KR20220024614A - 에너지 저장 시스템 - Google Patents

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KR20220024614A
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마크 보그가슈
다니엘라 볼
토마스 크라머
탄야 하이슬리츠
아르민 스트리에플러
뵈른 헬바흐
팀 라이히너
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칼 프로이덴베르크 카게
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 저장 셀(storage cell)(2)을 포함하는 에너지 저장 시스템(energy storage system)(1)에 관한 것으로, 이때 상기 저장 셀(2)에는 적어도 부분적으로 피복(3)이 제공되어 있고, 이때 상기 피복(3)은 플라스틱으로 구성되며, 이때 상기 피복에는 열 전도성을 높이기 위한 재료가 제공되어 있다.

Description

에너지 저장 시스템
본 발명은 하나 이상의 저장 셀(storage cell)을 포함하는 에너지 저장 시스템(energy storage system)에 관한 것으로, 이때 상기 저장 셀에는 적어도 부분적으로 피복이 제공되어 있고, 이때 상기 피복은 플라스틱으로 구성된다.
에너지 저장 시스템들은 널리 사용되고 특히 재충전 가능한 전기 에너지 저장기로서 이동식 및 고정식 시스템들에서 이용된다. 이 경우, 재충전 가능한 저장기 형태의 에너지 저장 시스템은 휴대용 전자 기기에서 이용되는데, 예를 들어 측정기, 의료기, 공구 또는 소비재에서 이용된다. 또한, 재충전 가능한 저장기 형태의 에너지 저장 시스템은 전기적으로 구동하는 교통수단의 전기 에너지를 제공하기 위해 이용된다. 이 경우, 전기적으로 구동하는 교통수단은 이륜차, 사륜차, 예를 들어 승용차, 또는 버스, 화물차, 철도 차량 또는 지게차와 같은 상용차일 수 있다. 더 나아가 에너지 저장 시스템은 선박 및 항공기에서도 이용된다.
또한, 재충전 가능한 저장기 형태의 에너지 저장 시스템을 고정식 적용예들에 제공하는 것도 공지되어 있는데, 예를 들어 네트워크 스테이션(network station)에서 백업 시스템(backup system)으로서, 그리고 재생 가능한 에너지원으로부터 전기 에너지를 저장하기 위해 제공될 수 있다.
이 경우, 빈번하게 이용되는 에너지 저장 시스템은 리튬-이온-어큐뮬레이터(lithium-ion accumulator) 형태의 재충전 가능한 저장기이다. 상기 유형의 에너지 저장 시스템은 다른 재충전 가능한 저장기와 마찬가지로 대부분 복수의 저장 셀을 포함하고, 상기 저장 셀들은 하우징(housing) 내에 배치되어 있다. 이 경우, 하우징 내에 배치되어 서로 전기적으로 연결된 복수의 저장 셀은 모듈(module)을 형성한다.
또 다른 공지된 에너지 저장 시스템들은 예를 들어 리튬-황-어큐뮬레이터, 고체-어큐뮬레이터 또는 금속-공기-어큐뮬레이터이다.
재충전 가능한 저장기 형태의 에너지 저장 시스템은 단지 제한된 온도 범위 내에서 최대의 전기 용량을 갖는다. 최적의 온도 범위를 초과하거나, 또는 최적의 온도 범위에 미달하면, 에너지 저장 시스템의 전기 용량은 강하게 강하하거나, 적어도 에너지 저장 시스템의 기능이 악영향을 받는다.
특히 지나치게 높은 온도는 에너지 저장 시스템의 손상을 야기할 수 있다. 이와 같은 관련하여 특히 리튬-이온-셀들의 경우에 소위 열 폭주가 공지되어 있다(Thermal Runaway). 이 경우, 단시간에 높은 열적 에너지량 및 가스 형태의 분해 산물이 발생하는데, 이는 저장 셀 내부의 높은 압력 및 높은 온도를 유발한다. 이와 같은 효과는 특히, 예를 들어 전기적으로 구동하는 차량의 전기 에너지를 제공하기 위한 에너지 저장 시스템들의 경우와 같이, 높은 에너지 밀도를 갖고 그에 따라 좁은 공간에 많은 저장 셀을 포함하는 에너지 저장 시스템들에서 문제가 된다. 이 경우, 열 폭주의 문제는 그에 상응하게 단일 저장 셀들의 증가하는 에너지량에 따라, 그리고 하우징 내에 배치된 저장 셀들의 패킹 밀도(packing density)의 증가에 의해 커진다.
