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KR20220013892A - 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템에서 액체를 흡수 및/또는 분배하기 위한 흡수체 재료의 용도 - Google Patents

능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템에서 액체를 흡수 및/또는 분배하기 위한 흡수체 재료의 용도 Download PDF

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KR20220013892A
KR20220013892A KR1020210044010A KR20210044010A KR20220013892A KR 20220013892 A KR20220013892 A KR 20220013892A KR 1020210044010 A KR1020210044010 A KR 1020210044010A KR 20210044010 A KR20210044010 A KR 20210044010A KR 20220013892 A KR20220013892 A KR 20220013892A
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sheath
absorber material
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absorber
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울리히 슈나이더
마르쿠스 베버
사라 센네
Original Assignee
칼 프로이덴베르크 카게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Abstract

본 발명은, 시스(sheath) 및 이와 같은 시스 내에 배치된 초흡수성 입자들(3)을 포함하는, 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템에서, 특히 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 에너지 저장 시스템(11)에서 액체를 흡수 및/또는 분배하기 위한 흡수체 재료(1)의 용도에 관한 것으로, 이때 상기 시스(2)는 평평하게 서로 겹쳐서 배치된 두 개 이상의 층으로부터 형성되고, 이때 상기 층들은 국부적으로, 서로 구분된 포켓들(pockets)(4)의 형태로 상기 시스(2)의 세그먼트화가 주어지도록, 하나 이상의 심(seam)(5)에 의해 서로 연결되며, 그리고 이때 상기 포켓들(4) 중 적어도 일부는 상기 초흡수성 입자들을 포함한다.

Description

능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템에서 액체를 흡수 및/또는 분배하기 위한 흡수체 재료의 용도{USE OF AN ABSORBER MATERIAL FOR ABSORBING AND/OR DISTRIBUTING LIQUID IN AN ACTIVELY AND/OR PASSIVELY COOLED CURRENT-CARRYING SYSTEM}
본 발명은, 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템에서, 특히 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 에너지 저장 시스템에서 액체를 흡수 및/또는 분배하기 위한 흡수체 재료의 용도 및 상기 전류 운반 시스템 자체에 관한 것이다.
전류 운반 시스템들, 특히 배터리 시스템들은 점차 중요해지는데, 그 이유는 상기 시스템들이 전기- 및 하이브리드 자동차의 구동을 위해 필요하기 때문이다. 시스템의 최적의 기능을 보장하기 위해, 배터리 셀들(battery cells)의 온도를 목표한 온도 범위 내에 유지할 필요가 있다. 작동 온도의 초과 및/또는 미달을 방지하기 위해, 능동 또는 수동의 온도 조절 시스템들이 사용된다. 열 교환기 내에서 우수한 열 전도성으로 배터리 셀들을 따라 안내되는, 높은 열 용량을 갖는 액상의 온도 조절 수단의 사용이 특히 바람직한 것으로 입증되었다.
더 나아가 상기 시스템들은 일반적으로 주변에 대해 밀폐형으로 폐쇄되어 있지 않다. 다시 말해, 상기 시스템들은 주변과의 기체 교환을 허용한다. 오염 침투를 방지하기 위해, 유입되는 공기는 필터링된다. 이를 위해, 예컨대 미세 다공성 필름들 또는 부직포들이 사용된다.
이와 같은 접근 방식들은 모두 입자들의 필터링을 허용하지만, 기체의 필터링, 그리고 특히 수증기의 필터링도 허용하지 않는다. 그에 따라 수증기는 필름들을 관통하여 전자 하우징 내로 도달할 수 있다. 그러나 상기 하우징의 내부가 냉각되기 때문에, (이슬점을 초과하면) 하우징 내 저온 위치들에서 물이 응축될 수 있다. 특히 전류 운반 부품들이 냉각되기 때문에, 가장 위험한 곳에서 응축물 형성이 발생한다.
더 나아가 하우징 내 온도 자체가 항상 낮은 수준에 놓이면, 형성된 응축물은 상기 하우징으로부터 다시 제거되기가 어렵다. 이 경우, 예컨대 펌프들, 제어 밸브들 또는 베이크-아웃 공정(bake-out)이 고려될 수 있다. 이와 같은 접근 방식들은 복잡하고, 경우에 따라 오류 가능성이 있다. 더 나아가 베이크-아웃 공정은 많은 적용예들(예컨대 배터리 시스템들)에서 불가능하다.
한 가지 검증된 물 흡수 수단은 건조제가 나타내는데, 상기 건조제는 하우징 내에 또는 앞에 제공되고, 물을 비가역적으로 함유한다. 그러나 이 경우, 이러한 수단이 액상의 물만을 흡수하는 것이 아니라, 수증기도 흡수한다는 사실이 단점이다. 하우징 내에 위치하면, 수단은 하우징 내 기체 공간도 제습한다. 그 결과, 정상 상황에서는 절대 하우징 내로 도달하지 않을 수증기도 하우징 내로 끌어당겨진다. 그에 따라 이러한 건조 카트리지들은 습기 흡수체뿐만 아니라 습기 흡입기로도 기능한다.
또한, 예를 들어 이와 같은 수단이 장착된 자동차의 사고 시 누출, 그리고 그에 따라 냉각 몸체로부터 온도 조절 수단의 배출이 야기될 수 있다는 사실이 문제이다. 이 경우, 온도 조절 수단은 배터리 셀들과 직접 접촉할 수 있고, 상기 온도 조절 수단의 전도성에 의해 예를 들어 단락을 발생시킬 수 있다.
통상적인 건조제는 P2O5이다. 이와 같은 건조제는 물에 대해 극고의 흡수 용량을 가지지만, 물 흡수 시 액상의 인산을 형성한다. 이와 같은 인산은 부식을 야기할 수 있고 자체 전기 전도성으로 인해 전기적 적용예들에서 위험하다. 또한, 물 흡수가 비가역적이다. CaCl2와 같은 다른 전형적인 건조제들도 유사하게 반응한다. 건조제들이 루즈(loose)하게 제공되면, 이는 먼지 형성을 야기한다. 또한, 건조제들은 습한 상태에서 전기 전도성을 가지며, 그에 따라 단락을 야기할 수 있다.
공지된 또 다른 액상- 및 특히 물 흡수성 물질들은 예를 들어 초흡수체들이다. 초흡수체의 장점은, 한편으로 매우 높은 물 흡수 용량을 갖고, (유기 용매들에 대해서도) 화학적으로 중성 반응할 뿐만 아니라, 가역적으로 적재될 수 있다는 사실이다.
