WO2023204674A1 - 이차전지 - Google Patents

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WO2023204674A1
WO2023204674A1 PCT/KR2023/005477 KR2023005477W WO2023204674A1 WO 2023204674 A1 WO2023204674 A1 WO 2023204674A1 KR 2023005477 W KR2023005477 W KR 2023005477W WO 2023204674 A1 WO2023204674 A1 WO 2023204674A1
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WO
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secondary battery
air conditioning
conditioning unit
battery modules
air
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PCT/KR2023/005477
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이동영
김부기
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스탠다드에너지(주)
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Abstract

본 발명은 전해질에 용해된 금속이온이 산화환원되어 충방전되는 이차전지에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 복수의 이차전지 모듈과, 상기 복수의 이차전지 모듈이 수용되는 컨테이너와, 상기 복수의 이차전지 모듈의 상측에 배치되어 상기 복수의 이차전지 모듈을 냉각, 가열 또는 환기하는 공조부를 포함한다.

Description

이차전지
본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전해질에 용해된 금속이온이 산화환원되어 충방전되는 이차전지에 관한 것이다.
레독스 이차전지(Redox battery)는 기존 이차전지와는 달리 전해질(electrolytes) 내의 활물질(active material)이 산화환원되어 충방전되는 시스템으로 전기에너지를 전해액의 화학적 에너지로 저장시키는 전기 화학적 축전장치이다. 종래의 레독스 흐름전지는 탱크 내 전해질을 펌프를 이용하여 스택(stack) 내부에 지속적으로 순환시키고 스택에서 전기 화학적 반응이 이루어져 작동한다. 이러한 레독스 흐름전지는 탱크와 펌프로 인하여 공간상 제약과 설계의 난이도가 있었으며, 본 발명의 발명자들은 탱크와 펌프를 제거한 레독스 이차전지를 개발하였다. 그러나, 에너지 밀도가 낮아 부피 및 무게로 인한 문제점이 있어 이차전지의 크기와 무게를 최소화하기 위하여 고밀도의 집적이 필요하며, 고밀도의 집적에 따라 냉각을 위한 적절한 공조가 요구되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고밀도의 집적된 이차전지를 적절하게 냉각할 수 있는 공조 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이차전지는, 복수의 이차전지 모듈과, 상기 복수의 이차전지 모듈이 수용되는 컨테이너와, 상기 복수의 이차전지 모듈의 상측에 배치되어 상기 복수의 이차전지 모듈을 냉각, 가열 또는 환기하는 공조부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이차전지에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　복수의 이차전지 모듈의 상측에 공조부를 배치하여 이차전지 모듈을 집적할 수 있는 장점이 있다.
둘째,　상측에 배치되는 공조부가 복수의 이차전지 모듈을 적절하게 냉각할 수 있는 장점도 있다.
셋째,　공조장치를 컨테이너 외부의 서비스 모듈에 구비하여도 공조부를 통하여 적절하게 이차전지 모듈을 냉각할 수 있는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 레이어에 대한 분해 사시도이다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 레이어에 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈에 대한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈에 대한 일부 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈에 대한 일부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈에 대한 일부 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대한 대한 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지가 운송수단에 의하여 운송되는 것에 대한 예시도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 공조부에 대한 다양한 예시도이다.
도 10 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 공조부에 대한 다양한 예시도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에 대한 대한 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지가 운송수단에 의하여 운송되는 것에 대한 예시도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에 대한 대한 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 이차전지를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 레이어에 대한 분해 사시도이고, 도 2는 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 레이어에 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이어(10)는 전해질에 용해된 레독스 커플이 산화환원 반응을 하며 전기에너지를 축적하거나 방출한다. 레이어(10)는 높이가 낮은 직육면체 형상이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이어(10)는, 제 1 반쪽반응이 일어나는 애노드(12)와, 제 2 반쪽반응이 일어나는 캐소드(13)와, 애노드(12)와 캐소드(13)를 분리하는 분리막(19)과, 분리막(19)에 의하여 두 개의 공간으로 나뉘어 애노드(12) 및 캐소드(13)가 수용되는 프레임(11)과, 애노드(12)와 전기적으로 연결되는 애노드 집전체(14)와, 캐소드(13)와 전기적으로 연결되는 캐소드 집전체(15)를 포함한다.
애노드(12)는 애노드 레독스 커플이 용해된 전해질을 포함하며, 카본 펠트와 같은 전도성 소재가 더 포함될 수 있다. 애노드 레독스 커플은 바나듐(V), 아연(Zn), 브롬(Br), 크롬(Cr), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 철(Fe), 세륨(Ce) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 구현될 수 있으며, 본 실시예에서는 V2+/V3+ 레독스 커플이다. 전해질은 이온화를 통하여 전류를 전도하는 용액인 산성 수용액일 수 있으며, 바람직하게는 황산을 포함한다. 본 실시예에서 전해질은 H2SO4 수용액에 VOSO4(vanadylsulfate) 또는 V2O5 (vanadium pentoxide)를 용해시켜 제조될 수 있다.
애노드(12)는 제 1 반쪽 반응을 일으킨다. 제 1 반쪽 반응은 아래와 같으며, →는 방전 반응 방향을 나타내고 ←는 충전 반응 방향을 나타낸다.
V2+ ←→ V3+ + e-
방전시 2가 바나듐 이온은 3가 바나듐 이온으로 산화되며, 충전시 3가 바나듐 이온은 2가 바나듐 이온으로 환원된다.
