WO2011129666A2 - 공기 금속 전지 케이스 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리 - Google Patents

공기 금속 전지 케이스 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리 Download PDF

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WO2011129666A2
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metal battery
air metal
air
battery case
intake port
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류병훈
공재경
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주식회사 이엠따블유에너지
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M12/00—Hybrid cells; Manufacture thereof
    • H01M12/08—Hybrid cells; Manufacture thereof composed of a half-cell of a fuel-cell type and a half-cell of the secondary-cell type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an air metal battery case and an air metal battery assembly including the same. More specifically, the present invention relates to an air metal battery case for mounting a secondary air metal battery, which is a rechargeable air metal battery, and an air metal battery assembly including the same.
  • Such air metal cells have many advantages over conventional hydrogen fuel cells.
  • the fuel such as zinc can be abundantly present as a metal or an oxide thereof, there is an advantage that the energy supply provided from the air metal cell is not visually exhausted.
  • conventional hydrogen fuel cells require recharging of fuel, whereas air metal cells can be electrically recharged and deliver higher output voltages (1 to 4.5 Volts) than conventional fuel cells ( ⁇ 0.8 V). Can be.
  • FIG. 1 illustrates a cathode 110 including a hydrophobic porous film 112, a carbon current collector film 114, a hydrophilic separator 116, and an anode terminal 118, and a cathode gel in which a zinc powder and an electrolyte in a gel state are mixed.
  • a cross-sectional view of the battery assembly 100 is briefly shown.
  • the secondary air metal battery 130 is connected to the load through the positive electrode terminal 118 included in the positive electrode 110 and the negative electrode terminal 124 included in the negative electrode 120.
  • Supply power that is, discharge.
  • the secondary air metal battery 130 accommodated in the case 140 discharges and supplies electric energy to the outside. Subsequently, when the secondary air metal battery 130 reaches the discharge limit and stops supplying electrical energy to the outside, the secondary air metal battery 130 may be electrically charged using the positive electrode terminal 118 and the negative electrode terminal 124. 130 can be reused.
  • the charging operation of the secondary air metal cell 100 will be described in more detail.
  • electrons 2e ⁇ having a negative charge are supplied to zinc oxide (ZnO) as shown in Formula 3 below, zinc ions (Zn 2+ ) are supplied.
  • oxygen ions (O 2- ) are separated from zinc ions.
  • Oxygen ions separated from the zinc ions are reduced to oxygen (O 2 ) while passing through the carbon current collector film 114 as shown in FIG. After the diffusion into the air metal battery assembly 100 through the intake and exhaust hole 142 is discharged.
  • the charging speed of the secondary air metal battery 100 is proportional to the diffusion speed of oxygen diffused by the secondary air metal battery 130 being charged. Therefore, in order to increase the charging speed of the secondary air metal battery 130, the diffusion rate of oxygen may be increased.
  • the present invention but separately configured inlet for use during charging and inlet for use during discharging, the gas inside the case by installing an oxygen removal filter for absorbing oxygen in the inlet for use during charging
  • an oxygen removal filter for absorbing oxygen in the inlet for use during charging
  • the present invention in the air metal battery case for accommodating a secondary air metal battery with an electric charge therein, constitutes the appearance of the air metal battery case, the inside of the secondary air
  • a body having an accommodation space for accommodating a metal battery; At least one first inlet formed in a portion of the body; A second intake port formed in at least one other portion of the body; And an oxygen removal filter installed at the second intake port to remove oxygen contained in the external air flowing into the second intake port.
  • the air metal battery case may further include an exhaust port formed in at least one other portion of the body to discharge the internal gas existing inside the body to the outside of the body.
  • the air metal battery case may further include a pressure valve installed at the exhaust port so that the exhaust port is opened only when the gas pressure inside the body is greater than or equal to a predetermined value.
  • a body a first inlet formed in at least one portion of the body, a second intake formed in at least one other portion of the body and an oxygen removal filter installed in the second intake.
