KR20200021081A - 전지 시스템 및 이동체 - Google Patents

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Abstract

양극 활물질로서 공기 중의 산소를 이용하고, 음극 활물질로서 리튬을 이용한 리튬 공기 전지가 알려져 있지만, 산소를 효율적으로 이용 가능한 전지 시스템을 제공할 수 있는 것이 바람직하다. 리튬 산소 전지와, 리튬 산소 전지로부터 방출된 산소를 압축하는 산소 압축부와, 산소 압축부에 의해서 압축된 산소를 저장하는 저장부와, 저장부에 저장되어 있는 산소를 리튬 산소 전지에 공급하는 산소 공급부를 구비하는 전지 시스템을 제공한다.

Description

전지 시스템 및 이동체
본 발명은 전지 시스템 및 이동체에 관한 것이다.
양극 활물질로서 공기 중의 산소를 이용하고, 음극 활물질로서 리튬을 이용한 리튬 공기 전지가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1: 국제 공개 제2015/115480호
산소를 효율적으로 이용 가능한 전지 시스템을 제공할 수 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 양태에 의하면, 전지 시스템이 제공된다. 전지 시스템은 리튬 산소 전지를 구비할 수 있다. 전지 시스템은 리튬 산소 전지로부터 방출된 산소를 압축하는 산소 압축부를 구비할 수 있다. 전지 시스템은 산소 압축부에 의해서 압축된 산소를 저장하는 저장부를 구비할 수 있다. 전지 시스템은 저장부에 저장되어 있는 산소를 리튬 산소 전지에 공급하는 산소 공급부를 구비할 수 있다.
상기 전지 시스템은 상기 리튬 산소 전지를 밀폐하는 밀폐 케이스를 추가로 구비할 수 있고, 상기 산소 압축부 및 상기 산소 공급부는 상기 밀폐 케이스에 연결되어 있을 수 있다. 상기 산소 공급부는 상기 저장부에 저장되어 있는 산소를 상기 밀폐 케이스에 공급할 수 있고, 상기 전지 시스템은 상기 밀폐 케이스 내에 배치되고, 상기 산소 공급부에 의해서 공급된 산소를 상기 리튬 산소 전지에 대해서 송풍하는 송풍 팬을 추가로 구비할 수 있다.
상기 전지 시스템은, 상기 밀폐 케이스의 내압을 측정하는 내압 측정부와, 상기 밀폐 케이스의 내압을 미리 정해진 범위 내로 유지하는 내압 조정부를 추가로 구비할 수 있다. 상기 내압 조정부는 상기 밀폐 케이스의 내압이 미리 정해진 임계치보다 높은 경우, 상기 산소 압축부에 상기 밀폐 케이스 내의 산소를 압축시킬 수 있고, 상기 밀폐 케이스의 내압이 미리 정해진 임계치보다 낮은 경우, 상기 산소 공급부에 상기 저장부에 저장되어 있는 산소를 상기 밀폐 케이스에 대해서 공급시킬 수 있다. 상기 산소 공급부는 컴프레서일 수 있고, 상기 내압 조정부는 상기 컴프레서의 회전수를 조정함으로써, 상기 밀폐 케이스의 내압을 유지할 수 있다. 상기 내압 조정부는 상기 저장부에 저장되어 있는 산소의, 상기 밀폐 케이스로의 공급량을 조정하는 밸브를 제어함으로써, 상기 밀폐 케이스의 내압을 유지할 수 있다.
상기 전지 시스템은 상기 밀폐 케이스 내의 온도를 측정하는 온도 측정부와, 상기 밀폐 케이스 내의 온도를 미리 정해진 범위 내로 유지하는 온도 조정부를 추가로 구비할 수 있다. 상기 온도 조정부는 상기 산소 공급부로부터 상기 밀폐 케이스에 공급되는 산소를 가열함으로써, 상기 밀폐 케이스 내의 온도를 조정할 수 있다. 상기 온도 조정부는 상기 밀폐 케이스 내에 설치된 히터에 의해서 상기 밀폐 케이스 내를 가열함으로써, 상기 밀폐 케이스 내의 온도를 조정할 수 있다. 상기 밀폐 케이스는 보온 효과를 가질 수 있다. 상기 밀폐 케이스는 단열재를 가질 수 있다.
