KR101293177B1 - Flexible hybrid battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 에너지 소자 등 기능성 소자가 박막전지에 결합되어 전지 기능을 다양화할 수 있는 가요성 하이브리드 전지에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film battery, and more particularly, to a flexible hybrid battery capable of diversifying battery functions by combining a functional device such as an energy device with a thin film battery.
박막전지는 기본적인 전지의 구성 요소들을 박막화하여 두께를 얇게 만든 전지이다. A thin film battery is a battery made thin by thinning the components of a basic battery.
박막전지는 양극/전해질/음극의 모든 구성요소가 고체상태로 이루어져 있으며, CVD(Chemical Vapor Deposition), PVD(Physical Vapor Deposition) 등의 증착 방법을 통하여 얇은 기판 상에 수 마이크론(㎛) 내외의 두께로 제조된다. In the thin film battery, all the components of the anode / electrolyte / cathode are in the solid state, and the thickness of several microns (μm) on a thin substrate is deposited through a deposition method such as chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD). Is manufactured.
박막전지는 LiPON과 같은 고체전해질 사용으로 폭발위험이 적으며, 고온에서도 안정성이 우수하며, 자가방전율이 낮고, 수명 특성이 우수한 점 등 여러가지 장점이 있다. Thin film battery has many advantages such as low explosion risk by using solid electrolyte like LiPON, excellent stability at high temperature, low self-discharge rate, and excellent life characteristics.
이러한 박막전지의 경우에도, 다른 2차 전지와 마찬가지로 전지 사용에 따라 충전이 필요하게 된다. 통상 충전은 상용 교류 전원과 연결되는 외부 충전장치를 이용하고 있다.
In the case of such a thin film battery, charging is required according to the use of the battery like other secondary batteries. In general, the charging uses an external charging device connected to a commercial AC power source.
본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제 10-1998-0025308호(1998.07.06. 공개)가 있다. Background art related to the present invention is Korea Patent Publication No. 10-1998-0025308 (published on July 6, 1998).
상기 문헌에는 휴대폰에 사용되는 전지팩의 케이스 표면에 태양 전지판을 부착하고, 태양 전지판에서 발생되는 전기 에너지를 이용하여 전지팩 내부의 축전지를 충전시킬 수 있도록 하고 있다. In the above document, a solar panel is attached to a case surface of a battery pack used in a mobile phone, and the battery inside the battery pack can be charged using electric energy generated from the solar panel.
그러나, 상기 문헌의 경우, 태양전지와 축전지의 결합의 예를 들고 있으나, 가요성이 높지 않은 문제점이 있다.
However, in the case of the above document, although the example of the combination of the solar cell and the storage battery, there is a problem that the flexibility is not high.
본 발명의 목적은 에너지 소자, 발광소자, 박막 커패시터 등과 같은 기능성 소자가 박막전지에 결합됨으로써 박막전지 기능을 다양화할 수 있으며, 전체적인 전지 두께를 얇게 함으로써 가요성(flexibility)을 확보할 수 있는 하이브리드 박막전지를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to combine the functional elements, such as energy elements, light emitting elements, thin film capacitors, etc. in the thin film battery can be diversified thin film battery functions, hybrid thin film that can ensure flexibility by reducing the overall battery thickness It is to provide a battery.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가요성 하이드리드 전지는 기판 상에 박막으로 형성된 양극 전류 집전체, 양극 활물질, 음극 전류 집전체, 전해질 및 음극 활물질을 구비하는 박막전지; 상기 박막전지를 커버하는 제1 보호막; 상기 제1 보호막 상에 배치되되 상기 박막전지와 전기적으로 연결되며, 정해진 기능을 수행하는 기능성 소자; 및 상기 기능성 소자를 커버하는 제2 보호막;을 포함하고, 상기 제1 보호막 및 제2 보호막은 고분자를 포함하는 필름이 라미네이팅되어 형성된 것을 특징으로 한다. A flexible hydride battery according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a thin film battery having a positive electrode current collector, a positive electrode active material, a negative electrode current collector, an electrolyte and a negative electrode active material formed of a thin film on the substrate; A first passivation layer covering the thin film battery; A functional element disposed on the first passivation layer and electrically connected to the thin film battery and performing a predetermined function; And a second passivation layer covering the functional device, wherein the first passivation layer and the second passivation layer are formed by laminating a film containing a polymer.
