 작용을 하고 및/또는 화재 발생을 저지하거나 또는 어렵게 하는 물질 또는 혼합 물질임을 이해해야 한다. 소화 작용이란 본 발명과 관련해서 바람직하게는, 화재를 저지하는, 즉 화재의 결과 또는 발생을 저지하거나 또는 약화킬 수 있는 작용을 의미한다. 소화제 또는 그것의 바람직한 함유 물질의 중요한 예는 화재를 지속시킬 수 있게 하는 화학 반응 물질을 화원(fire source)에서 제거하거나 또는 발화 혹은 화재의 개시나 지속에 필요한 화학 반응을 억제하는 물질을 포함한다. 소화제는 바람직하게 소화 첨가제가 용매 또는 운반 물질과 혼합됨으로써 형성된다.
바람직한 소화 첨가제는 본 발명과 관련해서 소위 겔 형성제인데, 상기 젤 형성제는 다른 물질들, 바람직하게는 물과 같은 용매 또는 운반 물질과 조합되어 바람직하게 점착성의, 그리고 바람직하게는 점성의 겔 또는 점탄성 유체를 형성하고, 이들은 바람직하게 연소 중인 대상 및 그 표면에 대한 높은 점착성을 특징으로 한다. 겔 형성제는, 바람직하게 소위 초흡수제에 기반하고 바람직하게 분말 또는 고체 물질 또는 에멀전(emulsion)으로서 제공되는 소화 첨가제의 바람직한 예이다. 초흡수제는 대부분 그 중량 또는 체적의 수 배에 이르는 물 또는 다른 운반 물질을 흡수할 수 있다. 상응하는 초흡수제를 물과 혼합하여 형성된 수성 겔은 종래의 거품층에 비해 기밀성 차단층이 형성되는 장점을 갖고, 이때 형성되는 기밀성 차단층은 종래의 거품층보다 더 오래 지속되고, 현저히 적은 양의 물을 가연성 물질에 배출한다.
본 발명의 설명과 관련해서 점탄성 유체란, 점탄성 특성을 갖는 유체로 이해된다. (이상적인) 유체란 임의의 느린 전단에 (거의) 아무런 저항이 없는 물질로 이해된다. 압축 유체(기체)와 비압축 유체(액체)가 구별된다. 대부분의 물리적 법칙은 기체와 액체에 (거의) 동일하게 적용되고, 이들의 많은 특성들은 정량적으로만 서로 구별되며 기본적으로 정성적으로는 서로 구별되지 않기 때문에, 상의어인 "유체"가 사용된다. 실제 유체는 그 거동에 따라, 유동 매커니즘으로 설명되는 "뉴턴 유체"와 유동학(rheology)으로 설명되는 비뉴턴 유체로 구분될 수 있다. 매체의 유동 거동에서 차이가 있으며, 상기 유동 거동은 전단 응력과 왜곡 속도 또는 전단 속도 사이의 관계를 특징으로 한다.
예를 들어 폴리머 용융물과 같은 유체 또는 플라스틱과 같은 고체의 시간, 온도 및/또는 빈도 의존적인 유체의 탄성을 점탄성이라고 한다. 점탄성은 부분적으로는 탄성 거동, 부분적으로는 점성 거동을 특징으로 한다. 물질은 외부로부터 작용하는 힘을 제거한 후에 단지 부분적으로 처음 상태로 되돌아가고, 남은 에너지는 플로우 프로세스(flow process)의 형태로 소산된다.