초흡수체는 극성(polar)의 액상 매질에 의해 강한 팽윤 및 경우에 따라 겔(gel) 형성을 야기한다. 특히 팽윤은, 액체의 운반 채널들이 팽윤 공정에 의해 막히고(소위 겔-블로킹 효과), 후속하는 흡수가 더는 불가능하도록 할 수 있다. 더 나아가 전자 장치들에서의 팽윤은 또 다른 두 가지 관점에서 바람직하지 않거나, 또는 위험하다: 한편으로 팽윤 재료가 기계적 압력을 형성할 수 있고, 상기 기계적 압력에 의해 예를 들어 전기 접촉부들이 분리될 수 있다. 다른 한편으로, 제어되지 않은 팽윤 시 팽윤 재료가 전류 운반 부품들과 접촉할 때 전기적 단락을 유발할 수 있다.
한 가지 어려움은 초흡수체의 적용이다. 예컨대 EP2731164(A1)에 기술된 것처럼, 초흡수성 섬유들의 사용에서 한 가지 가능성이 제시된다. 배터리 셀들, 하나 이상의 흡수 소자 및 배터리 하우징 내에서 상기 배터리 셀들을 냉각 및/또는 가열하기 위한 액상의 온도 조절 수단을 구비한 온도 조절 시스템을 포함하는 배터리 시스템이 제시된다. 액상의 온도 조절 수단을 흡수하기 위한 흡수 소자는 배터리 셀들과 배터리 하우징 사이에 배치되고, 이때 상기 흡수 소자는 플리스(fleece)이고, 이때 상기 플리스는 250 내지 700 g/㎡의 평균 평량을 갖고 두 가지 이상의 서로 다른 섬유 유형의 섬유들을 포함하며, 이때 상기 섬유 유형들 중 하나 이상의 섬유 유형은 보조 섬유이고, 상기 섬유 유형들 중 하나 이상의 또 다른 섬유 유형은 흡수 섬유이다.
흡수 섬유들의 사용에서 단점은, 이와 같은 흡수 섬유들이 일반적으로 대등한 흡수성 입자들보다 더 낮은 흡수력을 갖는다는 사실이다. 더 나아가 상기 흡수 섬유들은 일반적으로 건조 상태 및 팽윤 상태에서도 더 낮은 열적 안정성을 갖는다. 더 나아가 흡수성 섬유들의 사용은, 위에 설명된 것처럼, 겔-블로킹 효과를 야기할 수 있다.
DE 4134370 C1과 유사하게, 텍스타일 시트재(textile sheet material) 상에 고정되는 초흡수성 입자들의 사용이 제안된다. 그 결과로 완성된 흡수체 패드들이 구조상 비교적 복잡하다는 사실이 단점이다. 이와 같은 방식으로는 예를 들어 분말형의 초흡수성 입자들이 우선 부직포 상에 고정되고, 그런 다음 그 결과로 야기된 제품에 먼지 형성을 억제할 목적으로 커버- 및 캐리어 층이 제공되어야 한다. 코팅과 함께 전형적인 제품 기술적인 문제들이 나타나는데, 예를 들어 다음 문제들이 나타난다:
● 코팅량 또는 코팅의 활성 성분량의 제한(지나치게 많은 분말 -> 지나치게 두꺼운 재료 두께 -> 지나치게 강성)
● 접착 문제들
● 예컨대 SAP(superabsorbent polymer) + 펄프 + 구아 검과 같이 상승작용하는 서로 다른 팽윤 성분들의 사용과 관계된 제약
● 제조 공정에서의 지나치게 큰 복잡성
● 높은 제조 비용
● 제품 기술적으로 필요한 첨가제들(코팅 보조제)의 흡수 거동에 대한 영향.
본 발명의 과제는 앞에서 언급된 단점들을 적어도 부분적으로 제거하는 것이다. 특히, 우수한 흡수성 및 유지성(retention)을 갖는 재료가 제공되어야 한다. 또한, 상기 재료는 물 및 경우에 따라 수증기를 가역적으로 함유해야 한다. 더 나아가 상기 재료는 제어된 팽윤성을 가져야 하고 블로킹 효과가 방지될 수 있어야 한다. 마지막으로 상기 재료는 먼지 없이 사용 가능해야 한다.
이와 같은 과제는, 시스(sheath) 및 이와 같은 시스 내에 배치된 초흡수성 입자들을 포함하는, 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템에서, 특히 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 에너지 저장 시스템에서 액체를 흡수 및/또는 분배하기 위한 흡수체 재료의 용도에 의해 해결되고, 이때 상기 시스는 평평하게 서로 겹쳐서 배치된 두 개 이상의 층으로부터 형성되고, 이때 상기 층들은 국부적으로, 서로 구분된 포켓들(pockets)의 형태로 상기 시스의 세그먼트화가 주어지도록, 하나 이상의 심(seam)에 의해 서로 연결되며, 그리고 이때 상기 포켓들 중 적어도 일부는 상기 초흡수성 입자들을 포함한다.
본 발명에 따라, 본 발명에 따른 흡수체 재료가 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템들에서 액체를 흡수 및 분배하기 위해 뛰어나게 적합하다는 사실이 확인되었는데, 그 이유는 세그먼트화 시스 내에 초흡수성 입자들을 배치함으로써 이용 시 겔-블로킹 효과가 방지되거나, 또는 적어도 감소할 수 있기 때문이다. 이는 세그먼트들의 형성에 의해 초흡수체의 양이 세분되기 때문일 수 있는데, 이는 한 장소에서 초흡수성 입자들의 최대 가능한 축적량을 감소시키고, 그에 따라 발생 가능한 겔-블로킹 시 생성되는 "작은 덩어리"를 축소시킬 수 있다. 더 나아가, 운반 채널과 같은, 포켓들 사이의 하나 이상의 심은 액체의 흡수 동안에 흡수체 재료 내부로 액체의 추가 운반을 가능하게 한다. 그럼으로써 초흡수성 입자들의 흡수 용량이 최적으로 사용될 수 있으며, 이는 마찬가지로 겔-블로킹을 저지할 수 있다. 또한, 초흡수성 입자들의 세그먼트화는 먼지 형성의 위험을 감소시킬 수 있는데, 그 이유는 시스의 손상 시, 손상된 세그먼트 내에 포함된 입자들의 부분만이 방출되기 때문이다. 마지막으로 세그먼트화는 초흡수체를 입자 형태로 사용할 수 있도록 한다. 이와 같은 초흡수성 입자들은 초흡수체-섬유들과 비교하여, 건조 상태 및 팽윤 상태에서도 대등한 열적 안정성에서 더 높은 흡수 용량을 갖는다는 장점이 있다.
