KR20170007110A - Electrochemical battery and method of operating the same - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an electrochemical battery which can control oxygen concentration and an operation method of the electrochemical battery. The electrochemical battery comprises: an air supply unit for controlling oxygen concentration in the air supplied to a battery module; and a control unit for controlling an oxygen concentration control operation of the air supply unit. In addition, the operation method of the electrochemical battery comprises a step of controlling to constantly or variably adjust the oxygen concentration in the air supplied to the battery module within a predefined oxygen range while supplying air to the battery module.

Description

전기화학 전지 및 그의 운전 방법{Electrochemical battery and method of operating the same}ELECTROCHEMICAL BATTERY AND METHOD OF OPERATING THE SAME

개시된 실시예들은 전기화학 전지 및 전기화학 전지의 운전 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 산소 농도를 조절할 수 있는 전기화학 전지 및 전기화학 전지의 운전 방법에 관한 것이다.The disclosed embodiments relate to an electrochemical cell and an operation method of the electrochemical cell, and more particularly, to an electrochemical cell capable of controlling the oxygen concentration and a method of operating the electrochemical cell.

전기화학 전지 중에서 금속 공기 전지와 연료전지는 양극에 산소를 포함하는 공기를 공급한다는 점에서 공통점이 있다. 예를 들어, 금속 공기 전지는 복수의 금속 공기 전지 셀을 포함하며, 각각의 금속 공기 전지 셀은 이온의 흡장 및 방출이 가능한 음극과 공기 중의 산소를 활물질로서 사용하는 양극을 포함한다. 양극에서는 외부로부터 유입되는 산소의 환원 및 산화 반응이 일어나고 음극에서는 금속의 산화 및 환원 반응이 일어나며, 이때 발생하는 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환시켜 추출한다. 이러한 금속 공기 전지는 방전시에는 산소를 흡수하고 충전시에는 산소를 방출한다.Among the electrochemical cells, metal air cells and fuel cells have a common point in that they supply air containing oxygen to the anode. For example, a metal air cell includes a plurality of metal air battery cells, each of which includes a negative electrode capable of storing and releasing ions and a positive electrode using oxygen in the air as an active material. In the anode, reduction and oxidation of oxygen introduced from the outside takes place, and oxidation and reduction of the metal occur at the cathode. The chemical energy generated at this time is converted into electrical energy and extracted. These metal air cells absorb oxygen during discharging and release oxygen during charging.

또한, 연료전지는 연료가 가진 화학에너지를 전기화학반응에 의해 직접 전기에너지로 바꾸는 장치로서, 연료가 공급되는 한 계속해서 전기를 생산할 수 있는 일종의 발전장치이다. 이러한 연료전지에서 양극에 산소를 포함하는 공기가 공급되고 음극에 메탄올이나 수소 등과 같은 연료가 공급되면 양극과 음극 사이에 있는 전해질막을 통해 전기화학반응이 진행되면서 전기가 발생하게 된다.A fuel cell is a device that converts chemical energy of a fuel directly into electric energy by an electrochemical reaction, and is a kind of power generation device capable of continuously producing electricity as long as fuel is supplied. In such a fuel cell, when air containing oxygen is supplied to the anode and fuel such as methanol or hydrogen is supplied to the cathode, the electrochemical reaction proceeds through the electrolyte membrane between the anode and the cathode to generate electricity.

산소 농도를 조절할 수 있는 전기화학 전지를 제공한다.An electrochemical cell capable of controlling the oxygen concentration is provided.

또한, 산소 농도를 조절할 수 있는 전기화학 전지의 운전 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of operating an electrochemical cell capable of controlling the oxygen concentration.

일 실시예에 따른 전기화학 전지는, 적어도 하나의 전기화학 전지셀을 포함하는 전지 모듈; 상기 전지 모듈에 공기를 공급하는 것으로, 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성된 공기 공급부; 및 상기 공기 공급부의 산소 농도 조절 동작을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.An electrochemical cell according to an embodiment includes a battery module including at least one electrochemical cell; An air supply unit configured to supply air to the battery module, the air supply unit configured to adjust an oxygen concentration in the air supplied to the battery module; And a control unit for controlling the oxygen concentration adjusting operation of the air supplying unit.

예를 들어, 상기 공기 공급부는 상기 제어부의 제어에 따라 공기 중의 질소를 흡착하는 양을 조절함으로써 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성될 수 있다.For example, the air supply unit may be configured to control the oxygen concentration in the air supplied to the battery module by controlling the amount of nitrogen adsorbed in the air under the control of the control unit.

또한, 상기 제어부는 상기 전지 모듈 내의 상태에 따라 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 가변적으로 조절하도록 상기 공기 공급부를 제어할 수 있다.The controller may control the air supply unit to variably adjust the oxygen concentration in the air supplied to the battery module according to the state of the battery module.

예를 들어, 상기 제어부는 상기 전지 모듈 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도로 일정하게 유지되도록 상기 공기 공급부를 제어할 수 있다.For example, the control unit may control the air supply unit so that the oxygen concentration in the battery module is kept constant at a predetermined concentration.

상기 전지 모듈 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도보다 낮으면 상기 제어부는 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 증가시키도록 상기 공기 공급부를 제어하며, 상기 전지 모듈 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도보다 높으면 상기 제어부는 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 감소시키도록 상기 공기 공급부를 제어할 수 있다.Wherein the control unit controls the air supply unit to increase the oxygen concentration in the air supplied to the battery module when the oxygen concentration in the battery module is lower than a predetermined concentration, The control unit may control the air supply unit to reduce the oxygen concentration in the air supplied to the battery module.

예를 들어, 상기 미리 규정된 산소 농도는 30% 이상 100% 미만일 수 있다.For example, the predefined oxygen concentration may be from 30% to less than 100%.

예를 들어, 상기 제어부는 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도가 30% 이상 100% 미만의 범위 내에서 선택된 농도로 일정하게 유지되도록 상기 공기 공급부를 제어할 수 있다.For example, the controller may control the air supply unit such that the oxygen concentration in the air supplied to the battery module is kept constant at a selected concentration within a range of 30% or more and less than 100%.

상기 전기화학 전지는, 상기 전지 모듈 내의 산소 농도, 상기 전지 모듈 내부의 온도, 상기 전지 모듈의 전압, 및 상기 전지 모듈에 인가되는 부하 저항 중에서 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 센서부를 더 포함할 수 있다.The electrochemical cell may further include a sensor unit for measuring at least one parameter selected from oxygen concentration in the battery module, a temperature inside the battery module, a voltage of the battery module, and a load resistance applied to the battery module .

상기 제어부는 상기 센서부에서 측정된 적어도 하나의 파라미터를 기초로 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 상기 공기 공급부를 제어할 수 있다.The controller may control the air supply unit to adjust an oxygen concentration in the air supplied to the battery module based on at least one parameter measured by the sensor unit.

예를 들어, 상기 제어부는, 상기 전지 모듈의 전기 생성 동작시에, 상기 전지 모듈의 전압이 미리 규정된 전압보다 낮아지면 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 증가시키도록 상기 공기 공급부를 제어할 수 있다.For example, when the voltage of the battery module is lower than a predetermined voltage, the control unit controls the air supply unit to increase the oxygen concentration in the air supplied to the battery module, can do.

상기 제어부는, 상기 센서부에서 측정된 적어도 하나의 파라미터를 표시하는 표시부 및 사용자의 명령을 입력 받기 위한 입력부를 포함할 수 있다.The control unit may include a display unit for displaying at least one parameter measured by the sensor unit and an input unit for receiving a command of the user.

상기 제어부는 상기 전지 모듈 내의 산소 농도를 상기 입력부를 통해 입력된 농도로 일정하게 유지하도록 상기 공기 공급부를 제어할 수 있다.The controller may control the air supply unit to maintain the oxygen concentration in the battery module at a constant concentration input through the input unit.

상기 공기 공급부는, 외부의 공기를 흡입하는 공기 흡입부; 및 흡입된 공기 중에서 산소를 분리하여 산소를 발생시키는 산소 발생부;를 포함할 수 있다.The air supply unit includes an air suction unit for sucking outside air; And an oxygen generator for generating oxygen by separating oxygen from the sucked air.

상기 산소 발생부는 흡탈착 방식 또는 분리부화막 방식으로 산소를 여과시키도록 구성될 수 있다.The oxygen generating unit may be configured to filter oxygen by an adsorption / desorption method or a separating membrane method.

예컨대, 상기 흡탈착 방식은 PSA(pressure swing adsorption), TSA(thermal swing adsorption), PTSA(pressure thermal swing adsorption), 및 VSA(vacuum swing adsorption) 중에서 어느 하나의 방식을 포함할 수 있다.For example, the adsorption / desorption method may include any one of PSA (pressure swing adsorption), TSA (thermal swing adsorption), PTSA (pressure thermal swing adsorption), and VSA (vacuum swing adsorption).

상기 산소 발생부는, 상기 전지 모듈에 연결되어 상기 분리한 산소를 상기 전지 모듈에 제공하는 제 1 배출구 및 산소를 분리하고 남은 기체를 배출시키는 제 2 배출구를 포함할 수 있다.The oxygen generator may include a first outlet connected to the battery module for providing the separated oxygen to the battery module, and a second outlet for discharging gas remaining after separating the oxygen.

상기 공기 공급부는 상기 제 1 또는 2 배출구로부터 배출되는 기체의 적어도 일부를 상기 제어부의 제어에 따라 상기 산소 발생부로 환류시킴으로써 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성될 수 있다.The air supply unit may be configured to regulate the oxygen concentration in the air supplied to the battery module by returning at least a part of the gas discharged from the first or second outlet to the oxygen generator under the control of the controller.

상기 공기 공급부는 산소를 저장하고 있는 산소 저장부를 더 포함할 수 있다.The air supply unit may further include an oxygen storage unit storing oxygen.

상기 공기 공급부는 상기 산소 저장부 내의 산소를 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제 1 배출구에 제공함으로써 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성될 수 있다.The air supply unit may be configured to adjust the oxygen concentration in the air supplied to the battery module by providing oxygen in the oxygen storage unit to the first outlet under the control of the control unit.

상기 공기 공급부는 흡입된 공기 중의 수분을 제거하는 수분 제거부를 더 포함할 수도 있다.The air supply unit may further include a moisture removing unit for removing moisture in the sucked air.

또한 상기 제어부는, 상기 전지 모듈의 충전 동작시에, 상기 산소 발생부의 동작을 중지하여 수분이 제거된 공기만이 상기 전지 모듈에 공급되도록 상기 공기 공급부를 제어할 수 있다.In addition, the controller may stop the operation of the oxygen generator during the charging operation of the battery module, and may control the air supplier so that only the moisture-removed air is supplied to the battery module.

또한, 상기 공기 공급부는, 외부의 공기를 흡입하는 공기 흡입부; 흡입된 공기 중의 수분을 제거하는 수분 제거부; 및 산소를 저장하고 있는 산소 저장부;를 포함할 수 있다.The air supply unit may include an air suction unit for sucking outside air; Water removal means for removing moisture in the sucked air; And an oxygen storage portion storing oxygen.

이 경우, 상기 공기 공급부는 상기 산소 저장부 내의 산소를 상기 제어부의 제어에 따라 상기 수분이 제거된 공기에 혼합함으로써 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성될 수 있다.In this case, the air supply unit may be configured to adjust the oxygen concentration in the air supplied to the battery module by mixing the oxygen in the oxygen storage unit with the moisture-removed air under the control of the control unit.