상기 산소 압축부는 컴프레서일 수 있다. 상기 산소 공급부는 상기 컴프레서일 수 있다. 상기 컴프레서는 상기 리튬 산소 전지의 전력을 사용하여 산소를 압축할 수 있다. 상기 컴프레서는 상기 저장부에 저장되어 있는 압축된 산소의 팽창력을 이용하여 발전할 수 있다.
상기 전지 시스템은 상기 리튬 산소 전지에 전력을 공급하여 상기 리튬 산소 전지를 충전하는 전력 공급부를 구비할 수 있고, 상기 산소 압축부는 상기 전력 공급부가 상기 리튬 산소 전지를 충전함으로써 상기 리튬 산소 전지로부터 방출된 산소를 압축할 수 있다. 상기 전력 공급부는 태양광 발전에 의해서 발전된 전력을 상기 리튬 산소 전지에 공급할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 의하면, 상기 전지 시스템과, 상기 리튬 산소 전지의 전력을 사용하여 이동 제어를 실행하는 이동 제어부를 구비하는 이동체가 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 의하면, 상기 전지 시스템과, 상기 리튬 산소 전지의 전력을 사용하여 무선 통신을 실행하는 무선 통신부를 구비하는 이동체가 제공된다.
본 발명의 제4 양태에 의하면, 비행 가능하고, 성층권 플랫폼으로서 기능하는, 상기 이동체가 제공된다.
덧붙여, 상기의 발명의 개요는, 본 발명의 필요한 특징의 모두를 열거한 것은 아니다. 또, 이들 특징군의 서브 콤비네이션도 또한, 발명이 될 수 있다.
도 1은 전지 시스템(100)의 일례를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 전지 시스템(100)의 다른 일례를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 리튬 산소 전지(110)의 일례를 개략적으로 나타낸다.
도 4는 이동체(200)의 일례를 개략적으로 나타낸다.
이하, 발명의 실시 형태를 통해서 본 발명을 설명하지만, 이하의 실시 형태는 청구 범위에 따른 발명을 한정하는 것은 아니다. 또, 실시 형태 중에서 설명되고 있는 특징의 조합의 모두가 발명의 해결 수단에 필수라고는 할 수 없다.
도 1은 전지 시스템(100)의 일례를 개략적으로 나타낸다. 전지 시스템(100)은 리튬 산소 전지(110), 리튬 산소 전지(110)를 밀폐하는 밀폐 케이스(102), 전력 공급부(130), 컴프레서(140), 컴프레서 제어부(142), 및 압축 산소 탱크(150)를 구비한다.
밀폐 케이스(102)는 산소와, 적어도 1개의 리튬 산소 전지(110)를 밀폐하여 수용한다. 도 1은 밀폐 케이스(102)가 8개의 리튬 산소 전지(110)를 수용하고 있는 경우를 예시한다.
리튬 산소 전지(110)란, 양극 활물질로서 산소를 이용하고, 음극 활물질로서 리튬을 이용한 전지일 수 있다. 리튬 산소 전지(110)는 양극 활물질로서 공기 중의 산소를 이용하는, 이른바 리튬 공기 전지여도 된다.
리튬 산소 전지(110)가 방전하는 경우, 음극의 리튬이 용해되어, 양극측으로 과산화 리튬이 석출(析出)된다. 리튬 산소 전지(110)를 충전하는 경우, 양극의 과산화 리튬이 분해되어, 음극으로 리튬이 석출되고, 산소가 방출된다.
충전시에 리튬 산소 전지(110)로부터 방출되는 산소를, 방전시에 재이용할 수 있는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 따른 전지 시스템(100)에서는, 리튬 산소 전지(110)로부터 방출된 산소를 압축하여 저장한다. 그리고, 전지 시스템(100)은 리튬 산소 전지(110)의 방전시에, 저장하고 있는 산소를 리튬 산소 전지(110)에 공급한다.
이와 같이, 밀폐 케이스(102) 내의 산소를 리사이클함으로써, 산소를 효율적으로 이용할 수 있다. 또, 공기 중의 산소를 이용하는 형태를 채용하는 경우와 비교하여, 산소만을 리튬 산소 전지(110)에 공급할 수 있어, 전지의 고성능화도 도모할 수 있다. 또, 산소를 압축하여 저장함으로써, 산소를 압축하지 않는 경우와 비교하여, 산소의 저장 스페이스를 큰 폭으로 저감시킬 수 있다. 그리고, 이것에 의해, 전지 시스템(100)의 소형화를 실현할 수 있다. 차나 비행기 등의 이동체에 전지 시스템(100)을 탑재하는 경우, 전지 시스템(100)의 소형화는, 이동체의 소형화 등에 공헌한다.