  • An air metal battery case comprising; And a secondary air metal battery housed inside the body.
  • the air metal battery case may further include a first inlet opening and closing part for opening and closing the first inlet and a second inlet opening and closing part for opening and closing the second inlet.
  • the air metal battery case may further include an exhaust port formed in at least one other portion of the body.
  • FIG. 3 is a simplified cross-sectional view of an air metal battery case according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a schematic cross-sectional view of an air metal battery case according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the air metal battery case 300 includes a body 310, a first intake port 320, a second intake port 330, and an oxygen removal filter 340.
  • the body 310 constitutes an exterior of the air metal battery case 300 and includes an accommodation space for accommodating the secondary air metal battery 130 therein.
  • At least one first inlet 320 is formed at a portion of the body 310 to introduce air into the body 310.
  • the first intake port opening and closing portion (not shown) for opening and closing the first intake port 320 may be further configured.
  • the first intake port 320 when the secondary air metal battery 130 accommodated in the body 310 is discharged, the first intake port 320 is in an open state, and external air is introduced into the body 310 through the first intake port 320. It is preferable that the first intake port 320 is in a closed state when the gas is introduced into the air and the secondary air metal battery 130 is charged.
  • the second air intake port 330 when the secondary air metal battery 130 accommodated inside the body 310 is discharged, the second air intake port 330 is closed, and when the secondary air metal battery 130 is charged, the second air intake port is filled. It is preferable that the 330 is in an open state so that outside air flows into the body 310 through the second intake port 330.
  • the oxygen removal filter 340 is installed at the second intake port 330 to remove oxygen contained in the outside air flowing into the second intake port 330.
  • the oxygen removal filter 340 removes oxygen from the outside air introduced through the second intake port 330 when the secondary air metal battery 130 is charged, so that oxygen is removed from the gas environment inside the body 310. To be excluded.
  • one or more air metal battery cases 300 are formed in another portion of the body 310 to exhaust the internal gas existing inside the body 310 to the outside of the body 310 ( 350) may be further included.
  • the internal gas is introduced into the body through the first inlet 320, inside the body through the second inlet 330, the outside air from which oxygen is removed through the oxygen removal filter 340 and At least one of oxygen diffused from the secondary air metal cell 130 during charging of the secondary air metal cell 130.
  • the air metal battery case 300 is installed in the exhaust port 350 to provide a pressure valve (not shown) to open the exhaust port 350 only when the gas pressure inside the body 310 is a predetermined value or more. It may further include.
  • the air metal battery case 300 including the above configuration is configured to discharge external air through the first air inlet 320 when the secondary air metal battery 130 accommodated in the body 310 is discharged.
  • Oxygen contained in the outside air reacts with the positive electrode 110 of the secondary air metal battery 130 by flowing into the inside of the secondary air, and when the secondary air metal battery 130 is charged, through the second intake port 330.
  • the secondary air metal being charged by introducing outside air, but removing oxygen contained in the outside air with the oxygen removal filter 340 installed in the second intake port 330 to exclude oxygen from the gaseous environment inside the body 310.
  • the diffusion rate of oxygen diffused in the battery 130 is increased, thereby increasing the charging speed of the secondary air metal cell 130.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an air metal battery assembly according to an embodiment of the present invention.
  • the air metal battery assembly 400 includes an air metal battery case 300 and a secondary air metal battery 130.
  • the air metal battery case 300 may include at least one body 310, at least one first intake port 320 formed at a portion of the body 310, and at least another portion of the body 310. It may include a second exhaust port 330 and the oxygen removal filter 340 installed in the second inlet 330, and may further include one or more exhaust port 350 formed in another portion of the body 310.
  • the secondary air metal battery 130 is accommodated in the body 310 of the air metal battery case 300.
  • the air metal battery assembly 400 separately includes a first intake port 320 for introducing external air during discharge and a second intake port 330 for introducing external air during charging.