바람직한 하나의 실시 형태에서, 하나 이상의 심은 용접 심으로서, 특히 열 용접 및/또는 초음파 용접 심, 접착 심 및/또는 니들 펀칭 심(needle-punched seam)으로서 구현되어 있다. 용접 심에서 장점은, 이와 같은 심들이 특히 신속하고 간단하게 구현될 수 있다는 사실이다.
본 발명에 따라, 하나 이상의 심에 의해 서로 구분된 포켓들의 형성에 의해 시스의 세그먼트화가 주어진다. 더 나아가 하나 이상의 심에 의해 평평하게 서로 겹쳐서 배치된 층들은 서로 연결될 수 있다. 바람직하게 심을 포함하지 않는 시스의 영역들은 전혀 압축되지 않았고/않았거나 적어도 심 영역들보다 덜 압축되었다.
"전류 운반 시스템"이란 용어는 본 발명에 따라, 전류가 관류하는 시스템으로서 종래의 개념에서 사용된다. 본 발명에 따라 바람직한 전류 운반 시스템들은 에너지 저장 시스템, 전류 운반 에너지 컨버터, 트랜스포머, 전력 전자 시스템, 제어 전자 시스템, 특히 프로세서 제어형 시스템, 충전기, 인버터, 정류기, 전해조 및/또는 이들의 조합들로부터 선택된 전류 운반 시스템들이다.
"에너지 저장 시스템"이란 용어는 본 발명에 따라 통상의 개념에서 사용된다. 특히 에너지 저장 시스템은 현재 이용 가능하지만, 불필요한 에너지를 추후 이용을 위해 저장하는 시스템으로 이해된다. 이와 같은 저장은, 예를 들어 전기 에너지에서 화학 에너지로의 에너지 형태의 변환을 수반하는 경우가 많다. 필요한 경우, 에너지는 추후에 목표한 전기적 형태로 재변환된다. 바람직한 에너지 저장 시스템들은 본 발명에 따라, 배터리 시스템들, 커패시터들 및/또는 어큐뮬레이터들이다. 매우 특히 바람직한 것은 배터리 시스템들이다.
배터리 시스템들은, 직렬 또는 병렬로 접속된 2 차- 또는 1 차 셀들을 포함하는 직렬 또는 병렬로 접속된 모듈들이다. 어큐뮬레이터들은, 직렬 또는 병렬로 접속된 2 차 셀들을 포함하는 직렬 또는 병렬로 접속된 모듈들이다. 커패시터들은, 직류 회로에서 전하 및 그와 결부된 에너지를 정적으로 전기장 내에 저장할 수 있는 수동의 전기 컴포넌트들이다.
액체의 흡수는, 흡수체 재료가 액체를 흡수한다는 의미로 이해된다. 그럼으로써 전류 운반 시스템은 액체에 의한 손상으로부터 보호될 수 있다.
액체의 분배는, 흡수체 재료가 액체를 자체 표면에서 분배한다는 의미로 이해된다. 흡수 및 분배는 바람직하게 서로 평행하게 발생한다.
본 발명에 따른 시스템에 의해 흡수될 액체는 바람직하게 냉각 유체 및/또는 물인데, 그 이유는 이와 같은 액체들이 통상적으로 능동적 또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템들에서 사용되거나, 또는 발생하기 때문이다. 바람직한 냉각 유체는 알코올, 특히 글리콜 및/또는 알코올/물 혼합물들, 특히 글리콜/물 혼합물들이다.
본 발명의 하나의 실시 형태에서, 본 발명에 따른 시스템에 의해 흡수될 액체는 배터리 전해질이 아니다.
하나 이상의 심은 연속적 또는 불연속적일 수 있다. 불연속적인 심들은 직접적인 심 표면들, 다시 말해 두 개의 층을 결합하기 위해 이용되는 심의 영역들 및 간접적인 심 표면들, 다시 말해 상기 직접적인 심 표면들 사이에 놓이고 포켓들에 포함되지 않는 심의 영역들로 구성된다. 직접적인 심 표면들은 용접 심들의 경우, 용접된 영역들이고, 봉제된 심들의 경우, 실들에 의해 덮인 영역들이며, 접착된 심들의 경우, 접착제에 의해 연결된 영역들이다. 불연속적인 심들은, 더 낮은 비율의 심 표면을 갖고, 그에 따라 더 높은 모세관 현상(capillarity) 및 흡수될 액체의 향상된 관류를 야기한다는 장점이 있다.
연속적인 심들은, 초흡수성 입자들이 배출될 위험이 감소한다는 장점이 있다. 또한, 하나 이상의 심은 직선 또는 곡선, 혹은 이들의 조합들로서 형성될 수 있다. 불연속적인 형상의 경우, 하나 이상의 심은 선형으로 그리고/또는 규칙적으로 배치된 점들 및/또는 선들의 형태로 형성될 수 있다. 위에서 설명되는 것처럼, 두 개의 층을 결합하기 위해 이용되는 심의 비율들은 상기 심의 직접적인 심 표면들이다. 하나 이상의 심의 폭은 바람직하게 0.5 내지 15 ㎜, 더 바람직하게 0.5 내지 10 ㎜ 및 특히 바람직하게 1 내지 6 ㎜이다. 계속해서 바람직하게 심 표면, 다시 말해 흡수체 재료의 면적에서 직접적인 및 간접적인 심 표면들의 총합은 적어도 0.4 내지 50 면적％, 더 바람직하게 2 내지 40 면적％ 및 특히 바람직하게 4 내지 35 면적％이다. 심 표면이 0.4 면적％ 미만이면, 심의 강도가 일반적으로 지나치게 낮다. 심 표면이 50％를 초과하면, 팽윤을 위해 제공된 면적이 지나치게 작다.
특수한 하나의 실시 형태에서, 하나 이상의 심은, 바람직하게 자체 중심이 천공된 용접 심으로서 형성되어 있다. 이 경우, 흡수체 재료가 특히 간단한 방식으로 설치 상황에 적응할 수 있다는 사실이 바람직하다. 이와 같은 방식으로 예를 들어 천공된 용접 심을 따라 부분 영역들의 의도적인 해제에 의해 공백들이 형성될 수 있다.
용접 심의 형태는 변경될 수 있다. 바람직한 하나의 실시 형태에서, 용접 심과 층들의 용접되지 않은 영역들 사이의 전이는 매끄럽다. 따라서 바람직한 하나의 실시 형태에서, 용접 심의 용접된 영역들의 두께는 상기 용접 심에 인접하는 하나 이상의 포켓의 방향으로, 바람직하게 상기 용접 심에 인접하는 두 개의 포켓의 방향으로 증가한다. 그에 상응하게 용접 심의 용접된 영역들의 밀도는 하나 이상의 포켓의 방향으로, 바람직하게 상기 용접 심에 인접하는 두 개의 포켓의 방향으로 감소한다. 용접 심과 포켓 사이의 전이는 바람직하게 연속적이다. 최대 압축 영역은 바람직하게 용접 심의 중심에 놓인다. 그럼으로써 용접 심의 원형, 특히 반원형의 기하학적 구조가 주어질 수 있다. 이 경우, 용접 심의 더 높은 강도가 바람직하다.