저장 셀의 열 폭주 시 에너지 저장 시스템 내부에서 국부적으로 대략 30초의 시간 동안 600 ℃ 또는 그 이상의 범위 내의 온도가 발생할 수 있다. 이 경우, 적합한 조치들에 의해, 이웃한 저장 셀들의 온도가 지나치게 강하게 상승하지 않도록, 이웃한 저장 셀들로의 에너지 전달이 감소해야 한다. 바람직하게 이웃한 저장 셀들의 온도가 최대 100 ℃가 되어야 한다. 그러나 이와 같은 값은 어큐뮬레이터를 위해 사용된 화학 물질들 및 셀 하우징으로부터 셀 코일(cell coil)로의 열 유입에 강하게 의존한다. 그에 상응하게 상기 온도는 100 ℃보다 현저히 위에 또는 아래에 놓일 수 있다.
이 경우, 해당 저장 셀은 비가역적으로 손상되기도 하지만, 손상이 이웃한 저장 셀들로 확산되는 상황은 방지될 수 있다(열 전달 방지).
이를 위한 조치로서, 예를 들어 WO 2019/046871로부터, 저장 셀들 사이에 냉각 장치를 배치하는 것이 공지되어 있는데, 이때 상기 장치는 평평하게 형성되어 있고 부분적으로 저장 셀들의 케이싱(casing)에 밀착한다.
본 발명의 과제는 개선된 작동 안전성을 갖는 에너지 저장 시스템을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제는 제1항의 특징들에 의해 해결된다. 종속 청구항들은 바람직한 설계예들을 참조한다.
본 발명에 따른 에너지 저장 시스템은 하나 이상의 저장 셀을 포함하고, 이때 상기 저장 셀에는 적어도 부분적으로 피복이 제공되어 있고, 이때 상기 피복은 플라스틱으로 구성되며, 이때 상기 피복에는 열 전도성을 높이기 위한 재료가 제공되어 있다.
피복은 바람직하게 탄성을 갖는다.
피복은 저장 셀들로부터 방출된 열을 흡수하여 이와 같은 열을 냉각 장치에 배출하는데, 예를 들어 냉매가 관류하는 냉각기에 배출한다. 피복이 플라스틱으로 구성됨으로써, 상기 피복은 대량으로 비용 저렴하게 제조될 수 있다. 계속해서 피복은 탄성적인 설계로 인해 저장 셀의 외면에 밀착함으로써, 결과적으로 상기 저장 셀과 피복 사이에 직접적인 접촉이 발생하고, 이는 재차 열 전도를 위해 바람직하다.
그러나 대부분의 플라스틱은 비교적 우수하지 않은 열 전도성을 갖는다. 피복 내에 삽입된 열 전도성을 높이기 위한 재료에 의해 플라스틱으로 형성된 피복의 열 전도성은 상당히 개선된다. 그럼으로써 특히, 저장 셀 내에서 발생하는 열 피크(heat peak)가 확실하게 배출될 수 있도록 보장된다. 바람직하게 본 발명에 따라 설계된 피복의 전기 전도성은 최소 0.6 W/(m·K)이다.
저장 셀은 라운드 셀(round cell)일 수 있다. 리튬-이온-어큐뮬레이터 형태의 저장 셀들은 라운드 셀로서 구현되는 경우가 많다. 이와 같은 라운드 셀들은 대량으로, 그리고 우수한 품질로 제조될 수 있다. 이 경우, 특히 18 ㎜의 지름 및 65 ㎜의 길이 또는 70 ㎜의 길이 및 21 ㎜의 지름을 갖는 라운드 셀들이 특히 일반적이다. 더 작은 지름의 라운드 셀들은 주로 제한된 시스템 에너지에서 높은 전압이 요구되는 적용예들에서 이용된다. 예를 들어 상기 유형의 라운드 셀들은 전기 자동차에서, 그리고 전동 공구에서도 이용된다. 더 큰 라운드 셀들의 적용 분야는 예를 들어 지게차와 같은 상용차이다. 그러나 더 큰, 또는 더 작은 길이 및 지름을 갖는 라운드 셀의 디자인들도 공지되어 있다.