  • the oxygen removal filter 340 is installed in the second intake port 330 so that oxygen is excluded from the gaseous environment inside the air metal battery case 300 at the time of charging, and thus, the gaseous environment inside the air metal battery case 300. Charge at a faster charging speed than when oxygen is not excluded.

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Abstract

본 발명은 공기 금속 전지 케이스 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리에 관한 것이다. 본 발명은 전기적인 충전을 하는 2차 공기 금속 전지를 내부에 수용하는 공기 금속 전지 케이스에 있어서, 상기 공기 금속 전지 케이스의 외관을 구성하고, 내측에 상기 2차 공기 금속 전지를 수용하기 위한 수용 공간을 구비하는 몸체; 상기 몸체의 일부분에 하나 이상 형성되는 제 1 흡기구; 상기 몸체의 다른 부분에 하나 이상 형성되는 제 2 흡기구; 및 상기 제 2 흡기구에 설치되어 상기 제 2 흡기구로 유입되는 외부 공기에 포함된 산소를 제거하는 산소 제거 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 케이스를 제공한다.

Description

공기 금속 전지 케이스 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리
본 발명은 공기 금속 전지 케이스 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 충전 가능한 공기 금속 전지인 2차 공기 금속 전지를 내부에 실장하는 공기 금속 전지 케이스 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리에 관한 것이다.
공기 금속 전지는 양극 활성 물질로서 이산화망간 등의 산화제 대신에 공기 중의 산소를 이용하여 아연 또는 알루미늄 등의 음극 활성 물질을 산화함으로써 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 전지이다.
이러한, 공기 금속 전지는 종래의 수소 연료 전지에 비해 많은 장점들이 있다. 특히, 아연과 같은 연료가 금속이나 그 산화물로서 풍부하게 존재할 수 있기 때문에 공기 금속 전지로부터 제공된 에너지 공급이 가시적으로 고갈되지 않는 장점이 있다. 또한, 종래의 수소 연료 전지들은 연료의 재충진이 요구되는데 반해 공기 금속 전지는 전기적으로 재충전하여 사용할 수 있고, 통상적인 연료 전지들(<0.8V)보다 높은 출력전압(1∼4.5Volts)을 전달할 수 있다.
도 1은 소수성 다공막(112), 탄소 집전체막(114), 친수성 분리막(116) 및 양극 단자(118)를 포함하는 양극(110) 및 겔 상태의 아연 분말과 전해질을 혼합한 음극 겔(122) 및 음극 단자(124)를 포함하는 음극(120)을 포함하는 2차 공기 금속 전지(130) 및 2차 공기 금속 전지(130)를 내부에 수용하는 케이스(140)를 포함하는 종래 공기 금속 전지 어셈블리(100)의 단면을 간략하게 나타낸 도면이다. 여기서, 음극 겔(122)의 겔화제로는 카르복시메틸 셀룰로오스(Carboxymethyl Celluose), 하이드록시 프로필메틸 셀룰로오스(Hydroxyproplymethyl Celluose), 젤라틴(Gelatine), 폴리비닐 알코올(Polyvinyl Alcohol), 폴리에틸렌 옥사이드(Polyethylene Oxide), 폴리부틸비닐 알코올(Polybutylvinyl Alcohol), 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid), 폴리아크릴 아미드(Polyacrylic Amide) 등이나 가교화된 폴리아크릴산(Polyacrylic Acid)을 사용할 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 종래 공기 금속 전지 어셈블리(100)에서 2차 공기 금속 전지(130)는 양극(110)에 포함된 양극 단자(118) 및 음극(120)에 포함된 음극 단자(124)를 통해 부하에 전원을 공급, 즉 방전을 한다.