애노드(12)는 탄소 또는 흑연 펠트, 탄소 천, 카본 블랙, 흑연 분말 또는 그래핀과 같은 탄소계 재료들을 고체전극을 더 포함할 수 있다. 고체전극은 다공성의 직육면체 형상으로 형성되어 전해질이 함침되거나 분말, 펠트, 필렛 등의 형태로 전해질과 혼합될 수 있다.
애노드(12)는 프레임(11), 애노드 집전체(14)(또는 쌍극판(17)) 및 분리막(19)으로 둘러쌓여 구비된다. 애노드(12)는 애노드 집전체(14)와 전기적으로 연결되어, 방전시 전자가 애노드 집전체(14)로 이동하며, 충전시 애노드 집전체(14)의 전자가 애노드(12)로 이동한다. 애노드(12)는 분리막(19)과 접촉되어 분리막(19)을 통하여 수소 양이온(양성자)이 이동된다.
캐소드(13)는 캐노드 레독스 커플이 용해된 전해질을 포함하며, 카본 펠트와 같은 전도성 소재가 더 포함될 수 있다. 캐노드 레독스 커플은 바나듐(V), 아연(Zn), 브롬(Br), 크롬(Cr), 망간(Mn), 티타늄(Ti), 철(Fe), 세륨(Ce) 및 코발트(Co) 중 적어도 하나를 포함하는 소재로 구현될 수 있으며, 본 실시예에서는 V4+/V5+ 레독스 커플이다. 전해질은 이온화를 통하여 전류를 전도하는 용액인 산성 수용액일 수 있으며, 바람직하게는 황산을 포함한다. 본 실시예에서 전해질은 H2SO4 수용액에 VOSO4(vanadylsulfate) 또는 V2O5 (vanadium pentoxide)를 용해시켜 제조될 수 있다.
캐소드(13)는 제 2 반쪽 반응을 일으킨다. 제 2 반쪽 반응은 아래와 같으며, →는 방전 반응 방향을 나타내고 ←는 충전 반응 방향을 나타낸다.
V5+ + e- ←→ V4+
방전시 5가 바나듐 이온은 4가 바나듐 이온으로 환원되며, 충전시 4가 바나듐 이온은 5가 바나듐 이온으로 산화된다.
캐소드(13)는 탄소 또는 흑연 펠트, 탄소 천, 카본 블랙, 흑연 분말 또는 그래핀과 같은 탄소계 재료들을 고체전극을 더 포함할 수 있다. 고체전극은 다공성의 직육면체 형상으로 형성되어 전해질이 함침되거나 분말, 펠트, 필렛 등의 형태로 전해질과 혼합될 수 있다.
캐소드(13)는 프레임(11), 캐소드 집전체(15)(또는 쌍극판(17)) 및 분리막(19)으로 둘러쌓여 구비된다. 캐소드(13)는 캐소드 집전체(15)와 전기적으로 연결되어, 충전시 전자가 캐소드 집전체(15)로 이동하며, 방전시 캐소드 집전체(15)의 전자가 캐소드(13)로 이동한다. 캐소드(13)는 분리막(19)과 접촉되어 분리막(19)을 통하여 수소 양이온(양성자)이 이동된다.
도 2를 참조하면, 애노드(12)와 캐소드(13)는 세로 방향으로 배열된다. 하나의 레이어(10)에서 애노드(12)가 상측에 배치되고 캐소드(13)가 하측에 배치되거나, 캐소드(13)가 상측에 배치되고 애노드(12)가 하측에 배치될 수 있다.
프레임(11)은 중공의 육면체로 형성된다. 프레임(11)은 상면과 하면이 개구된 높이가 낮은 직육면체인 것이 바람직하다. 실시예에 따라 프레임(11)은 다양한 형상의 다면체로 형성될 수 있다. 프레임(11)은 중공의 공간이 분리막(19)에 의하여 두 개의 공간을 형성한다. 프레임(11)은 분리막(19)을 지지한다.
분리막(19)은 프레임(11) 내부에 배치되어 애노드(12)와 캐소드(13)를 분리하고 상호 간에 수소 양이온(양성자)이 이동될 수 있도록 한다. 분리막(19)은 프레임(11) 내부에 배치되어 애노드(12)와 캐소드(13)가 수용되는 두 개의 공간으로 구분한다. 분리막(19)은 애노드 집전체(14)와 캐소드 집전체(15) 사이에 배치된다. 분리막(19)은 가장자리가 프레임(11)에 결합된다. 수소 양이온은 방전시 분리막(19)을 통하여 애노드(12)에서 캐소드(13)로 이동하고, 충전시 분리막(19)을 통하여 캐소드(13)에서 애노드(12)로 이동한다.
분리막(19)은 과불소화 이오노머(perfluorinated ionomer), 부분적 불소화 폴리머(partially fluorinated polymer) 및 비불소화 탄화수소(non-fluorinated hydrocarbons)를 포함할 수 있다. 분리막(19)은 Nafion®, Flemion®, NEOSEPTA-F® 또는 Gore Select®로 형성되거나 이를 포함할 수 있다.
분리막(19)은 프레임(11)의 세로 방향(복수의 레이어(10)의 적층 방향)의 중앙에 배치된다. 분리막(19)은 프레임(11)에 결합되어 고정된다.
애노드 집전체(14)는 프레임(11)의 일측에 배치되어 프레임(11) 및 분리막(19)과 함께 애노드(12)가 수용되는 공간을 형성한다. 애노드 집전체(14)는 애노드(12)와 전기적으로 연결되어 충전 및 방전시 전자가 이동하여 전류가 흐른다. 애노드 집전체(14)는 방전시 전자가 방출되는 음극이 되고, 충전시 전자가 유입되는 양극이 된다.