상기 전지 모듈은, 예를 들어, 공기 중의 산소를 양극 활물질로서 사용하는 적어도 하나의 금속 공기 전지셀 또는 연료가 가진 화학에너지를 전기화학반응에 의해 전기에너지로 바꾸는 적어도 하나의 연료전지 셀을 포함할 수 있다.The battery module may include, for example, at least one metal air battery cell using oxygen in the air as a cathode active material, or at least one fuel cell cell converting the chemical energy of the fuel into electrical energy by an electrochemical reaction .

한편, 다른 실시예에 따른 전기화학 전지의 운전 방법은, 적어도 하나의 전기화학 전지셀을 포함하는 전지 모듈에 공기 공급부를 이용하여 공기를 공급하는 단계; 및 상기 전지 모듈에 공기를 공급하는 동안, 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 미리 규정된 농도 범위 내에서 일정하게 또는 가변적으로 조절하도록 상기 공기 공급부를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of operating an electrochemical cell, comprising: supplying air to a battery module including at least one electrochemical battery cell using an air supply unit; And controlling the air supply unit to constantly or variably adjust the oxygen concentration in the air supplied to the battery module within a predetermined concentration range while supplying air to the battery module.

개시된 전기화학 전지는 전지 모듈에 제공되는 공기 중의 산소 농도를 조절할 수 있다. 특히, 전지 모듈에 제공되는 공기 중의 산소 농도를 대기 중의 산소 농도보다 높은 범위에서 최적으로 조절하여 전기화학 전지의 성능을 최적화할 수 있다. 따라서, 낮은 산소 농도에 의한 전기화학 전지의 성능 감소를 방지하고, 지나치게 높은 산소 농도에 의한 양극 물질의 열화를 방지할 수 있다.The disclosed electrochemical cell can control the oxygen concentration in the air provided to the battery module. Particularly, the performance of the electrochemical cell can be optimized by optimally adjusting the oxygen concentration in the air supplied to the battery module in a range higher than the oxygen concentration in the atmosphere. Therefore, the performance of the electrochemical cell due to the low oxygen concentration can be prevented from being degraded, and the deterioration of the cathode material due to the excessively high oxygen concentration can be prevented.

또한, 개시된 전기화학 전지는 압축 공기를 사용할 필요가 없기 때문에, 압축 공기로 인한 전지 모듈 내부의 기계적 마모 손상을 방지할 수 있으며, 공기를 압축하기 위하기 위하여 에너지를 낭비할 필요가 없으므로 전기화학 전지의 효율이 향상될 수 있다.In addition, since the disclosed electrochemical cell does not need to use compressed air, it is possible to prevent mechanical wear and tear of the inside of the battery module due to compressed air, and there is no need to waste energy in order to compress air, Can be improved.

도 1은 일 실시예에 따른 전기화학 전지의 구조를 개략적으로 보이는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전기화학 전지의 공기 공급부의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 공기 공급부의 산소 발생부의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 공기 공급부의 산소 발생부의 다른 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 전기화학 전지의 공기 공급부의 다른 예시적인 구조를 보이는 개략적인 블록도이다.
도 6은, 예를 들어, 전지 모듈의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우, 산소 농도에 따른 전기화학 전지의 충전 및 방전 성능을 보이는 그래프이다.
도 7 및 도 8은, 예를 들어, 전지 모듈의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우, 산소 농도에 따른 전기화학 전지의 충방전 사이클을 예시적으로 보이는 그래프이다.
도 9는, 예를 들어, 전지 모듈의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우, 최초의 비용량 대비 80%의 비용량에 도달할 때의 충방전 횟수와 산소 농도와의 관계를 보이는 그래프이다.
도 10은 일 실시예에 따른 전기화학 전지의 운전 방법의 예를 보이는 순서도이다.1 is a block diagram schematically showing the structure of an electrochemical cell according to an embodiment.
FIG. 2 is a block diagram schematically showing an exemplary structure of an air supply portion of the electrochemical cell shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a block diagram schematically showing an exemplary structure of the oxygen generating portion of the air supply portion shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a block diagram schematically showing another exemplary structure of the oxygen generating unit of the air supply unit shown in FIG. 2. FIG.
5 is a schematic block diagram showing another exemplary structure of the air supply portion of the electrochemical cell shown in FIG.
FIG. 6 is a graph showing charging and discharging performance of an electrochemical cell according to oxygen concentration when the electrochemical battery cell of the battery module is a metal air cell, for example.
FIGS. 7 and 8 are graphs exemplarily showing charge / discharge cycles of an electrochemical cell according to oxygen concentration when the electrochemical cell of the battery module is a metal air cell. FIG.
9 is a graph showing the relationship between the number of times of charging and discharging and the oxygen concentration at the time when the electrochemical battery cell of the battery module reaches a specific capacity of 80% to be.
10 is a flowchart showing an example of a method of operating an electrochemical cell according to an embodiment.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 산소 농도를 조절할 수 있는 전기화학 전지 및 전기화학 전지의 운전 방법에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.Hereinafter, an electrochemical cell capable of controlling the oxygen concentration and a method of operating the electrochemical cell will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. Furthermore, the embodiments described below are merely illustrative, and various modifications are possible from these embodiments. Also, in the layer structures described below, the expressions "top" or "on top"

도 1은 일 실시예에 따른 전기화학 전지(100)의 구조를 개략적으로 보이는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 전기화학 전지(100)는 전기화학 전지셀을 포함하는 전지 모듈(120), 상기 전지 모듈에 공기를 공급하는 공기 공급부(110), 공기 공급부의 동작을 제어하는 제어부(130), 및 다수의 센서들을 포함하는 센서부(140)를 포함할 수 있다.1 is a block diagram schematically showing the structure of an electrochemical cell 100 according to an embodiment. 1, an electrochemical cell 100 according to an embodiment includes a battery module 120 including an electrochemical cell, an air supply unit 110 for supplying air to the battery module, And a sensor unit 140 including a plurality of sensors.

전지 모듈(120)은, 예를 들어, 공기 중의 산소를 양극 활물질로서 사용하는 적어도 하나의 금속 공기 전지셀 또는 연료가 가진 화학에너지를 전기화학반응에 의해 전기에너지로 바꾸는 적어도 하나의 연료전지 셀을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우, 전지 모듈(120) 내의 각각의 금속 공기 전지셀은 금속의 산화와 산소의 환원을 이용하여 전기를 생성할 수 있다. 예를 들어, 금속이 리튬(Li)인 경우, 금속 공기 전지셀은 방전시에 리튬(Li)과 산소가 반응하여 리튬 산화물(Li2O2)을 생성하는 반응을 통해 전기를 생성한다. 또한, 방전시와 역으로 충전시에는 리튬 산화물에서 리튬 금속이 환원되고 산소가 발생하게 된다. 리튬 이외에도 다양한 금속을 사용할 수 있으며, 그 반응 원리는 리튬과 동일할 수 있다. 예를 들어, 나트륨 공기 전지셀, 아연 공기 전지셀, 칼륨 공기 전지셀, 칼슘 공기 전지셀, 마그네슘 공기 전지셀, 철 공기 전지셀, 알루미늄 공기 전지셀 또는 상기 언급된 2종 이상의 금속으로 이루어진 합금 공기 전지셀이 사용될 수 있다.The battery module 120 may include at least one metal air battery cell using oxygen in the air as a cathode active material, or at least one fuel cell cell that converts chemical energy of the fuel into electrical energy by electrochemical reaction . For example, when the electrochemical cell of the battery module 120 is a metallic air cell, each metallic air cell in the cell module 120 can generate electricity using oxidation of the metal and reduction of oxygen. have. For example, when the metal is lithium (Li), the metal air battery cell generates electricity through a reaction in which lithium (Li) reacts with oxygen to generate lithium oxide (Li 2 O 2 ) at the time of discharge. In addition, lithium metal is reduced in the lithium oxide and oxygen is generated during charging, as opposed to discharging. Various metals other than lithium may be used, and the reaction principle thereof may be the same as that of lithium. For example, an air air battery cell, a zinc air battery cell, a potassium air battery cell, a calcium air battery cell, a magnesium air battery cell, an iron air battery cell, an aluminum air battery cell or an alloy air A battery cell may be used.

또한, 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 연료 전지셀인 경우, 전지 모듈(120) 내의 각각의 연료 전지셀은 연료의 산화에 의해 생기는 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변화시켜 전기를 생성할 수 있다. 예를 들어, 양극에 산소를 포함하는 공기가 공급되고 음극에 메탄올이나 수소 등과 같은 연료가 공급되면, 양극과 음극 사이에 있는 전해질막을 통해 전기화학반응이 진행되면서 전기가 발생하게 된다.When the electrochemical battery cell of the battery module 120 is a fuel cell, each fuel cell in the battery module 120 converts the chemical energy generated by oxidation of the fuel directly into electrical energy to generate electricity . For example, when air containing oxygen is supplied to the anode and fuel such as methanol or hydrogen is supplied to the cathode, electricity is generated as the electrochemical reaction proceeds through the electrolyte membrane between the anode and the cathode.

상술한 바와 같이, 전지 모듈(120)이 전기를 생성하는 동안에는 산소가 필요하므로 전지 모듈(120)에 산소를 지속적으로 공급할 필요가 있다. 전지 모듈(120)에 산소를 공급하는 방식으로, 통상적으로는, 대기 중의 공기를 전지 모듈(120)에 공급하거나 또는 액체 산소를 저장하고 있는 산소 저장부로부터 산소를 공급할 수도 있다. 대기 중의 공기를 전지 모듈(120)에 공급하는 경우에는, 대기 중의 산소 농도가 21% 정도에 불과하기 때문에 충분한 산소를 제공하기 위하여 약 5 bar 정도로 공기를 압축하여 전지 모듈(120)에 공급하기도 한다. 그런데, 이러한 고압의 압축 공기를 전지 모듈(120)에 공급하는 경우, 전지 모듈(120) 내부의 압력이 높기 때문에 전기화학 전지셀의 기계적 마모 및 손상 가능성이 높아질 수 있다. 또한, 공기를 압축하기 위하여 많은 에너지가 소모될 수 있으므로, 전기화학 전지(100)의 전체적인 효율이 떨어질 수 있다.As described above, since oxygen is required while the battery module 120 generates electricity, it is necessary to continuously supply oxygen to the battery module 120. It is also possible to supply air from the atmospheric air to the battery module 120 or to supply oxygen from the oxygen storage portion storing the liquid oxygen in a manner of supplying oxygen to the battery module 120. [ When the atmospheric air is supplied to the battery module 120, since the oxygen concentration in the atmosphere is only about 21%, the air is compressed to about 5 bar to supply sufficient oxygen to the battery module 120 . However, when the high-pressure compressed air is supplied to the battery module 120, the pressure inside the battery module 120 is high, so that the possibility of mechanical wear and damage of the electrochemical battery cell may increase. Further, since a large amount of energy may be consumed to compress the air, the overall efficiency of the electrochemical cell 100 may deteriorate.

본 실시예에 따른 공기 공급부(110)는 전지 모듈(120)에 압축 공기를 공급하는 대신에 전기 모듈(120)에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 공기 공급부(110)는 대기 중의 공기를 흡입한 후 공기 중의 수분과 질소를 제거함으로써 전지 모듈(120)에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 증가시킬 수 있다. 특히, 공기 공급부(110)는 전지 모듈(120)의 동작 상태에 따라 전지 모듈(120)에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 최적으로 조절하여 전기화학 전지(100)의 성능을 최적화하도록 구성될 수 있다.The air supply unit 110 according to the present embodiment may be configured to adjust the oxygen concentration in the air supplied to the electric module 120 instead of supplying compressed air to the battery module 120. [ For example, the air supply unit 110 may increase the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120 by removing air and moisture in the air after sucking air in the air. In particular, the air supply unit 110 may be configured to optimize the performance of the electrochemical cell 100 by optimally adjusting the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120 according to the operating state of the battery module 120 .