이에 대해 자세히 설명하면, 케이스(140)의 표면에 형성된 다수의 흡배기공(142)을 통해 공기가 케이스(140) 내부로 유입되고, 공기 중에 포함된 산소는 2차 공기 금속 전지(130)의 양극(110)에 대한 반응물로서 사용된다. 산소가 양극(110) 내의 반응사이트에 도달하면, 물과 함께 수산화 이온으로 변환된다. 이러한 반응은 다음의 화학식으로 표시될 수 있다.
화학식 1
Figure PCTKR2011002735-appb-C000001
이와 동시에, 전자들이 외부 회로에서 전기로서 유동하도록 릴리스 된다. 수산화 이온은 음극 겔(122)을 포함하는 음극(120)으로 이동한다. 수산화 이온이 음극(120)에 도달하면, 음극 겔(122)에 포함된 아연 분말이 수산화 이온과 반응하여 산화된다. 이 반응은 다음의 화학식으로 나타낼 수 있다.
화학식 2
Figure PCTKR2011002735-appb-C000002
상기와 같은 반응에 의해 케이스(140) 내부에 수용된 2차 공기 금속 전지(130)는 방전을 하여 외부에 전기 에너지를 공급하게 된다. 이후, 2차 공기 금속 전지(130)가 방전 한계에 도달하여 외부로의 전기 에너지 공급이 중단되면, 양극 단자(118) 및 음극 단자(124)를 사용하여 전기적 충전을 함으로써 2차 공기 금속 전지(130)의 재사용이 가능하게 된다.
2차 공기 금속 전지(100)의 충전 동작에 대해 더욱 자세히 설명하면, 아래 화학식 3과 같이 산화 아연(ZnO)에 음의 전하를 가지는 전자(2e-)가 공급되면 아연 이온(Zn2+)이 아연으로 환원됨과 아울러 산소 이온(O2-)이 아연 이온으로부터 분리된다.
화학식 3
Figure PCTKR2011002735-appb-C000003
아연 이온으로부터 분리된 산소 이온은 도 2에 도시된 바와 같이 탄소 집전체막(114)을 통과하면서 산소(O2)로 환원되어 2차 공기 금속 전지(130)의 외부, 즉 케이스(140) 내부로 확산된 후, 흡배기공(142)을 통해 공기 금속 전지 어셈블리(100) 외부로 배출된다.
여기서, 2차 공기 금속 전지(100)의 충전 속도는 충전 중인 2차 공기 금속 전지(130)에서 확산하는 산소의 확산 속도와 비례한다. 따라서, 2차 공기 금속 전지(130)의 충전 속도를 빠르게 하기 위해서는 산소의 확산 속도를 빠르게 하면 된다.
하지만, 2차 공기 금속 전지(130)의 충전시 케이스(140)의 흡배기공(142)으로부터 유입되는 공기에는 일반적으로 산소가 21% 포함되어 있기 때문에 2차 공기 금속 전지(130)의 충전시, 2차 공기 금속 전지(130)에서 케이스(140) 내부로 확산되는 산소의 확산 속도를 증가시키는 데에 제약이 따르게 된다.
다시 말해서, 2차 공기 금속 전지(130)로부터 확산되는 산소의 확산 속도를 빠르게 하기 위해서는 케이스(140) 내부의 기체 환경에서 산소의 비율이 낮아야 하지만, 케이스(140) 내부로 유입되는 공기에는 21%의 산소가 포함되어 있고 이러한 산소의 비율을 줄일 수 없기 때문에 산소의 확산 속도를 일정치 이상 증가시키지 못하게 되고, 산소의 확산 속도와 비례하는 2차 공기 금속 전지(100)의 충전 속도 또한 일정치 이상 증가하지 못하는 문제점이 발생하는 것이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 충전시에 사용하는 흡기구와 방전시에 사용하는 흡기구를 별도로 구성하되, 충전시에 사용하는 흡기구에 산소를 흡수하는 산소 제거 필터를 설치하여 케이스 내부의 기체 환경에서 산소를 배제시키는 공기 금속 전지 케이스 및 이를 포함하는 공기 금속 전지 어셈블리를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 전기적인 충전을 하는 2차 공기 금속 전지를 내부에 수용하는 공기 금속 전지 케이스에 있어서, 상기 공기 금속 전지 케이스의 외관을 구성하고, 내측에 상기 2차 공기 금속 전지를 수용하기 위한 수용 공간을 구비하는 몸체; 상기 몸체의 일부분에 하나 이상 형성되는 제 1 흡기구; 상기 몸체의 다른 부분에 하나 이상 형성되는 제 2 흡기구; 및 상기 제 2 흡기구에 설치되어 상기 제 2 흡기구로 유입되는 외부 공기에 포함된 산소를 제거하는 산소 제거 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 케이스를 제공한다.