애노드 집전체(14)는 전기 전도성이 높은 금속, 예를 들어 구리 또는 알루미늄으로 형성된다. 애노드 집전체(14)는 연성의 박막으로 형성되거나 강성의 판으로 형성될 수 있다. 애노드 집전체(14)는 직사각형의 판 형상으로 형성되되 일부가 레이어(10)의 옆면으로 돌출된다. 애노드 집전체(14)는 일부가 레이어(10)에서 가로 방향으로 돌출된다.
애노드 집전체(14)와 애노드(12) 사이에는 쌍극판(17)이 구비될 수 있다. 쌍극판(17)은 흑연, 탄소, 탄소 플라스틱 등과 같은 재료로 형성되어 높은 전기 전도성과 높은 내산성을 갖는다. 쌍극판(17)은 애노드 집전체(14) 및 애노드(12)와 전기적으로 연결되어 애노드 집전체(14)와 애노드(12) 간에 전자가 이동되도록 하되 애노드 집전체(14)가 애노드(12)의 전해질에 의하여 산화되지 않도록 한다. 쌍극판(17)은 애노드 집전체(14)에 코팅되어 형성될 수 있다.
캐소드 집전체(15)는 프레임(11)의 일측에 배치되어 프레임(11) 및 분리막(19)과 함께 캐소드(13)가 수용되는 공간을 형성한다. 캐소드 집전체(15)는 캐소드(13)와 전기적으로 연결되어 충전 및 방전시 전자가 이동하여 전류가 흐른다. 캐소드 집전체(15)는 방전시 전자가 유입되는 양극이 되고, 충전시 전자가 방출되는 음극이 된다.
캐소드 집전체(15)는 전기 전도성이 높은 금속, 예를 들어 구리 또는 알루미늄으로 형성된다. 캐소드 집전체(15)는 연성의 박막으로 형성되거나 강성의 판으로 형성될 수 있다. 캐소드 집전체(15)는 직사각형의 판 형상으로 형성되되 일부가 레이어(10)의 옆면으로 돌출된다. 캐소드 집전체(15)는 일부가 레이어(10)에서 가로 방향으로 돌출된다.
캐소드 집전체(15)와 캐소드(13) 사이에는 쌍극판(17)이 구비될 수 있다. 쌍극판(17)은 흑연, 탄소, 탄소 플라스틱 등과 같은 재료로 형성되어 높은 전기 전도성과 높은 내산성을 갖는다. 쌍극판(17)은 캐소드 집전체(15) 및 캐소드(13)와 전기적으로 연결되어 캐소드 집전체(15)와 캐소드(13) 간에 전자가 이동되도록 하되 캐소드 집전체(15)가 캐소드(13)의 전해질에 의하여 산화되지 않도록 한다. 쌍극판(17)은 캐소드 집전체(15)에 코팅되어 형성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 애노드 집전체(14)와 캐소드 집전체(15)는 각각의 일부가 레이어(10)의 옆면으로 돌출되되 상호 반대 방향으로 돌출된다. 즉, 애노드 집전체(14)는 일부가 레이어(10)의 어느 한 옆면으로 돌출되고, 캐소드 집전체(15)는 일부가 레이어(10)의 애노드 집전체(14)가 돌출된 옆면의 반대면으로 돌출된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈에 대한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈에 대한 일부 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈에 대한 일부 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지 모듈(100)은, 산화환원 반응이 일어나고 세로 방향으로 적층되는 복수의 레이어(10)와, 복수의 레이어(10)를 전기적으로 연결하는 한 쌍의 버스바(120)와, 복수의 레이어(10)의 상단에 배치되는 상측 엔드 플레이트(130)와, 복수의 레이어(10)의 하단에 배치되는 하측 엔드 플레이트(140)를 포함한다.
복수의 레이어(10)는 세로 방향(상하 방향, 높이 방향 또는 중력방향)으로 적층된다. 본 발명에 따른 이차전지 모듈(100)은 적층 방향(세로 방향)으로 가해지는 압력은 비교적 잘 견디나, 적층 방향과 직교하는 방향(가로 방향)으로 가해지는 압력에는 취약하므로, 이차전지 모듈(100)은 복수의 레이어(10)의 적층 방향이 세로 방향이 되도록 배치된다. 또한, 이러한 방향으로 배치되어 유지보수 시 각각의 이차전지 모듈(100)을 인출하기 용이하다. 세로 방향으로 적층된 복수의 레이어(10)는 높이가 높은 직육면체 형상인 것이 바람직하다.
적층된 복수의 레이어(10)의 적층 방향(세로 방향) 양단에는 상측 엔드 플레이트(130) 및 하측 엔드 플레이트(140)가 배치된다. 적층된 복수의 레이어(10)의 상단에는 상측 엔드 플레이트(130)가 배치되고 적층된 복수의 레이어(10)의 하단에는 하측 엔드 플레이트(140)가 배치된다. 적층된 복수의 레이어(10)의 양 옆면에는 한 쌍의 버스바(120)가 각각 배치된다.
애노드 집전체(14)와 캐소드 집전체(15)는 복수의 레이어(10) 사이에 순차적으로 1개씩 배치된다. 즉, 인접한 한 쌍의 애노드(12) 사이에는 하나의 애노드 집전체(14)가 배치되고, 인접한 한 쌍의 캐소드(13) 사이에는 하나의 캐소드 집전체(15)가 배치된다.