라운드 셀은 원통형 케이싱, 바닥 및 상기 바닥에 마주 놓인 측면에 덮개를 포함한다. 바닥 및 케이싱은 대부분 동일한 재료로, 그리고 일체형으로 구현되어 있다. 덮개는 별도의 부품이며, 케이싱 또는 바닥에 대해 전기적으로 절연되어 있다. 그에 상응하게 대부분 덮개에 하나의 극(pole)이 할당되어 있고, 케이싱 또는 바닥에 다른 극이 할당되어 있다. 위에 기술된 설계예의 경우, 저장 셀의 케이싱뿐만 아니라 바닥도 전기 전도성을 갖는다. 따라서 에너지 저장 시스템 내부에서 예기치 않은 단락(short-circuiting) 및 누전(leakage current)을 방지하기 위해, 접촉부 외부에 있는 저장 셀들의 하우징을 절연하는 것이 공지되어 있다. 이 경우, 절연부는 대부분 절연성 폴리머 재료로 구성되는데, 상기 절연성 폴리머 재료는 예를 들어 저장 셀의 케이싱을 둘러싸는 수축 튜브(shrink tube)로서 형성될 수 있다. 그에 상응하게 본 발명에 따른 피복도 저장 셀의 케이싱을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 형성될 수 있다. 바람직하게 피복은 전기 절연성을 갖도록 형성되어 있다.
피복이 탄성을 갖도록 형성되어 있음으로써, 상기 피복은 라운드 셀의 원통형 케이싱 위로 쉽게 밀착될 수 있고, 작동 중에도 발생하는, 예를 들어 충전 시 또는 방전 시 저장 셀의 치수 변경에 적응할 수 있으며, 이와 같은 방식으로 저장 셀 내부에서 허용되지 않는 높은 내압이 형성되는 상황을 방지할 수 있다. 이 경우, 원칙적으로 피복이 직물 평면 구조, 예를 들어 부직포 재료로 형성되어 있는 것을 고려할 수 있다. 상기 유형의 평면 구조는 압축 가능하고 조립이 간편하다.
또한, 피복은 내온도성을 갖도록 설계되어 있고, 최소 30초의 시간 동안 600 ℃의 열 응력을 견디도록 설비되어 있다. 이 경우, 피복은 상기 유형의 열 응력 이후에, 이웃한 저장 셀들로 허용되지 않는 높은 열 전달이 방지되도록 저장 셀을 둘러싸야 한다.
피복은 탄성 중합체 재료로 형성될 수 있다. 탄성 중합체 재료는 단지 제한된 열 전도성을 갖는 경우가 많다. 그러나 본 발명에 따라 상기 재료에 열 전도성을 높이기 위한 재료를 장치함으로써, 정상 작동에서 셀들의 열 발생을 방출할 수 있기 위해 충분히 높은 열 전도성이 주어진다.
바람직한 또 다른 하나의 설계예에 따르면, 탄성 중합체 재료 내에 흡열성 재료가 삽입되어 있는데, 상기 흡열성 재료는 온도 초과 시 열 에너지를 한 번 흡수하고, 그럼으로써 예를 들어 열 폭주 시 발생하는 열 피크 부하(thermal peak load)를 배출한다.
바람직한 탄성 중합체 재료들은 예를 들어 실리콘계 탄성 중합체 또는 에틸렌-프로필렌-디엔-모노머(EPDM)이다. 실리콘 탄성 중합체는 높은 내온도성을 갖고 소정의 내인화성을 갖는다. EPDM의 사용 시, 재료에 추가로 난연성 재료가 장치되어 있는 경우가 바람직하다. 열가소성 탄성 중합체도 고려할 수 있다.
피복은 튜브 형태로 형성될 수 있다. 상기 형태로 형성된 피복은 특히 라운드 셀과 관련하여 바람직하다.
대안적으로 피복은 시트 재료(sheet material)로 형성될 수 있다. 이는 서로 다른 저장 셀들의 다양한 형태에 피복이 적응할 수 있도록 한다. 조립 시 시트 형태의 피복은 적어도 부분적으로 저장 셀의 둘레를 둘러싸도록 놓인다. 후속하여 피복의 서로 겹치는 영역들이 재료 결합 방식으로(in a form-fitting manner) 서로 결합할 수 있다.
피복은 외면에서 윤곽화 될(contoured) 수 있다. 특히, 복수의 이웃한 저장 셀이 서로 밀접하게, 그리고 넓은 면적에 걸쳐서 접촉하도록, 피복이 외면에서 설계되어 있는 것을 고려할 수 있다. 그럼으로써 복수의 저장 셀에 걸쳐서 열 운반이 보장된다. 또한, 윤곽화에 의해 형성에 따라 확대된 표면이 주어질 수 있으며, 그 결과 주변 방향으로 개선된 열 방출이 주어진다.