이때, 상기 제2 보호막은 상기 제1 보호막보다 표면 경도가 더 높은 것이 바람직하다. In this case, it is preferable that the second passivation layer has a higher surface hardness than the first passivation layer.
또한, 상기 기능성 소자는 비전기적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 소자를 포함하거나, 박막 커패시터, 발광소자 및 진동소자 중에서 하나 이상을 포함할 수 있다.
In addition, the functional device may include an energy device that converts non-electrical energy into electrical energy, or may include one or more of a thin film capacitor, a light emitting device, and a vibration device.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 가요성 하이드리드 전지는 기판 상에 박막으로 형성된 양극 전류 집전체, 양극 활물질, 음극 전류 집전체, 전해질 및 음극 활물질을 구비하는 박막전지; 상기 박막전지의 측면과 제1면을 커버하는 제1 보호막; 상기 제1 보호막 상에 배치되되 상기 박막전지와 전기적으로 연결되며, 정해진 제1 기능을 수행하는 제1 기능성 소자; 상기 제1 기능성 소자의 측면과 상면을 커버하는 제2 보호막; 상기 박막전지의 상기 제1면과 반대되는 제2면을 커버하는 제3 보호막; 상기 제3 보호막 상에 배치되되 상기 박막전지와 전기적으로 연결되며, 정해진 제2 기능을 수행하는 제2 기능성 소자; 및 상기 제2 기능성 소자를 커버하는 제4 보호막;을 포함하고, 상기 제1 보호막 내지 제4 보호막은 고분자를 포함하는 필름이 라미네이팅되어 형성된 것을 특징으로 한다.
In addition, a flexible hydride battery according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a thin film battery having a positive electrode current collector, a positive electrode active material, a negative electrode current collector, an electrolyte and a negative electrode active material formed of a thin film on the substrate; A first passivation layer covering side surfaces and a first surface of the thin film battery; A first functional element disposed on the first passivation layer and electrically connected to the thin film battery and performing a predetermined first function; A second passivation layer covering side and top surfaces of the first functional element; A third passivation layer covering a second surface opposite to the first surface of the thin film battery; A second functional element disposed on the third passivation layer and electrically connected to the thin film battery and performing a predetermined second function; And a fourth passivation layer covering the second functional element, wherein the first passivation layer to the fourth passivation layer are formed by laminating a film containing a polymer.
본 발명에 따른 가요성 하이브리드 전지는 DSSC(Dye Sensitized Solar Cell) 태양전지, 압전소자 등의 에너지 소자와 박막전지의 결합을 통한 박막전지 자체 충전 효과, 박막 커패시터와 박막전지 결합을 통한 고출력 특성 확보, AMOLED(Active Matrix Organic Light Emitting Diode) 등과 같은 발광소자와 박막전지의 결합을 통한 발광 효과 등 박막전지의 기능을 다양화할 수 있다.The flexible hybrid battery according to the present invention is a thin cell self-charging effect by combining energy elements such as DSSC (Dye Sensitized Solar Cell) solar cell, piezoelectric element and thin film battery, securing high output characteristics by combining thin film capacitor and thin film battery, The function of a thin film battery may be diversified, such as a light emitting effect through the combination of a light emitting device such as an AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) and a thin film battery.
또한, 본 발명에 따른 가요성 하이브리드 전지는 보호막으로 유연성이 우수한 고분자 필름을 이용하고, 또한 박막전지와 기능성 소자의 두께를 얇게 구현할 수 있어 전지 전체적인 가요성을 확보할 수 있다.
In addition, the flexible hybrid battery according to the present invention uses a polymer film having excellent flexibility as a protective film, and also can implement a thin thickness of the thin film battery and the functional device, thereby ensuring overall battery flexibility.
도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 박막전지의 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가요성 하이브리드 전지를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가요성 하이브리드 전지를 개략적으로 나타낸 것이다.