도 6을 참조하면, 복수의 레이어(10) 중 어느 한 레이어(10)의 애노드(12)는 인접한 다른 레이어(10)의 애노드(12)와 적층되며, 다른 레이어(10)의 캐소드(13)는 인접한 또 다른 레이어(10)의 캐소드(13)와 적층된다. 따라서, 인접한 복수의 레이어(10)는 하나의 애노드 집전체(14) 또는 캐소드 집전체(15)를 공유한다. 복수의 애노드 집전체(14) 중 어느 한 상기 애노드 집전체(14)는 인접하여 배치되는 한 쌍의 애노드(12) 사이에 배치되고, 복수의 캐소드 집전체(15) 중 어느 한 캐소드 집전체(15)는 인접하여 배치되는 한 쌍의 캐소드(13) 사이에 배치된다.
도 6을 참조하면, 복수의 레이어(10)는 제 1 배터리 셀(10a)의 애노드(12)가 제2 배터리 셀(10b)의 애노드(12)와 애노드 집전체(14)를 사이에 두고 인접하도록 배치되고, 제 2 배터리 셀(10b)의 캐소드(13)가 제 3 배터리 셀(10c)의 캐소드(13)와 캐소드 집전체(15)를 사이에 두고 인접하도록 적층된다.
도 5를 참조하면, 복수의 애노드 집전체(14) 및 복수의 캐소드 집전체(15)는 복수의 레이어(10)의 대향되는 양 옆면으로부터 돌출되어 배치된다. 즉, 복수의 애노드 집전체(14)는 일부가 복수의 레이어(10)의 어느 한 옆면으로부터 돌출되어 배치되고, 복수의 캐소드 집전체(15)는 일부가 복수의 레이어(10)의 어느 한 옆면(복수의 애노드 집전체(14)의 일부가 돌출된 옆면)의 반대면으로 돌출되어 배치된다.
한 쌍의 버스바(120) 각각은 세로 방향(복수의 레이어(10)의 적층 방향)으로 길게 형성되어, 일 방향으로 긴 바(bar) 또는 판(plate) 형상이다. 한 쌍의 버스바(120) 각각은 길이 방향이 세로로 배치된다.
버스바(120)의 높이는 적층된 복수의 레이어(10)의 높이보다 더 높다. 한 쌍의 버스바(120) 각각은 상단이 복수의 레이어(10)의 상단보다 높게 배치되고, 하단이 복수의 레이어(10)의 하단보다 낮게 배치된다. 한 쌍의 버스바(120) 각각은 상단이 상측 엔드 플레이트(130)와 접촉되고, 하단이 하측 엔드 플레이트(140)와 접촉될 수 있다. 한 쌍의 버스바(120)와 상측 엔드 플레이트(130) 사이 및/또는 한 쌍의 버스바(120)와 하측 엔드 플레이트(140) 사이에는 절연체가 배치될 수 있다.
한 쌍의 버스바(120)는 복수의 레이어(10)의 옆면에 배치되어 복수의 레이어(10)를 전기적으로 연결한다. 본 실시예에서, 버스바(120)는 복수의 레이어(10)를 병렬로 연결한다. 한 쌍의 버스바(120)와 복수의 레이어(10)의 옆면 사이에는 절연체가 배치될 수 있다.
한 쌍의 버스바(120)는 복수의 레이어(10)의 대향되는 양 옆면에 하나씩 배치된다. 한 쌍의 버스바(120) 중 어느 한 버스바(120)는 복수의 레이어(10)의 어느 한 옆면에 배치되고, 다른 버스바(120)는 복수의 레이어(10)의 어느 한 옆면(어느 한 버스바(120)가 배치되는 옆면)의 반대면에 배치된다.
한 쌍의 버스바(120)는 복수의 레이어(10)를 집속할 수 있다. 버스바(120)는 상측 엔드 플레이트(130) 및 하측 엔드 플레이트(140)와 결합되어 복수의 레이어(10)를 집속할 수 있다.
한 쌍의 버스바(120)는 복수의 애노드 집전체(14)를 전기적으로 연결하는 제 1 버스바(120a)와, 복수의 캐소드 집전체(15)를 전기적으로 연결하는 제 2 버스바(120b)를 포함한다. 제 1 버스바(120a)는 복수의 레이어(10)의 어느 한 옆면에 배치되고 제 2 버스바(120b) 복수의 레이어(10)의 제 1 버스바(120a)가 배치되는 옆면의 반대면에 배치된다.
복수의 레이어(10)의 옆면으로부터 돌출된 복수의 애노드 집전체(14)의 일부는 절곡되어 제 1 버스바(120a)와 연결되고, 복수의 레이어(10)의 옆면으로부터 돌출된 복수의 캐소드 집전체(15)의 일부는 절곡되어 제 2 버스바(120b)와 연결된다.
상측 엔드 플레이트(130) 및 하측 엔드 플레이트(140)는 적층된 레이어(10)의 적층 방향 양단, 즉 상단 및 하단에 각각 배치된다. 상측 엔드 플레이트(130) 및 하측 엔드 플레이트(140) 각각은 높이가 낮은 직육면체 형상이며, 실시예에 따라 윗면과 아랫면이 평행한 다양한 입체형상일 수 있다. 상측 엔드 플레이트(130) 및 하측 엔드 플레이트(140) 각각은 강도가 높은 무기 화합물 재료(예를 들어, 시멘트) 또는 유기 화합물 재료(예를 들어, 엔지니어링 플라스틱)로 형성될 수 있으며, 절연 코팅된 금속, 시멘트가 혼합된 혼합물일 수 있다.
상측 엔드 플레이트(130) 및 하측 엔드 플레이트(140)는 복수의 레이어(10)의 상단 및 하단을 보호하며, 집속수단(fastener)과 함께 복수의 레이어(10)를 가압하여 집속한다. 본 실시예에서 집속수단은 버스바(120)이며, 실시예에 따라 집속수단은 상측 엔드 플레이트(130), 복수의 레이어(10) 및 하측 엔드 플레이트(140)를 감싸서 묶는 밴드나 타이일 수 있다.