피복은 외면에서 적어도 국부적으로 평면으로 형성될 수 있다. 라운드 셀의 피복과 관련하여 상기 피복은 예를 들어 외부 윤곽을 따라 D-형태로 형성될 수 있다. 피복의 외부 윤곽의 국부적인 평탄화에 의해 이웃한 부품에서 피복의 큰 지지면이 주어지는데, 이는 특히, 저장 셀들이 피복에 의해 평평한 냉각 부재 상에 배치되어야 하는 경우에 바람직하다. 이 경우, 피복은 외면 및/또는 내면에서, 상기 피복의 둘레에 동일하게 유지되는 재료 두께가 주어지도록 윤곽화 될 수 있다.
열 전도성을 높이기 위한 재료는 전기 절연성 무기 충전제일 수 있다. 상기 유형의 재료들은 예를 들어 세라믹 재료의 그룹에서 확인된다.
예를 들어 Al2O3, 질화붕소 또는 이와 같은 두 가지 물질의 혼합물들과 같은 충전제들이 이용되는 경우, 피복의 탄성 중합체 재료의 열 전도성이 개선된다. 충전제로서 산화알루미늄(Al2O3)에 의해, 예를 들어 2 내지 3 W/(m·K)의 범위 내 열 전도성이 구현된다. 그러나 이와 같은 충전제의 보호 기능은 장애 상황(Thermal Runaway)에서 제한되어 있다.
100 ℃ 위로 가열 시, 예를 들어 재결정화 또는 결정수(water of crystallization)의 방출에 의해 발생하는 흡열 반응을 경험하는 재료들이 특히 바람직하다. 재료 고유의 분해 온도를 초과하면, 상기 유형의 화합물들은 에너지 흡수하에 물을 방출한다. 이 경우, 수산화알루미늄(Al(OH)3)이 특히 바람직한데, 그 이유는 이와 같은 충전제에 의해 혼합물(컴파운드) 내에서 1 W/(m·K)까지의 열 전도성이 구현되고, 이와 같은 충전제는 200 ℃ 내지 250 ℃의 온도 범위 내에서 결정수를 방출하기 때문이다. 이와 같은 흡열 반응은 장애 상황에서 이웃한 저장 셀들 사이의 열 전달을 현저히 감소시킨다.
100 ℃ 위의 온도에서 가스, 예를 들어 CO2를 방출하는 재료들도 바람직하다. 피복 내부에서 가스 방출은 추가적인 한 번의 열 쿠션(heat cushion)을 야기하고 저장 셀들 사이의 열 전달을 지연시킨다. 상기 유형의 재료들은 예를 들어 탄산염의 그룹에서 확인되는데, 예를 들어 K2CO3, Na2CO3또는 CaCO3이다. 이와 같은 재료들의 혼합물들도 고려할 수 있다.
분해되는 재료들 고유의 높은 열 흡수성에 의해 피복은 얇게, 그리고 공간 절약 방식으로 구현될 수 있다. 그럼에도, 피복은 장애 상황에서 이웃한 저장 셀들의 방향으로 우수한 단열성을 갖는다.
이 경우, 특히, 장애 상황에서 분해되는 재료를 포함하는 피복이 정상 작동 상황에서는 높은 열 전도성을 갖지만, 장애 상황에서는, 이웃한 저장 셀들로 높은 열량이 전달되지 않으면서, 흡열 반응에 의해 피복 내부의 높은 에너지량이 흡수된다는 사실이 바람직하다. 반면 정상 작동 조건에서는 냉각 장치 방향으로 저장 셀 내부에서 방출된 열의 배출이 이루어진다.
재료는 잠열 축열기(latent heat accumulator)로서 기능하도록 형성될 수 있다. 상기 유형의 잠열 축열기 재료들은 예를 들어 상 변화 재료들(phase change materials)이고, 이때 재료는 바람직하게, 고체와 액체 사이의 상 전이 온도가 최소 100 ℃에 놓이도록 선택된다.