Figure 1 shows an example of a thin film battery that can be applied to the present invention.
2 schematically illustrates a flexible hybrid battery according to an embodiment of the present invention.
3 schematically illustrates a flexible hybrid battery according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent with reference to the embodiments and drawings described in detail below.
그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims.
이하에서는, 본 발명에 따른 가요성 하이브리드 전지에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the flexible hybrid battery according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 박막전지의 예를 나타낸 것이다. Figure 1 shows an example of a thin film battery that can be applied to the present invention.
도 1을 참조하면, 박막전지는 기판(110) 상에 양극 전류집전체(120), 양극(130), 음극 전류집전체(140), 전해질(150) 및 음극(160)이 각각 박막 형태로 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 이러한 박막 전지는 모든 요소가 고상 박막으로 형성되고, 기판을 제외한 전체 두께가 수 ㎛ 내지 수십 ㎛ 정도로 매우 얇은 두께로 제조된다.Referring to FIG. 1, in the thin film battery, the positive electrode
또한, 박막전지의 상부에는 전지 내에 수분이 침투하는 것을 방지하고, 전지 각 요소의 산화를 방지하기 위하여, 단자부에 해당하는 양극 전류집전체(120) 및 음극 전류집전체(140) 각각의 일부를 제외하고는 모든 전지 요소를 커버하는 인캡(encap)(170)이 형성되어 있을 수 있다.In addition, a portion of each of the positive electrode
박막전지는 원하는 제품에 전원을 공급할 수 있으나, 박막전지 자체만으로는 상기 기능 외 다양한 기능을 발휘하기 어렵다. The thin film battery can supply power to a desired product, but the thin film battery itself is difficult to exhibit various functions other than the above functions.
따라서, 박막전지의 기능을 다양화하기 위하여는 박막전지에 다른 기능성 소자가 결합된 하이브리드 전지가 요구된다. Therefore, in order to diversify the functions of the thin film battery, a hybrid battery in which other functional elements are combined with the thin film battery is required.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가요성 하이브리드 전지를 개략적으로 나타낸 것이다.2 schematically illustrates a flexible hybrid battery according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 도시된 가요성 하이브리드 전지는 박막전지(210), 제1 보호막(220), 기능성 소자(230) 및 제2 보호막(240)을 포함한다. 도면에는 도시하지 않았지만 박막전지(210) 하부에도 별도의 보호막이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2, the illustrated flexible hybrid battery includes a
박막전지(210)는 도 1에 도시된 예와 같이, 기판 상에 박막으로 형성된 양극 전류 집전체, 양극 활물질, 음극 전류 집전체, 전해질 및 음극 활물질을 구비한다. As illustrated in FIG. 1, the
한편, 박막전지(210)는 그 충방전을 제어하는 회로부가 형성된 패키지 기판 상에 배치되어 있을 수 있다. 또한, 박막전지(210)의 충방전을 제어하는 회로부는 제1보호막(220)에 배치될 수도 있다.
Meanwhile, the
제1 보호막(220)은 박막전지를 보호하는 역할을 한다. The
제1 보호막은 고분자를 포함하는 필름이 라미네이팅되어 형성되는 것이 보다 바람직하다. The first protective film is more preferably formed by laminating a film containing a polymer.
고분자는 사출을 통하여 쉽게 연성 필름을 제조할 수 있는 PET(Poly ethlyene terephthalate), PC(Polycarbonate), PVC(Poly vinyl chroride), PE(Poly ethylene), PVA(Poly Vinyl Alchol), PP(Poly propylene), PS(Poly styrene), PMMA(Poly methyl metacrylate), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), PA(Poly amide), PI(Poly imide) 등이 이용될 수 있으며, 이들 고분자를 단독으로 혹은 2종 이상 혼용할 수 있다. Polymers are made of poly ethlyene terephthalate (PET), polycarbonate (PC), polyvinyl chroride (PVC), poly ethylene (PE), poly vinyl alchol (PVA), and poly propylene , PS (Poly styrene), PMMA (Poly methyl metacrylate), ABS (Acrylonitrile butadiene styrene), PA (Poly amide), PI (Poly imide), etc. may be used, and these polymers may be used alone or in combination. Can be.