상술과 같이, 본 실시 형태에 따른 전지 시스템(100)은, 종래와 같이 주변에 있는 공기 중의 산소를 이용하여 방전하고, 충전시에는 산소를 대기 중에 방출하는 경우와 비교하여, 밀폐 케이스(102) 내에서 산소를 리사이클함으로써, 전지의 고성능화를 도모할 수 있다고 하는 효과, 예를 들면 성층권 등의 저기압화에서도 이용할 수 있다고 하는 효과, 및 잠수함, 항공기, 및 차 등의 스페이스가 한정되는 환경에 있어서도 충분한 에너지가 얻어진다고 하는 효과 중 적어도 어느 것을 달성할 수 있다. 즉, 종래와 비교하여, 체적 대 전력 용량비가 높은 전지 시스템을 제공할 수 있다고 하는 효과를 달성한다.
전력 공급부(130)는 리튬 산소 전지(110)에 전력을 공급하여 리튬 산소 전지(110)를 충전한다. 전력 공급부(130)는 임의의 발전 시스템을 이용하여 발전된 전력을 리튬 산소 전지(110)에 공급할 수 있다. 예를 들면, 전력 공급부(130)는 태양광 발전에 의해서 발전된 전력을 리튬 산소 전지(110)에 공급한다.
컴프레서(140)는 리튬 산소 전지(110)로부터 방출된 산소를 압축한다. 컴프레서(140)는 전력 공급부(130)가 리튬 산소 전지(110)를 충전함으로써 리튬 산소 전지(110)로부터 방출된 산소를 압축할 수 있다. 컴프레서(140)는 산소 압축부의 일례일 수 있다.
컴프레서(140)는 밀폐 케이스(102)에 연결되어 있을 수 있고, 밀폐 케이스(102) 내의 산소를 압축할 수 있다. 컴프레서(140)는 파이프를 통해서 밀폐 케이스(102)와 연결될 수 있다. 컴프레서(140)는 압축한 산소를 압축 산소 탱크(150)에 저장시킬 수 있다. 압축 산소 탱크(150)는 저장부의 일례일 수 있다.
컴프레서(140)는 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소를 리튬 산소 전지(110)에 공급할 수 있다. 컴프레서(140)는 산소 공급부의 일례일 수 있다. 컴프레서(140)는 밀폐 케이스(102)에 연결되어 있을 수 있고, 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소를 밀폐 케이스(102)에 공급할 수 있다.
컴프레서 제어부(142)는 컴프레서(140)를 제어한다. 컴프레서 제어부(142)는 컴프레서(140)에 산소의 압축을 시키거나, 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소를 리튬 산소 전지(110)에 공급시키거나 하는 경우에, 전력 공급부(130)로부터 공급되는 전력을 사용할 수 있다. 또, 컴프레서 제어부(142)는 컴프레서(140)에 산소의 압축을 시키거나, 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소를 리튬 산소 전지(110)에 공급시키거나 하는 경우에, 리튬 산소 전지(110)에 의해서 제공되는 전력을 사용할 수 있다.
컴프레서 제어부(142)는 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 압축된 산소의 팽창력을 이용하여, 컴프레서(140)를 발전시킬 수 있다. 즉, 컴프레서(140)는 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 압축된 산소의 팽창력을 이용하여 발전할 수 있다.
컴프레서(140)는 압축· 팽창부 및 구동· 발전부를 가질 수 있다. 압축· 팽창부는 산소를 압축, 팽창시킨다. 구동· 발전부는 압축· 팽창부를 구동시켜 산소를 압축시킨다. 예를 들면, 컴프레서(140)가 용적형인 경우, 구동· 발전부는 피스톤이나 스크류 로터(screw rotor)를 모터 등에 의해서 구동시킴으로써 산소를 압축시킨다. 또, 구동· 발전부는 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 압축된 산소를 팽창시켜, 그 팽창력을 이용하여 발전한다. 예를 들면, 컴프레서(140)가 용적형인 경우, 구동· 발전부는 팽창력에 의해서 피스톤이나 스크류 로터에 가해지는 힘을 전력으로 변환한다. 구동· 발전부는 그 외, 임의의 수법을 이용하여, 팽창력을 이용하여 발전할 수 있다. 컴프레서 제어부(142)는 컴프레서(140)에 의해서 발전한 전력을 리튬 산소 전지(110)에 공급함으로써, 리튬 산소 전지(110)를 충전해도 된다.