포켓의 기하학적 구조는 변경될 수 있다. 바람직하게 포켓들은 서로 독립적으로 다음 중 하나 또는 복수의 기하학적 구조를 갖는다: 직사각형, 삼각형, 육각형, 비닐형, 원형, 타원형 및/또는 곡면형. 특히 바람직하게 포켓들은 적어도 부분적으로 직사각형 기하학적 구조로 제공된다. 따라서 이와 같은 기하학적 구조는 바람직한데, 그 이유는 이와 같은 기하학적 구조가 기술적으로 특히 간단하게 재현되기 때문이다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 흡수체 재료의 제곱 미터당 포켓들의 개수는 제곱 미터당 적어도 2개의 포켓, 예를 들어 제곱 미터당 4개 내지 400개의 포켓, 더 바람직하게 제곱 미터당 8개 내지 300개의 포켓 및 특히 제곱 미터당 16개 내지 200개의 포켓의 범위 내에 있다.
계속해서 바람직하게 초흡수성 입자들의 양은 흡수체 재료의 면적을 기준으로 적어도 20 g/㎡, 예를 들어 20 내지 1000 g/㎡, 바람직하게 20 내지 800 g/㎡ 및 특히 바람직하게 20 내지 600 g/㎡이다.
계속해서 바람직하게 포켓당 초흡수성 입자들의 양은 적어도 포켓당 0.5 g, 예를 들어 포켓당 0.5 g 내지 500 g, 바람직하게 포켓당 20 내지 400 g 및 특히 포켓당 20 내지 200 g이다.
초흡수체는 액체를 우수하게 함유하고, 즉 우수한 유지성을 갖고, 그리고 흡수할 수 있는 특징이 있다. 본 발명에 따르면, 초흡수체는, 자체 중량의 수배 - 500배까지 - 의 액체, 바람직하게 물을 흡입하거나, 또는 흡수할 수 있는 폴리머로 이해되고, 이때 폴리머의 부피가 증가한다.
초흡수체는 팽윤 상태에서 하이드로겔(hydrogel)을 형성한다. 적합한 초흡수성 입자들은 특히 극성을 갖는 가교 폴리머들을 포함하고, 특히 상기 초흡수성 입자들은 상기 가교 폴리머들로 구성된다. 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피롤리돈, 아밀로펙틴, 젤라틴 및/또는 셀룰로오스가 특히 바람직하다. 한편으로 아크릴산(프로펜산, H2C=CH-COOH) 및/또는 소듐 아크릴레이트(아크릴산의 나트륨염, H2C=CH-COONa) 및 다른 한편으로 아크릴아미드로 이루어진 공중합체가 매우 특히 바람직하다. 이 경우, 두 개의 단량체의 상호 비율은 변경될 수 있다.
앞에서 언급된 단량체들에는 일반적으로 소위 코어-크로스-링커(Core-Cross-Linker, CXL)가 첨가되는데, 상기 코어-크로스-링커는 형성된 장쇄 폴리머 분자들을 화학적 브리지(chemical bridge)에 의해 국부적으로 서로 연결한다(가교한다). 이와 같은 브리지들에 의해 폴리머는 수불용성이 된다. 또한, 소위 표면-크로스-링커(Surface-Cross-Linker, SXL)가 사용될 수 있다. 이 경우, 또 다른 하나의 화학 물질이 입자들의 표면상에 제공되는데, 상기 화학 물질은 가열에 의해 입자의 단지 외부 층 상에만 제2 네트워크를 형성한다. 이와 같은 층은 팽윤된 겔을 지원하여, 이와 같은 겔은 외부 부하(이동, 압력)에서도 합착되어 있다.
바람직한 하나의 실시 형태에서, 하나 이상의 포켓은 초흡수성 입자들에 대해 추가로 충전 재료, 예를 들어 셀룰로오스 펄프, 섬유, 구아 검, 실리카겔 및/또는 폼과 같은 흡수성 재료들을 포함한다. 바람직하게 충전 재료는 적어도 5 중량％, 예를 들어 5 내지 90 중량％, 더 바람직하게 5 내지 75 중량％ 및 특히 5 내지 50 중량％의 중량비(충전 재료와 초흡수성 입자들의 총량에 대한 충전 재료)로 제공된다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 하나 이상의 포켓은 초흡수성 입자들에 대해 추가로 난연성(難燃性) 물질들을 포함하는데, 예를 들어 난연성 가스들 및/또는 연소 가스를 희석시키는 가스들을 방출하는 물질들을 포함한다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 흡수체 재료는 임피던스 튜브에서 DIN EN ISO 10534-1:2001에 따라 측정된, 1000 Hz에서 적어도 0.1, 예를 들어 0.1 내지 1, 바람직하게 0.2 내지 1, 더 바람직하게 0.3 내지 1의 흡음 계수(α)를 갖는다.
흡음 계수의 설정은 당업자에게 공지된 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 높은 흡수 계수는, 바람직하게 평평하게 서로 겹쳐서 배치된 층들 상에 배치되어 있는 하나 이상의 추가 층에 의해 달성될 수 있다. 이 경우, 추가 층은 바람직하게 멜트블로운 부직포(meltblown nonwoven)를 포함한다.