또한, 고분자를 포함하는 필름의 표면에는 박막전지에 대한 수분 및 가스 배리어로서 작용하는 무기재 또는 유기재가 코팅되어 있을 수 있다. In addition, the surface of the film containing the polymer may be coated with an inorganic material or an organic material that acts as a water and gas barrier for the thin film battery.
무기재는 실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 마그네슘 산화물, 티타늄 산화물, 세륨 산화물, 인듐산화물, 주석산화물, SiON 및 TiAlO 중에서 1종 이상 선택될 수 있다. Inorganic materials include silicon nitride, aluminum nitride, zirconium nitride, titanium nitride, hafnium nitride, tantalum nitride, silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, cerium oxide, indium oxide, tin oxide, SiON and TiAlO. Can be selected.
유기재는 다이아조계 수지, 아지드계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 에폭사이드계 수지, 폴리에테르계 수지, 우레탄계 수지, 폴리스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 우레아계 수지, 이소시아네이트계 수지 및 자일렌계 수지 중에서 1종 이상 선택될 수 있다. Organic materials include diazo resin, azide resin, acrylic resin, polyamide resin, polyester resin, epoxide resin, polyether resin, urethane resin, polystyrene resin, acrylic resin, urea resin, isocyanate resin At least one of resin and xylene resin may be selected.
또한, 고분자를 포함하는 필름의 표면에는 감압성 접착제(pressure sensitive adhesion)가 코팅되어 있을 수 있다. 감압성 점착제를 코팅할 경우, 열적 데미지(Thermal Damage) 없이 압력에 의해서만 표면접착이 가능하다. In addition, the surface of the film containing the polymer may be coated with a pressure sensitive adhesive (pressure sensitive adhesion). When the pressure-sensitive adhesive is coated, the surface can be adhered only by pressure without thermal damage.
한편, 고분자를 포함하는 필름은 유기 고분자로 형성되거나, 유무기 복합 고분자로 형성될 수 있다. 또한, 고분자를 포함하는 필름에는 유기 첨가제, 무기 첨가제 등이 포함될 수 있다. On the other hand, the film containing the polymer may be formed of an organic polymer, or an organic-inorganic composite polymer. In addition, the film containing the polymer may include an organic additive, an inorganic additive, and the like.
표 1은 박막전지 상에 형성된 보호막 형태에 따른 수분 차단특성을 나타낸 것이다. Table 1 shows the moisture barrier properties according to the protective film formed on the thin film battery.
[표 1][Table 1]
표 1을 참조하면, 박막전지 표면에 유무기 복합박막을 형성한 경우, 리튬 잔량이 29%에 불과하여, 수분 차단 특성이 높지 않은 것을 볼 수 있다. 그러나 박막전지의 보호막으로 PET 필름을 적용한 경우, 60℃에서 90% 가속 노화 테스트 후, 리튬 잔량이 95% 이상으로서 수분 차단 효과가 매우 우수한 것을 볼 수 있다.
Referring to Table 1, when the organic-inorganic composite thin film is formed on the surface of the thin film battery, the lithium remaining amount is only 29%, it can be seen that the moisture barrier properties are not high. However, when the PET film is applied as a protective film of the thin film battery, after the 90% accelerated aging test at 60 ℃, it can be seen that the lithium residual amount is more than 95%, the water blocking effect is very excellent.
제1 보호막은 에폭시 몰딩으로 형성될 수도 있다. 그러나, 에폭시 몰딩의 경우, 에폭시를 주입한 후 경화하여야 하는 번거로움이 있다. 또한 에폭시 몰딩으로 형성된 보호막의 경우, 가요성을 충분히 확보하기 어려우며 충격에 취약할 수 있다.The first protective film may be formed by epoxy molding. However, in the case of epoxy molding, there is a need to cure after injecting epoxy. In addition, in the case of the protective film formed by epoxy molding, it is difficult to secure sufficient flexibility and may be vulnerable to impact.
