KR20210136690A - 금속-공기 전지장치 및 그 온도 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

금속-공기 전지장치 및 그 온도 제어 방법이 제공된다. 개시된 금속-공기 전지장치는 양극, 음극 등을 포함하는 금속-공기 전지 셀 구조체들을 각각 지닌 입구 모듈 및 메인 모듈을 포함할 수 있다. 상기 입구 모듈 및 상기 메인 모듈은 전기적으로 각각 독립적으로 제어될 수 있으며, 상기 입구 모듈 및 상기 메인 모듈 사이에는 공기와 같은 유체가 연통되어 흐를 수 있는 채널이 형성될 수 있다. 상기 입구 모듈 및 상기 메인 모듈의 온도는 방전 전류 밀도를 조절하거나, 충전 또는 온도 조절부에 의해 독립적으로 제어될 수 있다.

Description

금속-공기 전지장치 및 그 온도 제어 방법{Battery apparatus of metal-air and temperature control method thereof}
본 개시는 금속-공기 전지장치 및 그 온도 제어 방법에 관한 것이다.
금속-공기 전지는 리튬 등의 금속 이온의 흡장 및 방출이 가능한 음극(anode)과 공기 중의 산소를 산화 및 환원시킬 수 있는 양극(cathode)을 구비한다. 그리고, 양극 및 음극 사이에는 금속이온 전도성 매체가 형성된다. 금속-공기 전지의 방전 과정에서, 음극으로부터 방출되는 금속 이온과 양극의 공기 중의 산소가 반응하여 금속 산화물이 생성된다. 그리고 금속-공기 전지의 충전 과정에서는 생성된 금속 산화물이 금속 이온과 공기로 환원된다. 이러한 과정을 통하여 금속-공기 전지장치의 충전 및 방전이 이루어질 수 있다. 양극 활물질인 산소는 공기로부터 얻어지기 때문에, 전지 내에 양극 활물질을 봉입할 필요가 없다. 리튬 공기 전지는 양극 활물질로서 대기 중의 공기를 사용하고 있으며, 높은 에너지 밀도를 가질 수 있어 차세대 전지로 많은 관심을 받고 있다.
금속-공기 전지장치는 양극에 공기 공급 시 금속-공기 전지장치의 입구 부분과 다른 부위와의 온도 편차가 발생할 수 있다. 이에 따라 금속-공기 전지의 에너지 밀도가 감소하는 등의 금속-공기 전지장치의 성능 저하를 방지할 필요성이 있다.
본 개시의 일측면은 금속-공기 전지장치에 관한 것이다.
본 개시의 다른 측면은 금속-이온 전자장치의 온도 제어 방법에 관한 것이다.
양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 형성된 이온 전도층; 및
금속-공기 전지 셀 구조체들을 각각 포함하며, 전기적으로 독립적으로 제어되는 입구 모듈 및 메인 모듈; 및
상기 입구 모듈 및 상기 메인 모듈 사이에 유체가 연통되어 흐르도록 형성된 채널;을 포함하며,
상기 입구 모듈 및 상기 메인 모듈의 온도는 독립적으로 제어되는 금속-공기 전지장치를 제공한다.
상기 입구 모듈은 입구 모듈 배선에 의해 전기적으로 제어되며,
상기 메인 모듈은 메인 모듈 배선에 의해 전기적으로 제어될 수 있다.
상기 메인 모듈 및 상기 입구 모듈을 제어하는 제어부; 및
상기 메인 모듈 및 상기 입구 모듈의 온도를 측정하는 온도 측정부를 포함할 수 있다.
상기 온도 측정부는,
상기 메인 모듈의 온도를 측정하는 제 1온도 측정부; 및
상기 입구 모듈의 온도를 측정하는 제 2온도 측정부;를 포함할 수 있다.
상기 제 1온도 측정부는 상기 채널과 인접한 메인 모듈의 영역 및 상기 메인 모듈에서 공기가 외부로 빠져 나가는 유로의 단부 영역에서 온도를 측정할 수 있다.
상기 입구 모듈의 일면에 형성된 것으로, 상기 입구 모듈의 온도를 조절하는 온도 조절부;를 포함할 수 있다.