본 발명의 설명과 관련해서, 겔이란 적어도 하나의 제 1 상, 대개 고상 및 적어도 하나의 제 2 상, 대개 액상으로 이루어진 미세 분산계를 의미하는 것으로 이해된다. 겔은 대개 콜로이드로 이루어진다. 이에 따라 고상은 스폰지 같은 3차원 망을 형성하고, 상기 망의 다공은 액체 또는 기체로 채워진다. 이러한 상황에서 대개 2개의 상들은 완전히 관통된다. 다른 매체(고체, 기체 또는 액체), 즉 분산제에 미세하게 분포된 입자 또는 액적을 콜로이드라고 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 전기화학 에너지 저장 장치는 다수의 전기화학 전지를 포함하고, 상기 전지들 사이에 적어도 부분적으로 소화제 또는 소화 첨가제가 배치된다. 특히 바람직하게 상기 전기화학 에너지 저장 장치는 그 측면 또는 콘택트를 통해 전기 접속된 각기둥 모양의, 프레임이 없는 전지들을 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 적어도 하나의 전기화학 전지는 적어도 부분적으로 소화제 또는 소화 첨가제로 코팅되거나 또는 이들을 포함하는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다. 이 경우에 있어서 적어도 부분적으로 전기화학 전지들의 측면과 소화제 또는 소화 첨가제가 차례로 적층되는 전기화학 에너지 저장 장치가 특히 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 소화제 또는 소화 첨가제가 고체 또는 탄성 변형 가능한 물질이거나 또는 이러한 물질을 포함하는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다. 고체란 용어는, 이와 관련해서 분말 또는 발포제, 특히 탄성 변형 가능한 발포제로 이루어진 압축된 응집체를 포함하려는 의도이다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 전기화학 에너지 저장 장치는 하우징을 포함하고, 상기 하우징의 벽은 적어도 부분적으로 소화제 또는 소화 첨가제로 코팅되거나 또는 이들을 포함한다.
전기화학 에너지 저장 장치의 하우징이란, 전기화학 에너지 저장 장치의 구성부들과 그 주변 사이로 물질 이동을 저지하거나 또는 어렵게 하는 데 적합하고 이를 위해 규정된 임의의 장치로 이해되어야 한다. 바람직하게 하우징은, 특히 이 경우 전기 형태가 아닌 에너지, 예컨대 열 에너지 또는 기계적 에너지도 원치 않게 교환되는 경우에, 전기화학 에너지 저장 장치와 그 주변 사이의 원치 않는 에너지 교환을 저지하거나 또는 어렵게 하는 데 적합하고 이를 위해 규정된다. 하우징은 바람직하게 전기화학 에너지 저장 장치를 그 주변에 의한 바람직하지 않은 영향에 대해 보호하는 데 이용되고, 다른 한편으로는 전기화학 에너지 저장 장치로부터 기인할 수 있는 부하 또는 위험에 대해 환경을 보호하는 데 이용된다. 이러한 하우징은 항상은 아니지만 대개 완전히 폐쇄되고, 몇몇 경우에 에너지 저장 장치와 그 주변 환경 사이의 조절된 가스 교환하도록 설계된다.
이러한 에너지 저장 장치를 위한 하우징의 벽은 에너지 저장 장치와 그 주변 사이의 원치 않는 물질 교환 또는 원치 않는 에너지 교환을 저지하거나 또는 어렵게 하는 데 적합한 하우징의 구성부이다. 벽은 특히 하우징의 다양한 부분 영역들을 서로 분리하는, 하우징의 구성부도 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 소화제 또는 소화 첨가제가 그 체적의 수 배의 수분을 흡수할 수 있거나 또는 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다. 이와 관련해서 특히 겔 형성제에 기초한 소화제, 특히 소위 초흡수제에 기초한 소화 첨가제를 포함하는 소화제가 특히 바람직하다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 소화제 또는 소화 첨가제가 적어도 하나의 폴리머, 바람직하게는 코폴리머, 특히 바람직하게 아크릴아미드 코폴리머 또는 소듐 아크릴레이트 코폴리머를 포함하는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 소화제 또는 소화 첨가제가 적어도 하나의 지방산 에스테르를 포함하는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 소화제 또는 소화 첨가제가 적어도 하나의 계면 활성제를 포함하는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 소화제 또는 소화 첨가제가 물과 적어도 하나의 지방산 에스테르, 적어도 하나의 폴리머, 바람직하게는 코폴리머, 특히 바람직하게는 아크릴아미드 코폴리머 또는 소듐 아크릴레이트 코폴리머로 이루어진 적어도 하나의 혼합물 또는 에멀전을 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 소화제가 약 28%의 적어도 하나의 폴리머, 약 6%의 적어도 하나의 계면 활성제, 약 23%의 적어도 하나의 에스테르 오일 및 약 43%의 물로 이루어진 혼합물 또는 에멀전을 포함하는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 소화 첨가제가 물과 함께 사용되고, 약 50%의 적어도 하나의 폴리머, 약 10%의 적어도 하나의 계면 활성제 및 약 40%의 적어도 하나의 에스테르 오일로 이루어진 혼합물 또는 에멀전을 포함하는 것인 전기화학 에너지 저장 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 소화 첨가제와 혼합되어 소화제를 형성할 수 있는 운반 물질은 냉각제이고, 상기 냉각제는 에너지 저장 장치의 정상 작동시 폐쇄된 냉각제 순환계를 통해 흐르고, 화재 시 폐쇄된 냉각제 순환계로부터 특정 위치에 배출되어 상기 위치에서 소화 작용을 개시할 수 있도록 형성된다. 이로 인해 소화 작용은 의도한 대로 화재가 발생한 특정 위치에서 발휘될 수 있으며, 동시에 상기 물질의 냉각제로서의 작용도 유지될 수 있다.