또한, 에폭시 몰딩의 경우 통상적으로 200℃ 이상의 고온에서 공정이 진행되어 박막전지의 음극 손상이나, 전지 열화를 초래할 수 있다. 또한 에폭시 몰딩의 경우, 경화 시간이 필요하므로 공정 시간이 길어지는 단점을 가지고 있다.In addition, in the case of epoxy molding, a process is generally performed at a high temperature of 200 ° C. or higher, which may cause negative electrode damage or battery deterioration of a thin film battery. In addition, epoxy molding has a disadvantage in that the process time is long because curing time is required.
더 나아가서, 박막전지의 특성상 리튬 이온 화합물의 사용이 불가피하며, 수분 및 산소에 의한 열화를 외부 패키지에서 차단해야 한다. 에폭시 몰딩의 경우 이러한 차단 효과를 부여하기 위해 별도의 처리가 필요하다.Furthermore, the use of a lithium ion compound is inevitable due to the characteristics of a thin film battery, and deterioration due to moisture and oxygen should be blocked in an external package. Epoxy moldings require a separate treatment to impart this barrier.
그러나, 고분자 필름 라미네이팅의 경우, 보호막 형성 공정이 간단하며, 필름 자체에서 연결부(225) 형성 과정이 보다 쉽다. 또한, 고분자 필름의 경우, 연성이 우수하여 가요성 확보가 용이하며 충격에 강한 장점이 있다. However, in the case of polymer film laminating, the protective film forming process is simple, and the process of forming the connecting
또한, 최근 제조되는 라미네이션 필름은 압력에 의한 밀착성, 접착성이 크게 개선되었다. 따라서 이를 이용할 경우, 박막전지에 대한 수분침투가 개선될 수 있으며, 코팅 처리를 통한 표면침투 차단 효과가 크게 향상될 수 있다. 더 나아가서, 이러한 차단 효과를 투명성이 확보된 필름상에서 구현 가능하여 태양전지나 표시소자를 커버링한 구조 구현이 가능하다. 이러한 라미네이션 필름의 바람직한 예로, PSA(pressure sensitive adhesive)가 적용된 유무기 코팅 PET 필름(3M 제조) 을 제시할 수 있다.
In addition, recently produced lamination film has greatly improved the adhesion and adhesion by pressure. Therefore, when using this, the moisture permeation of the thin film battery can be improved, and the surface penetration blocking effect through the coating treatment can be greatly improved. Furthermore, such a blocking effect can be implemented on a film having transparency to realize a structure covering a solar cell or a display device. As a preferable example of such a lamination film, an organic-inorganic coated PET film (manufactured by 3M) to which a pressure sensitive adhesive (PSA) is applied may be provided.
기능성 소자(230)는 제1 보호막(220) 상에 배치된다. 기능성 소자(230)는 박막전지와 전기적으로 연결되며, 정해진 기능을 수행한다. 기능성 소자(230)는 예를 들어, 박막전지(210)에 전기적 에너지를 공급하는 소자가 될 수 있으며, 또한, 박막전지의 출력을 높일 수 있는 소자, 발광 기능을 수행하는 소자 등도 될 수 있다. The
즉, 기능성 소자(230)는 그 기능이 박막전지(210)에 충전을 가능하게 하는 것이라면, 비전기적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 소자를 포함할 수 있다. 이러한 에너지 소자는 광전소자, 압전소자, 열전소자 등이 될 수 있다. That is, the
또한, 기능성 소자(230)는 그 기능이 박막전지의 고출력 특성 확보에 있는 것이라면, 박막 커패시터가 될 수 있다. In addition, the
또한, 기능성 소자(230)는 그 기능이 시각, 촉각 등을 발휘하는 것이라면, 발광소자, 진동소자 등이 될 수 있다. In addition, the
기능성 소자(230)와 박막전지를 전기적으로 연결하기 위하여, 제1 보호막(220)에는 메탈 등의 전도성 재질을 포함하는 연결부(225)가 형성될 수 있다. 이러한 연결부(225)는 라미네이팅이 된 후에도 형성될 수 있으나, 라미네이팅 되기 이전에 필름 상태에서 형성하는 것이 보다 용이하다. In order to electrically connect the
도 2에서는 연결부(225)에 의하여 기능성 소자(230)와 박막전지(210)가 직접적으로 연결되는 형태를 제시하였으나, 이에 제한되지 않고, 기능성 소자(230)가 연결부(225)를 통하여 별도의 충방전 회로부(미도시)에 연결되고, 충방전 회로부에 박막전지가 연결되는 형태가 될 수 있다.