상기 공기 금속 전지 케이스는 상기 제 1 흡기구를 개폐하는 제 1 흡기구 개폐부; 및 상기 제 2 흡기구를 개폐하는 제 2 흡기구 개폐부를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 금속 전지 케이스는 상기 몸체의 또 다른 부분에 하나 이상 형성되어 상기 몸체의 내부에 존재하는 내부 기체를 상기 몸체의 외부로 배출하는 배기구를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 금속 전지 케이스는 상기 배기구에 설치되어 상기 몸체 내부의 기체압이 일정치 이상인 경우에만 상기 배기구가 열리도록 하는 압력 밸브를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 몸체, 상기 몸체의 일부분에 하나 이상 형성되는 제 1 흡기구, 상기 몸체의 다른 부분에 하나 이상 형성되는 제 2 흡기구 및 상기 제 2 흡기구에 설치되는 산소 제거 필터를 포함하는 공기 금속 전지 케이스; 및 상기 몸체 내부에 수용되는 2차 공기 금속 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 어셈블리를 제공한다.
상기 공기 금속 전지 케이스는 상기 제 1 흡기구를 개폐하는 제 1 흡기구 개폐부 및 상기 제 2 흡기구를 개폐하는 제 2 흡기구 개폐부를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 금속 전지 케이스는 상기 몸체의 또 다른 부분에 하나 이상 형성되는 배기구를 더 포함할 수 있다.
상기 공기 금속 전지 케이스는 상기 배기구에 설치되어 상기 몸체 내부의 기체압이 일정치 이상인 경우에만 상기 배기구가 열리도록 하는 압력 밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 공기 금속 전지 케이스에 산소 제거 필터를 설치하여 공기 금속 전지 케이스로 유입되는 외부 공기에서 산소를 제거할 수 있기 때문에 2차 공기 금속 전지의 충전시 공기 금속 전지 케이스 내부의 기체 환경에서 산소를 배제시킬 수 있고, 이로 인해 2차 공기 금속 전지의 충전 속도가 증가하는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래 공기 금속 전지 어셈블리의 구성을 간략하게 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 케이스의 단면을 간략하게 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 어셈블리의 단면을 간략하게 나타낸 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 케이스의 단면을 간략하게 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 케이스(300)는 몸체(310), 제 1 흡기구(320), 제 2 흡기구(330) 및 산소 제거 필터(340)를 포함한다.
몸체(310)는 공기 금속 전지 케이스(300)의 외관을 구성하고, 내측에 2차 공기 금속 전지(130)를 수용하기 위한 수용 공간을 구비한다.
제 1 흡기구(320)는 몸체(310)의 일부분에 하나 이상 형성되어 공기를 몸체(310) 내부로 유입한다. 여기서, 제 1 흡기구(320)에는 제 1 흡기구(320)를 개폐하는 제 1 흡기구 개폐부(미도시)가 추가로 구성될 수 있다.