상측 엔드 플레이트(130) 및/또는 하측 엔드 플레이트(140)는 복수의 레이어(10) 보다 가로 방향으로 돌출될 수 있다. 복수의 이차전지 모듈(100)은 가로 방향으로 밀집하여 배치되므로 가로 방향으로 인접한 복수의 레이어(10)가 상호 밀착되어 가압되지 않도록 상측 엔드 플레이트(130) 및/또는 하측 엔드 플레이트(140)가 인접한 이차전지 모듈(100)의 상측 엔드 플레이트(130) 및/또는 하측 엔드 플레이트(140)와 밀착될 수 있다. 가로 방향으로 밀집하여 배치되는 복수의 이차전지 모듈(100)은 상호 인접한 상측 엔드 플레이트(130) 및/또는 하측 엔드 플레이트(140)가 밀착될 수 있으며, 가로 방향으로 인접한 복수의 레이어(10)는 상호 이격될 수 있다.
이차전지 모듈(100)는 실질적으로 세로 방향으로 긴 직육면체 형상이며, 이차전지 모듈(100)은 레이어(10)의 적층 방향이 높이 방향이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지 모듈에 대한 일부 단면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 레이어(10) 중 어느 한 레이어(10)의 애노드(12)는 인접한 다른 레이어(10)의 캐소드(13)와 적층된다. 집전체(14, 15)는 인접하여 배치되는 애노드(12)와 캐소드(13) 사이에 배치된다.
도 7을 참조하면, 복수의 레이어(10)는 제 1 배터리 셀(10a)의 애노드(12)가 제2 배터리 셀(10b)의 캐노드(13)와 집전체(14, 15)를 사이에 두고 인접하도록 적층되고, 제 2 배터리 셀(10b)의 애노드(12)가 제 3 배터리 셀(10c)의 캐소드(13)와 집전체(14, 15)를 사이에 두고 인접하도록 적층된다. 이 경우 복수의 레이어(10)는 직렬로 연결된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지에 대한 대한 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지(200)는, 복수의 이차전지 모듈(100)과, 내부에 수용공간(S)이 형성되어 복수의 이차전지 모듈(100)이 수용되는 컨테이너(210)와, 복수의 이차전지 모듈(100)의 상측에 배치되어 복수의 이차전지 모듈(100)을 냉각, 가열 또는 환기하는 공조부(220)를 포함한다.
이차전지(200)는 복수의 이차전지 모듈(100)으로 구성되는 이차전지 팩(Battery Pack) 또는 에너지 저장 장치(Energy Storage System, ESS)를 의미한다.
복수의 이차전지 모듈(100)은 컨테이너(210)의 수용공간(S)의 가로 방향을 충분히 채울 수 있도록 가로 방향으로 밀집하여 배치된다. 실시예에 따라, 가로 방향으로 밀집하여 배치된 복수의 이차전지 모듈(100)이 가로 방향으로 밀집하여 배치된 다른 복수의 이차전지 모듈(100)과 세로 방향으로 적층될 수 있다. 또한, 가로 방향으로 배치되는 복수의 이차전지 모듈(100)은 하우징(또는 케이스)에 수용되고 복수의 하우징(또는 케이스)이 적층될 수 있다. 또한, 복수의 이차전지 모듈(100) 각 층 사이에 층별 복수의 이차전지 모듈(100)을 지지하는 플레이트가 구비될 수 있다. 복수의 이차전지 모듈(100)은 층별로 가로 방향으로 슬라이딩되어 선박용 컨테이너(9) 또는 하우징(또는 케이스)에 수납되거나 인출될 수 있다.
컨테이너(210)는 규격화된 컨테이너이다. 이차전지(200)는 외형이 규격화된 컨테이너(210)로 이루어져 규격화된 장비 또는 운송수단에 의한 운송, 설치 및 회수가 가능하다. 컨테이너(210)는 지상에 배치되거나, 지하에 배치되거나, 선박 또는 차량에 실릴 수 있다. 컨테이너(210)는 내부에 수용공간(S)을 형성하며 수용공간(S)에 복수의 이차전지 모듈(100)이 배치된다. 복수의 이차전지 모듈(100)은 높이가 컨테이너(210)의 수용공간(S)의 높이보다 낮도록 구성되어 복수의 이차전지 모듈(100)의 상측에 공조부(220)가 배치될 수 있다.
공조부(220)는 복수의 배터리 모듈(100)의 상측에 구비된다. 공조부(220)는 컨테이너(210)의 수용공간(S)의 상부에 배치되거나, 컨테이너(210)의 외부 상측에 배치될 수 있다. 공조부(220)는 상호 수직 방향으로 이격되어 공조공간(H)을 형성하는 상부 커버(221) 및 하부 커버(222)를 포함한다. 공조공간(H)은 태양복사에 의하여 가열된 상부 커버(221)의 열이 복수의 배터리 모듈(100)로 전달되는 것을 차단한다. 공조부(220)는 유체 또는 기체(공기)가 유동하여 복수의 배터리 모듈(100)을 냉각 또는 가열한다. 또한, 공조부(220)는 복수의 배터리 모듈(100)에서 가열된 공기를 외부로 배출할 수 있다.