따라서 본 발명에 따른 흡수체 재료는 바람직한 하나의 실시 형태에서, 바람직하게 멜트블로운 부직포인 하나 이상의 추가 층을 포함한다. 계속해서 바람직하게 추가 층은 시스의 하나 이상의 외부면 상에 배치되어 있다. 마찬가지로, 추가 층이 포켓들 내부에 배치되어 있는 것도 고려할 수 있다. 바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 하나 이상의 포켓은, 특히 섬유 펄프와 같은 흡음 활성 충전제들을 포함한다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 시스의 하나 이상의 층은 텍스타일 시트재를 포함하는데, 예를 들어 부직포, 직물, 편물 및/또는 개방 공극형 폼을 포함한다. 이와 같은 재료들에서는 습윤 상태에서도 높은 구조적 완전성(structural integrity)과 결합한 우수한 투수성이 바람직하다. 바람직한 부직포들은 스펀본드 부직포들(spunbonded nonwovens), 습식 부직포들 및/또는 건식 부직포들이다. 면적 중량은 바람직하게 10 g/㎡ 내지 500 g/㎡이다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, DIN 55660-2:2011-12에 따라 측정된 텍스타일 시트재의 표면 에너지는 30 mN/m보다 크고, 바람직하게 35 mN/m보다 크며, 특히 바람직하게 40 mN/m보다 크다. 이 경우, 물 또는 물/글리콜 혼합물들과 같은 극성 매질들이 특히 우수하게 분배될 수 있다는 사실이 바람직하다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 텍스타일 시트재의 공기 투과율은 10 d㎥/(㎡s)을 초과하고, 더 바람직하게 20 내지 3000 d㎥/(㎡s), 더 바람직하게 30 내지 2000 d㎥/(㎡s), 특히 30 내지 1000 d㎥/(㎡s)이다. 이 경우, 공기 투과율은 200 Pa의 압력차에서 DIN EN ISO 9237:1995에 따라 측정된다. 공기 투과율의 측정은, 200 Pa의 공기의 압력차에서, 특히 공기가 관류하는 표본 면적이 20 ㎠인 경우, 0.05 내지 10 ㎜, 바람직하게 0.1 내지 1 ㎜의 두께를 갖는 텍스타일 시트재의 표본과 액체의 접촉 이전에 이루어진다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 흡수체 재료의 공기 투과율은 10 d㎥/(㎡s)을 초과하고, 바람직하게 20 내지 3000 d㎥/(㎡s), 더 바람직하게 30 내지 2000 d㎥/(㎡s), 특히 바람직하게 30 내지 1000 d㎥/(㎡s)의 범위 내에 있다. 이 경우, 공기 투과율은 200 Pa의 압력차에서 DIN EN ISO 9237:1995에 따라 측정된다. 공기 투과율의 측정은, 200 Pa의 공기의 압력차에서, 특히 공기가 관류하는 표본 면적이 20 ㎠인 경우, 0.1 내지 15 ㎜, 바람직하게 0.25 내지 5 ㎜의 두께를 갖는 텍스타일 시트재의 표본과 액체의 접촉 이전에 이루어진다.
본 발명의 바람직한 하나의 실시 형태에서, 텍스타일 시트재는 ASTM E 1294-89에 따라 측정된, 1 ㎛을 초과하는, 예를 들어 1 ㎛ 내지 1000 ㎛, 특히 10 내지 800 ㎛의 평균 공극 크기를 갖는다.
본 발명의 바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 텍스타일 시트재는, 바람직하게 1 dtex 미만, 예를 들어 0.01 내지 1 dtex, 더 바람직하게 0.01 내지 0.9 dtex의 섬도를 갖는 미세섬유들을 포함한다. 이 경우, 미세섬유들이 특히 높은 모세관 현상 및 그럼으로써 특히 우수한 액체 분배를 가능하게 한다는 사실이 바람직하다. 더 나아가 미세섬유들은 자체 섬도로 인해 특히 작은 공극 크기 및 그에 따라 초흡수성 입자들에 의해 방출된 먼지에 대해 특히 낮은 투과성을 갖는다.
본 발명의 바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 흡수체 재료는 적어도 2 l/㎡, 예를 들어 2 l/㎡ 내지 300 l/㎡, 더 바람직하게 3 l/㎡ 내지 300 l/㎡, 더 바람직하게 5 l/㎡ 내지 300 l/㎡, 더 바람직하게 10 l/㎡ 내지 300 l/㎡ 및 특히 20 l/㎡ 내지 300 l/㎡의 액체 흡수 용량(탈염수)을 갖는다.
텍스타일 시트재는 바람직하게, 특히 270 ℃ 미만의 용융점을 갖는 열가소성 폴리머들을 함유한다. 특히 바람직한 폴리머들은 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리올레핀 및/또는 이들의 혼합물들이다. 이 경우, 이와 같은 폴리머들이 열 용접을 위해 사용될 수 있다는 사실이 바람직하다. 그러나 마찬가지로 비열가소성(non-thermoplastic) 폴리머들의 사용도 고려할 수 있다. 상기 유형의 텍스타일 시트재들은 필요한 경우, 서로 접착될 수 있다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 흡수체 재료는 압축될 수 있다. 그럼으로써 상기 흡수체 재료는 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템들에서, 특히 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 에너지 저장 시스템들에서 우수하게 고정될 수 있다. 그뿐 아니라, 이와 같은 방식으로 인접하는 부품들에 대해 우수한 접촉이 보장될 수 있다. DIN EN ISO 3386-1:2015-10에 따라 측정된 흡수체 재료의 압축 강도는 40％ 압축 시 바람직하게 적어도 0.05 kPa, 예를 들어 0.05 내지 50 kPa, 바람직하게 0.05 내지 25 kPa 및 특히 바람직하게 0.1 내지 10 kPa이다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 시스는 평평하게 서로 겹쳐서 배치된 두 개 이상의 서로 다른 텍스타일 시트재를 포함한다. 이 경우, 텍스타일 시트재들은 바람직하게 이들을 구성하는 폴리머 재료들에서 서로 구분된다. 대안적으로 또는 추가로 텍스타일 시트재들은 자체 제조 방식, 두께, 최대 인장력, 최대 인장력 연신율, 계수, 중량, 공기 투과율 및/또는 공극률에서 서로 구분될 수 있다. 따라서, 시스가, 예를 들어 앞에 언급된 특성들 중 하나 또는 복수의 특성에서 서로 구분되는, 두 개 또는 그보다 많은 서로 다른 텍스타일 시트재를 포함하는 것을 고려할 수 있다. 서로 다른 텍스타일 시트재들은 포켓들을 형성하기 위해, 위에 설명된 것처럼, 다양한 방식으로 서로 연결될 수 있는데, 예를 들어 서로 열 용접될 수 있고/있거나, 서로 접착될 수 있고/있거나, 서로 봉제될 수 있다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 흡수체 재료는 시스의 하나 이상의 측면 상에 자가 접착성(self-adhesive) 층을 포함한다. 이 경우, 자가 접착성은, 자가 접착성 층이 흡수체 재료가 서로 다른 고정된 표면들 상에 고정될 수 있도록 한다는 사실로 이해된다. 이 경우, 자가 접착성 층은 시스를 완전히 또는 단지 부분적으로만 덮을 수 있다. 자가 접착성 층은 예를 들어 양면 접착테이프일 수 있다.
초흡수성 입자들의 사용에서, 이와 같은 초흡수성 입자들이 일반적으로 난연성을 갖고, 그럼으로써 흡수체 재료의 내염성(耐炎性)을 향상시킨다는 사실이 바람직하다. 추가로 더 증가한 내염성이 요구되는 경우, 흡수체 재료에 방염성(防炎性) 첨가제들 및/또는 예를 들어 유리 섬유들 또는 아라미드 섬유들과 같은 불연성(不燃性) 섬유들이 제공될 수 있다. 그럼으로써 흡수체 재료는 UL 94 HB에 따른 내염성에 도달할 수 있다.