본 발명에서 몸체(310) 내부에 수용되는 2차 공기 금속 전지(130)가 방전될 때에는 제 1 흡기구(320)가 열린 상태가 되어 제 1 흡기구(320)를 통해 외부 공기가 몸체(310) 내부로 유입되고, 2차 공기 금속 전지(130)가 충전될 때에는 제 1 흡기구(320)가 닫힌 상태가 되는 것이 바람직하다.
제 2 흡기구(330)는 몸체(310)의 다른 부분에 하나 이상 형성된다. 여기서, 제 2 흡기구(330)에는 제 2 흡기구(330)를 개폐하는 제 2 흡기구 개폐부(미도시)가 추가로 구성될 수 있다.
본 발명에서 몸체(310) 내부에 수용되는 2차 공기 금속 전지(130)가 방전될 때에는 제 2 흡기구(330)가 닫힌 상태가 되고, 2차 공기 금속 전지(130)가 충전될 때에는 제 2 흡기구(330)가 열린 상태가 되어 제 2 흡기구(330)를 통해 외부 공기가 몸체(310) 내부로 유입되는 것이 바람직하다.
산소 제거 필터(340)는 도 3에 도시된 바와 같이 제 2 흡기구(330)에 설치되어 제 2 흡기구(330)로 유입되는 외부 공기에 포함된 산소를 제거한다.
다시 말해서, 산소 제거 필터(340)는 2차 공기 금속 전지(130)의 충전시에 제 2 흡기구(330)를 통해 유입되는 외부 공기에서 산소를 제거하여 몸체(310) 내부의 기체 환경에서 산소가 배제되도록 하는 것이다.
한편, 본 발명에서 공기 금속 전지 케이스(300)는 몸체(310)의 또 다른 부분에 하나 이상 형성되어, 몸체(310)의 내부에 존재하는 내부 기체를 몸체(310)의 외부로 배출하는 배기구(350)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 내부 기체는 제 1 흡기구(320)를 통해 몸체 내부로 유입된 외부 공기, 제 2 흡기구(330)를 통해 몸체 내부로 유입되되, 산소 제거 필터(340)를 통해 산소가 제거된 외부 공기 및 2차 공기 금속 전지(130)의 충전시 2차 공기 금속 전지(130)로부터 확산되는 산소 중 적어도 하나 이상을 포함한다.
또한, 본 발명에서 공기 금속 전지 케이스(300)는 배기구(350)에 설치되어 몸 체(310) 내부의 기체압이 일정치 이상인 경우에만 배기구(350)가 열리도록 하는 압력 밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성을 포함한 공기 금속 전지 케이스(300)는 몸체(310)의 내부에 수용한 2차 공기 금속 전지(130)가 방전될 때에는 제 1 흡기구(320)를 통해 외부 공기를 몸체(310)의 내부로 유입함으로써 외부 공기에 포함된 산소가 2차 공기 금속 전지(130)의 양극(110)과 반응하도록 하고, 2차 공기 금속 전지(130)가 충전될 때에는 제 2 흡기구(330)를 통해 외부 공기를 유입하되 제 2 흡기구(330)에 설치된 산소 제거 필터(340)로 외부 공기에 포함된 산소를 제거하여 몸체(310) 내부의 기체 환경에서 산소가 배제되도록 함으로써, 충전 중인 2차 공기 금속 전지(130)에서 확산하는 산소의 확산 속도를 증가하도록 하고, 이를 통해 2차 공기 금속 전지(130)의 충전 속도를 빨라지게 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 어셈블리의 단면을 간략하게 나타낸 도면이다.
*본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 어셈블리(400)는 공기 금속 전지 케이스(300) 및 2차 공기 금속 전지(130)를 포함한다.
공기 금속 전지 케이스(300)는 도 3에서 상술한 바와 같이 몸체(310), 몸체(310)의 일부분에 하나 이상 형성되는 제 1 흡기구(320), 몸체(310)의 다른 부분에 하나 이상 형성되는 제 2 흡기구(330) 및 제 2 흡기구(330)에 설치되는 산소 제거 필터(340)를 포함하고, 몸체(310)의 또 다른 부분에 하나 이상 형성되는 배기구(350)를 더 포함할 수도 있다.