열 전도성을 높이기 위한 재료는 평평한 매트릭스(matrix) 내에 삽입될 수 있는데, 이때 상기 매트릭스는 피복 내에 매립되어 있다. 매트릭스는 예를 들어 내열성 부직포 재료로 구성될 수 있다. 이 경우, 피복의 표면에 걸쳐서 재료의 특히 균일한 분포가 가능함으로써, 결과적으로 다량의 재료가 상기 피복 내로 삽입될 수 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 재료는 닥터링(doctoring) 또는 패딩(padding)과 같은 통상의 공정들에 의해 매트릭스 내에 삽입될 수 있다. 매트릭스는 대안적으로 표면 가까이에 배치되거나, 또는 표면을 따라 배치될 수 있다.
피복은 바람직하게 최대 5 ㎜의 두께를 갖는다. 특히 바람직하게 피복의 두께는 1.5 ㎜ 미만이다.
피복은 저장 셀을 향하는 측면에서 윤곽화 될 수 있다. 이와 같은 관련하여 종방향 리브들(longitudinal ribs)을 피복 내에 통합하는 것을 고려할 수 있다. 이와 같은 종방향 리브들은 저장 셀로 통하는 채널들(channels)로서 구현될 수 있다. 한편으로 종방향 리브들은 피복의 조립을 용이하게 한다. 다른 한편으로 종방향 채널들에 의해, 재료 내에서 의도하지 않게 높은 압력 또는 응력이 형성되지 않으면서, 상응하게 설계된 재료의 흡열 반응 시 방출된 가스들이 의도적으로 피복의 재료로부터 종방향 리브들의 방향으로 방출되도록 보장될 수 있다.
또한, 피복은 하나보다 많은 저장 셀을 수용하고 이때 상기 저장 셀들을 서로 전기적으로 절연하도록 설계될 수 있다. 예를 들어 하나의 피복이 두 개의 저장 셀을 위해 ‘팔(8)’의 형태로 형성될 수 있다.
피복의 내면에 제공된 윤곽화에 의해 상기 피복 내에 저장 셀들에 인접하는 영역들이 형성될 수 있고, 저장 셀들로부터 떨어져 있는 또 다른 영역들이 형성될 수 있다. 이 경우, 특히 장애 상황에서 피복의 단열을 개선하는 공동들이 형성된다. 또한, 저장 셀에 직접 이웃한 공동들이 냉각 채널들로서 이용되고, 상기 냉각 채널들을 통해 가스 형태의 또는 액상의 냉매가 안내되는 것을 고려할 수 있다.
상기 유형의 구조화는 예를 들어 장치가 리브 형태로 구조화 되어 있는 경우에 주어진다. 또한, 상기 유형의 설계예는 장치가 내면에서 둘레에 걸쳐서 물결 모양 프로파일(undulating profile)을 갖는 경우에 주어진다. 두 가지 설계예의 경우, 이와 같은 설계들이 압출 공정에서 제조된다는 사실이 바람직하다.
피복은 상기 피복 내부에서 진행하는 채널들을 포함할 수 있다. 바람직하게 채널들은 피복을 따라 진행한다. 상기 유형의 채널들은 피복의 단열 효과를 개선한다.
본 발명에 따른 에너지 저장 시스템의 몇몇 설계예들은 다음에서 도면들에 의해 더 상세하게 설명된다. 이와 같은 도면들은 각각 개략적으로:
도 1은 튜브 형태의 피복을 포함하는 저장 셀들을 보여주는데, 이때 상기 피복은 상기 저장 셀의 케이싱을 한 번은 완전히 그리고 한 번은 부분적으로 덮고;
도 2는 내면 윤곽화를 갖는 피복을 보여주고;
도 3은 내면 윤곽화를 갖는 피복의 서로 다른 변형예들을 보여주며;
도 4는 내면 및 외면에서 윤곽화 된 피복들을 보여주고;
도 5는 내면 및/또는 외면에서 윤곽화 된, 별 모양 피복들을 보여주며;
도 6은 두 개의 저장 셀을 수용하기 위한 피복을 보여주고;
도 7은 복수의 저장 셀을 수용하기 위한 피복을 보여주며;
도 8은 외면에서 종방향 리브들을 포함하는 피복들을 보여주고;
도 9은 피복을 포함하는 저장 셀들의 배열체를 보여준다.