또 다른 하나의 실시 형태에서, 흡수체 재료는 흡수체 패드로서 제공되어 있다. 흡수체 패드는 맞춤 절단되고, 가장자리들에서 용접된 흡수체 재료로 이해된다. 본 발명의 또 다른 하나의 대상은, 기술된 실시 형태들 중 하나 또는 복수의 실시 형태에 따른 흡수체 재료를 함유하는 흡수체 패드를 포함한다. 흡수체 패드는 다양한 대칭 및/또는 비대칭의 기하학적 형태들을 가질 수 있다.
통상적으로 흡수체 패드는 두 가지 서로 다른 유형의 심들을 포함하는데, 말하자면 가장자리를 둘러싸는 심들 및 내부에 놓인 심들을 포함한다. 내부에 놓인 심은, 각각의 측면 상에서 하나 이상의 포켓을 제한하는 심으로 이해된다. 바람직하게 두 개 이상의 내부에 놓인 심, 더 바람직하게 적어도 80％의 내부에 놓인 심들은 서로 교차한다.
바람직한 또 다른 하나의 실시 형태에서, 외부에 놓인 심들은 연속적이고, 내부에 놓인 심들은 불연속적이다. 그럼으로써 두 가지 심 유형의 바람직한 특성들이 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 또 다른 하나의 대상은, 시스 및 이와 같은 시스 내에 배치된 초흡수성 입자들을 포함하는, 전류 운반 시스템에서 액체를 흡수 및 분배하기 위한 흡수체 재료를 포함하는 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템, 특히 에너지 저장 시스템이고, 이때 상기 시스는 평평하게 서로 겹쳐서 배치된 두 개 이상의 층으로부터 형성되고, 이때 상기 층들은 국부적으로, 심들에 의해 서로 구분된 포켓들의 형태로 상기 시스의 세그먼트화가 주어지도록, 서로 연결되며, 그리고 이때 상기 포켓들 중 적어도 일부는 상기 초흡수성 입자들을 포함한다.
바람직한 전류 운반 시스템들은 에너지 저장 시스템, 전류 운반 에너지 컨버터, 트랜스포머, 전력 전자 시스템, 제어 전자 시스템, 특히 프로세서 제어형 시스템, 충전기, 인버터, 정류기, 전해조 및/또는 이들의 조합들로부터 선택된 전류 운반 시스템들이다.
바람직한 하나의 실시 형태에서, 전류 운반 시스템은 배터리 하우징을 포함하는 배터리 시스템이다. 배터리 하우징은 바람직하게 배터리 셀들을 포함한다. 배터리 셀들은 바람직하게 냉각 시스템과 열 전도성으로 연결되어 있다. 배터리 하우징의 벽에는 바람직하게 상기 배터리 하우징의 내부 공간과 외부 영역 사이의 압력 보상을 위한 압력 보상 소자가 제공되어 있다. 흡수체 패드는 바람직하게 냉각 시스템 하부에 배치되어 있다. 그럼으로써 배출되는 냉각 유체 또는 분리되는 응축물이 특히 효율적으로 흡수될 수 있다. 따라서 바람직하게 흡수체 패드는 전류 운반 시스템의 바닥 영역에, 다시 말해 냉각 시스템과 배터리 하우징의 바닥 사이에 배치되어 있다. 추가로 또는 대안적으로 흡수체 패드는 전류 운반 시스템의 측면 영역에, 다시 말해 냉각 시스템과 배터리 하우징의 측벽들 사이에 배치될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 흡수체 재료(1)의 개략적인 횡단면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 흡수체 재료의 개략적인 평면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(11)의 개략도이고,
도 4는 본 발명에 따르지 않는 에너지 저장 시스템(11)의 개략도이며,
도 5은 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(11)의 개략도이고,
도 6은 흡수 동역학을 결정하기 위한 측정 장치(15)의 개략도이며,
도 7은 심(5)의 서로 다른 실시 형태들의 개략도이고,
도 8은 두 개의 포켓(4) 사이의 심(5)의 개략적인 횡단면도이며,
도 9는 포켓의 서로 다른 기하학적 구조들의 개략도이고,
도 10은 본 발명에 따른 서로 다른 흡수체 패드들의 흡수 동역학의 측정 결과들을 보여주는 그래프이다.
도 1은, 시스(2) 및 이와 같은 시스 내에 배치된 초흡수성 입자들(3)을 포함하는 본 발명에 따른 흡수체 재료(1)를 횡단면도로 보여준다. 상기 시스(2)는 텍스타일 시트재들의 형태로 평평하게 서로 겹쳐서 배치된 두 개의 층을 포함하고, 이때 상기 층들은 국부적으로, 용접 심들(5)에 의해 서로 구분된 포켓들(4)의 형태로 상기 시스의 세그먼트화가 주어지도록, 서로 연결되어 있다. 상기 포켓들 중 적어도 일부는 상기 초흡수성 입자들(3)을 포함한다.
도 2는 열두 개의 포켓(4) 및 용접 심들(5)로 세분된 본 발명에 따른 흡수체 재료(1)를 평면도로 보여준다.
도 3은 배터리 하우징(6)을 포함하는 배터리의 형태로 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(11)을 보여준다. 상기 배터리 하우징(6)은 배터리 셀들(7)을 포함한다. 상기 배터리 셀들(7)은 냉각 시스템(8)과 열 전도성으로 연결되어 있다. 상기 하우징의 벽에는 상기 배터리 하우징(6)의 내부 공간과 외부 영역 사이의 압력 보상을 위한 압력 보상 소자(9)가 제공되어 있다. 흡수체 재료(1)는 상기 냉각 시스템(8) 하부에 배치되어 있는데, 그 이유는 그럼으로써 배출되는 냉각 유체(10) 또는 분리되는 응축물(10)이 흡수될 수 있기 때문이다. 상기 흡수체 재료(1)는 상기 에너지 저장 시스템(11)의 바닥 영역(12)에, 다시 말해 냉각 시스템(8)과 상기 배터리 하우징(6)의 바닥 사이에 배치되어 있다. 상기 흡수체 재료(1)는 시스(2) 및 이와 같은 시스 내에 배치된 초흡수성 입자들(3)을 포함한다. 상기 시스(2)는 계속해서 텍스타일 시트재를 포함하고 포켓들(4)로 세분되어 있다. 상기 흡수체 재료(1)는 본 도면에서 비팽윤 상태로 나타나 있다.