제어부(130)는 이러한 공기 공급부(110)의 산소 농도 조절 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 전지 모듈(120) 내부의 산소 농도를 미리 정해진 특정한 값으로 유지하도록 공기 공급부(110)를 제어할 수도 있으며, 또는 전지 모듈(120)의 상태에 따라 전지 모듈(120) 내부의 산소 농도를 능동적으로 조절하도록 공기 공급부(110)를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 센서부(140)의 센서들로부터 제공되는 전지 모듈(120)의 상태 파라미터를 기초로 공기 공급부(110)의 산소 농도 조절 동작을 제어할 수 있다. 이러한 제어부(130)는 소프트웨어 또는 반도체 프로세서 칩으로 구현될 수 있다.The control unit 130 may be configured to control the oxygen concentration adjusting operation of the air supplying unit 110. For example, the control unit 130 may control the air supply unit 110 to maintain the oxygen concentration inside the battery module 120 at a predetermined specific value, or may control the air module 110 according to the state of the battery module 120 The air supply unit 110 may be controlled so as to actively regulate the oxygen concentration in the air. For example, the control unit 130 may control the oxygen concentration adjusting operation of the air supplying unit 110 based on the state parameters of the battery module 120 provided from the sensors of the sensor unit 140. The controller 130 may be implemented by software or a semiconductor processor chip.

센서부(140)는 전지 모듈(120)의 여러 가지 상태 파라미터들을 측정하기 위한 다양한 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서부(140)는 전지 모듈(120)에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 측정하는 산소 농도 센서(141), 전지 모듈(120) 내부의 온도를 측정하는 온도계(142), 전지 모듈(120)의 충전 또는 방전 동작 동안의 전압을 측정하는 전압계(143), 전지 모듈(120)로부터 출력되는 전류를 측정하는 전류계(144), 및 전기화학 전지(100)에 인가되는 부하 저항의 크기를 측정하는 저항계(145) 등을 포함할 수 있다. 센서부(140)는 그 밖에도 전지 모듈(120)의 상태를 모니터링 하기 위한 다양한 센서들을 더 포함할 수 있다. 센서부(140)는 이러한 다양한 센서(141, 142, 143, 144, 145)들로부터 측정된 결과 제어부(130)에 제공할 수 있다.The sensor unit 140 may include various sensors for measuring various state parameters of the battery module 120. For example, the sensor unit 140 includes an oxygen concentration sensor 141 for measuring the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120, a thermometer 142 for measuring the temperature inside the battery module 120, A voltmeter 143 for measuring the voltage during the charging or discharging operation of the battery 120, an ammeter 144 for measuring the current output from the battery module 120, and a magnitude of the load resistance applied to the electrochemical cell 100 And an ohmmeter 145 for measuring the intensity of the light. The sensor unit 140 may further include various sensors for monitoring the state of the battery module 120. [ The sensor unit 140 may provide the measured result from the various sensors 141, 142, 143, 144, and 145 to the control unit 130.

필요에 따라서, 상기 제어부(130)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 센서부(130)에서 측정된 적어도 하나의 파라미터들 또는 전지 모듈(120)의 운전 정보를 표시하는 표시부(131), 및 사용자의 명령을 입력 받기 위한 입력부(132)를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 표시부(131)는 전지 모듈(120) 내부의 산소 농도, 온도, 전지셀들의 전압, 전류, 충방전 횟수 등을 표시하여, 전기화학 전지(100)의 유지 보수를 위한 정보를 관리자나 사용자에게 제공할 수 있다. 제어부(130)는 입력부(132)를 통한 사용자의 명령에 따라 다양하게 동작할 수도 있다. 예를 들어, 관리자 또는 사용자는 입력부(132)를 통해 산소 농도 범위를 선택하거나 전기화학 전지(100)의 운전 모드를 선택할 수 있다. 그러면, 제어부(130)는 전지 모듈(120) 내의 산소 농도를 입력부(132)를 통해 입력된 농도로 일정하게 유지하도록 공기 공급부(110)를 제어할 수 있다.1, the control unit 130 may include a display unit 131 for displaying at least one parameter measured by the sensor unit 130 or operation information of the battery module 120, And an input unit 132 for receiving a user's command. For example, the display unit 131 may display information for maintenance of the electrochemical cell 100, such as oxygen concentration, temperature, voltage and current of the battery cells, To the user. The control unit 130 may operate variously according to a user's command through the input unit 132. [ For example, the administrator or the user can select the oxygen concentration range or the operation mode of the electrochemical cell 100 through the input unit 132. [ The control unit 130 may control the air supply unit 110 to maintain the oxygen concentration in the battery module 120 constant at the concentration input through the input unit 132. [

또한, 제어부(130)는 필요에 따라 통신 모듈(도시되지 않음)을 더 포함할 수도 있다. 통신 모듈은 유선 또는 무선 네트워크에 접속하여 제어부(130)의 동작 상태 또는 전지 모듈(120)의 상태 파라미터 등에 관한 정보를 송신하고 사용자의 명령을 수신할 수 있다. 따라서, 원격의 관리자나 사용자가 통신 모듈을 통해 전지화학 전지(100)의 상태를 모니터링하고 명령을 입력할 수 있다.In addition, the control unit 130 may further include a communication module (not shown) as necessary. The communication module may be connected to a wired or wireless network, and may transmit information on an operation state of the controller 130, a state parameter of the battery module 120, and the like, and may receive a command from the user. Accordingly, a remote administrator or user can monitor the state of the battery cell 100 through the communication module and input commands.

도 2는 도 1에 도시된 전기화학 전지(100)의 산소 농도 조절이 가능하도록 구성된 공기 공급부(110)의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 공기 공급부(110)는 외부의 공기를 흡입하기 위한 공기 흡입부(111), 흡입된 공기 중의 수분을 제거하기 위한 수분 제거부(112), 및 흡입된 공기 중에서 산소를 분리하여 산소를 발생시키는 산소 발생부(113)를 포함할 수 있다. 공기 흡입부(111)는 제어부(130)의 제어에 따라 공기 흡입량을 조절하도록 구성될 수 있다. 도 2에는 수분 제거부(112)가 공기 흐름 방향으로 산소 발생부(113)의 앞에 배치된 것으로 도시되어 있으나, 산소 발생부(113)와 수분 제거부(112)의 배치 순서는 바뀔 수도 있다. 예를 들어, 산소 발생부(113)가 공기 흐름 방향으로 수분 제거부(112)의 앞에 배치될 수도 있다. 또한, 산소 발생부(113)와 수분 제거부(112)가 하나의 구성으로 통합될 수도 있다. 이하에서는, 편의상 수분 제거부(112)가 공기 흐름 방향으로 산소 발생부(113)의 앞에 배치된 경우에 대해 설명한다.2 is a block diagram schematically illustrating an exemplary structure of an air supply unit 110 configured to be capable of adjusting the oxygen concentration of the electrochemical cell 100 shown in FIG. 2, the air supply unit 110 includes an air suction unit 111 for sucking outside air, a moisture removing unit 112 for removing moisture in the sucked air, And an oxygen generating unit 113 for generating oxygen. The air suction unit 111 may be configured to adjust the air suction amount under the control of the controller 130. 2 shows that the water removing unit 112 is disposed in front of the oxygen generating unit 113 in the air flow direction. However, the arrangement order of the oxygen generating unit 113 and the water removing unit 112 may be changed. For example, the oxygen generating portion 113 may be disposed in front of the water removing portion 112 in the air flow direction. In addition, the oxygen generating unit 113 and the water removing unit 112 may be integrated into a single structure. Hereinafter, a case where the water removing unit 112 is disposed in front of the oxygen generating unit 113 in the air flow direction will be described for convenience.

수분 제거부(112)는 공기 흡입부(111)로부터 유입된 외부 공기에 포함된 수분을 제거하도록 구성될 수 있다. 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우, 공기 중에 수분이 존재하게 되면, 금속 공기 전지셀의 방전시에 수산화리튬이 생성될 수 있으며, 이로 인해 전기화학 전지(100)의 에너지 밀도 및 수명이 감소하게 된다. 이러한 점에서 수분 제거부(112)는 공기 건조기라고 부를 수 있다. 비록 상세하게 도시되지는 않았지만, 수분 제거부(112)는, 예를 들어, 공기 중에 포함된 수분을 흡착하는 흡착부 및 흡착부를 가열하여 흡착부에 흡착된 수분을 탈착시키는 가열부를 포함할 수 있다. 흡착부에서 탈착된 수분은 수분 배출구(112a)를 통해 외부로 배출될 수 있다.The water removing unit 112 may be configured to remove moisture contained in the external air introduced from the air suction unit 111. [ In the case where the electrochemical battery cell of the battery module 120 is a metal air battery cell, when water is present in the air, lithium hydroxide may be generated at the time of discharging the metal air battery cell, The energy density and lifetime of the semiconductor device are reduced. In this respect, the water removal unit 112 may be referred to as an air dryer. Although not shown in detail, the water removing unit 112 may include, for example, a suction unit for adsorbing moisture contained in the air and a heating unit for desorbing moisture adsorbed to the adsorption unit by heating the adsorption unit . The water desorbed from the adsorption part can be discharged to the outside through the water outlet 112a.

그러나, 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 연료 전지셀인 경우에는, 공기 공급부(110)에서 수분 제거부(112)가 생략될 수도 있다.However, when the electrochemical battery cell of the battery module 120 is a fuel cell, the water removing unit 112 may be omitted in the air supplying unit 110. [

수분 제거부(112)에 의해 건조된 공기는 산소 발생부(113)에 제공될 수 있다. 산소 발생부(113)는 건조된 공기 내에 포함된 이산화탄소나 질소 등의 불순물을 제거함으로써 공기 중의 산소 농도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 산소 발생부(113)는 흡탈착 방식 또는 분리부화막 방식으로 산소를 여과시키도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로 산소 발생부(113)에서 여과된 산소는 제 1 배출구(113a)를 통해 전지 모듈(120)에 제공될 수 있다. 이를 위해 제 1 배출구(113a)는 산소 발생부(113)와 전지 모듈(120) 사이에 연결될 수 있다. 한편, 산소를 분리하고 남은 기체는 제 2 배출구(113b)를 통해 외부로 배출될 수 있다.The air dried by the water removing unit 112 may be supplied to the oxygen generating unit 113. The oxygen generating unit 113 can increase the oxygen concentration in the air by removing impurities such as carbon dioxide and nitrogen contained in the dried air. For example, the oxygen generating unit 113 may be configured to filter oxygen by an adsorption / desorption method or a separating membrane method. In this manner, the oxygen filtered in the oxygen generator 113 can be supplied to the battery module 120 through the first outlet 113a. To this end, the first outlet 113a may be connected between the oxygen generator 113 and the battery module 120. On the other hand, the gas remaining after the oxygen is separated can be discharged to the outside through the second outlet 113b.