또한, 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법에 있어서,
상기 금속-공기 전지장치의 온도를 측정하여 금속-공기 전지장치의 온도 및 온도 편차를 얻으며,
상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도 및 온도 편차 값들과 미리 설정된 온도 및 온도 편차 값들을 각각 비교하며,
상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 낮거나, 상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도 편차가 미리 설정된 온도 편차보다 큰 경우, 상기 입구 모듈 또는 상기 메인 모듈의 온도를 조절하는 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법을 제공한다.
상기 입구 모듈 또는 상기 메인 모듈의 방전 전류 밀도를 조절하여 상기 입구 모듈 또는 상기 메인 모듈의 온도를 조절할 수 있다.
상기 입구 모듈 또는 상기 메인 모듈의 방전 전류 밀도를 높여 상기 입구 모듈 또는 상기 메인 모듈의 온도를 상승시킬 수 있다.
상기 입구 모듈의 방전 전류 밀도를 상기 메인 모듈의 방전 전류 밀도보다 높임으로써, 상기 입구 모듈의 온도를 상승시킬 수 있다.
상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 낮은 경우,
상기 입구 모듈의 온도를 상승시킨 후, 상기 입구 모듈에 외부 공기를 공급할 수 있다.
상기 입구 모듈의 온도를 상승시킨 후, 미리 설정된 온도와 비교하여 미리 설정된 온도 이상의 온도인지 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 입구 모듈의 온도가 미리 설정된 온도 이상의 온도인 경우에만, 상기 입구 모듈에 외부 공기를 공급할 수 있다.
상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도와 비교하여, 상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 낮은 경우,
상기 입구 모듈을 충전함으로써 상기 입구 모듈의 온도를 조절할 수 있다.
상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도와 비교하여, 상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 낮은 경우,
상기 입구 모듈의 일면에 형성된 온도 조절부를 통하여 상기 입구 모듈의 온도를 조절할 수 있다.
본 개시에 따르면, 전기적으로 독립적으로 구동하는 입구 모듈 및 메인 모듈을 포함하는 금속-공기 전지장치를 제공할 수 있다. 입구 모듈 및 메인 모듈의 온도를 독립적으로 제어함으로 금속-공기 전지장치의 모듈 전체 온도의 온도 편차를 최소화할 수 있으며, 금속-공기 전지장치가 균일하며 안정적인 동작이 가능하다.
도 1a는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 1b는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 셀 구조체를 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 공기 이동 경로를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 제어부 및 온도 측정부를 포함하는 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 입구 모듈에 온도 조절부가 형성된 것을 나타낸 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 금속-공기 전지장치 및 그 온도 제어 방법에 대해 상세히 설명하고자 한다. 이와 관련하여, 본 실시예는 다른 형태를 지닐 수 있으며, 여기에 설명된 설명에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 실시예는 단지 본 설명의 양태를 설명하기 위해 도면을 참조한다.
도 1a는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 그리고, 도 1b는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 셀 구조체를 나타낸 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)는 하우징(H) 내에 포함된 입구 모듈(inlet module)(10) 및 메인 모듈(main module)(20)을 포함한다. 입구 모듈(inlet module)(10) 및 메인 모듈(main module)(20)에는 각각 공기 중의 산소를 산화 또는 환원시킬 수 있는 양극(cathode)(15)과 금속 이온의 흡장 및 방출이 가능한 음극(anode)(11)을 포함하는 금속-공기 전지 셀 구조체들을 포함할 수 있다. 금속-공기 전지 셀 구조체는 양극(15)의 일면에 형성된 양극 집전체(16) 및 음극(11)의 일면에 형성된 음극 집전체(19)를 포함할 수 있다. 양극 집전체(16) 상에는 확산층(18)이 형성될 수 있다. 그리고, 양극(15) 및 음극(11) 사이에는 이온 전도층(14)이 형성될 수 있다.
실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)에 포함되는 금속-공기 전지 셀 구조체의 양극(15), 양극 집전체(16), 확산층(18), 음극(11), 음극 집전체 및 이온 전도층(14)은 일반적인 금속-공기 전지장치에서 적용될 수 있는 것이면 제한없이 사용될 수 있다.
그리고 본 명세서에서 사용되는 용어인 "공기(air)"는 일반적으로 단순히 대기 중에 존재하는 공기뿐만 아니라, 산소를 포함하는 혼합 기체나 순수한 산소 성분의 기체를 모두 포함할 수 있다.