도 4는 배터리 하우징(6)을 포함하는 본 발명에 따르지 않는 에너지 저장 시스템(11)을 보여준다. 상기 배터리 하우징(6)은 배터리 셀들(7)을 포함한다. 상기 배터리 셀들(7)은 냉각 시스템(8)과 열 전도성으로 연결되어 있다. 상기 하우징의 벽에는 상기 배터리 하우징(6)의 내부 공간과 외부 영역 사이의 압력 보상을 위한 압력 보상 소자(9)가 제공되어 있다. 흡수체 재료(1)는 상기 냉각 시스템(8) 하부에 배치되어 있는데, 그 이유는 그럼으로써 배출되는 냉각 유체(10) 또는 분리되는 응축물(10)이 흡수될 수 있기 때문이다. 상기 흡수체 재료(1)는 상기 에너지 저장 시스템(11)의 바닥 영역(12)에, 다시 말해 냉각 시스템(8)과 상기 배터리 하우징(6)의 바닥 사이에 배치되어 있다. 상기 흡수체 재료(1)는 시스(2) 및 이와 같은 시스 내에 배치된 초흡수성 입자들(3)을 포함한다. 상기 시스(2)는 계속해서 텍스타일 시트재를 포함하고 포켓들로 세분되어 있지 않다. 계속해서, 배출되는 냉각 유체(10) 또는 분리되는 응축물(10)이 어떻게 측면으로 상기 흡수체 재료(1) 내로 침투하는지, 그리고 어떻게 상기 흡수체 재료의 팽윤에 의해 추가 침투에서 저지되는지 도시된다.
도 5는 배터리 하우징(6)을 포함하는 본 발명에 따른 에너지 저장 시스템(11)을 보여준다. 상기 배터리 하우징(6)은 배터리 셀들(7)을 포함한다. 상기 배터리 셀들(7)은 냉각 시스템(8)과 열 전도성으로 연결되어 있다. 상기 하우징의 벽에는 상기 배터리 하우징(6)의 내부 공간과 외부 영역 사이의 압력 보상을 위한 압력 보상 소자(9)가 제공되어 있다. 흡수체 재료(1)는 상기 냉각 시스템(8) 하부에 배치되어 있는데, 그 이유는 그럼으로써 배출되는 냉각 유체(10) 또는 분리되는 응축물(10)이 흡수될 수 있기 때문이다. 상기 흡수체 재료(1)는 상기 에너지 저장 시스템(11)의 바닥 영역(12)에, 다시 말해 냉각 시스템(8)과 상기 배터리 하우징(6)의 바닥 사이에 배치되어 있다. 상기 흡수체 재료(1)는 시스(2) 및 이와 같은 시스 내에 배치된 초흡수성 입자들(3)을 포함한다. 상기 시스(2)는 계속해서 텍스타일 시트재를 포함하고 포켓들(4)로 세분되어 있다. 계속해서, 배출되는 냉각 유체(10) 또는 분리되는 응축물(10)이 어떻게 측면으로 그리고 전방에서 상기 포켓들(4) 사이의 심들(5)을 통해 저지되지 않고 상기 흡수체 재료(1) 내로 침투하는지 도시된다. 상기 흡수체 재료(1)는 본 도면에서 팽윤 상태로 나타나 있다.
도 6은 흡수 동역학을 결정하기 위한 측정 장치(15)를 보여준다. 유리병(16)에 냉각 유체(17)가 충전되고 고무호스(18)(10 × 2 ㎜, 50 ㎝ 길이)가 기밀 방식으로 제공된다. 이 경우, 상기 고무호스(18)는 클램프(clamp)에 의해 폐쇄될 수 있다. 상기 유리병(16)은 머리 위로 지지대(19)에 고정되어 있고, 이때 동역학 측정 동안에 중량 감소를 기록하기 위해, 상기 지지대(19)는 저울(20) 상에 놓인다. 상기 호스의 개구가 바닥 상에서 평행하게 놓이도록, 상기 고무호스(18)의 개구는 315 × 210 × 50 ㎜(길이 × 폭 × 높이)의 내부면을 갖는 기구 트레이(21)(MF 수지) 내 가장자리에 있는 바닥 상에 놓인다. 상기 호스는 변형 없이 상기 기구 트레이(21)의 가장자리에 있는 호스 클램프(22)에 고정되어 있다. 상기 트레이의 바닥에 대한 간격은 변경될 수 있다.
도 7에는 심(5)의 서로 다른 실시 형태들이 나타나 있다. 이 경우, 흑색 영역은 직접적인 심 표면을 나타낸다. 심 a는, 완전히 직접적인 심 표면들로 구성된 연속적인 심을 나타낸다. 심 b 내지 심 g는 서로 다른 실시 형태들로 불연속적이다. 심 b에서 흑색 직사각형들은 개략적으로 직접적인 심 표면들을 나타내고 흑색 직사각형들 사이의 영역은 간접적인 심 표면들을 나타낸다. 심 c 및 심 d에서 직사각형의 에지들은 개략적으로 직접적인 심 표면들을 나타내고 직사각형 사이 및 내부의 영역은 간접적인 심 표면을 나타낸다. 심 e, 심 f, 심 g 및 심 h에서 흑색 영역들은 개략적으로 직접적인 심 표면들을 나타내고 흑색 영역들 사이의 영역들은 간접적인 심 표면을 나타낸다. 심 h는 중심이 천공된 용접 심으로서 형성되어 있다.
도 8에는 두 개의 포켓(4) 사이의 심(5)의 횡단면도가 나타나 있다. 상기 심(5)은 용접 심의 형태로 제공되어 있다. 상기 용접 심의 좌측 및 우측에는 상기 포켓들(4)이 놓인다. 상기 용접 심의 두께는 상기 포켓들의 방향으로 증가한다. 그에 상응하게 상기 용접 심의 밀도는 상기 포켓들의 방향으로 감소한다. 이와 같은 전이는 연속적이다. 최대 압축 영역은 상기 용접 심(5)의 중심에 놓인다.
도 9에는 포켓의 서로 다른 기하학적 구조들이 나타나 있다(직사각형, 삼각형, 육각형, 비닐형, 곡면형).
도 10에는 서로 다른 챔버 개수를 갖는 서로 다른 흡수체 패드들의 흡수 동역학이 나타나 있다. 네 개 또는 여덟 개의 챔버를 갖는 본 발명에 따른 흡수체 패드들이 단 하나의 챔버만을 갖는 시스템보다 더 높은 흡수율을 갖는다는 사실이 드러난다. 이는 바람직한데, 그 이유는 발생하는 냉각 유체가 더 신속하게 흡수될 수 있기 때문이다.