실시예에 따라 공조공간(H)에는 열전달을 차단하는 단열재가 구비될 수 있다. 실시예에 따라 컨테이너(210)의 내부 수용공간(S)에 단열재가 구비될 수 있다. 즉, 컨테이너(210) 내부의 측면, 상면 및 하면에는 단열재가 배치될 수 있다. 실시예에 따라 복수의 배터리 모듈(100) 각각의 상단 및 하단에 배치되는 상측 엔드 플레이트(130) 및 하측 엔드 플레이트(140)는 열전도율이 낮은 재질(예를 들어, 세라믹, 콘크리트, 파이버 콘크리트, 복합재료 등)일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지가 운송수단에 의하여 운송되는 것에 대한 예시도이다.
운송수단(T)은 차량이나 선박 등 다양한 운송수단일 수 있으며 본 실시예에서는 컨테이너 운반용 차량이다. 본 실시예에 따른 이차전지(200)는, 운송수단(T)의 이동시 공기를 공조부(220)로 안내하는 에어 가이드(240)를 포함한다.
에어 가이드(240)는 운송수단(T), 컨테이너(210) 또는 공조부(220)에 구비되어 운송수단(T))의 이동시 공기를 공조부(220)로 안내하여 복수의 이차전지 모듈(100)을 냉각한다.
본 실시예에 따른 이차전지(200)는, 컨테이너(210)를 냉각, 가열 또는 환기할 수 있는 보조 공조부(230)와, 공기를 보조 공조부(230)로 안내하는 보조 에어 가이드(250)를 더 포함할 수 있다.
보조 공조부(230)는 컨테이너(210)의 측면 또는 하부에 배치될 수 있으며 본 실시예에서는 컨테이너(210)의 하부에 배치되어 컨테이너(210)를 지지한다. 이 경우 보조 공조부(230)에는 진동이나 충격을 완화하는 완충부재가 구비될 수 있다. 이러한 완충부재는 단열 역할을 할 수 있다. 실시예에 따라, 보조 공조부(230)는 복수의 이차전지 모듈(100)에서 발생된 열 또는 복수의 이차전지 모듈(100)에 의하여 가열된 공기가 배출될 수 있다. 이 경우, 보조 에어 가이드(250)는 보조 공조부(230)를 유동하는 가열된 공기가 토출되는 토출구 역할을 할 수 있다.
에어 가이드(240)와 보조 에어 가이드(250)는 컨테이너(210) 또는 운송수단(T)의 상부, 측면 또는 하부에 배치될 수 있다. 공조부(220) 또는 보조 공조부(230)는 핀(fin)이 구비되어 에어 가이드(240) 또는 보조 에어 가이드(250)가 공급하는 공기에 의한 냉각 효율을 높일 수 있다. 또한, 공조부(220) 또는 보조 공조부(230)에는 에어컨, 라지에이터, 수냉식 냉각장치, 히트펌프, 열전소자 또는 줄히팅소자 등이 구비되어 컨테이너(210)를 냉각 또는 가열할 수 있다. 공조부(220) 또는 보조 공조부(230)에는 버스바(bus bar), 배터리 관리 시스템(BMS) 및/또는 에너지 관리 시스템(EMS)이 배치될 수 있다.
도 10 내지 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지의 공조부에 대한 다양한 예시도이다.
본 발명의 실시예에 따른 공조부(220)는, 수직 방향으로 돌출된 복수의 냉각핀(223)을 포함한다. 냉각핀(223)은 열배출 효율을 높이고 자연대류로 인한 냉각을 유발하여 공조부(220), 컨테이너(210) 및/또는 복수의 이차전지 모듈(100)을 냉각한다. 냉각핀(223)은 복수로 구비되어 공기가 유동하는 유로를 형성하도록 상호 이격하여 배치될 수 있다.
냉각핀(223) 사이의 간격과 공기의 흐름은 레이놀즈 넘버로 정의될 수 있다. 냉각핀(223) 사이의 간격을 일정 이하로 할 경우 유체의 흐름을 구성하기 위한 동력이 많이 든다. 반면 냉각핀(223) 사이의 간격이 너무 큰 경우 균일한 냉각이 힘들고 열교환 효율이 나빠질 수 있다. 따라서, 냉각핀(223) 사이의 간격과 유체의 속도를 레이놀즈 넘버 기반으로 최적화하여 선정하는 것이 바람직하다.
도 10을 참조하면, 냉각핀(223)은 하부 커버(222)에서 상측으로 돌출되거나, 상부 커버(221)에서 하측으로 돌출될 수 있다. 즉, 냉각핀(223)은 상부 커버(221)와 하부 커버(222)의 사이, 즉 공조 공간(H)에 형성될 수 있다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 냉각핀(223)은 상부 커버(221)에서 상측으로 돌출되어 형성될 수 있다.
냉각핀(223)은, 이차전지(200)의 설치 방향, 이동 방향 또는 공기의 흐름방향에 따라, 길이방향이 컨테이너(220)의 길이 방향으로 배치(도 10 및 도 11 참조)되거나, 그와 직교하는 방향으로 배치(도 12 참조)될 수 있다.
실시예에 따라 냉각핀(223)은 복수의 배터리 모듈(100) 중 적어도 일부를 전기적으로 연결하는 버스바(bus bar) 역할을 할 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 이차전지(200)는 상측으로 돌출된 서포터(270)를 포함할 수 있다. 서포터(270)는 공조부(220)의 가장자리에 배치되어 이차전지(200)의 상측에 배치되는 컨테이너 또는 서비스 모듈 등을 지지한다. 서포터(270)는 상단이 공조커버(221)에서 상측으로 돌출된 냉각핀(223)보다 상측으로 더 돌출된다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 공조부(220)는 공기를 유동하는 송풍장치(224)를 포함한다. 송풍장치(224)는 공조공간(H) 및/또는 냉각핀(223)으로 공기를 유동하여 냉각 효율을 높인다.