밀폐 케이스(102)는, 도 1에 나타내는 것처럼 송풍 팬(122)을 포함해도 된다. 밀폐 케이스(102)는, 도 1에 나타내는 것처럼, 복수의 리튬 산소 전지(110)의 각각에 대응하는 복수의 송풍 팬(122)을 포함할 수 있다. 또, 밀폐 케이스(102)는 복수의 리튬 산소 전지(110)에 대응하는, 리튬 산소 전지(110)의 수보다도 적은 송풍 팬(122)을 포함해도 된다.
송풍 팬(122)은 밀폐 케이스(102) 내에 배치되어, 컴프레서(140)에 의해서 밀폐 케이스(102)에 대해서 공급된 산소를 리튬 산소 전지(110)에 대해서 송풍할 수 있다. 송풍 팬(122)은 리튬 산소 전지(110)의 양극에 도달하도록 산소를 송풍할 수 있다.
덧붙여, 도 1에서는, 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소가 컴프레서(140)를 통해서 밀폐 케이스(102)에 공급되는 예를 나타내고 있지만, 이것으로 한정되지 않는다. 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소는, 컴프레서(140)를 통하지 않고 밀폐 케이스(102)에 공급되어도 된다. 예를 들면, 압축 산소 탱크(150)와 밀폐 케이스(102)가 연결될 수 있고, 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소가 밀폐 케이스(102)에 직접 공급된다. 이 경우, 예를 들면, 압축 산소 탱크(150)와 밀폐 케이스(102)의 사이에 밸브가 배치되고, 밸브의 개폐에 의해서, 산소의 공급/비공급이 제어될 수 있다.
도 2는 전지 시스템(100)의 다른 일례를 개략적으로 나타낸다. 도 2에서는, 전지 시스템(100)이, 도 1에서 설명한 구성에 더하여, 내압 측정부(160), 내압 조정부(162), 온도 측정부(170), 온도 조정부(172), 히터(174), 풍량 조정부(180), 및 환경 조정부(190)를 구비하는 경우에 대해 설명한다. 덧붙여, 전지 시스템(100)은, 이들 구성의 모두를 갖지 않아도 되고, 일부만을 가져도 된다.
내압 측정부(160)는 밀폐 케이스(102)의 내압을 측정한다. 내압 측정부(160)는, 예를 들면, 밀폐 케이스(102) 내에 배치된, 밀폐 케이스(102) 내의 기압을 측정하는 임의의 압력 센서이다.
내압 조정부(162)는 밀폐 케이스(102)의 내압을 조정한다. 내압 조정부(162)는 밀폐 케이스(102)의 내압을 미리 정해진 범위 내로 유지할 수 있다. 미리 정해진 범위는, 실험에 의해서 결정될 수 있다. 예를 들면, 밀폐 케이스(102)의 내압을 변화시키면서, 리튬 산소 전지(110)의 성능의 변화를 측정하는 실험을 행함으로써, 리튬 산소 전지(110)의 성능이 임계치를 상회하는 밀폐 케이스(102)의 내압의 범위를, 미리 정해진 범위로서 결정할 수 있다.
내압 조정부(162)는 내압 측정부(160)에 의해서 측정된 밀폐 케이스(102)의 내압이 미리 정해진 임계치보다 높은 경우, 컴프레서(140)에 밀폐 케이스(102) 내의 산소를 압축시킬 수 있다. 또, 내압 조정부(162)는 내압 측정부(160)에 의해서 측정된 밀폐 케이스(102)의 내압이 미리 정해진 임계치보다 낮은 경우, 컴프레서(140)에, 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소를 밀폐 케이스(102)에 공급시킬 수 있다.
내압 조정부(162)는 컴프레서(140)의 회전수를 조정함으로써, 밀폐 케이스(102)의 내압을 조정할 수 있다. 예를 들면, 내압 조정부(162)는 밀폐 케이스(102)의 내압을 더 저하시킬 수 있도록, 컴프레서(140)의 회전수를 더 많게 한다.
전지 시스템(100)은 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소의 밀폐 케이스(102)로의 공급량을 조정하는 밸브를 추가로 구비할 수 있고, 내압 조정부(162)는, 해당 밸브를 제어함으로써, 밀폐 케이스(102)의 내압을 조정할 수 있다.
