KR20240097441A - Battery module having cartridges for flexible battery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플랙시블한 나트륨 전지 셀을 카트리지에 담아 랙에 삽입하는 방식으로 제작하여 플렉시블한 나트륨 전지 셀을 안정적으로 고정한 상태에서 동작시킬 수 있고, 나트륨 전지 셀이 매립된 복수의 카트리지, 상기 카트리지들이 서로 이격되어 삽입될 수 있는 랙 및 상기 카트리지의 외부를 감싸는 패키징을 포함하고, 상기 카트리지들의 전극들은 서로 연결되어 함께 전력을 출력한다.The present invention relates to a battery module, and more specifically, by manufacturing flexible sodium battery cells in a cartridge and inserting them into a rack, the flexible sodium battery cells can be operated while being stably fixed, and the sodium battery cells It includes a plurality of embedded cartridges, a rack into which the cartridges can be inserted while being spaced apart from each other, and packaging surrounding the outside of the cartridges, and electrodes of the cartridges are connected to each other to output power together.
Description
본 발명은 배터리 모듈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플렉시블한 나트륨 전지 셀을 카트리지에 담아 랙에 삽입하는 방식으로 제작하여 플렉시블한 나트륨 전지 셀을 안정적으로 고정한 상태에서 동작시킬 수 있는 배터리 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a battery module, and more specifically, to a battery module that is manufactured by placing flexible sodium battery cells in a cartridge and inserting them into a rack, and can be operated while the flexible sodium battery cells are stably fixed. .
나트륨이온 배터리는 리튬이온 배터리에서 리튬을 나트륨으로 대체하여 전체적인 효율성을 향상시킨 2차전지로 전력보존 시간이 길고 가격경쟁력이 높다. Sodium-ion batteries are secondary batteries that improve overall efficiency by replacing lithium with sodium in lithium-ion batteries. They have a long power preservation time and are highly price competitive.
나트륨 2차전지는 리튬 2차전지보다 생산 비용이 저렴해 새로운 전지로 각광받고 있다. 전지의 원리는 리튬 2차전지와 비슷하다. 음극에서는 산화가 일어나고, 양극에서는 환원 반응이 일어난다. 양극의 나트륨 양이온은 전자를 만나 다시 음극으로 돌아가는 과정을 거치며 전지가 충전된다. 그러나 기존 나트륨 2차전지는 충방전을 반복하면서 시간이 지나면 전압이 떨어지는 문제가 있었다.Sodium secondary batteries are attracting attention as a new battery because they are cheaper to produce than lithium secondary batteries. The principle of the battery is similar to that of lithium secondary batteries. Oxidation occurs at the cathode, and a reduction reaction occurs at the anode. The battery is charged as the sodium cations on the anode meet electrons and return to the cathode. However, existing sodium secondary batteries had the problem of voltage dropping over time as they were repeatedly charged and discharged.
초기 나트륨 2차전지는 동작 온도가 300℃에 이르러 상용화가 거의 불가능했지만 일본의 스미토모 전기연구진이 2011년 동작 온도를 57℃까지 낮추는데 성공한 바 있다.Initially, commercialization of sodium secondary batteries was almost impossible as the operating temperature reached 300℃, but Japan's Sumitomo Electric research team succeeded in lowering the operating temperature to 57℃ in 2011.
한편, 나트륨은 보통 탄산나트륨에서 나오는 일반적인 원소이며, 바닷물이나 소택지의 이탄 등 기본적으로 어디에나 존재하는 장점이 있지만, 배터리 내부의 화학반응에 의해 전극 사이에 있는 전해질이 파괴되어 전지의 수명이 단축되거나 폭발하기 쉽다는 문제점이 있다. On the other hand, sodium is a common element usually derived from sodium carbonate, and has the advantage of being present basically anywhere, such as in seawater or marsh peat. However, the electrolyte between the electrodes is destroyed by the chemical reaction inside the battery, which can shorten the life of the battery or cause it to explode. There is a problem with being easy.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 플렉시블한 나트륨 전지 셀을 카트리지 형태로 제작하여 랙에 장착함으로써 안정적인 조립상태에서 전력을 출력할 수 있는 배터리 모듈을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems. The purpose of the present invention is to provide a battery module that can output power in a stable assembled state by manufacturing flexible sodium battery cells in the form of a cartridge and mounting them on a rack.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 나트륨 전지 셀이 매립된 복수의 카트리지; 상기 카트리지들이 서로 이격되어 삽입될 수 있는 랙; 및 상기 카트리지의 외부를 감싸는 패키징;을 포함하고, 상기 카트리지들의 전극들은 서로 연결되어 함께 전력을 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a plurality of cartridges embedded with sodium battery cells; A rack into which the cartridges can be inserted while being spaced apart from each other; and packaging surrounding the outside of the cartridge, wherein electrodes of the cartridges are connected to each other and output power together.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 패키징은 플렉시블한 소재의 수지 패키징이며, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 플루오로 수지, 폴리염화비닐(PVC), 실리콘 러버 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.In a preferred embodiment, the packaging is a resin packaging made of a flexible material, and is selected from the group consisting of polyolefin, polyester, fluororesin, polyvinyl chloride (PVC), silicone rubber, and mixtures thereof.