실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)은 서로 전기적으로 독립적으로 제어될 수 있으며, 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도도 서로 독립적으로 제어될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 공기 이동 경로를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10)은 입구 모듈 배선(12)과 연결되며, 메인 모듈(20)은 메인 모듈 배선(22)과 연결될 수 있다. 입구 모듈(10)과 메인 모듈(20) 사이에는 공기와 같은 유체가 연통되어 흐를 수 있도록 채널이 형성될 수 있다. 입구 모듈(10)의 공기는 채널을 통하여 메인 모듈(20)로 흐를 수 있으며, 결국 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 동일한 유로(F)를 통하여 금속-공기 전지장치(100) 내에 공기가 흐를 수 있다. 실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)의 구동 시, 외부의 공기(Air)는 입구 모듈(10)로 진입할 수 있으며, 입구 모듈(10)에서 메인 모듈(20) 방향으로 공기는 흐를 수 있다.
상술한 바와 같이, 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)은 전기적으로 서로 독립적으로 제어될 수 있으며, 또한 온도도 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)은 각각 금속-공기 전지 셀 구조체들을 포함할 수 있으며, 물리적으로 분리된 구조를 지닐 수 있다. 실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)은 오랜 시간 동안의 구동의 결과 열화 정도에 차이가 있을 수 있으며, 필요에 따라 개별적으로 교체될 수 있다.
도 3은 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 제어부 및 온도 측정부를 포함하는 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)는 온도 측정부(T1, T2)를 포함할 수 있으며 메인 모듈(20)의 온도를 측정하는 제 1온도 측정부(T1) 및 입구 모듈(10)의 온도를 측정하는 제 2온도 측정부(T2)를 포함할 수 있다. 본 개시에서는 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도를 측정하며, 측정된 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도에 따라 제어부(controller unit)(30)에서 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 또는 메인 모듈(20)의 온도를 제어할 수 있다. 제어부(30)는 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 또는 메인 모듈(20)의 구동을 제어할 수 있으며, 구체적으로 방전 전류 밀도를 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
메인 모듈(20)의 온도를 측정하는 제 1온도 측정부(T1) 및 입구 모듈(10)의 온도를 측정하는 제 2온도 측정부(T2)의 온도 측정 위치는 각각 다수개일 수 있다. 예를 들어, 메인 모듈(20)의 온도를 측정하는 제 1온도 측정부(T1)의 온도 측정 위치는 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20) 사이의 채널의 위치와 인접한 지점과, 메인 모듈(20)에서 공기가 외부로 빠져 나가는 유로(F)의 단부 영역일 수 있다. 메인 모듈(20)에서의 온도 측정 위치를 다수개로 지정함으로써 메인 모듈(20)에서의 온도 편차를 정확히 측정할 수 있다.
도 4는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법을 나타낸 도면이다. 여기서는 금속-공기 전지장치(100)의 온도를 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 방전 전류 밀도를 조절함으로써 제어하는 방법에 대해 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도를 측정(S20)한다. 금속-공기 전지장치(100)의 온도는 다양한 위치에서 측정될 수 있다. 메인 모듈(20)의 온도는 제 1온도 측정부(T1)에서 측정될 수 있다. 입구 모듈(10)의 온도는 제 2온도 측정부(T2)에서 측정될 수 있다. 예를 들어, 제 1온도 측정부(T1)는 메인 모듈(20)의 온도를 다양한 위치에서 측정할 수 있으며, 메인 모듈(20)에서 입구 모듈(10)과 연결되는 채널과 인접한 메인 모듈(20)의 영역과, 메인 모듈(20)에서 공기가 외부로 빠져 나가는 유로(F)의 끝 지점에서 온도를 측정할 수 있다. 이와같이 측정된 온도 값은 제어부(30)로 전송될 수 있다.
그리고, 제어부(30)에서는 제 1온도 측정부(T1)에서 측정된 메인 모듈(20)의 온도 및 제 2온도 측정부(T2)에서 측정된 입구 모듈(10)의 온도로부터 금속-공기 전지장치(100)의 전체적인 온도(T) 값을 얻을 수 있다. 그리고, 제어부(30)에서는 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 각 지점에서 측정된 온도 값들의 편차(ΔT) 값을 얻을 수 있다.