내압 측정부(160) 및 내압 조정부(162)는, 리튬 산소 전지(110)에 의해서 제공되는 전력을 사용할 수 있다. 또, 내압 측정부(160) 및 내압 조정부(162)는, 전력 공급부(130)에 의해서 공급되는 전력을 사용해도 된다.
온도 측정부(170)는 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 측정한다. 온도 측정부(170)는, 예를 들면, 밀폐 케이스(102) 내에 배치된, 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 측정하는 임의의 온도 센서이다.
온도 조정부(172)는 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 조정한다. 온도 조정부(172)는 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 미리 정해진 범위 내로 유지할 수 있다. 미리 정해진 범위는, 실험에 의해서 결정될 수 있다. 예를 들면, 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 변화시키면서, 리튬 산소 전지(110)의 성능의 변화를 측정하는 실험을 행함으로써, 리튬 산소 전지(110)의 성능이 임계치를 상회하는 밀폐 케이스(102) 내의 온도의 범위를, 미리 정해진 범위로서 결정할 수 있다.
온도 조정부(172)는 밀폐 케이스(102)와 컴프레서(140)를 연결하는 파이프에 대해서 설치된 히터(174)를 이용하여, 컴프레서(140)로부터 밀폐 케이스(102)에 공급되는 산소를 가열함으로써, 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 조정해도 된다.
온도 조정부(172)는 밀폐 케이스(102) 내에 마련된 도시하지 않은 히터를 이용하여 밀폐 케이스(102) 내를 가열함으로써, 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 조정할 수 있다.
밀폐 케이스(102)는 내압을 유지하는 것이 가능한 임의의 재질에 의해서 형성될 수 있다. 또, 밀폐 케이스(102)는 보온 효과를 가질 수 있다. 밀폐 케이스(102)는 단열재를 가질 수 있다. 단열재로서는 섬유계 단열재, 발포계 단열재, 및 진공 단열재 등을 채용할 수 있다. 섬유계 단열재의 구체적인 예로서는, 유리 솜, 록 울(rock wool), 셀룰로오스 파이버, 탄화 코르크, 및 양모 단열재 등을 들 수 있다. 발포계 단열재의 구체적인 예로서는, 발포 합성 고무, 페놀 폼, 폴리스티렌 폼, 비즈법 폴리스티렌 폼(EPS), 압출법 폴리스티렌 폼(XPS), 및 발포 고무 등을 들 수 있다.
덧붙여, 여기에서는, 히터를 이용하는 예를 들어 설명했지만, 이것으로 한정되지 않는다. 온도 조정부(172)는 컴프레서(140)로부터 밀폐 케이스(102)에 공급되는 산소 또는 밀폐 케이스(102) 내를 냉각함으로써, 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 조정해도 된다. 예를 들면, 온도 조정부(172)는 밀폐 케이스(102)와 컴프레서(140)를 연결하는 파이프에 대해서 설치된 도시하지 않은 펠티에 소자 등을 이용하여, 컴프레서(140)로부터 밀폐 케이스(102)에 공급되는 산소를 냉각시킴으로써, 또는, 밀폐 케이스(102) 내에 설치된 펠티에 소자 등을 이용하여 밀폐 케이스(102) 내를 냉각시킴으로써, 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 조정한다. 온도 조정부(172)는 컴프레서(140)로부터 밀폐 케이스(102)에 공급되는 산소 또는 밀폐 케이스(102) 내의 가열 및 냉각을 제어함으로써, 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 조정해도 된다
컴프레서 제어부(142)는 전지 시스템(100)의 동작 모드에 따라서, 컴프레서(140)를 제어해도 된다. 동작 모드로서는, 통상 모드, 전력 공급량을 통상 모드보다도 증가시키는 파워 모드, 및 전력 공급력을 통상 모드보다도 저감시키는 에코 모드 등이 포함될 수 있다. 동작 모드는 전력 공급량이 상이한 2개의 모드만으로 이루어져도 되고, 4개 이상의 모드를 포함해도 된다.
예를 들면, 파워 모드가 선택되었을 경우, 컴프레서 제어부(142)는 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소의 밀폐 케이스(102)에 대한 공급량을 증가시킨다. 또, 에코 모드가 선택되었을 경우, 컴프레서 제어부(142)는 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소의 밀폐 케이스(102)에 대한 공급량을 저감시킬 수 있다. 컴프레서 제어부(142)는, 예를 들면, 컴프레서(140)의 회전수 및 압축 산소 탱크(150)에 저장되어 있는 산소의 밀폐 케이스(102)로의 공급량을 조정하는 밸브를 제어함으로써, 공급량을 조정할 수 있다.