In FIG. 2, the
제2 보호막(240)은 기능성 소자를 보호하는 역할을 한다. 제2 보호막(240) 역시, 제1 보호막(220)과 마찬가지로, 고분자를 포함하는 필름이 라미네이팅되어 형성될 수 있다. The
한편, 제2 보호막(240)은 표면에 노출된다. 따라서, 제2 보호막(240)은 내스크래치성 등의 표면 물성이 보다 우수할 것이 요구되므로, 제2 보호막(240)은 제1 보호막(220)보다 표면 경도가 더 높은 것이 바람직하다. Meanwhile, the
제1 보호막(220) 및 제2 보호막(240)의 표면 경도는 고분자 자체의 물성에 의해서 결정될 수 있고, 또한 내스크래치제 등의 첨가제 추가 여부 등에 따라서도 결정될 수 있다.
The surface hardness of the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가요성 하이브리드 전지를 개략적으로 나타낸 것이다.3 schematically illustrates a flexible hybrid battery according to another embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 가요성 하이브리드 전지는 박막전지(310), 제1 보호막(320), 제1 기능성 소자(330), 제2 보호막(340), 제3 보호막(350), 제2 기능성 소자(360) 및 제4 보호막(370)을 포함한다. The flexible hybrid battery illustrated in FIG. 3 includes a
도 3에 도시된 가요성 하이브리드 전지는 박막전지(310) 상부에 연결부(325a)에 의하여 제1 기능성 소자(330)가 결합된 것에 추가로, 박막전지 하부에 또 다른 연결부(325b)에 의해 제2 기능성 소자(360)가 결합되어 있다. In the flexible hybrid battery illustrated in FIG. 3, the first
박막전지(310)는 기판 상에 박막으로 형성된 양극 전류 집전체, 양극 활물질, 음극 전류 집전체, 전해질 및 음극 활물질을 구비한다. The
제1 보호막(320)은 박막전지(310)의 측면과 제1면을 커버한다. The
제1 기능성 소자(330)는 제1 보호막(320) 상에 배치된다. 제1 기능성 소자(330)는 박막전지(310)와 전기적으로 연결되며, 정해진 제1 기능을 수행한다. 제2 보호막(340)은 제1 기능성 소자(330)의 측면과 상면을 커버한다. The first
제3 보호막(350)은 박막전지(210)의 제1면과 반대되는 제2면을 커버한다. The
제2 기능성 소자(360)는 제3 보호막(350) 상에 배치된다. 제2 기능성 소자(360)는 박막전지(310)와 전기적으로 연결되며, 정해진 제2 기능을 수행한다. The second
제4 보호막(370)은 제2 기능성 소자(360)를 커버한다.
The
제1 기능을 수행하는 제1 기능성 소자(330) 및 제2 기능을 수행하는 제2 기능성 소자(360) 중 하나 이상은 광전소자, 압전소자 등과 같이 비전기적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 소자를 포함할 수 있다. 또한, 제1 기능성 소자(330) 및 제2 기능성 소자(360) 중 하나 이상은 박막 커패시터, 발광소자, 진동소자 등을 포함할 수도 있다. At least one of the first
제1 기능은 예를 들어 광전 변환을 통하여 박막전지 충전을 수행하는 기능이 될 수 있고, 제2 기능은 예를 들어 압전을 통하여 박막전지에 전기적 에너지를 공급하는 기능이 될 수 있다. 또한, 제1 기능은 박막전지로부터 전기적 에너지를 공급받아 발광하는 기능이 될 수 있고, 제2 기능은 압전을 통하여 박막전지에 전기적 에너지를 공급하는 기능이 될 수 있다. 제1 기능 및 제2 기능은 이외에도 다양하게 설정될 수 있다.