도면들은 하나 이상의 저장 셀(2)을 포함하는 에너지 저장 시스템(1)을 보여준다. 본 설계예들의 경우, 저장 셀(2)은 전기 에너지를 저장하기 위한 어큐뮬레이터이다. 바람직하게 상기 어큐뮬레이터는 리튬-이온-어큐뮬레이터이다. 마찬가지로 상기 어큐뮬레이터는 리튬-황-어큐뮬레이터, 고체-어큐뮬레이터 또는 금속-공기-어큐뮬레이터일 수 있다.
본 설계예들의 경우, 저장 셀(2)은 라운드 셀로서 형성되어 있는데, 제1 설계예에 따르면, 18 ㎜의 지름 및 65 ㎜의 길이를 갖고, 제2 설계예에서는 70 ㎜의 길이 및 21 ㎜의 지름을 갖는다. 저장 셀들(2)은 바닥(6) 및 케이싱(4)을 구비한 하우징을 포함하고 상기 바닥(6)에 마주 놓인 측면에서 덮개(7)에 의해 폐쇄되어 있다. 덮개(7)와 케이싱(4) 또는 바닥(6)은 서로 전기적으로 절연되어 있다. 저장 셀(2)의 접촉은 바닥(6) 및 덮개(7)를 통해 이루어진다.
또한, 에너지 저장 시스템(1)은 그 내부에 복수의 저장 셀(2)이 배치되어 있는 하우징을 포함한다. 이 경우, 상기 저장 셀들(2)은 수직으로 놓여서 서로 나란히 배치되어 있다.
저장 셀(2)에는 적어도 부분적으로 피복(3)이 제공되어 있다. 상기 피복(3)은 탄성을 갖도록 형성되어 있고 플라스틱으로 구성되는데, 본 설계예의 경우, 피복(3)은 실리콘 탄성 중합체로 구성된다. 열 전도성을 높이기 위해, 탄성 중합체 재료, 즉 상기 실리콘 탄성 중합체에 열 전도성을 높이기 위한 재료가 제공되어 있다. 상기 열 전도성을 높이기 위한 재료는 전기 절연성 무기 충전제, 본 경우에 세라믹 재료이다.
이와 같은 관련하여 바람직한 세라믹 재료들은 무기 수산화물 또는 산화물-수산화물, 예를 들어 Mg(OH)2, Al(OH)3 또는 AlOOH이다. 이와 같은 재료들은 더 높은 온도에서 수증기를 방출한다. 수산화알루미늄(Al(OH)3)이 특히 바람직한데, 그 이유는 충전제로서 상기 수산화알루미늄에 의해 컴파운드 내에서 1 W/(m·K)까지의 열 전도성이 구현되고, 상기 수산화알루미늄이 200 ℃ 내지 250 ℃의 온도 범위 내에서 결정수를 방출하기 때문이다.
실리콘 탄성 중합체 및 세라믹 재료로 형성된 열 전도성을 높이기 위한 재료로 형성된 피복(3)은 전기 절연성을 갖도록 형성되어 있다.
본 설계예들의 경우, 피복(3)은 튜브 형태로 형성되어 있고 압출 방법에서 제조될 수 있다. 바람직한 하나의 대안적인 설계예에 따르면, 피복(3)은 시트 재료로 형성되어 있다.
피복(3)은 1.2 ㎜의 재료 두께를 갖는다.
도 1은 에너지 저장 시스템(1)의 제1 설계예를 보여준다. 도 1은 좌측에서, 저장 셀(2)의 케이싱(4)을 둘러싸는 피복(3)이 제공되어 있는 제1 저장 셀(1)을 보여준다. 이와 같은 설계예에 의해 케이싱(4)은 주변에 대해, 특히 또 다른 저장 셀들에 대해 전기적으로 절연되어 있다. 우측에는, 마찬가지로 피복(3)이 제공되어 있는 또 다른 하나의 저장 셀(2)이 도시되어 있다. 그러나 이와 같은 피복은 케이싱(4)을 단지 부분적으로만 둘러싼다.
도 2는 저장 셀(2)을 향하는 측면(5)에서 윤곽화 되어 있는 피복(3)을 보여준다. 본 설계예의 경우, 윤곽화는 종방향 리브들의 형태로 구현되어 있다. 이와 같은 종방향 리브들은 상기 저장 셀(2)로 통하는 채널들을 형성한다. 바람직한 하나의 설계예에 따르면, 채널들은 냉매가 관류할 수 있는 복수의 공간을 형성한다.