환경 조정부(190)는 리튬 산소 전지(110)의 환경을 조정한다. 환경 조정부(190)는 밀폐 케이스(102)의 내압, 밀폐 케이스(102) 내의 온도, 및 송풍 팬(122)의 송풍량 중 적어도 어느 것을 제어함으로써, 리튬 산소 전지(110)의 환경을 조정할 수 있다.
환경 조정부(190)는 전지 시스템(100)의 동작 모드에 따라서, 리튬 산소 전지(110)의 환경을 조정할 수 있다. 예를 들면, 파워 모드가 선택되었을 경우, 환경 조정부(190)는 리튬 산소 전지(110)에 의한 방전량을 증가시킬 수 있도록, 내압 조정부(162)에 밀폐 케이스(102)의 내압을 상승시키거나, 온도 조정부(172)에 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 상승시키거나, 풍량 조정부(180)에 송풍 팬(122)의 송풍량을 증가시키거나 한다. 환경 조정부(190)는 이들 3개 중 1개만을 행해도 되고, 2개 이상을 행해도 된다.
또, 예를 들면, 에코 모드가 선택되었을 경우, 환경 조정부(190)는 리튬 산소 전지(110)에 의한 방전량을 감소시킬 수 있도록, 내압 조정부(162)에 밀폐 케이스(102)의 내압을 저하시키거나, 온도 조정부(172)에 밀폐 케이스(102) 내의 온도를 저하시키거나, 풍량 조정부(180)에 송풍 팬(122)의 송풍량을 저감시키거나 한다. 환경 조정부(190)는, 이들 3개 중 하나만을 행해도 되고, 2개 이상을 행해도 된다.
또, 환경 조정부(190)는 파워 모드가 선택되었을 경우, 밀폐 케이스(102)의 내압, 밀폐 케이스(102) 내의 온도, 및 송풍 팬(122)의 송풍량을 종합적으로 제어하여, 리튬 산소 전지(110)에 의한 방전량을 증가시켜도 된다. 즉, 환경 조정부(190)는 밀폐 케이스(102)의 내압의 상승 또는 저하와, 밀폐 케이스(102) 내의 온도의 상승 또는 저하와, 송풍 팬(122)의 송풍량의 증가 또는 저감을 임의로 조합함으로써, 리튬 산소 전지(110)에 의한 방전량을 증가시켜도 된다.
또, 환경 조정부(190)는 에코 모드가 선택되었을 경우, 밀폐 케이스(102)의 내압, 밀폐 케이스(102) 내의 온도, 및 송풍 팬(122)의 송풍량을 종합적으로 제어하여, 리튬 산소 전지(110)에 의한 방전량을 저감시켜도 된다. 즉, 환경 조정부(190)는 밀폐 케이스(102)의 내압의 상승 또는 저하와, 밀폐 케이스(102) 내의 온도의 상승 또는 저하와, 송풍 팬(122)의 송풍량의 증가 또는 저감을 임의로 조합함으로써, 리튬 산소 전지(110)에 의한 방전량을 감소시켜도 된다.
도 3은 리튬 산소 전지(110)의 일례를 개략적으로 나타낸다. 도 3에 나타내는 리튬 산소 전지(110)는, 패키지(111)에 덮인 다공성 집전체(113), 다공성 카본 양극(114), 세퍼레이터(116), 및 리튬 금속 음극(118)을 가진다. 산소를 취입하는 재료로 구성된 다공성 집전체(113)의 양면에 다공성 카본 양극(114)이 배치되고, 세퍼레이터(116)와 리튬 금속 음극(118)이 병렬로 배치됨으로써 적층체를 구성한다. 밀폐 케이스(102) 내의 산소가, 패키지(111)에 형성된 환기구(112)를 통해서 적층체에 공급되어, 다공성 집전체(113)를 통해서 다공성 카본 양극(114)에 산소가 공급됨으로써, 방전 반응이 일어난다.
송풍 팬(122)은 환기구(112)를 향해서 산소를 송풍할 수 있다. 이것에 의해, 다공성 카본 양극(114)에 산소가 흡착되는 확률을 높일 수 있다.