The first function may be, for example, a function of performing thin film battery charging through photoelectric conversion, and the second function may be a function of supplying electrical energy to the thin film battery through, for example, piezoelectric. In addition, the first function may be a function of emitting light by receiving electrical energy from the thin film battery, and the second function may be a function of supplying electrical energy to the thin film battery through piezoelectricity. The first function and the second function may be variously set in addition to the above.
제1 보호막 내지 제4 보호막(320, 340, 350, 370)은 고분자를 포함하는 필름이 라미네이팅되어 형성될 수 있다. The first to fourth passivation layers 320, 340, 350, and 370 may be formed by laminating a film including a polymer.
또한, 도 2에서 전술한 바와 같이, 표면에 노출되는 보호막은 내부의 보호막에 비하여 표면 경도가 더 높은 것이 더 바람직하다. 따라서, 표면에 노출되는 제2 보호막(340) 및 제4 보호막(370)은 내부에 위치하는 제1 보호막(320) 및 제3 보호막(350)보다 표면 경도가 더 높을 수 있다.
In addition, as described above in FIG. 2, the protective film exposed on the surface is more preferably higher in surface hardness than the internal protective film. Therefore, the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 가요성 하이브리드 전지는 에너지 소자 등의 기능성 소자와 박막전지를 일체화할 수 있어, 전기 에너지를 저장 및 공급하는 박막전지 자체 기능 이외에 자체 충전, 발광기능 등의 다양한 기능을 발휘할 수 있다. As described above, the flexible hybrid battery according to the present invention can integrate a thin film battery with a functional device such as an energy device, and various functions such as a self charging and a light emitting function in addition to the thin film battery itself function of storing and supplying electric energy. Can exert.
또한, 보호막들을 고분자 필름 라미네이팅 방식으로 형성함으로써, 전지 전체적인 두께를 줄일 수 있으며, 가요성을 확보할 수 있다.
In addition, by forming the protective films in a polymer film laminating method, the overall thickness of the battery can be reduced, and flexibility can be ensured.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to the above embodiments and can be modified in various forms, and having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
110 : 기판 120 : 양극 전류집전체
130 : 양극 활물질 140 : 음극 전류집전체
150 : 전해질 160 : 음극
170 : 인캡(encap)
210 : 박막전지 220, 240 : 보호막
225 : 연결부 230 : 기능성 소자
310 : 박막전지 320, 340, 350, 370 : 보호막
325a, 325b : 연결부 330, 360 : 기능성 소자110
130: positive electrode active material 140: negative electrode current collector
150: electrolyte 160: negative electrode
170: encap
210:
225 connection portion 230: functional element
310:
325a, 325b:
Claims (19)
상기 박막전지를 커버하는 제1 보호막;
상기 제1 보호막 상에 배치되되 상기 박막전지와 전기적으로 연결되며, 정해진 기능을 수행하는 기능성 소자; 및
상기 기능성 소자를 커버하는 제2 보호막;을 포함하고,
상기 제1 보호막 및 제2 보호막은 고분자를 포함하는 필름이 라미네이팅되어 형성되며, 상기 제1 보호막 또는 제2 보호막을 형성하는 필름의 표면에는 감압성 접착제가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
A thin film battery including a positive electrode current collector, a positive electrode active material, a negative electrode current collector, an electrolyte, and a negative electrode active material formed of a thin film on a substrate;
A first passivation layer covering the thin film battery;
A functional element disposed on the first passivation layer and electrically connected to the thin film battery and performing a predetermined function; And
And a second passivation layer covering the functional element.
The first protective film and the second protective film are formed by laminating a film containing a polymer, and a flexible hybrid battery, characterized in that the pressure-sensitive adhesive is coated on the surface of the film forming the first protective film or the second protective film. .
상기 고분자를 포함하는 필름은
유기 고분자 또는 유무기 복합 고분자로 형성된 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 1,
The film containing the polymer
Flexible hybrid battery, characterized in that formed of an organic polymer or organic-inorganic composite polymer.