다음으로 제어부(30)에서 측정된 온도(T)를 미리 설정된 온도(Ttarget)와 비교하거나, 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 각 지점에서 측정된 온도 값들의 편차(ΔT)를 미리 설정된 온도 편차(ΔTtarget)와 비교할 수 있다(S21). 여기서 미리 설정된 온도(Ttarget)는 금속-공기 전지장치(100)의 안정적인 구동에 요구되는 최소 온도일 수 있으며, 예를 들어 섭씨 약 50도 내지 70도 일 수 있으며, 다만 이는 제한적인 것은 아니다. 그리고, 미리 설정된 온도 편차(ΔTtarget)는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)의 구동에 요구되는 금속-공기 전지장치(100) 내부의 최대 온도 편차 값으로 정해진 것일 수 있다.
개시에 따른 금속-이온 전지장치(100)의 온도(T)가 미리 설정된 온도(Ttarget)보다 작거나, 입구 모듈(10)과 금속-공기 전지장치(100) 정체의 온도 편차(ΔT)가 미리 설정된 온도 편차(ΔTtarget)보다 큰 경우(Yes), 제어부(30)에서는 금속-이온 전지장치(100)의 온도를 영역별로 선택적으로 조절(S22)할 수 있다. 상술한 바와 같이, 제어부(30)에서는 입구 모듈(10) 또는 메인 모듈(20)의 온도를 선택적으로 제어할 수 있다. 입구 모듈(10) 또는 메인 모듈(20)의 온도는 각각 입구 모듈(10) 또는 메인 모듈(20)의 방전 전류 밀도(I)를 조절함으로써 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
입구 모듈(10)의 온도를 상승시키고자 하는 경우에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 입구 모듈(10)의 온도를 상승시키고자 하는 경우, 제어부(30)에서 입구 모듈(10)에 인가하는 방전 전류 밀도(Iinlet)를 상승시킬 수 있다. 입구 모듈(10)에 인가되는 방전 전류 밀도가 상승하는 경우, 입구 모듈(10)의 온도가 상승할 수 있다. 반대로 메인 모듈(20)의 온도를 상승시키고자 하는 경우, 메인 모듈(20)의 방전 전류 밀도를 상승시킬 수 있다.
또한, 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20) 중 하나의 온도를 상대적으로 다른 하나에 비해 높이고자 하는 경우에는 상대적인 방전 전류 밀도 값을 상승시킬 수 있다. 예를 들어, 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도 차이(ΔT)가 미리 설정된 온도 차이(ΔTtarget)보다 큰 경우, 입구 모듈(10) 또는 메인 모듈(20)의 방전 전류 밀도(Iinlet)를 상승시킴으로써 입구 모듈(10) 또는 메인 모듈(20)의 온도를 높일 수 있다. 다만, 방전 전류 밀도(I)는 미리 설정된 최대 방전 전류 밀도 값(Imax)보다는 낮도록 제한할 수 있다.
이처럼 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도를 제어한 뒤, 다시 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도를 측정(S20)하는 과정을 다시 실시할 수 있다. 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도를 조절한 뒤, 금속-이온 전지장치(100)의 온도(T)가 미리 설정된 온도(Ttarget)보다 작거나, 금속-공기 전지장치(100) 내부의 온도 편차(ΔT)가 미리 설정된 온도 편차(ΔTtarget)보다 큰 경우, 입구 모듈(10) 또는 메인 모듈(20)의 온도를 다시 제어(S22)하는 과정을 실시할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법의 예를 나타낸 도면이다. 여기서는 입구 모듈(10)의 온도를 상승시킴으로써, 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)을 통과하는 공기의 온도를 상승시켜 메인 모듈(20)은 온도를 상승시키는 방법에 대해 설명한다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 먼저 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도를 측정한다(S10). 메인 모듈(20)의 온도는 제 1온도 측정부(T1)에서 측정될 수 있으며, 입구 모듈(10)의 온도는 제 2온도 측정부(T2)에서 측정될 수 있다. 제 1온도 측정부(T1) 및 제 2온도 측정부(T2)에서 측정된 온도 값은 제어부(30)로 전송될 수 있다.