이차전지(200)가 이동하지 않고 설치된 경우 공기의 유동이 없어 냉각 효율이 떨어지므로 송풍장치(224)가 구비되는 것이 바람직하다. 송풍장치(224)는 분리가능하여 이차전지(200)의 이송시 분리되는 것이 바람직하다.
송풍장치(224)는 상부 커버(221)와 하부 커버(222)의 사이, 즉 공조 공간(H)으로 공기를 유동할 수 있다. 송풍장치(224)는 냉각핀(223)의 길이 방향으로 공기를 유동할 수 있다.
송풍장치(224)는 복수의 배터리 모듈(100) 또는 운송수단(T)으로부터 전기를 공급받거나. 태양열 발전 수단이 별도로 구비되어 태양열로부터 전기를 공급받을 수 있다. 송풍장치(224) 뿐만 아니라, 복수의 배터리 모듈(100)은 에어컨, 라지에이터, 수냉식 냉각장치, 히트펌프, 열전소자, 줄히팅소자 등 전기 에너지를 이용한 냉난방이 가능하다. 냉난방에 사용되는 전기는 복수의 배터리 모듈(100)로부터 공급받거나, 태양열 발전 수단이 별도로 구비되어 태양열 발전 수단으로부터 공급받을 수 있다.
도 16을 참조하면, 공조부(220)는 냉각 또는 가열을 위한 냉매(냉각수 포함)가 유동하는 냉각유로(225)를 포함한다. 냉각유로(225)는 상부 커버(221)와 하부 커버(222)의 사이, 즉 공조 공간(H)에 배치될 수 있다.
냉각유로(225)는 에어컨, 라디에이터 또는 히트펌프와 연결되어 에어컨, 라디에이터 또는 히트펌프에서 냉각되거나 가열된 냉매가 유동한다. 냉각유로(225)를 유동하는 냉매는 공조부(220), 컨테이너(210) 및/또는 복수의 이차전지 모듈(100)을 냉각하거나 가열한다.
냉각유로(225)를 유동하는 냉매는 물, 기름, 가스 등 열용량이 일정 이상인 것이 바람직하다. 냉각유로(225)를 유동하는 냉매는 우천시 비를 모아 사용하거나 해수를 이용할 수 있다. 냉각유로(225)를 유동하는 냉매는 컨테이너(210)에 분사되어 컨테이너(210)를 냉각할 수 있다.
냉각유로(225)는 컨테이너(210)의 측면 또는 하부로 연장될 수 있다. 냉각유로(225)는 버스바(bus bar)나, 배터리 관리 시스템(BMS) 또는 에너지 관리 시스템(EMS)을 냉각할 수 있다.
공조부(220) 및/또는 컨테이너(210) 내부에는 냉각유로(225)를 유동하는 냉매의 누수나 침입을 방지하기 위한 방수재가 구비될 수 있다. 즉 냉각유로(225)를 활용할 때 안전을 위하여 배터리 모듈(100), 공조부(220) 및 컨테이너(210)의 내외부는 절수, 절연, 단열처리가 이루어질 수 있다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지에 대한 대한 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지가 운송수단에 의하여 운송되는 것에 대한 예시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이차전지(200)는 컨테이너(210)와 연결되어 제어 및/또는 열관리를 위한 서비스 모듈(280)을 포함할 수 있다. 서비스 모듈(280)은 컨테이너(210)와 별도로 배치되며 연결부(285)에 의하여 컨테이너(210)과 연결된다.
서비스 모듈(280)은 복수의 배터리 모듈(100) 간의 전압 차이를 줄이는 배터리 관리 시스템(BMS) 및/또는 전력 제어하고 외부와 통신을 수행하며 온도를 관리하는 에너지 관리 시스템(EMS)을 포함할 수 있다. 또한, 서비스 모듈(280)은 공조부(220), 컨테이너(210) 및/또는 복수의 이차전지 모듈(100)을 냉각, 가열 또는 환기하는 공조장치를 포함할 수 있다. 공조장치는 팬과 같은 송풍장치, 에어컨, 라지에이터, 수냉식 냉각장치, 히트펌프, 열전소자, 줄히팅소자일 수 있다.
연결부(285)는 전기가 통과하는 전력 케이블 및 신호가 통과하는 신호 케이블을 포함할 수 있다. 또한, 연결부(285)는 공조장치에서 냉각 또는 가열된 유체 또는 기체(공기)가 통과하는 유로를 포함할 수 있다.
도 18을 참조하면, 서비스 모듈(280)의 공조장치에서 냉각된 공기는 연결부(285)를 통하여 공조부(220)로 유동된다. 공조부(220)로 유동된 냉각된 공기는 아래로 유동하며 복수의 이차전지 모듈(100)을 냉각한다. 즉, 서비스 모듈(280)의 공조장치에서 냉각된 공기는 연결부(285)를 통하여 복수의 이차전지 모듈(100)로 유입된다.
복수의 이차전지 모듈(100)에서 가열된 공기는 공조부(220)를 통하여 외부로 배출된다. 복수의 이차전지 모듈(100)에서 가열된 공기는 공조부(220)의 상측으로 토출될 수 있다. 실시예에 따라, 복수의 이차전지 모듈(100)에서 가열된 공기는 연결부(285)를 통하여 서비스 모듈(280)로 유동될 수 있다. 실시예에 따라, 복수의 이차전지 모듈(100)에서 가열된 공기는 컨테이너(210)의 하부에 배치되는 보조 공조부(230)(도 9 참조)를 통하여 배출될 수 있다.