본 발명과 관련해서 냉각제란, 주변에서 열을 흡수하고 이 열을 유동에 의해 전달하며 그 주변으로 방출할 수 있는 유동성 물질, 특히 기체 형태의 또는 액체의 열 전달 매체를 지칭하며, 이것은 그 물리적 특성으로 인해 열 전도 및/또는 열 전달 매체 내의 공기 역학적 또는 유체 역학적 유동, 특히 대류에 의한 열 전달을 통해 열을 전달하는 데 적합하다. 일반적으로 종래 기술에서 사용되는 열 전달 매체들의 주요 예는 예컨대 공기 또는 물 혹은 다른 일반적인 냉각제이다. 구체적인 용도에 따라 다른 기체 또는 액체, 예컨대 불활성 가스 또는 액화된 불활성 가스 또는 높은 열용량 및/또는 열전도도를 갖는 물질과 같은 화학적 불활성 (거의 반응하지 않는) 기체 또는 액체가 사용 가능하다.
이와 관련해서, 유동성 물질이란 공기 역학적 또는 유체 역학적 의미에서 유동을 형성할 수 있거나 또는 이러한 유동이 유지될 수 있는 모든 물질을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 이러한 물질의 예는 특히 기체 또는 액체이다. 그러나 액체 및/또는 기체와 초미세 고체로 이루어진 혼합물, 소위 에어로졸에서 또는 콜로이드성 용액에서도 공기 역학적 또는 유체 역학적 의미에서 유동이 유지될 수 있거나 또는 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 특히 바람직한 장치는 화재 시 냉각제 순환계로부터 냉각제를 곳곳으로 배출할 때 냉각제 압력을 안정화하는 장치를 포함한다. 본 발명의 이러한 실시예는, 냉각제가 냉각제 순환계로부터 곳곳으로 배출되는 경우에, 냉각제 압력의 가능한 한 또는 완전한 유지 및 이에 따른 냉각 작용과 관련될 수 있으며, 이에 따라 이러한 위치에서 소화 작용을 할 수 있다.
냉각제로서 물이 사용되고 이러한 냉각제가 에너지 저장 장치의 정상 작동 시 폐쇄된 냉각제 순환계를 통해 유동하는 본 발명의 실시예도 또한 바람직한데, 상기 냉각제 순환계는 화재 시 폐쇄된 냉각제 순환계로부터 특정 위치에 물을 배출할 수 있도록 그리고 냉각제 순환계로부터 배출 시 소화 첨가제와 혼합되도록 형성되고, 이 경우 겔 또는 점탄성 유체가 형성된다.
적어도 하나의 폴리머, 적어도 하나의 계면 활성제 및 적어도 하나의 에스테르 오일의 혼합물로 이루어진 소화 첨가제의 사용이 특히 바람직하다.
또한, 약 50%의 적어도 하나의 폴리머, 약 10%의 적어도 하나의 계면 활성제 및 약 40%의 적어도 하나의 에스테르 오일로 이루어진 혼합물로 구성된 첨가제가 특히 바람직하다.