그리고, 제어부(30)에서 제 1온도 측정부(10)에서 측정된 입구 모듈(10)의 온도 및 제 2온도 측정부(T2)에서 측정된 온도를 미리 설정된 온도(Ttarget)와 비교한다(S11). 금속-공기 전지장치(100)의 전체 온도가 미리 설정된 온도(Ttarget)보다 낮은 경우, 금속 이온의 전도가 원활하지 않아 금속-공기 전지장치(100)가 정상 작동하지 않을 수 있다. 금속-공기 전지장치(100)의 온도(T)가 미리 설정된 온도(Ttarget)를 비교하여, 금속-공기 전지장치(100)의 온도(T)가 미리 설정된 온도(Ttarget)보다 낮은 경우(Yes), 입구 모듈(10)의 온도를 상승시킬 수 있다(S12).
입구 모듈(10)의 온도를 상승시킨 뒤, 다시 입구 모듈(10)의 온도를 미리 설정된 온도(Ttarget)를 비교할 수 있다(S11). 입구 모듈(10)의 온도를 상승시킨 뒤(S12), 전지 모듈의 온도를 측정하는 단계(S10)부터 다시 진행할 수 있다. 입구 모듈(10)의 온도가 미리 설정된 온도(Ttarget)보다 낮은 경우, 다시 입구 모듈의 온도를 상승시킬 수 있다(S12).
입구 모듈(10)의 온도가 미리 설정된 온도(Ttarget)와 비교하여, 입구 모듈(10)의 온도가 미리 설정된 온도(Ttarget)보다 크거나 같은 경우(No), 입구 모듈(10)에 외부의 공기(air)를 공급(S13)할 수 있다. 입구 모듈(10)에 공급된 공기(air)는 입구 모듈(10)의 온도에 따라 상승하게 된다. 그리고, 공기(air)는 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)을 연결하는 채널의 유로(F)를 따라 메인 모듈(20)로 이동하면서 메인 모듈(20)의 온도를 상승시킬 수 있다.
입구 모듈(10)의 온도를 상승시키기 위하여 다양한 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 제어부(30)에서 입구 모듈(10)이 충전 작동을 하도록 구동함으로써 입구 모듈(10)의 온도를 상승시킬 수 있다. 실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)의 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)은 각각 전기적으로 독릭적으로 제어될 수 있다. 따라서, 제어부(30)에서 입구 모듈 배선(12)을 통하여 입구 모듈(10)에 대해서만 충전 과정을 실시함으로써 입구 모듈(10)의 온도를 상승시킬 수 있다. 그리고, 상술한 바와 같이 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 방전 전류 밀도를 각각 독립적으로 제어함으로써 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도를 각각 독립적으로 제어할 수 있다.
또한, 입구 모듈(10)의 일면에 온도 조절부를 형성함으로써 입구 모듈(10)의 온도를 제어할 수 있다. 이를 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 입구 모듈에 온도 조절부가 추가적으로 형성된 구성을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)는 입구 모듈(10)의 일면에 온도 조절부(40)가 형성될 수 있다. 온도 조절부(40)는 입구 모듈(10)의 온도가 예를 들어 금속-공기 전지장치(100)의 구동에 요구되는 미리 설정된 온도(Ttarget)보다 낮은 경우, 입구 모듈(10)의 온도를 독립으로 조절할 수 있다. 온도 조절부(40)는 제어부(30)에 의해 제어될 수 있다. 도 5 및 도 6를 참조하면, 전지 모듈의 온도를 측정(S10)한 뒤, 제어부(30)에서 입구 모듈(10)의 온도가 미리 설정된 온도(Ttarget)와 비교(S11)할 수 있다. 만일 입구 모듈(10)의 온도가 미리 설정된 온도(Ttarget)보다 낮은 경우, 제어부(30)에서 입구 모듈(10)과 직접 접하는 온도 조절부(40)를 상승시킴 입구 모듈(10) 온도가 미리 설정된 온도(Ttarget)와 동일하거나 더 크도록 조절할 수 있다.