바람직한 실시예에 있어서, 상기 패키징의 내부에는 수분을 흡착하여 상기 카트리지 내부로 수분이 유입되는 것을 방지하는 수분 흡착성 물질이 구비되고, 상기 수분 흡착성 물질은 실리카겔, 활성탄, 아크릴산 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.In a preferred embodiment, the interior of the packaging is provided with a moisture-absorbing material that adsorbs moisture and prevents moisture from flowing into the cartridge, and the moisture-absorbing material is made of silica gel, activated carbon, sodium acrylate, and mixtures thereof. selected from the group.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.
본 발명의 배터리 모듈에 의하면, 카트리지 형태로 제작되는 나트륨 전지 셀을 랙에 장착하여 모듈화함으로써 안정적인 조립상태에서 구동할 수 있게 하는 장점이 있다.According to the battery module of the present invention, there is an advantage that it can be operated in a stable assembled state by modularizing sodium battery cells manufactured in the form of cartridges by mounting them on a rack.
또한, 본 발명의 배터리 모듈에 의하면, 랙을 플렉시블한 소재의 패키징으로감싸고 내부에 수분 흡착성 물질을 구비하여 수분이나 공기 접촉으로 인한 폭발위험성을 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, the battery module of the present invention has the advantage of preventing the risk of explosion due to contact with moisture or air by wrapping the rack in packaging made of flexible material and providing a moisture-absorbing material inside.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 보여주는 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 측면을 보여주는 도면이다.1 is a diagram showing a battery module according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a diagram showing a side view of a battery module according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.The terms used in the present invention are general terms that are currently widely used as much as possible. However, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant. In this case, the meaning described or used in the detailed description of the invention rather than the simple name of the term is considered. Therefore, its meaning must be understood.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the attached drawings.
그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈을 보여주는 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈의 측면을 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a diagram showing a battery module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a side of a battery module according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 모듈(100)은 카트리지(110), 랙(120) 및 패키징(130)을 포함하여 이루어지고, 수분 흡착성 물질(140)을 더 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the
상기 카트리지(110)는 나트륨 이온과 전극을 갖는 플렉시블한 나트륨 전지 셀을 내부에 매립하여 전지로써 기능하는 단위 나트륨 전지 셀이다.The
또한, 상기 카트리지(110)는 경질의 소재로 제작되며, 내부의 나트륨 전지 셀을 보호한다.Additionally, the
또한, 상기 카트리지(110)는 복수의 카트리지들로 구비되어 아래에서 설명할 랙(120)에 서로 이격되어 삽입된다.In addition, the
상기 랙(120)은 상기 카트리지(110)들을 서로 이격하여 삽입할 수 있는 프레임이다.The
또한, 상기 랙(120)은 상기 카트리지(110)들이 서로 직렬 또는 병렬로 전기적으로 연결되게 하며, 내부에 상기 카트리지(110)들을 각각 장착하기 위한 독립된 장착공간이 존재한다.In addition, the
또한, 상기 랙(120)의 장착공간들은 서로 밀폐되어 있어 어느 하나의 카트리지에서 전해액이 누출될 경우 다른 카트리지로 전파되지 않게 하여 고장이나 폭발위험을 방지한다.In addition, the mounting spaces of the
또한, 상기 랙(120)은 플라스틱 수지로 제작될 수 있으며 금속으로도 제작이 가능하다.Additionally, the
다만, 상기 랙(120)은 전기가 흐르는 것을 방지하기 위해 비 전도성 물질로 제작되는 것이 바람직하다.However, the
상기 패키징(130)은 상기 랙(120)에 카트리지들(110)이 장착된 상태에서 상기 랙(120)의 외부를 감싸 밀패하는 것으로 외부의 공기나 수분이 상기 카트리지들(110)로 유입되는 것을 방지한다.The
또한, 상기 패키징(130)은 폴리올레핀, 폴리에스테르, 플루오르 수지, 폴리염화비닐(PVC), 실리콘 러버 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나로 이루어질 수 있다.Additionally, the
또한, 상기 폴리올레핀은 폴리프로필렌-아크릴산 공중합체, 폴리에틸렌-아크릴산 공중합체, 염화폴리 프로필렌, 폴리프로필렌-부틸렌-에틸렌 삼원공중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.In addition, the polyolefin is a group consisting of polypropylene-acrylic acid copolymer, polyethylene-acrylic acid copolymer, chlorinated polypropylene, polypropylene-butylene-ethylene terpolymer, polypropylene, polyethylene, ethylene-propylene copolymer, and mixtures thereof. can be selected from
즉, 본 발명에 의하면, 상기 패키징(130)을 통해 상기 카트리지(110)로 수분이 유입되는 것을 방지할 수 있으므로 나트륨 이온 배터리의 안정성을 향상시킬 수 있다.That is, according to the present invention, moisture can be prevented from flowing into the
이렇게 패키징(130)이 되더라도 패키징 과정에서 수분이 상기 랙(120)으로 유입될 수 있는 데, 본 발명에서는 패키징(130) 내부의 수분을 제거하기 위해 수분 흡착성 물질(140)을 더 포함할 수 있다.Even if the
상기 수분 흡착성 물질은 실리카겔, 활성탄, 아크릴산 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.The moisture-absorbing material may be selected from the group consisting of silica gel, activated carbon, sodium acrylate, and mixtures thereof.