도 2에 도시된 바와 같이, 산소 농도를 원하는 농도로 용이하게 조절하기 위하여 제 1 배출구(113a) 또는 제 2 배출구(113b)를 통해 배출되는 기체를 다시 산소 발생부(113)로 환류시킬 수도 있다. 예를 들어, 제 1 배출구(113a)로부터 전지 모듈(120)에 공급되는 공기의 일부를 다시 산소 발생부(113)로 환류시킬 수 있다. 이를 위해, 제 1 배출구(113a)로부터 산소 발생부(113)로 연결되는 환류 통로의 분기점에는 제 1 밸브(114a)가 배치될 수 있다. 제어부(130)는 제 1 밸브(114a)를 제어하여 제 1 배출구(113a)로부터 산소 발생부(113)로 환류되는 공기의 양을 조절할 수 있다. 마찬가지로, 제 2 배출구(113b)로부터 배출되는 공기의 일부를 다시 산소 발생부(113)로 환류시킬 수 있다. 이를 위해, 제 2 배출구(113b)로부터 산소 발생부(113)로 연결되는 환류 통로의 분기점에는 제 2 밸브(114b)가 배치될 수 있다. 제어부(130)는 상기 제 2 밸브(114a)를 제어하여 제 2 배출구(113b)로부터 산소 발생부(113)로 환류되는 공기의 양을 조절할 수 있다.As shown in FIG. 2, the gas discharged through the first outlet 113a or the second outlet 113b may be returned to the oxygen generator 113 to easily adjust the oxygen concentration to a desired concentration . For example, a part of the air supplied from the first outlet 113a to the battery module 120 may be returned to the oxygen generator 113 again. To this end, the first valve 114a may be disposed at a branch point of the reflux passage connected from the first outlet 113a to the oxygen generator 113. The controller 130 may control the first valve 114a to adjust the amount of air that is returned from the first outlet 113a to the oxygen generator 113. [ Similarly, a part of the air discharged from the second outlet 113b may be returned to the oxygen generator 113 again. To this end, the second valve 114b may be disposed at a branch point of the reflux passage connected from the second outlet 113b to the oxygen generator 113. The controller 130 may control the second valve 114a to control the amount of air that is returned to the oxygen generator 113 from the second outlet 113b.

도 3은 도 2에 도시된 공기 공급부(110)의 산소 발생부(113)의 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 블록도이다. 도 3에 도시된 산소 발생부(113)는 흡탈착 방식으로 산소를 여과시키도록 구성된다. 이 경우, 공기 공급부(110)는 제어부(130)의 제어에 따라 공기 중의 질소를 흡착하는 양을 조절함으로써 전지 모듈(120)에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 산소 발생부(113)는 병렬로 배치된 제 1 흡착부(31)와 제 2 흡착부(32)를 포함할 수 있다. 제 1 흡착부(31)는 제 1 흡착재(31a)와 제 1 재생부(31b)를 포함하며, 제 2 흡착부(32)는 제 2 흡착재(32a)와 제 2 재생부(32b)를 포함할 수 있다.FIG. 3 is a block diagram schematically showing an exemplary structure of the oxygen generator 113 of the air supply unit 110 shown in FIG. The oxygen generating unit 113 shown in FIG. 3 is configured to filter oxygen by an adsorption / desorption method. In this case, the air supply unit 110 can adjust the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120 by controlling the amount of nitrogen adsorbed in the air under the control of the controller 130. For example, referring to FIG. 3, the oxygen generating unit 113 may include a first adsorption unit 31 and a second adsorption unit 32 disposed in parallel. The first adsorption unit 31 includes a first adsorbent 31a and a first regeneration unit 31b and the second adsorption unit 32 includes a second adsorbent 32a and a second regeneration unit 32b can do.

제 1 및 제 2 흡착재(31a, 32a)는 공기 중의 질소와 같은 불순물을 흡착하기 위한 것이다. 예컨대, 제 1 및 제 2 흡착재(31a, 32a)는 제올라이트(zeolite) LiX, 알루미나, MOF(metal-organic framework), ZIF(zeolitic imidazolate framework) 또는 이들 중 2 이상의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 여기서, MOF는 유기분자에 배위된 금속 이온 또는 금속 클러스터로 이루어져, 다공성인 1차, 2차 또는 3차 구조를 형성하는 결정성 화합물을 의미한다. 또한, ZIF는 이미다졸레이트 리간드에 의해 연결된(linked) MN4(M은 금속)의 사면체 클러스터로 이루어진 나노다공성 화합물을 의미한다.The first and second adsorbents 31a and 32a are for adsorbing impurities such as nitrogen in the air. For example, the first and second adsorbents 31a and 32a may be selected from zeolite LiX, alumina, metal-organic framework (MOF), zeolitic imidazolate framework (ZIF), or a mixture of two or more thereof. Here, MOF refers to a crystalline compound consisting of a metal ion or metal cluster coordinated to an organic molecule and forming a porous primary, secondary or tertiary structure. ZIF also refers to a nanoporous compound consisting of tetrahedral clusters of MN4 (M is a metal) linked by an imidazolate ligand.

제 1 및 제 2 재생부(31b, 32b)는 포화된 제 1 및 제 2 흡착재(31a, 32a)를 재생시키기 위한 것이다. 제 1 및 제 2 재생부(31b, 32b)는 포화된 제 1 및 제 2 흡착재(31a, 32a)를 재생시키기 위하여, 제 1 및 제 2 흡착부(31, 32)의 내부 압력 또는 온도를 조절하도록 구성될 수 있다.The first and second regeneration units 31b and 32b regenerate the saturated first and second adsorbents 31a and 32a. The first and second regeneration sections 31b and 32b regulate the internal pressure or temperature of the first and second adsorption sections 31 and 32 in order to regenerate the saturated first and second adsorbents 31a and 32a, .

이러한 구조를 갖는 산소 발생부(113)는, 예를 들어, PSA(pressure swing adsorption) 방식으로 운전될 수 있다. 예컨대, 제 1 흡착부(31)의 내부 압력을 증가시켜 제 1 흡착재(31a)에 질소 등의 불순물을 흡착시킨다. 그리고, 산소 농도가 증가된 남은 공기를 제 1 흡착부(31)로부터 제 1 배출구(113a)로 배출한다. 그 동안에, 제 2 흡착부(32)의 내부 압력을 감소시켜 제 2 흡착재(32a)에 흡착된 질소를 탈착시키고, 탈착된 질소를 제 2 흡착부(32)로부터 제 2 배출구(113b)로 배출한다. 제 1 흡착재(31a)가 포화되면, 반대로 제 1 흡착부(31)의 내부 압력을 감소시키고 제 2 흡착부(32)의 내부 압력을 증가시킨다. 그러면, 제 1 흡착부(31)에서 탈착 동작이 수행되고 제 2 흡착부(32)에서 흡착 동작이 수행될 수 있다. 이러한 방식으로 제 1 흡착부(31)와 제 2 흡착부(32)를 번갈아 동작시킬 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 흡착부(31, 32)의 내부 압력을 조절하여 전지 모듈(120)에 제공되는 공기 중의 산소 농도를 조절할 수 있다.The oxygen generator 113 having such a structure can be operated by, for example, a pressure swing adsorption (PSA) method. For example, the internal pressure of the first adsorption unit 31 is increased to adsorb impurities such as nitrogen to the first adsorbent 31a. The remaining air having increased oxygen concentration is discharged from the first adsorption unit 31 to the first outlet 113a. Meanwhile, the internal pressure of the second adsorbing portion 32 is decreased to desorb the nitrogen adsorbed to the second adsorbent 32a, and the desorbed nitrogen is discharged from the second adsorbing portion 32 to the second outlet 113b do. When the first adsorbent 31a is saturated, on the contrary, the internal pressure of the first adsorbing portion 31 is decreased and the internal pressure of the second adsorbing portion 32 is increased. Then, a desorption operation can be performed in the first adsorption unit 31 and an adsorption operation can be performed in the second adsorption unit 32. [ In this way, the first adsorption unit 31 and the second adsorption unit 32 can be operated alternately. At this time, it is possible to control the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120 by adjusting the internal pressures of the first and second adsorption units 31 and 32.

그러나 산소 발생부(113)의 운전 방식은 반드시 PSA에만 한정되지는 않는다. 예컨대, 산소 발생부(113)는 PSA(pressure swing adsorption) 외에도, TSA(thermal swing adsorption), PTSA(pressure thermal swing adsorption), VSA(vacuum swing adsorption) 또는 이들 중 2 이상의 방법으로 운전되도록 구성될 수 있다. 여기서, PSA는 높은 분압에서 특정 가스가 흡착재(31a, 32a)에 우선적으로 흡착 또는 포획되고, 분압이 감소할 경우 상기 특정 가스가 탈착 또는 방출되는 원리로 작동하는 기술을 의미한다. 또한, TSA는 상온에서 특정 가스가 흡착재(31a, 32a)에 우선적으로 흡착 또는 포획되고, 온도가 증가할 경우 상기 특정 가스가 탈착 또는 방출되는 원리로 작동하는 기술을 의미한다. 그리고, PTSA는 PSA와 TSA가 조합된 기술을 의미한다. 마지막으로, VSA는 대기압 부근에서 특정 가스가 흡착재(31a, 32a)에 우선적으로 흡착 또는 포획되고, 진공하에서 상기 특정 가스가 탈착 또는 방출되는 원리로 작동하는 기술을 의미한다.However, the operation mode of the oxygen generating unit 113 is not necessarily limited to the PSA. For example, in addition to pressure swing adsorption (PSA), the oxygen generating section 113 may be configured to operate by thermal swing adsorption (TSA), pressure thermal swing adsorption (PTSA), vacuum swing adsorption (VSA) have. Here, PSA means a technique in which a specific gas is adsorbed or captured preferentially to the adsorbents 31a and 32a at a high partial pressure, and the specific gas is desorbed or released when the partial pressure is reduced. Further, TSA means a technique in which a specific gas is preferentially adsorbed or trapped at the adsorbents 31a and 32a at room temperature, and the specific gas is desorbed or released when the temperature is increased. And PTSA means a combination of PSA and TSA. Finally, VSA means a technique in which a specific gas is preferentially adsorbed or trapped in the adsorbents 31a and 32a at around atmospheric pressure, and operates under the principle that the specific gas is desorbed or released under vacuum.

도 4는 도 2에 도시된 공기 공급부(110)의 산소 발생부(113)의 다른 예시적인 구조를 개략적으로 보이는 블록도이다. 도 4에 도시된 산소 발생부(113)는 분리부화막 방식으로 산소를 여과시키도록 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면, 산소 발생부(113)는 공기 중의 질소와 산소를 분리하는 산소분리 모듈(34) 및 펌프(36)를 포함할 수 있다. 산소분리 모듈(34) 내에는 산소를 선택적으로 분리할 수 있는 멤브레인(35)이 배치될 수 있다. 도 4에는 편의상 하나의 멤브레인(35)이 도시되어 있지만, 실제로는 다수의 멤브레인(35)들이 다층 구조로 배치될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(35)은 BSCF산화물(Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ)로 이루어질 수 있다.FIG. 4 is a block diagram schematically showing another exemplary structure of the oxygen generator 113 of the air supply unit 110 shown in FIG. The oxygen generating unit 113 shown in FIG. 4 may be configured to filter oxygen by a separating membrane method. Referring to FIG. 4, the oxygen generator 113 may include an oxygen separation module 34 and a pump 36 for separating nitrogen and oxygen in the air. In the oxygen separation module 34, a membrane 35 capable of selectively separating oxygen may be disposed. Although one membrane 35 is shown in FIG. 4 for convenience, in practice, a plurality of membranes 35 may be arranged in a multi-layered structure. For example, the membrane 35 may be made of a BSCF oxide (Ba 0.5 Sr 0.5 Co 0.8 Fe 0.2 O 3 -δ ).