혼합비 측정 시 바람직하게, 냉각제/소화제 혼합물 또는 첨가제의 바람직한 작용은 냉각제/소화제 혼합물의 점탄성 및 물과 결합하는 능력에 기초한다는 것이 고려될 수 있다. 이로써 심지어 매끄러운 면에서도 냉각제의 부착력이 높아질 수 있다. 액체는 사용되지 않은 채 배출되지 않는다.
특히 폴리머, 에스테르 오일, 계면 활성제 및 물로 이루어진 혼합물의 경우에 혼합비의 적절한 측정은 운동 에너지의 작용시 점성을 정지 상태에서보다 현저히 감소시킨다. 이로 인해 낮은 점성의 상기 혼합물은 냉각제 순환계를 통해 흐를 수 있는 동시에 상기 냉각제 순환계로부터 화재 위치에 배출 시 높은 점성을 가질 수 있다. 이러한 혼합물의 유동성은 주로 유동 속도에 의존한다.
액체가 겔 구조로 화학-물리적으로 결합함으로써, 액체의 증발률은 더 높은 온도에서도 현저히 감소될 수 있다. 이로 인해 액체 소모량도 현저히 감소될 수 있다. 화재 위치에서 겔 구조로 결합하는 액체는 비교적 큰 층 두께 및 감소된 증발 속도에 의해 개선된 냉각 효과를 발휘할 수 있다. 이러한 효과는 매우 높은 온도의 화재 진압 시 특히 중요하다.
소화 첨가제는 몇 가지 바람직한 실시예에서 바람직하게 전체 첨가제 양과 관련해서, P중량%의 적어도 하나의 폴리머, T중량%의 적어도 하나의 계면 활성제 및 E중량%의 적어도 하나의 에스테르 오일로 이루어진 혼합물 형태를 갖는데, 이때
45 ≤ P ≤ 55,
8 ≤ T ≤ 12,
35 ≤ E ≤ 45이고,
P + T + E = 100이다.
하기에서 본 발명은 바람직한 실시예 및 도면을 참고로 상세하게 설명된다.
본 발명에 따르면, 전기화학 에너지 저장 장치와 관련해서 화재 예방 및/또는 화재 진압을 위한 방법 및 장치를 획득하여, 공지된 해결 방법의 특정 제한 또는 단점들을 극복할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제 6 실시예를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 제 7 실시예를 도시한 도면.
도 1에 개략적으로 도시된, 본 발명에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 실시예는 하우징(1)을 포함하고, 상기 하우징의 벽은 소화제 또는 소화 첨가제(7, 8)로 코팅되거나 또는 이들을 포함하고, 상기 하우징의 바닥은 소화제 또는 소화 첨가제(9)로 코팅되거나 또는 이들을 포함한다. 이러한 실시예에서 전기화학 에너지 저장 장치는 다수의, 이 경우에는 4개의 전기화학 전지(2)들을 포함하고, 상기 전지의 콘택트, 즉 상기 전지의 전기 접속부(3)는 전기 커넥터(6)에 의해 서로 접속되어 전기 직렬 회로를 형성하므로, 도 1에 도시된 전기화학 전지(2)에 의해 발생된 총 전압이 하우징 밖으로 안내된 콘택트(4, 5)에 인가된다.
이러한 실시예는 공지된 전기화학 에너지 저장 장치의 구조와 달리, 하우징 내부에서 화재 발생 시 연소하는 물질 또는 가연성 물질들이 중력의 작용으로 하우징(1)의 베이스 플레이트 위로 내려가고, 하우징의 벽 및 베이스 플레이트에 제공된 소화제 또는 소화 첨가제(7, 8, 9)가 가연성 물질 또는 연소하는 물질들에 대해 화재 저지 작용을 함으로써, 화재 또는 화재 발생이 효과적으로 억제되는 장점을 갖는다. 코팅(7, 8, 9)이 소화제가 아닌 소화 첨가제인 경우에, 소화 첨가제와 함께 소화제를 형성하는 물질이 연소하는 전기화학 전지(2)의 파손에 의해 또는 파손 시에 방출되고, 소화 첨가제와 혼합되어 소화제가 되거나 또는 상기 소화 첨가제와 반응하여 소화제가 될 수 있으면 바람직하다. 다른 경우에 화재 시 또는 화재 예방을 위해 외부로부터 운반 물질, 예컨대 물이 공급될 수 있고, 이러한 물과 소화 첨가제가 혼합 또는 결합하여 소화제를 형성할 수 있다.