또한, 상기 수분 흡착성 물질은 필름형태로 제작이 가능하며, 필름 중의 수분 흡착성 물질은 바람직하게는 0.5 내지 5 중량%의 범위로 포함될 수 있다. 상기 수분흡착성 물질의 함량이 0.2 중량% 미만인 경우에는 수분흡착성 면에서 불리할 수 있고, 10 중량% 초과의 경우에는 필름의 기계적 물성을 저하시킬 수 있기 때문이다.Additionally, the moisture-absorbing material can be manufactured in the form of a film, and the moisture-absorbing material in the film may preferably be included in the range of 0.5 to 5% by weight. If the content of the moisture-absorbing material is less than 0.2% by weight, it may be disadvantageous in terms of moisture absorption, and if it is more than 10% by weight, the mechanical properties of the film may be reduced.
또한, 도시하지는 않았으나 상기 패키징(130)의 외부에는 형태를 위지하고 외부에서 내부로 수분이나 공기가 침투하는 것을 더욱 방지하기 위한 금속박막 테이프가 나선형으로 둘려 부착될 수 있다.In addition, although not shown, a thin metal film tape may be spirally attached to the outside of the
여기서, 상기 "나선형"이란 영문상으로 스파이럴(spiral) 또는 헬릭스(helix)로 표현되며, 일정 범위를 비틀려 돌아간 모양으로, 일반적인 스프링의 형상과 유사한 형상을 통칭한다.Here, the “spiral” is expressed in English as spiral or helix, and refers to a shape twisted around a certain range and similar to the shape of a general spring.
또한, 상기 금속박막 테이프는 철(Fe), 탄소(C), 크롬(Cr), 망간(Mn), 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al) 및 그 등가물로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 2종 이상의 합금을 포함할 수 있다. 또한, 상기 금속박막 테이프는 나선형으로 권선된 형태이므로 플렉시블 전지에 요구되는 유연성에 부합할 수 있다.In addition, the metal thin film tape is selected from the group consisting of iron (Fe), carbon (C), chromium (Cr), manganese (Mn), nickel (Ni), copper (Cu), aluminum (Al), and their equivalents. It may contain one or two or more types of alloy. In addition, since the metal thin film tape is wound in a spiral shape, it can meet the flexibility required for flexible batteries.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.As discussed above, the present invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments, but it is not limited to the above-described embodiments and is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be understood by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. Various changes and modifications will be possible.
100:배터리 모듈 110:카트리지
120:랙 130:패키징
140:수분 흡착성 물질100: Battery module 110: Cartridge
120: Rack 130: Packaging
140: Moisture absorbent material
Claims (3)
상기 카트리지들이 서로 이격되어 삽입될 수 있는 랙; 및
상기 카트리지의 외부를 감싸는 패키징;을 포함하고,
상기 카트리지들의 전극들은 서로 연결되어 함께 전력을 출력하는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
A plurality of cartridges with embedded sodium battery cells;
A rack into which the cartridges can be inserted while being spaced apart from each other; and
Includes; packaging surrounding the outside of the cartridge,
A battery module, characterized in that the electrodes of the cartridges are connected to each other and output power together.
상기 패키징은 플렉시블한 소재의 수지 패키징이며, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 플루오로 수지, 폴리염화비닐(PVC), 실리콘 러버 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.
According to claim 1,
The packaging is a resin packaging made of a flexible material, and is a battery module selected from the group consisting of polyolefin, polyester, fluororesin, polyvinyl chloride (PVC), silicone rubber, and mixtures thereof.
상기 패키징의 내부에는 수분을 흡착하여 상기 카트리지 내부로 수분이 유입되는 것을 방지하는 수분 흡착성 물질이 구비되고,
상기 수분 흡착성 물질은 실리카겔, 활성탄, 아크릴산 나트륨 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈.According to claim 3,
The interior of the packaging is provided with a moisture-absorbing material that absorbs moisture and prevents moisture from entering the cartridge,
A battery module, wherein the moisture-absorbing material is selected from the group consisting of silica gel, activated carbon, sodium acrylate, and mixtures thereof.
Priority Applications (2)
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