수분 제거부(112)에 의해 건조된 공기는 산소분리 모듈(34)에 제공되며, 산소분리 모듈(34) 내의 멤브레인(35)은 공기 중의 산소를 여과할 수 있다. 필요에 따라서는, 산소분리 모듈(34) 내에 충분한 공기를 제공하여 분리 효율을 높이기 위하여, 수분 제거부(112)와 산소분리 모듈(34) 사이에 공기 압축기를 더 배치할 수도 있다. 산소분리 모듈(34)에서 산소를 분리하고 남은 기체는 제 2 배출구(113b)를 통해 외부로 배출될 수 있다. 펌프(36)는 산소분리 모듈(34)의 내부에 있는 산소를 출력하여 제 1 배출구(113a)를 통해 전지 모듈(120)에 산소를 제공할 수 있다. 이때, 전지 모듈(120)에 제공되는 공기 중의 산소 농도를 조절하기 위하여, 수분 제거부(112)에 의해 건조된 공기의 일부를 펌프(36)로부터 출력되는 산소와 혼합할 수도 있다. 예를 들어, 수분 제거부(112)와 펌프(36) 사이에 밸브(37)가 배치될 수 있으며, 제어부(130)는 밸브(37)의 제어를 통해 전지 모듈(120)에 제공되는 공기 중의 산소 농도를 조절할 수 있다.The air dried by the water removal 112 is provided to the oxygen separation module 34 and the membrane 35 in the oxygen separation module 34 can filter oxygen in the air. If desired, an air compressor may be further disposed between the water removal unit 112 and the oxygen separation module 34 to provide sufficient air in the oxygen separation module 34 to increase the separation efficiency. The oxygen remaining in the oxygen separation module 34 and the remaining gas can be discharged to the outside through the second outlet 113b. The pump 36 may output oxygen inside the oxygen separation module 34 to provide oxygen to the battery module 120 through the first outlet 113a. At this time, in order to adjust the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120, a part of the air dried by the water removing unit 112 may be mixed with the oxygen output from the pump 36. For example, a valve 37 may be disposed between the water removal unit 112 and the pump 36, and the control unit 130 may control the amount of air supplied to the battery module 120 through the control of the valve 37 The oxygen concentration can be adjusted.

도 5는 도 1에 도시된 전기화학 전지(100)의 공기 공급부(110')의 다른 예시적인 구조를 보이는 개략적인 블록도이다. 도 5를 참조하면, 공기 공급부(110')는 순수한 산소를 액체 상태로 저장하고 있는 산소 저장부(115)를 보조적으로 더 포함할 수 있다. 산소 저장부(115)는 제 1 밸브(114a)를 통해 제 1 배출구(113a)와 연결될 수 있다. 산소 발생부(113)로부터 제공되는 공기 중의 산소 농도가 충분하지 않을 경우, 제어부(130)는 제 1 밸브(114a)를 제어하여 산소 저장부(115) 내의 산소를 산소 발생부(113)로부터 제공되는 공기와 혼합하여 산소 농도를 증가시킬 수 있다.FIG. 5 is a schematic block diagram showing another exemplary structure of the air supply unit 110 'of the electrochemical cell 100 shown in FIG. Referring to FIG. 5, the air supply unit 110 'may additionally include an oxygen storage unit 115 storing pure oxygen in a liquid state. The oxygen storage part 115 may be connected to the first outlet 113a through the first valve 114a. The control unit 130 controls the first valve 114a to supply oxygen in the oxygen storage unit 115 from the oxygen generation unit 113 to the oxygen storage unit 115. [ It is possible to increase the oxygen concentration by mixing with air.

또는, 산소 발생부(113)를 산소 저장부(115)로 완전히 대체할 수도 있다. 예를 들어, 공기 공급부(110')는 산소 발생부(113)를 갖지 않고 공기 흡입부(111), 수분 제거부(112) 및 산소 저장부(113)만을 포함할 수도 있다. 이 경우, 수분 제거부(112)에 의해 건조된 공기에 산소 저장부(113) 내의 산소를 혼합할 수 있다. 제어부(130)는 산소 저장부(113)로부터 건조 공기에 제공되는 산소의 양을 조절하여, 공기 공급부(110')로부터 전지 모듈(120)에 제공되는 공기 중의 산소 농도를 조절할 수 있다.Alternatively, the oxygen generating portion 113 may be completely replaced by the oxygen storing portion 115. For example, the air supply unit 110 'may include only the air suction unit 111, the moisture removing unit 112, and the oxygen storage unit 113 without the oxygen generating unit 113. In this case, oxygen in the oxygen storage section 113 can be mixed with the air dried by the water removing section 112. The control unit 130 may control the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120 from the air supply unit 110 'by adjusting the amount of oxygen supplied to the dry air from the oxygen storage unit 113.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기화학 전지(100)에서 제어부(130)와 공기 공급부(110)는 전지 모듈(120) 내부의 산소 농도를 원하는 농도로 조절하도록 구성될 수 있다. 이하에서는, 전기화학 전지(100)의 동작을 향상시키고 최적화할 수 있는 최적의 산소 농도에 대해 알아본다. 예를 들어, 도 6 내지 도 9는, 예를 들어, 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우, 전지 모듈(120) 내에 제공되는 공기 중의 산소 농도에 따른 전기화학 전지(100)의 성능 변화를 예시적으로 보이는 그래프이다.As described above, in the electrochemical cell 100 according to the present embodiment, the controller 130 and the air supply unit 110 may be configured to adjust the oxygen concentration in the battery module 120 to a desired concentration. Hereinafter, the optimum oxygen concentration capable of improving and optimizing the operation of the electrochemical cell 100 will be described. 6 through 9 illustrate a case where the electrochemical battery cell of the battery module 120 is a metal air battery cell and the electrochemical cell according to the oxygen concentration in the air provided in the battery module 120, (100) according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 6은, 예를 들어, 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우, 산소 농도에 따른 전기화학 전지(100)의 충전 및 방전 성능을 보이는 그래프이다. 도 6의 그래프에서 양극은 리튬 금속을 사용하였다. 방전시 전류밀도는 0.24 mAh/㎠이고 전압이 1.7 V로 떨어질 때 방전을 중단하였다. 또한, 충전시 인가 전압은 4.3V였다. 도 6의 그래프를 참조하면, 전압이 1.7 V로 떨어질 때까지의 방전용량은 산소 농도가 100%인 경우에 약 550 mAh/g로 가장 우수하였다. 반면, 산소 농도가 21%인 경우에는 방전용량이 약 200 mAh/g로 가장 좋지 않았다. 그리고 산소 농도가 70%인 경우와 40%인 경우의 순으로 방전용량이 높았다. 산소 농도가 40%인 경우의 방전용량은 산소 농도가 100%인 경우의 방전용량의 약 80% 정도이며, 산소 농도가 70%인 경우의 방전용량은 산소 농도가 100%인 경우의 방전용량과 큰 차이가 없었다.6 is a graph showing charging and discharging performance of the electrochemical cell 100 according to oxygen concentration when the electrochemical cell of the battery module 120 is a metal air cell. In the graph of Fig. 6, lithium metal was used as the anode. The discharge was stopped when the current density was 0.24 mAh / cm 2 and the voltage dropped to 1.7 V at discharge. The applied voltage at the time of charging was 4.3V. Referring to the graph of FIG. 6, the discharge capacity until the voltage dropped to 1.7 V was the best at about 550 mAh / g when the oxygen concentration was 100%. On the other hand, when the oxygen concentration is 21%, the discharge capacity is about 200 mAh / g, which is the worst. The discharge capacity was higher in the order of 70% oxygen concentration and 40% oxygen concentration. The discharge capacity when the oxygen concentration is 40% is about 80% of the discharge capacity when the oxygen concentration is 100%, and the discharge capacity when the oxygen concentration is 70% is the discharge capacity when the oxygen concentration is 100% There was no big difference.

도 7은, 예를 들어, 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우, 산소 농도에 따른 전기화학 전지(100)의 충방전 사이클을 예시적으로 보이는 그래프이다. 도 7의 그래프에서 양극은 리튬 금속을 사용하였다. 방전시 전류밀도는 0.24 mAh/㎠이고 전압이 1.7 V로 떨어질 때까지 방전을 진행하였다. 또한, 충전시 인가 전압은 4.3V였다. 100 mAh/g의 용량으로 충방전을 반복한 결과, 산소 농도가 21%인 경우와 100%인 경우가 비슷한 충방전 사이클 결과를 보였는데, 두 경우 모두 약 20회의 충방전 이후에 성능 열화가 나타났다. 그리고, 산소 농도가 70%인 경우에 가장 우수한 충방전 사이클을 보였다.7 is a graph exemplarily showing charge / discharge cycles of the electrochemical cell 100 according to the oxygen concentration when the electrochemical battery cell of the battery module 120 is a metal air cell, for example. In the graph of Fig. 7, lithium metal was used for the positive electrode. During the discharge, the current density was 0.24 mAh / cm < 2 > and the discharge was continued until the voltage dropped to 1.7 V. The applied voltage at the time of charging was 4.3V. As a result of repetition of charging and discharging at a capacity of 100 mAh / g, the results of a similar charge / discharge cycle with the oxygen concentration of 21% and 100% showed a deterioration in performance after about 20 charge / discharge cycles . And, when the oxygen concentration was 70%, the most excellent charge / discharge cycle was shown.

도 8은, 예를 들어, 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우, 산소 농도에 따른 전기화학 전지(100)의 충방전 사이클을 예시적으로 보이는 그래프로서, 300 mAh/g의 용량으로 충방전을 반복한 결과이다. 도 8에서 최초의 비용량 대비 80%의 비용량(즉, 240 mAh/g)이 될 때까지의 충방전 횟수는 산소 농도가 50%인 경우와 70%인 경우에 가장 우수하였다. 산소 농도가 21%인 경우에는 300 mAh/g의 방전용량을 1회만 기록하고 2회째부터 방전용량이 감소하였다. 산소 농도가 80%인 경우와 100%인 경우에는 7회째부터 최초의 비용량 대비 80%의 비용량에 도달하였다.8 is a graph exemplarily showing charge / discharge cycles of the electrochemical cell 100 according to the oxygen concentration when the electrochemical battery cell of the battery module 120 is a metal air cell, / g. < / RTI > In FIG. 8, the number of charging and discharging until the initial capacity of 80% of the specific capacity (that is, 240 mAh / g) was the best when the oxygen concentration was 50% or 70%. When the oxygen concentration was 21%, the discharge capacity of 300 mAh / g was recorded only once, and the discharge capacity was decreased from the second discharge. In the cases of 80% oxygen concentration and 100% oxygen concentration, a specific capacity of 80% of the initial specific capacity was reached from the seventh time.

도 9는 도 8의 결과에서 최초의 비용량 대비 80%의 비용량에 도달할 때의 충방전 횟수와 산소 농도와의 관계를 보이는 그래프이다. 도 9의 그래프를 참조하면, 산소 농도가 50% 내지 70%인 경우에 가장 우수하고, 산소 농도가 그보나 높거나 낮아지면 충방전 횟수가 줄어드는 것으로 나타났다.9 is a graph showing the relationship between the number of charging and discharging times and the oxygen concentration when the specific capacity reaches 80% of the initial specific capacity in the result of FIG. Referring to the graph of FIG. 9, it was found that the oxygen concentration was the best when the oxygen concentration was 50% to 70%, and the number of charging and discharging was decreased when the oxygen concentration was higher or lower.