하우징 벽을 코팅하기 위해 사용되거나 또는 하우징 벽에 제공되는 재료들이 부분적으로 소화 첨가제 및 소화 첨가제와 함께 소화제를 형성하는 운반 물질로 이루어진 복합 재료인 것인 본 발명의 실시예도 바람직한데, 이러한 방식으로 상기 복합 재료는 화재 시 발생하는 높은 온도의 작용 하에 혼합되거나 또는 화학 반응하여 소화제를 형성한다. 다른 바람직한 실시예에서, 용매 또는 예컨대 물과 같은 다른 운반 물질이 외부에서 하우징의 벽에 대해 공급될 때 하우징 벽 또는 하우징 베이스에 제공된 소화 첨가제가 외부에서 제공되는 용매, 바람직하게 물과 결합하고 반응하여 소화제가 되도록, 코팅 또는 다른 방법에 의해 하우징 내벽 또는 하우징 외벽에도 소화 첨가제가 제공된다.
바람직한 일 소화 첨가제는 적어도 하나의 폴리머, 적어도 하나의 계면 활성제 및 적어도 하나의 에스테르 오일로 이루어진 혼합물 또는 에멀전이다. 이러한 혼합물 또는 에멀전은 물과 혼합되어 소화제를 형성할 수 있고, 상기 소화제는 연소하는 표면에서 지속적으로 물을 정체시키므로 소화 첨가제 없이 물로 더욱 지속적이고 효과적인 화재 억제 및 냉각을 수행한다. 이와 관련하여 소화 첨가제는 바람직하게 약 50%의 적어도 하나의 폴리머, 바람직하게 약 10%의 적어도 하나의 계면 활성제 및 바람직하게 약 40%의 적어도 하나의 에스테르 오일을 포함한다.
소화 첨가제가 이미 용매 또는 운반 물질과 함께, 특히 물과 함께 혼합물 또는 에멀전으로서 하우징 벽 또는 하우징 베이스 또는 전기화학 에너지 저장 장치의 다른 부분들에 제공된 경우에, 소화제는 바람직하게 겔 같은, 특히 점성의 연도(viscous consistency)를 갖고, 바람직하게 약 28%의 적어도 하나의 폴리머, 약 6%의 적어도 하나의 계면 활성제, 약 23%의 적어도 하나의 에스테르 오일 및 약 43%의 물로 이루어진다.
바람직하게 서로 조합될 수 있는 특징들을 포함하는, 도시된 또는 설명된 본 발명의 모든 실시예들과 관련해서, 겔 또는 점성 유체의 형태인 소화제 또는 소화 첨가제가 바람직하다. 본 발명의 다른 실시예들은 고체 또는 탄성적으로 변형될 수 있는 물질이거나, 또는 이러한 고체 또는 탄성적으로 변형될 수 있는 물질에 포함된 소화제 또는 소화 첨가제를 제공한다.
도 2에 개략적으로 도시된 본 발명의 실시예에서, 하우징 벽에 제공된 소화제 또는 소화 첨가제(7, 8) 및 하우징 베이스에 제공된 소화제 또는 소화 첨가제(9) 외에, 전기화학 전지들(2) 사이에 소화제 또는 소화 첨가제(10)가 배치되고, 이 경우 소화제 또는 소화 첨가제의 이러한 배치는 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 바람직하게 부분적으로 이루어진다.