덧붙여, 도 3에 나타내는 리튬 산소 전지(110)의 구성은 일례이며, 리튬 산소 전지(110)는 다른 구성을 구비해도 된다다. 예를 들면, 리튬 산소 전지(110)는 적층 구조를 가지지 않고, 1세트의 다공성 카본 양극(114), 세퍼레이터(116) 및 리튬 금속 음극(118)으로 구성된다. 또, 리튬 산소 전지(110)는, 도 3에 나타내는 구성과는 상이한 적층 구조를 가져도 된다.
도 4는 이동체(200)의 일례를 개략적으로 나타낸다. 이동체(200)는 전지 시스템(100), 이동 제어부(210), 통신 제어부(220), 및 발전부(230)를 구비한다. 이동체(200)가 이들 모든 구성을 구비하는 것은 필수라고는 할 수 없다.
이동 제어부(210)는 리튬 산소 전지(110)의 전력을 사용하여 이동체(200)의 이동 제어를 실행한다. 이동체(200)가 자동차 등의 차량인 경우, 이동 제어부(210)는 이동체(200)의 주행을 제어한다. 예를 들면, 전지 시스템(100)은 전기 자동차의 배터리로서 채용될 수 있다. 이동체(200)가 비행체인 경우, 이동 제어부(210)는 이동체(200)의 비행을 제어한다.
통신 제어부(220)는 리튬 산소 전지(110)의 전력을 사용하여 무선 통신을 실행한다. 통신 제어부(220)는, 예를 들면, 휴대 전화 등의 무선 통신 단말과, 코어 네트워크를 중계함으로써, 무선 통신 단말에 무선 통신 서비스를 제공한다. 예를 들면, 이동체(200)가 자동차 등의 차량인 경우, 이동체(200)는 이동 기지국차로서 기능할 수 있다. 또, 예를 들면, 이동체(200)가 비행체인 경우, 이동체(200)는 성층권 플랫폼으로서 기능할 수 있다.
발전부(230)는 발전한다. 발전부(230)는, 예를 들면, 태양광 발전에 의해서 발전한다. 발전부(230)는 발전한 전력을 전지 시스템(100)의 전력 공급부(130)에 공급할 수 있다. 전력 공급부(130)는 발전부(230)로부터 수급된 전력을 리튬 산소 전지(110) 및 컴프레서 제어부(142) 등에 공급할 수 있다.
발전부(230)는 발전한 전력을 이동 제어부(210)에 공급해도 된다. 또, 발전부(230)는 발전한 전력을 통신 제어부(220)에 공급해도 된다.
이상, 본 발명을 실시 형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에, 다양한 변경 또는 개량을 더하는 것이 가능하다는 것이 당업자에게 분명하다. 그 같은 변경 또는 개량을 더한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 청구 범위의 기재로부터 분명하다.
100: 전지 시스템 102: 밀폐 케이스
110: 리튬 산소 전지 111: 패키지
112: 환기구 113: 다공성 집전체
114: 다공성 카본 양극 116: 세퍼레이터
118: 리튬 금속 음극 122: 송풍 팬
130: 전력 공급부 140: 컴프레서
142: 컴프레서 제어부 150: 압축 산소 탱크
160: 내압 측정부 162: 내압 조정부
170: 온도 측정부 172: 온도 조정부
174: 히터 180: 풍량 조정부
190: 환경 조정부 200: 이동체
210: 이동 제어부 220: 통신 제어부
230: 발전부

Claims (24)

  1. 리튬 산소 전지와,
    상기 리튬 산소 전지로부터 방출된 산소를 압축하는 산소 압축부와,
    상기 산소 압축부에 의해서 압축된 산소를 저장하는 저장부와,
    상기 저장부에 저장되어 있는 산소를 상기 리튬 산소 전지에 공급하는 산소 공급부
    를 구비하는, 전지 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 리튬 산소 전지를 밀폐하는 밀폐 케이스
    를 추가로 구비하고,
    상기 산소 압축부 및 상기 산소 공급부는 상기 밀폐 케이스에 연결되어 있는, 전지 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 산소 공급부는 상기 저장부에 저장되어 있는 산소를 상기 밀폐 케이스에 공급하고,
    상기 전지 시스템은
    상기 밀폐 케이스 내에 배치되고, 상기 산소 공급부에 의해서 공급된 산소를 상기 리튬 산소 전지에 대해서 송풍하는 송풍 팬
    을 추가로 구비하는, 전지 시스템.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 밀폐 케이스의 내압을 측정하는 내압 측정부와,
    상기 밀폐 케이스의 내압을 미리 정해진 범위 내로 유지하는 내압 조정부
    를 구비하는 전지 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 내압 조정부는 상기 밀폐 케이스의 내압이 미리 정해진 임계치보다 높은 경우, 상기 산소 압축부에 상기 밀폐 케이스 내의 산소를 압축시키고, 상기 밀폐 케이스의 내압이 미리 정해진 임계치보다 낮은 경우, 상기 산소 공급부에 상기 저장부에 저장되어 있는 산소를 상기 밀폐 케이스에 대해서 공급시키는, 전지 시스템.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 산소 공급부는 컴프레서이고,
    상기 내압 조정부는 상기 컴프레서의 회전수를 조정함으로써, 상기 밀폐 케이스의 내압을 유지하는, 전지 시스템.