다음에서 본 발명은 복수의 예시에 의해 더 상세하게 설명된다:
예시 1: 서로 다른 흡수체 재료들의 제조
연속적인 제조 공정에서 2개의 시스 물질이, 초음파가 종방향 및 횡방향으로 작용하는 초음파 용접 방법에 의해 서로 연결된다. 소노트로드(sonotrode)는 30 KHz에서 작동하고 상기 시스 물질들은 10 m/min의 속도로 용접된다. 용접 심의 기하학적 구조는 연속적이고 도 7의 구조 a에 상응한다. 폭은 3 ㎜이다. 이와 같은 방식으로 생성된 포켓들은 최종으로 폐쇄되기 이전에 상응하는 양의 초흡수성 입자들(표 참조)로 충전된다. 충전은 연속 제조 설비 내에 통합된 자동화 도징 장치를 통해 이루어진다. 흡수될 액체를 최적으로 분배하기 위한 심들의 형태 및 크기는 사용된 용접 공구들에 의해 제조 공정에서 직접 생성된다. 흡수체 패드의 최종 크기의 구성은 설비 내에서 직접 맞춤 절단됨으로써 이루어지거나, 또는 직후의 연결된 공정 단계로서 이루어진다.
다음의 흡수체 패드들이 제조되었다:
Figure pat00001
초흡수체의 양이 동일한 경우, 네 개 또는 여덟 개의 포켓을 갖는 본 발명에 따른 흡수체 패드들이 한 개의 포켓을 갖는 시스템보다 더 높은 흡수율을 갖는다는 사실이 드러난다. 더 나아가, 본 발명에 따른 흡수체 패드들이 냉각 유체에 대해 우수한 유지성을 나타내고 제어된 팽윤성을 갖는다는 사실이 밝혀졌다.
흡수 동역학의 측정 실시:
측정 장치는 도 6에 따라 구성되고, 200 g의 냉각 유체(17)가 기구 트레이 내에 제공된다. 액체 수위가 하강할 때 병으로부터 냉각 유체가 따라 흐르도록, 기구 트레이의 바닥으로부터 호스 단부의 간격은 3 ㎜로 설정된다. 시스템이 균형을 유지하면, 병으로부터 추가 냉각 유체가 흐르지 않는다는 사실을 의미하고, 초흡수체 입자들이 패드의 코너 영역 내에 위치하도록, 완성된 흡수체 패드가 기구 트레이 내로 놓인다. 시간이 정지되고 저울에 의해 중량 감소가 기록된다. 표 1 또는 도 10에는 동역학 값들이 나타나 있다.

Claims (17)

  1. 시스(sheath) 및 이와 같은 시스 내에 배치된 초흡수성 입자들(3)을 포함하는, 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템에서, 특히 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 에너지 저장 시스템(11)에서 액체를 흡수 및/또는 분배하기 위한 흡수체 재료(1)의 용도에 있어서,
    상기 시스(2)는 평평하게 서로 겹쳐서 배치된 두 개 이상의 층으로부터 형성되고, 상기 층들은 국부적으로, 서로 구분된 포켓들(pockets)(4)의 형태로 상기 시스(2)의 세그먼트화가 주어지도록, 하나 이상의 심(seam)(5)에 의해 서로 연결되며, 그리고 상기 포켓들(4) 중 적어도 일부는 상기 초흡수성 입자들을 포함하는, 흡수체 재료의 용도.
  2. 제1항에 있어서,
    심(5)은 용접 심으로서, 특히 열 용접 및/또는 초음파 용접 심, 접착 심 및/또는 니들 펀칭 심(needle-punched seam)으로서 구현되어 있는 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    전류 운반 시스템은 에너지 저장 시스템(11), 특히 배터리 시스템, 전류 운반 에너지 컨버터, 트랜스포머, 전력 전자 시스템, 제어 전자 시스템, 특히 프로세서 제어형 시스템, 충전기, 인버터, 정류기, 전해조 및/또는 이들의 조합들로부터 선택된 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    본 발명에 따른 시스템에 의해 흡수될 액체는 냉각 유체 및/또는 물, 바람직하게 알코올, 특히 글리콜 및/또는 알코올/물 혼합물들, 특히 글리콜/물 혼합물들인 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    심(5)은 불연속적인 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    심 표면은, 각각 흡수체 재료의 전체 면적을 기준으로, 적어도 0.4 내지 50 면적％, 더 바람직하게 2 내지 40 면적％ 및 특히 바람직하게 4 내지 35 면적％인 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    심(5)은 자체 중심이 천공된 용접 심으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    심(5)은 용접 심으로서 형성되어 있고, 용접 심의 두께는 상기 용접 심에 인접하는 하나 이상의 포켓의 방향으로, 바람직하게 연속적으로 증가하는 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    흡수체 재료(1)의 ㎡당 포켓들(4)의 개수는 제곱 미터당 4개 내지 400개의 포켓들(4)의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    초흡수성 입자들의 양은, 흡수체 재료의 면적을 기준으로 20 내지 1000 g/㎡인 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    포켓당 초흡수성 입자들의 양은 0.5 g 내지 500 g인 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    하나 이상의 포켓은 초흡수성 입자들에 대해 추가로 충전 재료, 예를 들어 셀룰로오스 펄프, 섬유, 구아 검, 실리카겔 및/또는 폼과 같은 흡수성 재료들을 특히 5 내지 90 중량％의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    시스(2)의 하나 이상의 층은 텍스타일 시트재(textile sheet material)를 포함하는데, 특히 부직포, 직물, 편물 및/또는 개방 공극형 폼을 포함하는 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    ASTM E 1294-89에 따라 측정된 텍스타일 시트재의 평균 공극 크기는 1 내지 1000 ㎛인 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    흡수체 재료(1)는 2 l/㎡ 내지 300 l/㎡의 액체 흡수 용량(탈염수)을 갖는 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항 또는 복수의 항에 있어서,
    흡수체 재료(1)는 흡수체 패드로서 제공되어 있는 것을 특징으로 하는, 흡수체 재료의 용도.
  17. 시스(2) 및 이와 같은 시스 내에 배치된 초흡수성 입자들(3)을 포함하는, 전류 운반 시스템에서 액체를 흡수 및 분배하기 위한 흡수체 재료(1)를 포함하는 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템, 특히 에너지 저장 시스템(11)에 있어서,
    상기 시스(2)는 평평하게 서로 겹쳐서 배치된 두 개 이상의 층으로부터 형성되고, 상기 층들은 국부적으로, 심들에 의해 서로 구분된 포켓들(4)의 형태로 상기 시스(2)의 세그먼트화가 주어지도록, 서로 연결되며, 그리고 상기 포켓들(4) 중 적어도 일부는 상기 초흡수성 입자들을 포함하는, 능동적 및/또는 수동적으로 냉각된 전류 운반 시스템, 특히 에너지 저장 시스템.
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