도 3은 도 2에 도시되어 있는 것과 같은 피복(3)의 또 다른 설계예들을 보여준다. 본 설계예들의 경우, 윤곽화는 피복(3)의 내면에서 지그재그 형태(zig-zag shape)로 형성되어 있고, 평면도로 볼 때, 별 모양이다.
도 4는 도 3에서 하부 섹션에 도시된 피복(3)의 하나의 개선예를 보여준다. 본 설계예의 경우, 피복(3)은 외면에서 윤곽화 되어 있다. 이 경우, 제1 설계예에 따르면, 피복(3)은 외부 윤곽을 따라 직사각형으로 형성되어 있다. 또 다른 하나의 설계예에 따르면, 피복(3)은 외면에서 육각형으로 형성되어 있다. 이는, 중간 공간들 없이 복수의 피복(3)을 서로 나란히 그리고 서로 겹쳐서 배치할 수 있도록 한다.
바람직한 하나의 개선예에 따르면, 피복(3)은, 예를 들어 도 2 및 도 3에 도시된 것처럼 내면에서 윤곽화를 가질 뿐만 아니라, 예를 들어 도 4에 도시된 것처럼, 외면에서 윤곽화를 갖는다.
도 5는 도 4에 도시된 피복(3)의 개선예들을 보여준다. 본 설계예의 경우, 좌측 실시예에서 피복(3)이 외면에서 별 모양으로 윤곽화 되어 있다. 우측 설계예에 따르면, 피복(3)은 외면에서 원형으로 형성되어 있다.
도 6은 복수의 저장 셀(2)을 수용하도록 형성되어 있는 피복(3)을 보여준다. 이 경우, 복수의 저장 셀(2)이 서로 나란히 각각 별도의 통로 내에 삽입될 수 있다. 상기 통로들은 각각 내면에서 윤곽화 되어 있고 평면도로 볼 때, 별 모양이다.
도 7은 도 6에 도시되어 있는 것과 같은 피복(3)의 하나의 개선예를 보여준다. 본 설계예의 경우, 복수의 저장 셀(2)이 단 하나의 피복(3) 내에 위치할 수 있다. 본 설계예의 경우, 피복(3)은 외면에서 육각형으로 윤곽화 되어 있고, 일곱 개의 저장 셀(2)을 각각 내면에서 윤곽화 된 자체 통로 내에 수용하도록 형성되어 있다.
도 8은 각각 하나의 저장 셀(2)을 수용하는 두 개의 피복(3)의 배열체를 보여준다. 상기 피복들(3)은 외면에서 윤곽화 되어 있고 방사 방향 외부로 돌출하는 종방향 리브들(9)을 포함한다.
도 9는 저장 셀들(2)의 배열체(8)를 보여주는데, 이때 복수의 저장 셀(2)이 서로 동축으로 배치되어 있고 단 하나의 튜브 형태로 형성된 피복(3)에 의해 둘러싸여 있다. 이와 같은 설계예의 경우, 상기 피복(3)은 다수의 저장 셀(2)의 캐리어(carrier)로서 기능한다.

Claims (15)

  1. 하나 이상의 저장 셀(storage cell)(2)을 포함하는 에너지 저장 시스템(energy storage system)(1)으로서,
    상기 저장 셀(2)에는 적어도 부분적으로 피복(3)이 제공되어 있고, 상기 피복(3)은 플라스틱으로 구성되며,
    상기 피복(3)에는 열 전도성을 높이기 위한 재료가 제공되어 있는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 피복(3)은 탄성을 갖도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 저장 셀은 라운드 셀(round cell)인 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복(3)은 상기 저장 셀(2)의 케이싱(casing)(4)을 적어도 부분적으로 둘러싸는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  5. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복(3)은 전기 절연성을 갖도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복(3)은 탄성 중합체 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복(3)은 튜브(tube) 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복(3)은 시트 재료(sheet material)로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복(3)은 초기 응력으로 상기 저장 셀의 케이싱(4)에 인접하는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도성을 높이기 위한 재료는 전기 절연성 무기 충전제인 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전도성을 높이기 위한 재료는 흡열성 충전제인 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복(3)은 상기 저장 셀(2)을 향하는 측면(5)에서 윤곽화 되어(contoured) 있는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복(3)은 외면에서 윤곽화 되어 있는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피복(3)은 상기 저장 셀(2)로부터 방출된 열을 냉각 장치에 전달하는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 피복(3)은 상기 냉각 장치에 평평하게 인접하는 것을 특징으로 하는, 에너지 저장 시스템.
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