도 3은 전기화학 전지들(2)이 전지 하우징 또는 전지 포장 밖으로 안내된 콘택트(3)를 포함하는 것이 아니라, 전기화학 전지들(2)이 그 전지 벽 또는 전지 포장 측면(11)을 통해 서로 접촉되고, 따라서 도전성 또는 적어도 부분적으로 도전성인 전지 벽들이 도 3에 도시된 바와 같이 서로 접촉함으로써 다수의 전지들(2)을 전기 직렬 접속시킬 수 있는 것인 본 발명의 실시예를 도시한다.
다수의 전지들(2)로 이루어진 전극 스택의 단부에서 외측의 전기화학 전지의 전지 벽들과 접촉하는 콘택트들(4, 5)이 하우징(1) 밖으로 안내된다. 소화제 또는 소화 첨가제는 이 실시예에서 부분적으로 전지 벽(7, 8)에 배치되거나 베이스 플레이트(9) 영역에 제공된다. 도 3에 도시된 전지 스택은 2개의 부분 스택들로 이루어지고, 상기 부분 스택들은 각각 3개의 전지들을 포함하며, 콘택트(3, 6)를 통해 연결된다. 전기 커넥터(6)는, 2개의 부분 전지 스택들 사이에 부분적으로 소화제 또는 소화 첨가제(10)가 배치될 수 있도록 구현된다.
도 4는, 전기화학 전지 또는 그 측벽들이 적어도 부분적으로 소화제 또는 소화 첨가제(12)로 코팅되는 것인 본 발명의 실시예를 개략적으로 도시한다. 이러한 방식으로 전지 포장의 개봉 시 연소하는 또는 가연성인 물질이 배출됨으로써 발생하는 화재는 전지 포장 벽에 제공된 소화제 또는 소화 첨가제에 의해 진압될 수 있다.
도 5는 전기화학 전지들(2)이 적어도 부분적으로 그 측면과 소화제(13) 또는 소화 첨가제(13)로 적층된 본 발명의 실시예를 도시한다. 소화제 또는 소화 첨가제(13)가 없는 전지 벽의 영역에는 바람직하게 도전 재료(14)로 이루어진 콘택트 부재 또는 콘택트 층이 배치되고, 이들은 전지들의 상호 접속을 보장한다. 전기화학 전지들 사이에 전기 접속부(14)가 제공되지 않은 곳에서, 그리고 이러한 전기화학 전지들 사이, 바람직하게 소화제 또는 소화 첨가제(10)가 배치된 곳에서, 전지 하우징 또는 전지 포장으로부터 돌출한 전지의 콘택트들(3)은 본 발명의 다른 실시예에서처럼 도전 커넥터(6)를 통해 서로 접속될 수 있다.
도 6은 소화제 또는 소화 첨가제를 포함하는 벽 코팅(7, 8) 및 베이스 코팅(9)이, 전기화학 전지의 가장자리 또는 벽에 이르도록 확장된, 도 5에 도시된 실시예의 변형예를 도시한다. 부분 전지 스택들 사이에 배치된 소화제 또는 소화 첨가제(10)도, 전기화학 전지들 사이의 공간 및 전기화학 전지 아래의 공간이 실질적으로 완전히 채워지도록 확장된다. 본 발명의 이러한 실시예에서 소화제의 화재 억제 및 냉각 작용은 전기화학 전지(2)의 하우징 또는 포장벽에 직접적으로 작용한다.
도 7은 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 다른 바람직한 변형예를 도시하고, 바람직하게 콘택트가 전지 하우징 또는 포장 밖으로 돌출되는 전지 하우징 가장자리 위 및 아래의 공간도 소화제 또는 소화 첨가제(15, 16, 17)로 채워진다.
도면을 참고로 한 본 발명의 설명과 관련해서 하기 도면부호들이 사용된다.