상술한 결과들을 보면, 산소 농도가 100%인 경우에 전기화학 전지(100)의 방전 효율이 일시적으로 우수할 수는 있으나, 충방전이 반복됨에 따라 전기화학 전지(100)의 열화가 급격하게 진행된다는 것을 알 수 있다. 이러한 열화는 과다한 산소로 인하여 전극 및 전해질 등이 쉽게 산화되어 발생하는 것이다. 따라서, 100%의 산소를 전기화학 전지(100)에 공급하면 전기화학 전지(100)의 수명이 짧아질 수 있다. 또한, 산소 농도가 21%인 경우에는 산소의 부족으로 인하여 방전 효율과 충방전 횟수에서 모두 성능이 좋지 않았다.The above results show that although the discharge efficiency of the electrochemical cell 100 may be temporarily excellent when the oxygen concentration is 100%, the deterioration of the electrochemical cell 100 is abruptly progressed . This deterioration is caused by oxidation of an electrode and an electrolyte due to excessive oxygen. Therefore, when 100% oxygen is supplied to the electrochemical cell 100, the lifetime of the electrochemical cell 100 can be shortened. Also, when the oxygen concentration was 21%, the performance was not good at both the discharge efficiency and the number of charge / discharge cycles due to the lack of oxygen.

이상에서 알아본 바와 같이, 전기화학 전지(100)의 성능과 수명을 향상시키기 위해서는 21%보다 높고 100%보다 낮은 산소 농도로 전기화학 전지(100)를 운전하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 전기화학 전지(100)의 전지 모듈(120) 내에 제공되는 공기 중의 산소 농도를 30% 이상 100%미만의 범위 내에서 조절할 수 있다. 더욱 구체적으로, 제어부(130)는 전지 모듈(120)의 상태 파라미터를 기초로 하여 전지 모듈(120) 내에 제공되는 공기 중의 산소 농도를 35% 이상 95%미만의 범위 내에서, 또는 50% 내지 80%의 범위 내에서 조절할 수 있다.As described above, in order to improve the performance and lifetime of the electrochemical cell 100, it may be advantageous to operate the electrochemical cell 100 at an oxygen concentration higher than 21% and lower than 100%. For example, the control unit 130 can control the oxygen concentration in the air provided in the battery module 120 of the electrochemical cell 100 within a range of 30% or more and less than 100%. More specifically, the control unit 130 controls the oxygen concentration in the air to be provided in the battery module 120 in the range of 35% to less than 95%, or 50% to 80% %. ≪ / RTI >

도 6 내지 도 9에서는 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우에 대해 알아보았지만, 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 연료 전지셀인 경우에도 전지 모듈(120)에 제공되는 공기 중의 산소 농도를 적절한 범위에서 조절하는 것이 유리할 수 있다.Although the electrochemical battery cell of the battery module 120 is a metal air battery cell in FIGS. 6 to 9, even when the electrochemical battery cell of the battery module 120 is a fuel cell, It may be advantageous to adjust the oxygen concentration in the air to be provided in an appropriate range.

제어부(130)는 제작시에 소프트웨어적으로 또는 하드웨어적으로 미리 설정된 방식에 따라 또는 입력부(132)를 통한 사용자 또는 관리자의 명령에 따라 여러 가지 모드로 동작할 수도 있다.The control unit 130 may operate in various modes according to a preset manner in software or hardware at the time of manufacture or in accordance with a command of a user or an administrator through the input unit 132. [

예를 들어, 가장 간단한 제어 방식은 전지 모듈(120)의 상태를 고려하지 않은 피드포워드 방식이다. 공기 공급부(110)가 제공하는 공기 중의 산소 농도는 특정한 값으로 고정되어 있으며, 제어부(130)는 전지 모듈(120) 내부의 실제 산소 농도와 관계 없이 공기 공급부(110)가 특정한 산소 농도의 공기를 제공하도록 공기 공급부(110)를 제어할 수 있다. 이 경우, 전기화학 전지(100)는 센서부(140)를 포함하지 않을 수도 있다. 또는, 공기 공급부(110)와 전지 모듈(120) 사이의 공기 통로인 제 1 배출구(113a) 내에만 산소 농도 센서(141)가 배치될 수 있다. 이 경우, 제어부(130)는 제 1 배출구(113a) 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도보다 작으면 공기 공급부(110)를 제어하여 산소 농도를 증가시키고, 제 1 배출구(113a) 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도보다 크면 공기 공급부(110)를 제어하여 산소 농도를 감소시킬 수 있다.For example, the simplest control method is a feed forward method that does not consider the state of the battery module 120. The controller 130 controls the air supplying unit 110 to supply air having a specific oxygen concentration to the air supplying unit 110 regardless of the actual oxygen concentration inside the battery module 120 (Not shown). In this case, the electrochemical cell 100 may not include the sensor unit 140. Alternatively, the oxygen concentration sensor 141 may be disposed only in the first outlet 113a, which is an air passage between the air supply unit 110 and the battery module 120. [ In this case, if the oxygen concentration in the first outlet 113a is less than the predetermined concentration, the control unit 130 controls the air supply unit 110 to increase the oxygen concentration, and if the oxygen concentration in the first outlet 113a If the concentration is larger than the prescribed concentration, the oxygen concentration can be reduced by controlling the air supply unit 110. [

또는, 제어부(130)는 전지 모듈(120)의 상태를 고려하여 피드백 방식으로 공기 공급부(110)를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 전지 모듈(120) 내의 산소 농도를 감지하여 전지 모듈(120) 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도 범위 내에서 일정하게 유지되도록 공기 공급부(110)를 제어할 수 있다. 이 경우, 전지 모듈(120)의 내부에 산소 농도 센서(141)가 배치될 수 있다. 전지 모듈(120) 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도보다 낮으면, 제어부(130)는 전지 모듈(120)에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 증가시키도록 공기 공급부(110)를 제어할 수 있다. 또한, 전지 모듈(120) 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도보다 높으면, 제어부(130)는 전지 모듈(120)에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 감소시키도록 상기 공기 공급부(110)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 전지 모듈(120)에 공급되는 공기 중의 산소 농도가 30% 이상 100% 미만의 범위 내에서, 또는 35% 이상 95%미만의 범위 내에서, 또는 50% 내지 80%의 범위 내에서 선택된 특정한 농도로 일정하게 유지되도록 공기 공급부(110)를 제어할 수 있다.Alternatively, the control unit 130 may control the air supply unit 110 in a feedback manner in consideration of the state of the battery module 120. For example, the control unit 130 may sense the oxygen concentration in the battery module 120 and control the air supply unit 110 so that the oxygen concentration in the battery module 120 is kept constant within a predetermined concentration range . In this case, the oxygen concentration sensor 141 may be disposed inside the battery module 120. When the oxygen concentration in the battery module 120 is lower than a predetermined concentration, the controller 130 may control the air supply unit 110 to increase the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120. If the oxygen concentration in the battery module 120 is higher than the predetermined concentration, the controller 130 may control the air supply unit 110 to reduce the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120 . For example, the control unit 130 may set the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120 within a range from 30% to less than 100%, or from 35% to less than 95%, or from 50% to 80% The air supply unit 110 can be controlled so as to be constantly maintained at a specific concentration selected within the range of 0.1 to 10%.

또한, 제어부(130)는 전지 모듈(120) 내의 산소 농도뿐만 아니라 다른 상태 파라미터들을 기초로도 피드백 제어를 수행할 수 있다. 즉, 제어부(130)는 전지 모듈(120) 내의 상태를 감지하고, 그 상태에 따라 전지 모듈(120)에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 가변적으로 조절하도록 공기 공급부(110)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 센서부(140)에서 측정된 전지 모듈(120) 내부의 온도, 전지 모듈(120)의 전압, 전지 모듈(120)로부터 출력되는 전류, 및 전기화학 전지(100)에 인가되는 부하 저항 등의 파라미터들을 기초로 전지 모듈(120) 내의 산소 농도를 증가시키거나 감소시킬 수 있다. 만약 전지 모듈(120)의 전압이 미리 규정된 전압보다 낮아지게 되면, 전지 모듈(120)의 효율을 향상시키기 위하여 제어부(130)는 전지 모듈(120)에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 증가시키도록 공기 공급부(110)를 제어할 수 있다. 또한, 전지 모듈(120)의 내부 온도가 규정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 전지 모듈(120)로부터 출력되는 전류가 규정된 전류보다 커지는 경우, 전기화학 전지(100)에 인가되는 부하 저항이 커지는 경우에 공기 중의 산소 농도를 증가시킬 수 있으며, 그 반대의 경우에는 산소 농도를 감소시킬 수 있다.Also, the controller 130 may perform feedback control on the basis of not only the oxygen concentration in the battery module 120 but also other state parameters. That is, the controller 130 can detect the state of the battery module 120 and control the air supply unit 110 to variably adjust the concentration of oxygen in the air supplied to the battery module 120 according to the state. For example, the temperature of the battery module 120 measured by the sensor unit 140, the voltage of the battery module 120, the current output from the battery module 120, and the load applied to the electrochemical cell 100 Resistance or the like of the battery module 120 based on the parameters. If the voltage of the battery module 120 becomes lower than the predetermined voltage, the controller 130 may increase the oxygen concentration in the air supplied to the battery module 120 to improve the efficiency of the battery module 120 The air supply unit 110 can be controlled. When the internal temperature of the battery module 120 is outside the prescribed temperature range, when the current output from the battery module 120 is larger than the specified current, when the load resistance applied to the electrochemical cell 100 is increased The oxygen concentration in the air can be increased in the case where the oxygen concentration is low and the oxygen concentration can be decreased in the opposite case.

도 10은 일 실시예에 따른 전기화학 전지(100)의 운전 방법의 예를 보이는 순서도이다. 상술한 피드백 방식을 간단히 순서도로 정리하면 도 10과 같을 수 있다. 도 10을 참조하면, 전기화학 전지(100)의 전기 생성 동작이 시작되면(S100), 제어부(130)는 공기 공급부(110)를 제어하여 전지 모듈(120)에 공기를 공급하기 시작한다(S101). 전지 모듈(120)에 공기가 공급되는 동안, 산소 농도 센서(141)는 전지 모듈(120) 내부의 산소 농도를 측정하고 그 결과를 제어부(130)에 전달한다(S102). 제어부(130)는 산소 농도 센서(141)에서 측정된 산소 농도를 미리 규정된 산소 농도 범위의 하한값(c1)과 비교한다(S103). 만약 산소 농도 센서(141)에서 측정된 산소 농도가 산소 농도 범위의 하한값(c1)보다 작다면, 공기 공급부(110)를 제어하여 산소 농도를 증가시킨다(S104). 산소 농도 센서(141)에서 측정된 산소 농도가 산소 농도 범위의 하한값(c1)보다 크면, 제어부(130)는 산소 농도 센서(141)에서 측정된 산소 농도를 미리 규정된 산소 농도 범위의 상한값(c2)과 비교한다(S105). 만약 산소 농도 센서(141)에서 측정된 산소 농도가 산소 농도 범위의 하한값(c2)보다 크다면, 제어부(130)는 공기 공급부(110)를 제어하여 산소 농도를 증가시킨다(S104). 상기 단계(S102~S106)들은 산소 농도 센서(141)에서 측정된 산소 농도가 미리 규정된 산소 농도 범위(c1 내지 c2) 내에 있을 때까지 반복될 수 있다.10 is a flowchart showing an example of a method of operating the electrochemical cell 100 according to an embodiment. The feedback scheme described above can be summarized in a simplified flowchart as shown in FIG. 10, when the electricity generation operation of the electrochemical cell 100 is started (S100), the control unit 130 controls the air supply unit 110 to start supplying air to the battery module 120 (S101 ). The oxygen concentration sensor 141 measures the oxygen concentration in the battery module 120 and transmits the result to the controller 130 in step S102. The control unit 130 compares the oxygen concentration measured by the oxygen concentration sensor 141 with a lower limit value c1 of a predetermined oxygen concentration range (S103). If the oxygen concentration measured by the oxygen concentration sensor 141 is smaller than the lower limit value c1 of the oxygen concentration range, the oxygen concentration is increased by controlling the air supply unit 110 (S104). If the oxygen concentration measured by the oxygen concentration sensor 141 is larger than the lower limit value c1 of the oxygen concentration range, the controller 130 sets the oxygen concentration measured by the oxygen concentration sensor 141 to the upper limit value c2 (S105). If the oxygen concentration measured by the oxygen concentration sensor 141 is greater than the lower limit c2 of the oxygen concentration range, the controller 130 controls the air supply unit 110 to increase the oxygen concentration at step S104. The above steps (S102 to S106) can be repeated until the oxygen concentration measured by the oxygen concentration sensor 141 is within the predetermined oxygen concentration range (c1 to c2).