  7. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 내압 조정부는 상기 저장부에 저장되어 있는 산소의, 상기 밀폐 케이스로의 공급량을 조정하는 밸브를 제어함으로써, 상기 밀폐 케이스의 내압을 유지하는, 전지 시스템.
  8. 청구항 2 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀폐 케이스 내의 온도를 측정하는 온도 측정부와,
    상기 밀폐 케이스 내의 온도를 미리 정해진 범위 내로 유지하는 온도 조정부
    를 구비하는, 전지 시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 온도 조정부는 상기 산소 공급부로부터 상기 밀폐 케이스에 공급되는 산소를 가열함으로써, 상기 밀폐 케이스 내의 온도를 조정하는, 전지 시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 온도 조정부는 상기 밀폐 케이스 내에 마련된 히터에 의해서 상기 밀폐 케이스 내를 가열함으로써, 상기 밀폐 케이스 내의 온도를 조정하는, 전지 시스템.
  11. 청구항 2 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밀폐 케이스는 보온 효과를 가지는, 전지 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 밀폐 케이스는 단열재를 가지는, 전지 시스템.
  13. 청구항 3에 있어서,
    상기 송풍 팬에 의한 송풍량을 조정하는 풍량 조정부와,
    상기 밀폐 케이스의 내압을 측정하는 내압 측정부와,
    상기 밀폐 케이스의 내압을 조정하는 내압 조정부와,
    상기 밀폐 케이스 내의 온도를 측정하는 온도 측정부와,
    상기 밀폐 케이스 내의 온도를 조정하는 온도 조정부
    를 추가로 구비하는, 전지 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 풍량 조정부에 의한 상기 송풍량의 조정, 상기 내압 조정부에 의한 상기 밀폐 케이스의 내압의 조정, 및 상기 온도 조정부에 의한 상기 밀폐 케이스의 온도의 조정 중 적어도 어느 것을 제어함으로써, 상기 리튬 산소 전지의 환경을 조정하는 환경 조정부
    를 추가로 구비하는, 전지 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 환경 조정부는 상기 전지 시스템의 동작 모드에 따라서, 상기 리튬 산소 전지의 환경을 조정하는, 전지 시스템.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 산소 압축부는 컴프레서인, 전지 시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 산소 공급부는 상기 컴프레서인, 전지 시스템.
  18. 청구항 16 또는 청구항 17에 있어서,
    상기 컴프레서는 상기 리튬 산소 전지의 전력을 사용하여 산소를 압축하는, 전지 시스템.
  19. 청구항 16 내지 청구항 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴프레서는 상기 저장부에 저장되어 있는 압축된 산소의 팽창력을 이용하여 발전하는, 전지 시스템.
  20. 청구항 1 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리튬 산소 전지에 전력을 공급하여 상기 리튬 산소 전지를 충전하는 전력 공급부
    를 구비하고,
    상기 산소 압축부는, 상기 전력 공급부가 상기 리튬 산소 전지를 충전함으로써 상기 리튬 산소 전지로부터 방출된 산소를 압축하는, 전지 시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 전력 공급부는 태양광 발전에 의해서 발전된 전력을 상기 리튬 산소 전지에 공급하는, 전지 시스템.
  22. 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 기재된 전지 시스템과,
    상기 리튬 산소 전지의 전력을 사용하여 이동 제어를 실행하는 이동 제어부
    를 구비하는 이동체.
  23. 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 한 항에 기재된 전지 시스템과,
    상기 리튬 산소 전지의 전력을 사용하여 무선 통신을 실행하는 무선 통신부
    를 구비하는 이동체.
  24. 비행 가능하고, 성층권 플랫폼으로서 기능하는, 청구항 22 또는 청구항 23에 기재된 이동체.
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