1 : 하우징
2 : 전기화학 전지
3 : 전기화학 전지의 전기 접속부(콘택트)
4, 5 : 하우징 외부로 돌출한 콘택트
6 : 콘택트들 사이의 도전 커넥터
7, 8 : 하우징 벽의 내측면에 배치된 소화제 또는 소화 첨가제
9 : 하우징 베이스에 배치된 소화제 또는 소화 첨가제
10 : 전기화학 전지들 사이에 배치된 소화제 또는 소화 첨가제
11 : 접촉하는 전지 벽
12 : 소화제 또는 소화 첨가제로 코팅된 전지 벽
13 : 전기화학 전지들 사이에 배치된 또는 적층된 소화제 또는 소화 첨가제
14 : 전지벽들 사이의 도전 접속부
15, 16, 17 : 전지 에지들에 배치된 소화제 또는 소화 첨가제

Claims (16)

  1. 다수의 전기화학 전지들과, 인접한 2개의 화학 전지들 사이의 중간 요소 또는 하나의 전기화학 전지와 하우징 벽 사이의 중간 요소를 포함하는 전기화학 에너지 저장 장치로서, 상기 중간 요소는 소화제 또는 소화 첨가제로 이루어지거나, 또는 소화제 또는 소화 첨가제를 함유 또는 포함하는 것인 전기화학 에너지 저장 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 측면 또는 콘택트를 통해 전기 접속되는 각기둥 형태의, 프레임 없는 전기화학 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 적어도 하나의 전기화학 전지는, 적어도 부분적으로 소화제 또는 소화 첨가제로 코팅되거나, 또는 소화제 혹은 소화 첨가제가 제공되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 적어도 부분적으로 상기 전기화학 전지들의 측면, 소화제 또는 소화 첨가제가 차례로 적층되는 것인 전기화학 전지가 제공되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소화제 또는 소화 첨가제는 각각 겔 또는 점성 유체인 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소화제 또는 소화 첨가제는 고체 또는 탄성적으로 변형될 수 있는 물질이거나 또는 이러한 물질에 포함되는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에너지 저장 장치의 하우징의 적어도 하나의 벽은 적어도 부분적으로 소화제 또는 소화 첨가제로 코팅되거나 또는 이들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소화제 또는 소화 첨가제는 그 체적의 수 배의 물을 흡수하거나 또는 포함할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소화제 또는 소화 첨가제는 적어도 하나의 폴리머, 바람직하게는 코폴리머, 특히 바람직하게는 아크릴아미드 코폴리머 또는 소듐 아크릴레이트 코폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소화제 또는 소화 첨가제는 적어도 하나의 지방산 에스테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소화제 또는 소화 첨가제는 적어도 하나의 계면 활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소화제 또는 소화 첨가제는 물과 적어도 하나의 지방산 에스테르, 적어도 하나의 폴리머, 바람직하게는 코폴리머, 특히 바람직하게는 아크릴아미드 코폴리머 또는 소듐 아크릴레이트코폴리머로 이루어진 적어도 하나의 혼합물 또는 에멀전을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소화제는
    약 28%의 적어도 하나의 폴리머,
    약 6%의 적어도 하나의 계면 활성제,
    약 23%의 적어도 하나의 에스테르 오일 및,
    약 43%의 물
    로 이루어진 혼합물 또는 에멀전을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소화 첨가제는 물과 함께 사용되고, 상기 소화 첨가제는,
    약 50%의 적어도 하나의 폴리머,
    약 10%의 적어도 하나의 계면 활성제 및,
    약 40%의 적어도 하나의 에스테르 오일
    로 이루어진 혼합물 또는 에멀전을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 전기화학 에너지 저장 장치의 제조 방법으로서, 다수의 전기화학 전지들의 각각 인접한 2개의 전기화학 전지들 사이에 또는 하나의 전기화학 전지와 하우징 벽 사이에 중간 요소가 배치되고, 상기 중간 요소는 소화제 또는 소화 첨가제로 이루어지거나, 또는 소화제 또는 소화 첨가제를 함유하거나 또는 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학 에너지 저장 장치의 제조 방법.
  16. 다수의 전기화학 전지들의 각각 인접한 2개의 전기화학 전지들 사이에 또는 하나의 전기화학 전지와 하우징 벽 사이에 중간 요소가 배치되고, 상기 중간 요소는 소화제 또는 소화 첨가제로 이루어지거나, 또는 소화제 또는 소화 첨가제를 함유하거나 또는 포함하는 것인, 전기화학 에너지 저장 장치와 관련해서 화재 진압 또는 화재 예방을 위한 방법.
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