그리고, 센서부(140)는 산소 농도 이외에 전지 모듈(120)의 다른 상태 파라미터들도 감지할 수 있다(S107). 도 10의 순서도에는 편의상 상태 파라미터들을 감지하는 단계(S107)가 산소 농도를 측정하는 단계(S101)에 이어서 수행되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상태 파라미터들을 감지하는 단계(S107)가 산소 농도를 측정하는 단계(S101)보다 먼저 수행될 수도 있으며, 또는 상태 파라미터들을 감지하는 단계(S107)와 산소 농도를 측정하는 단계(S101)가 동시에 수행될 수도 있다.In addition, the sensor unit 140 may detect other status parameters of the battery module 120 in addition to the oxygen concentration (S107). In the flowchart of FIG. 10, for convenience, the step of detecting the state parameters (S107) is shown to be performed subsequent to the step of measuring the oxygen concentration (S101), but the present invention is not limited thereto. For example, the step of detecting the state parameters (S107) may be performed prior to the step of measuring the oxygen concentration (S101), or the step of detecting the state parameters (S107) and the step of measuring the oxygen concentration (S101) May be performed simultaneously.

그런 후, 제어부(130)는 상태 파라미터들을 감지하는 단계(S107)에서 측정된 결과를 기초로 산소 농도를 증가시킬 요인이 있는 지 여부를 판단한다(S108). 예를 들어, 전지 모듈(120)의 전압이 미리 규정된 전압보다 낮아지게 되는 경우, 전지 모듈(120)의 내부 온도가 규정된 온도 범위를 벗어나는 경우, 전지 모듈(120)로부터 출력되는 전류가 규정된 전류보다 커지는 경우, 또는 전기화학 전지(100)에 인가되는 부하 저항이 규정된 저항보다 커지는 경우가 발생하면, 제어부(130)는 산소 농도 범위의 하한값(c1)과 상한값(c2)을 각각 증가시킬 수 있다(S109). 그리고 전지 모듈(120) 내의 산소 농도를 다시 측정하여(S101) 전지 모듈(120) 내의 산소 농도를 증가시킬 수 있다.Thereafter, the control unit 130 determines whether there is a factor to increase the oxygen concentration based on the result of the measurement in the step of detecting the state parameters (S107) (S108). For example, when the voltage of the battery module 120 becomes lower than the predetermined voltage, when the internal temperature of the battery module 120 is outside the prescribed temperature range, the current output from the battery module 120 is regulated The control unit 130 increases the lower limit value c1 and the upper limit value c2 of the oxygen concentration range by a predetermined value so that the load resistance of the electrochemical cell 100 becomes larger than the prescribed resistance, (S109). The oxygen concentration in the battery module 120 may be measured again (S101) to increase the oxygen concentration in the battery module 120. [

산소 농도를 증가시킬 요인이 없다면, 제어부(130)는 상태 파라미터들을 감지하는 단계(S107)에서 측정된 결과를 기초로 산소 농도를 감소시킬 요인이 있는 지 여부를 판단한다(S110). 예를 들어, 전지 모듈(120)의 전압이 미리 규정된 전압보다 높아지게 되는 경우, 전지 모듈(120)의 내부 온도가 규정된 온도 범위 내로 들어오는 경우, 전지 모듈(120)로부터 출력되는 전류가 규정된 전류보다 작아지는 경우, 또는 전기화학 전지(100)에 인가되는 부하 저항이 규정된 저항보다 작아지는 경우가 발생하면, 제어부(130)는 산소 농도 범위의 하한값(c1)과 상한값(c2)을 각각 감소시킬 수 있다(S111). 그리고 전지 모듈(120) 내의 산소 농도를 다시 측정하여(S101) 전지 모듈(120) 내의 산소 농도를 감소시킬 수 있다.If there is no factor to increase the oxygen concentration, the controller 130 determines whether there is a factor to decrease the oxygen concentration based on the measured result in step S107 of detecting the state parameters (S110). For example, when the voltage of the battery module 120 becomes higher than a predetermined voltage, when the internal temperature of the battery module 120 falls within the prescribed temperature range, the current output from the battery module 120 is regulated The control unit 130 sets the lower limit value c1 and the upper limit value c2 of the oxygen concentration range to be smaller than the current or when the load resistance applied to the electrochemical cell 100 becomes smaller than the prescribed resistance (S111). Then, the oxygen concentration in the battery module 120 can be measured again (S101), and the oxygen concentration in the battery module 120 can be reduced.

지금까지는 전기화학 전지(100)가 전기 생성 동작을 수행하는 경우에 대해 설명하였다. 한편, 전지 모듈(120)의 전기화학 전지셀이 금속 공기 전지셀인 경우에, 전기화학 전지(100)가 충전 동작을 수행하는 동안에는, 전지 모듈(120)이 산소를 필요로 하지 않으며 오히려 전지 모듈(120)의 내부에서 산소가 발생하게 된다. 따라서, 공기 공급부(110)가 전지 모듈(120)에 산소를 제공할 필요가 없다. 오히려 전지 모듈(120) 내부의 산소 농도를 낮추어 주는 것이 유리할 수 있다. 따라서, 이 경우에 제어부(130)는 공기 공급부(110)의 수분 제거부(112)만을 동작시키고 산소 발생부(113)의 동작을 중지시킬 수 있다. 그러면, 수분이 제거된 건조한 공기만이 전지 모듈(120)에 공급될 수 있다. 이때 전지 모듈(120)에 제공되는 공기에 포함된 산소의 농도는 대기 중의 산소 농도와 같은 21%일 수 있다.Up to now, the case where the electrochemical cell 100 performs the electricity generating operation has been described. Meanwhile, when the electrochemical battery cell of the battery module 120 is a metal air cell, during the charging operation of the electrochemical cell 100, the battery module 120 does not need oxygen, Oxygen is generated in the interior of the chamber 120. Therefore, it is not necessary for the air supply unit 110 to supply oxygen to the battery module 120. Rather, it may be advantageous to lower the oxygen concentration in the battery module 120. Accordingly, in this case, the control unit 130 can operate only the water removing unit 112 of the air supplying unit 110 and stop the operation of the oxygen generating unit 113. Then, only dry air from which moisture has been removed can be supplied to the battery module 120. At this time, the concentration of oxygen included in the air supplied to the battery module 120 may be 21%, which is equal to the concentration of oxygen in the air.

도 10에서 설명한 동작을 수행하기 위한 제어부(130)는 컴퓨터에서 실행 가능한 소프트웨어의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상술한 기능을 구현하는 소프트웨어는 컴퓨터로 읽을 수 있는 프로그램 코드로서 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체(computer-readable recording medium) 상에 저장될 수 있다. 그러한 기록 매체는, 예를 들어, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), CD-ROMs, 자기 테이프, 플로피 디스크, 및 광학식 데이터 저장 장치(optical data storage device) 등을 포함하는 어떠한 형태의 데이터 저장 장치도 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 분산되어 배치될 수도 있다. 필요에 따라서는, 제어부(130)의 동작 상태 또는 전지 모듈(120)의 상태 파라미터들에 관한 정보를 송수신할 수 있도록 소프트웨어를 구현할 수도 있다. 또한, 제어부(130)는 도 10에서 설명한 동작을 수행하는 소프트웨어를 실행시키기 위한 전용의 하드웨어를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 소프트웨어를 실행시키기 위한 전용의 전자 회로 또는 마이크로 프로세서를 포함할 수 있다.The controller 130 for performing the operations described with reference to FIG. 10 may be implemented in the form of software executable on a computer. For example, the software that implements the functions described above may be stored on a computer-readable recording medium as computer-readable program code. Such a recording medium includes, for example, a recording medium including a read-only memory (ROM), a random-access memory (RAM), CD-ROMs, a magnetic tape, a floppy disk and an optical data storage device Any type of data storage device may be included. The computer-readable recording medium may also be distributed over a wired or wireless network. If necessary, software may be implemented to transmit and receive information about the operating state of the controller 130 or the state parameters of the battery module 120. [ In addition, the control unit 130 may include dedicated hardware for executing the software for performing the operations described with reference to FIG. For example, the control unit 130 may include a dedicated electronic circuit or microprocessor for executing the software.

지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 산소 농도를 조절할 수 있는 전기화학 전지 및 전기화학 전지의 운전 방법에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.Up to now, an illustrative embodiment of an electrochemical cell and an operation method of an electrochemical cell capable of adjusting the oxygen concentration to facilitate understanding of the present invention has been described and shown in the accompanying drawings. It should be understood, however, that such embodiments are merely illustrative of the present invention and not limiting thereof. And it is to be understood that the invention is not limited to the details shown and described. Since various other modifications may occur to those of ordinary skill in the art.

100.....전기화학 전지 110.....공기 공급부
111.....공기 흡입부 112.....수분 제거부
113.....산소 발생부 115.....산소 저장부
120.....전지 모듈 130.....제어부
140.....센서부100 ..... Electrochemical cell 110 ..... Air supply
111 ..... air intake part 112 ..... moisture removal
113 ..... oxygen generator 115 ..... oxygen storage
120 ..... battery module 130 ..... controller
140 ..... sensor part

Claims (34)