이처럼 실시예에 따른 금속-공기 전지장치(100)는 독립적으로 전기적으로 제어 가능한 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)을 포함할 수 있으며, 입구 모듈(10) 및 메인 모듈(20)의 온도를 독립적으로 제어할 수 있다. 이에 따라 금속-공기 전지장치(100)의 용이한 온도 조절 및 온도 편차를 최소화하면서 금속-공기 전지장치(100)를 안정적으로 구동시킬 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 본 실시예에 따른 금속-공기 전지장치의 일구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과함을 유의해야 한다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100: 금속-공기 전지장치 10: 입구 모듈
11: 음극, 12: 입구 모듈 배선
14: 이온 전도층, 15: 양극
16: 양극 집전체, 18: 확산층
19: 음극 집전체, 20: 메인 모듈
22: 메인 모듈 배선, 30: 제어부
40: 온도 조절부

Claims (15)

  1. 금속-공기 전지 셀 구조체들을 각각 포함하며, 전기적으로 독립적으로 제어되는 입구 모듈 및 메인 모듈; 및
    상기 입구 모듈 및 상기 메인 모듈 사이에 유체가 연통되어 흐르도록 형성된 채널;을 포함하며,
    상기 입구 모듈 및 상기 메인 모듈의 온도는 독립적으로 제어되는 금속-공기 전지장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 입구 모듈은 입구 모듈 배선에 의해 전기적으로 제어되며,
    상기 메인 모듈은 메인 모듈 배선에 의해 전기적으로 제어되는 금속-공기 전지장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 모듈 및 상기 입구 모듈을 제어하는 제어부; 및
    상기 메인 모듈 및 상기 입구 모듈의 온도를 측정하는 온도 측정부를 포함하는 금속-공기 전지장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 온도 측정부는,
    상기 메인 모듈의 온도를 측정하는 제 1온도 측정부; 및
    상기 입구 모듈의 온도를 측정하는 제 2온도 측정부;를 포함하는 금속-공기 전지장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1온도 측정부는 상기 채널과 인접한 메인 모듈의 영역 및 상기 메인 모듈에서 공기가 외부로 빠져 나가는 유로의 단부 영역에서 온도를 측정하는 금속-공기 전지장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 입구 모듈의 일면에 형성된 것으로, 상기 입구 모듈의 온도를 조절하는 온도 조절부;를 포함하는 금속-공기 전지장치.
  7. 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법에 있어서,
    상기 금속-공기 전지장치의 온도를 측정하여 금속-공기 전지장치의 온도 및 온도 편차를 얻으며,
    상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도 및 온도 편차 값들과 미리 설정된 온도 및 온도 편차 값들을 각각 비교하며,
    상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 낮거나, 상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도 편차가 미리 설정된 온도 편차보다 큰 경우, 상기 입구 모듈 또는 상기 메인 모듈의 온도를 조절하는 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 입구 모듈 또는 상기 메인 모듈의 방전 전류 밀도를 조절하여 상기 입구 모듈 또는 상기 메인 모듈의 온도를 조절하는 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 입구 모듈 또는 상기 메인 모듈의 방전 전류 밀도를 높여 상기 입구 모듈 또는 상기 메인 모듈의 온도를 상승시키는 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 입구 모듈의 방전 전류 밀도를 상기 메인 모듈의 방전 전류 밀도보다 높임으로써, 상기 입구 모듈의 온도를 상승시키는 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 낮은 경우,
    상기 입구 모듈의 온도를 상승시킨 후, 상기 입구 모듈에 외부 공기를 공급하는 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 입구 모듈의 온도를 상승시킨 후, 미리 설정된 온도와 비교하여 미리 설정된 온도 이상의 온도인지 판단하는 과정을 포함하는 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 입구 모듈의 온도가 미리 설정된 온도 이상의 온도인 경우에만, 상기 입구 모듈에 외부 공기를 공급하는 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법.
  14. 제 7항에 있어서,
    상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도와 비교하여, 상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 낮은 경우,
    상기 입구 모듈을 충전함으로써 상기 입구 모듈의 온도를 조절하는 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법.
  15. 제 7항에 있어서,
    상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도와 비교하여, 상기 금속-공기 전지장치의 측정된 온도가 미리 설정된 온도보다 낮은 경우,
    상기 입구 모듈의 일면에 형성된 온도 조절부를 통하여 상기 입구 모듈의 온도를 조절하는 금속-공기 전지장치의 온도 제어 방법.
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