컨테이너(210)의 설치시 서비스 모듈(280)은 지면(G) 상에 배치될 수 있으며, 컨테이너(210)의 운송시 운송수단(T)에 배치될 수 있다. 도 19를 참조하면, 운송수단(T)이 컨테이너 운반용 차량인 경우 서비스 모듈(280)은 차량의 캡(cab)에 배치될 수 있다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지에 대한 대한 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
컨테이너(210)가 지하에 설치되는 경우 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 공조부(220)의 상부 커버(221)는 컨테이너(210)와 이격되어 컨테이너(210) 상부를 커버한다. 상부 커버(221)는 리브나 트러스 구조, I 빔(beam) 또는 H 빔 형상의 구조가 형성되어 강성을 높여 컨테이너(210)를 보호할 수 있으며, 이러한 구조는 방열을 위한 핀(fin) 역할을 할 수 있다.
공조부(220)의 상부 커버(221)는 수평 방향으로 연장되어 지중열교환기(229)와 연결될 수 있다. 지중열교환기(229)는 지하토양 또는 지하수와 열교환하여 상부 커버(221)를 냉각하거나 가열할 수 있다. 지중열교환기(229)는 접지로 활용될 수 있다. 지중열교환기(229)는 주간에 태양복사에 의하여 상부 커버(221)가 과도하게 가열되는 것을 방지한다. 또한, 야간에는 지중열교환기(229)가 상부 커버(221)를 가열하여 복수의 배터리 모듈(100)의 과도한 냉각을 방지한다.
공조공간(H)에는 지하수가 유동하는 냉각유로(225)가 구비될 수 있다. 이 경우, 공조부(220)는 지하수를 이용하여 컨테이너(210)를 냉각 또는 가열하며, 공조부(220) 및/또는 컨테이너(210) 내부에는 냉각유로(225)를 유동하는 지하수의 누수나 침입을 방지하기 위한 방수재가 구비되는 것이 바람직하다.
컨테이너(210)의 내부의 측면 및 하면에는 단열, 절연 및/또는 완충을 위한 단열부재(211)가 배치될 수 있다. 컨테이너(210)의 하부에는 기초부(290)가 구비될 수 있다. 기초부(290)는 컨테이너(210)를 지지하며, 지중열교환기(229)와 같이 지하토양 또는 지하수와 열교환하여 컨테이너(210)를 냉각하거나 가열할 수 있으며, 접지로 활용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (19)

  1. 복수의 이차전지 모듈;
    상기 복수의 이차전지 모듈이 수용되는 컨테이너; 및
    상기 복수의 이차전지 모듈의 상측에 배치되어 상기 복수의 이차전지 모듈을 냉각, 가열 또는 환기하는 공조부를 포함하는 이차전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공조부는 세로 방향으로 이격되어 공조공간을 형성하는 상부 커버 및 하부 커버를 포함하는 이차전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공조부는 상기 공조공간에 구비되는 단열재를 더 포함하는 이차전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공조부는 상기 공조공간에 구비되는 복수의 냉각핀을 더 포함하는 이차전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨테이너의 내부의 측면 및 하면 중 적어도 하나에 배치되는 단열재를 더 포함하는 이차전지.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공기를 공조부로 안내하는 에어 가이드를 더 포함하는 이차전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨테이너의 측면 및/또는 하부에 배치되어 상기 컨테이너를 냉각, 가열 또는 환기하는 보조 공조부를 더 포함하는 이차전지.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 이차전지 모듈 각각은,
    산화환원 반응이 일어나고 수직 방향으로 적층되는 복수의 레이어;
    상기 복수의 레이어의 상단에 배치되는 상측 엔드 플레이트; 및
    상기 복수의 레이어의 하단에 배치되는 하측 엔드 플레이트를 포함하고,
    상기 상측 엔드 플레이트 및 상기 하측 엔드 플레이트는 열전도율이 낮은 재질인 이차전지.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 상측 엔드 플레이트 및 상기 하측 엔드 플레이트는 세라믹 또는 파이버 콘크리트 재질인 이차전지.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 이차전지 모듈은 가로 방향으로 밀집하여 배치된 상기 복수의 이차전지 모듈이 세로 방향으로 적층된 이차전지.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 공조부는 상측으로 돌출되는 복수의 냉각핀을 포함하는 이차전지.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 공조부는 공기를 유동하는 송풍장치를 포함하는 이차전지.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 공조부는 냉매가 유동하는 냉각유로를 포함하는 이차전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복수의 이차전지 모듈 각각은,
    산화환원 반응이 일어나고 수직 방향으로 적층되는 복수의 레이어;
    상기 복수의 레이어를 전기적으로 연결하는 버스바를 포함하고,
    상기 냉각유로는 상기 버스바를 냉각하는 이차전지.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 공조부와 연결되어 상기 복수의 배터리 모듈을 제어 및 열관리하는 서비스 모듈을 더 포함하는 이차전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공조부와 상기 서비스 모듈을 연결하는 연결부를 더 포함하고,
    상기 연결부는 상기 서비스 모듈에서 냉각 또는 가열된 공기가 통과하는 유로를 포함하는 이차전지.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 서비스 모듈에서 냉각된 공기는 상기 공조부를 통하여 상기 복수의 이차전지 모듈로 유입되는 이차전지.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 이차전지 모듈에서 가열된 공기는 상기 공조부를 통하여 외부로 배출되는 이차전지.
  19. 제 1 항에 있어서,
    지하토양 또는 지하수와 열교환하는 지중열교환기를 더 포함하고,
    상기 공조부는 상기 지중열교환기와 연결되는 이차전지.
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