적어도 하나의 전기화학 전지셀을 포함하는 전지 모듈;
상기 전지 모듈에 공기를 공급하는 것으로, 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성된 공기 공급부; 및
상기 공기 공급부의 산소 농도 조절 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 전기화학 전지.A battery module including at least one electrochemical battery cell;
An air supply unit configured to supply air to the battery module, the air supply unit configured to adjust an oxygen concentration in the air supplied to the battery module; And
And a control unit for controlling the oxygen concentration adjusting operation of the air supplying unit. 제 1 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 제어부의 제어에 따라 공기 중의 질소를 흡착하는 양을 조절함으로써 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성된 전기화학 전지.The method according to claim 1,
Wherein the air supply unit adjusts the oxygen concentration in the air supplied to the battery module by controlling the amount of nitrogen adsorbed in the air under the control of the controller. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 전지 모듈 내의 상태에 따라 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 가변적으로 조절하도록 상기 공기 공급부를 제어하는 전기화학 전지.The method according to claim 1,
Wherein the controller controls the air supply unit so as to variably adjust the oxygen concentration in the air supplied to the battery module according to a state in the battery module. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 전지 모듈 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도로 일정하게 유지되도록 상기 공기 공급부를 제어하는 전기화학 전지.The method according to claim 1,
Wherein the control unit controls the air supply unit such that the oxygen concentration in the battery module is kept constant at a predetermined concentration. 제 4 항에 있어서,
상기 전지 모듈 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도보다 낮으면, 상기 제어부는 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 증가시키도록 상기 공기 공급부를 제어하며,
상기 전지 모듈 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도보다 높으면, 상기 제어부는 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 감소시키도록 상기 공기 공급부를 제어하는 전기화학 전지.5. The method of claim 4,
Wherein the control unit controls the air supply unit to increase the oxygen concentration in the air supplied to the battery module when the oxygen concentration in the battery module is lower than a predetermined concentration,
Wherein the control unit controls the air supply unit to reduce the oxygen concentration in the air supplied to the battery module when the oxygen concentration in the battery module is higher than a predetermined concentration. 제 4 항에 있어서,
상기 미리 규정된 산소 농도는 30% 이상 100% 미만인 전기화학 전지.5. The method of claim 4,
Wherein the predetermined oxygen concentration is 30% or more and less than 100%. 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도가 30% 이상 100% 미만의 범위 내에서 선택된 농도로 일정하게 유지되도록 상기 공기 공급부를 제어하는 전기화학 전지.The method according to claim 1,
Wherein the controller controls the air supply unit so that the oxygen concentration in the air supplied to the battery module is kept constant at a selected concentration within a range of 30% or more and less than 100%. 제 1 항에 있어서,
상기 전지 모듈 내의 산소 농도, 상기 전지 모듈 내부의 온도, 상기 전지 모듈의 전압, 및 상기 전지 모듈에 인가되는 부하 저항 중에서 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 센서부를 더 포함하는 전기화학 전지.The method according to claim 1,
Further comprising: a sensor unit for measuring at least one parameter among oxygen concentration in the battery module, temperature inside the battery module, voltage of the battery module, and load resistance applied to the battery module. 제 8 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 센서부에서 측정된 적어도 하나의 파라미터를 기초로 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 상기 공기 공급부를 제어하는 전기화학 전지.9. The method of claim 8,
Wherein the control unit controls the air supply unit to adjust an oxygen concentration in the air supplied to the battery module based on at least one parameter measured by the sensor unit. 제 9 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전지 모듈의 전기 생성 동작시에, 상기 전지 모듈의 전압이 미리 규정된 전압보다 낮아지면 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 증가시키도록 상기 공기 공급부를 제어하는 전기화학 전지.10. The method of claim 9,
Wherein the control unit controls the air supply unit to increase the oxygen concentration in the air supplied to the battery module when the voltage of the battery module is lower than a predetermined voltage, . 제 8 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 센서부에서 측정된 적어도 하나의 파라미터를 표시하는 표시부 및 사용자의 명령을 입력 받기 위한 입력부를 포함하는 전기화학 전지.9. The method of claim 8,
Wherein the control unit includes a display unit for displaying at least one parameter measured by the sensor unit and an input unit for receiving a command of the user. 제 11 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 전지 모듈 내의 산소 농도를 상기 입력부를 통해 입력된 농도로 일정하게 유지하도록 상기 공기 공급부를 제어하는 전기화학 전지.12. The method of claim 11,
Wherein the controller controls the air supply unit to maintain the oxygen concentration in the battery module constant at a concentration input through the input unit. 제 1 항에 있어서,
상기 공기 공급부는:
외부의 공기를 흡입하는 공기 흡입부; 및
흡입된 공기 중에서 산소를 분리하여 산소를 발생시키는 산소 발생부;를 포함하는 전기화학 전지.The method according to claim 1,
The air supply unit includes:
An air suction unit for sucking outside air; And
And an oxygen generating part for generating oxygen by separating oxygen from the sucked air. 제 13 항에 있어서,
상기 산소 발생부는 흡탈착 방식 또는 분리부화막 방식으로 산소를 여과시키도록 구성된 전기화학 전지.14. The method of claim 13,
Wherein the oxygen generating unit is configured to filter oxygen by an adsorption / desorption method or a separating membrane method. 제 14 항에 있어서,
상기 흡탈착 방식은 PSA(pressure swing adsorption), TSA(thermal swing adsorption), PTSA(pressure thermal swing adsorption), 및 VSA(vacuum swing adsorption) 중에서 어느 하나의 방식을 포함하는 전기화학 전지.15. The method of claim 14,
The adsorption / desorption method includes any one of PSA (pressure swing adsorption), TSA (thermal swing adsorption), PTSA (pressure thermal swing adsorption), and VSA (vacuum swing adsorption). 제 13 항에 있어서,
상기 산소 발생부는, 상기 전지 모듈에 연결되어 상기 분리한 산소를 상기 전지 모듈에 제공하는 제 1 배출구 및 산소를 분리하고 남은 기체를 배출시키는 제 2 배출구를 포함하는 전기화학 전지.14. The method of claim 13,
Wherein the oxygen generator includes a first outlet connected to the battery module and providing the separated oxygen to the battery module, and a second outlet discharging gas remaining after separating oxygen. 제 16 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 제 1 또는 2 배출구로부터 배출되는 기체의 적어도 일부를 상기 제어부의 제어에 따라 상기 산소 발생부로 환류시킴으로써 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성된 전기화학 전지.17. The method of claim 16,
Wherein the air supply unit regulates at least a part of the gas discharged from the first or second outlet to the oxygen generating unit under the control of the control unit to adjust the oxygen concentration in the air supplied to the battery module. 제 16 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 산소를 저장하고 있는 산소 저장부를 더 포함하는 전기화학 전지.17. The method of claim 16,
Wherein the air supply part further comprises an oxygen storage part storing oxygen. 제 18 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 산소 저장부 내의 산소를 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제 1 배출구에 제공함으로써 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성된 전기화학 전지.19. The method of claim 18,
Wherein the air supply unit controls the oxygen concentration in the air supplied to the battery module by providing oxygen in the oxygen storage unit to the first outlet under the control of the control unit. 제 13 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 흡입된 공기 중의 수분을 제거하는 수분 제거부를 더 포함하는 전기화학 전지.14. The method of claim 13,
Wherein the air supply unit further comprises a moisture removing unit for removing moisture in the sucked air. 제 20 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 전지 모듈의 충전 동작시에, 상기 산소 발생부의 동작을 중지하여 수분이 제거된 공기만이 상기 전지 모듈에 공급되도록 상기 공기 공급부를 제어하는 전기화학 전지.21. The method of claim 20,
Wherein the controller stops the operation of the oxygen generator during the charging operation of the battery module to control the air supplier so that only the air with moisture removed is supplied to the battery module. 제 1 항에 있어서,
상기 공기 공급부는:
외부의 공기를 흡입하는 공기 흡입부;
흡입된 공기 중의 수분을 제거하는 수분 제거부; 및
산소를 저장하고 있는 산소 저장부;를 포함하는 전기화학 전지.The method according to claim 1,
The air supply unit includes:
An air suction unit for sucking outside air;
Water removal means for removing moisture in the sucked air; And
And an oxygen storage portion storing oxygen. 제 22 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 산소 저장부 내의 산소를 상기 제어부의 제어에 따라 상기 수분이 제거된 공기에 혼합함으로써 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하도록 구성된 전기화학 전지.23. The method of claim 22,
And the air supply unit adjusts the oxygen concentration in the air supplied to the battery module by mixing the oxygen in the oxygen storage unit with the moisture removed air under the control of the control unit. 제 1 항에 있어서,
상기 전지 모듈은 공기 중의 산소를 양극 활물질로서 사용하는 적어도 하나의 금속 공기 전지셀 또는 연료가 가진 화학에너지를 전기화학반응에 의해 전기에너지로 바꾸는 적어도 하나의 연료전지 셀을 포함하는 전기화학 전지.The method according to claim 1,
Wherein the battery module comprises at least one metal air battery cell using oxygen in the air as a cathode active material, or at least one fuel cell cell converting chemical energy of the fuel into electrical energy by an electrochemical reaction. 적어도 하나의 전기화학 전지셀을 포함하는 전지 모듈에 공기 공급부를 이용하여 공기를 공급하는 단계; 및
상기 전지 모듈에 공기를 공급하는 동안, 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 미리 규정된 농도 범위 내에서 일정하게 또는 가변적으로 조절하도록 상기 공기 공급부를 제어하는 단계;를 포함하는 전기화학 전지의 운전 방법.Supplying air to a battery module including at least one electrochemical battery cell using an air supply unit; And
And controlling the air supply unit so that the oxygen concentration in the air supplied to the battery module is constantly or variably controlled within a predetermined concentration range while air is supplied to the battery module How to drive. 제 25 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 공기 중의 질소를 흡착하는 양을 조절함으로써 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하는 전기화학 전지의 운전 방법.26. The method of claim 25,
Wherein the air supply unit regulates the amount of nitrogen adsorbed in the air, thereby adjusting the oxygen concentration in the air supplied to the battery module. 제 25 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 전지 모듈 내의 상태에 따라 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 가변적으로 조절하는 전기화학 전지의 운전 방법.26. The method of claim 25,
Wherein the air supply unit variably adjusts an oxygen concentration in the air supplied to the battery module according to a state of the battery module. 제 25 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 전지 모듈 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도로 일정하게 유지되도록 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 가변적으로 조절하는 전기화학 전지의 운전 방법.26. The method of claim 25,
Wherein the air supply unit variably adjusts the oxygen concentration in the air supplied to the battery module so that the oxygen concentration in the battery module is kept constant at a predetermined concentration. 제 28 항에 있어서,
상기 전지 모듈 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도보다 낮으면, 상기 공기 공급부는 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 증가시키며,
상기 전지 모듈 내의 산소 농도가 미리 규정된 농도보다 높으면, 상기 공기 공급부는 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 감소시키는 전기화학 전지의 운전 방법.29. The method of claim 28,
The air supply unit increases the oxygen concentration in the air supplied to the battery module when the oxygen concentration in the battery module is lower than a predetermined concentration,
Wherein the air supply unit reduces the oxygen concentration in the air supplied to the battery module when the oxygen concentration in the battery module is higher than a predetermined concentration. 제 28 항에 있어서,
상기 미리 규정된 산소 농도는 30% 이상 100% 미만인 전기화학 전지의 운전 방법.29. The method of claim 28,
Wherein the predetermined oxygen concentration is 30% or more and less than 100%. 제 25 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 30% 이상 100% 미만의 범위 내에서 선택된 농도로 일정하게 유지시키는 전기화학 전지의 운전 방법.26. The method of claim 25,
Wherein the air supply unit maintains the concentration of oxygen in the air supplied to the battery module to a predetermined concentration within a range of 30% or more and less than 100%. 제 25 항에 있어서,
상기 전지 모듈 내의 산소 농도, 상기 전지 모듈 내부의 온도, 상기 전지 모듈의 전압, 및 상기 전지 모듈에 인가되는 부하 저항 중에서 적어도 하나의 파라미터를 측정하는 단계를 더 포함하는 전기화학 전지의 운전 방법.26. The method of claim 25,
Measuring at least one parameter among oxygen concentration in the battery module, temperature inside the battery module, voltage of the battery module, and load resistance applied to the battery module. 제 32 항에 있어서,
상기 공기 공급부는 상기 측정된 적어도 하나의 파라미터를 기초로 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 조절하는 전기화학 전지의 운전 방법.33. The method of claim 32,
Wherein the air supply unit adjusts the concentration of oxygen in the air supplied to the battery module based on the measured at least one parameter. 제 33 항에 있어서,
상기 공기 공급부는, 상기 전지 모듈의 전기 생성 동작시에, 상기 전지 모듈의 전압이 미리 규정된 전압보다 낮아지면 상기 전지 모듈에 공급되는 공기 중의 산소 농도를 증가시키는 전기화학 전지의 운전 방법.34. The method of claim 33,
Wherein the air supply unit increases the oxygen concentration in the air supplied to the battery module when the voltage of the battery module is lower than a predetermined voltage in the electricity generating operation of the battery module.
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