2차 공기 금속 전지(130)는 공기 금속 전지 케이스(300)의 몸체(310) 내부에 수용된다.
상기와 같은 구성을 포함한 공기 금속 전지 어셈블리(400)의 충전 및 방전 동작에 대한 설명은 아래와 같다.
우선, 공기 금속 전지 어셈블리(400)가 방전시에는 제 1 흡기구(320)를 통해 외부 공기를 공기 금속 전지 케이스(300) 내부로 유입함으로써, 2차 공기 금속 전지(130)의 양극(110)이 외부 공기에 포함된 산소와 반응하고, 충전시에는 제 2 흡기구(330) 및 제 2 흡기구(330)에 설치된 산소 제거 필터(340)를 통해 공기 금속 전지 케이스(300) 내부로 유입되는 외부 공기에서 산소를 제거하여 공기 금속 전지 케이스(300) 내부의 기체 환경에서 산소가 배제되도록 한다.
상기와 같이 본 발명의 실시예에 따른 공기 금속 전지 어셈블리(400)는 방전시에 외부 공기를 유입하는 제 1 흡기구(320)와 충전시에 외부 공기를 유입하는 제 2 흡기구(330)를 별도로 구성하고, 제 2 흡기구(330)에 산소 제거 필터(340)를 설치하여 충전시에는 공기 금속 전지 케이스(300) 내부의 기체 환경에서 산소가 배제되도록 함으로써, 공기 금속 전지 케이스(300) 내부의 기체 환경에서 산소가 배제되지 않았을 때의 충전 속도보다 빠른 충전 속도로 충전을 한다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 전기적인 충전을 하는 2차 공기 금속 전지를 내부에 수용하는 공기 금속 전지 케이스에 있어서,
    상기 공기 금속 전지 케이스의 외관을 구성하고, 내측에 상기 2차 공기 금속 전지를 수용하기 위한 수용 공간을 구비하는 몸체;
    상기 몸체의 일부분에 하나 이상 형성되는 제 1 흡기구;
    상기 몸체의 다른 부분에 하나 이상 형성되는 제 2 흡기구; 및
    상기 제 2 흡기구에 설치되어 상기 제 2 흡기구로 유입되는 외부 공기에 포함된 산소를 제거하는 산소 제거 필터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 케이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 흡기구를 개폐하는 제 1 흡기구 개폐부; 및
    상기 제 2 흡기구를 개폐하는 제 2 흡기구 개폐부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 케이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체의 또 다른 부분에 하나 이상 형성되어 상기 몸체의 내부에 존재하는 내부 기체를 상기 몸체의 외부로 배출하는 배기구
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 케이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배기구에 설치되어 상기 몸체 내부의 기체압이 일정치 이상인 경우에만 상기 배기구가 열리도록 하는 압력 밸브
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 케이스.
  5. 몸체, 상기 몸체의 일부분에 하나 이상 형성되는 제 1 흡기구, 상기 몸체의 다른 부분에 하나 이상 형성되는 제 2 흡기구 및 상기 제 2 흡기구에 설치되는 산소 제거 필터를 포함하는 공기 금속 전지 케이스; 및
    상기 몸체 내부에 수용되는 2차 공기 금속 전지
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 공기 금속 전지 케이스는 상기 제 1 흡기구를 개폐하는 제 1 흡기구 개폐부 및 상기 제 2 흡기구를 개폐하는 제 2 흡기구 개폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 어셈블리.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 공기 금속 전지 케이스는 상기 몸체의 또 다른 부분에 하나 이상 형성되는 배기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공기 금속 전지 케이스는 상기 배기구에 설치되어 상기 몸체 내부의 기체압이 일정치 이상인 경우에만 상기 배기구가 열리도록 하는 압력 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 금속 전지 어셈블리.
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