상기 고분자를 포함하는 필름은
PET(Poly ethlyene terephthalate), PC(Poly carbonate), PVC(Poly vinyl chroride), PE(Poly ethylene), PVA(Poly Vinyl Alchol), PP(Poly propylene), PS(Poly styrene), PMMA(Poly methyl metacrylate), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), PA(Poly amide) 및 PI(Poly imide) 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 1,
The film containing the polymer
Poly ethlyene terephthalate (PET), poly carbonate (PC), poly vinyl chroride (PVC), poly ethylene (PE), poly vinyl alchol (PVA), poly propylene (PP), poly styrene (PP), poly methyl metacrylate ), A flexible hybrid battery comprising at least one of ABS (Acrylonitrile butadiene styrene), PA (Poly amide) and PI (Poly imide).
상기 고분자를 포함하는 필름의 표면에는
실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 마그네슘 산화물, 티타늄 산화물, 세륨 산화물, 인듐산화물, 주석산화물, SiON 및 TiAlO 중에서 선택되는 1종 이상의 무기재가 코팅되어 있거나,
다이아조계 수지, 아지드계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 에폭사이드계 수지, 폴리에테르계 수지, 우레탄계 수지, 폴리스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 우레아계 수지, 이소시아네이트계 수지 및 자일렌계 수지 중에서 선택되는 1종 이상의 유기재가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 1,
On the surface of the film containing the polymer
1 type selected from silicon nitride, aluminum nitride, zirconium nitride, titanium nitride, hafnium nitride, tantalum nitride, silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, cerium oxide, indium oxide, tin oxide, SiON and TiAlO The above inorganic material is coated,
Diazo resin, azide resin, acrylic resin, polyamide resin, polyester resin, epoxide resin, polyether resin, urethane resin, polystyrene resin, acrylic resin, urea resin, isocyanate resin, A flexible hybrid battery, wherein at least one organic material selected from xylene resins is coated.
상기 제2 보호막은
상기 제1 보호막보다 표면 경도가 더 높은 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 1,
The second protective film
A flexible hybrid battery, characterized in that the surface hardness is higher than the first protective film.
상기 기능성 소자는
비전기적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 1,
The functional device is
A flexible hybrid battery comprising an energy element for converting non-electrical energy into electrical energy.
상기 에너지 소자는
광전소자, 압전소자 및 열전소자 중에서 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 7, wherein
The energy device is
Flexible hybrid battery, characterized in that at least one selected from the optoelectronic device, piezoelectric device and thermoelectric device.
상기 기능성 소자는
박막 커패시터, 발광소자 및 진동소자 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 1,
The functional device is
A flexible hybrid battery comprising at least one of a thin film capacitor, a light emitting element and a vibrating element.
상기 박막전지의 충방전을 제어하는 회로부가 형성된 패키지 기판 상에, 상기 박막전지가 배치된 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 1,
A flexible hybrid battery, wherein the thin film battery is disposed on a package substrate on which a circuit part for controlling charge and discharge of the thin film battery is formed.
상기 박막전지의 충방전을 제어하는 회로부가 상기 제1보호막에 배치된 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 1,
A flexible hybrid battery, characterized in that the circuit portion for controlling the charge and discharge of the thin film battery is disposed in the first protective film.
상기 박막전지의 측면과 제1면을 커버하는 제1 보호막;
상기 제1 보호막 상에 배치되되 상기 박막전지와 전기적으로 연결되며, 정해진 제1 기능을 수행하는 제1 기능성 소자;
상기 제1 기능성 소자의 측면과 상면을 커버하는 제2 보호막;
상기 박막전지의 상기 제1면과 반대되는 제2면을 커버하는 제3 보호막;
상기 제3 보호막 상에 배치되되 상기 박막전지와 전기적으로 연결되며, 정해진 제2 기능을 수행하는 제2 기능성 소자; 및
상기 제2 기능성 소자를 커버하는 제4 보호막;을 포함하고,
상기 제1 보호막 내지 제4 보호막은 고분자를 포함하는 필름이 라미네이팅되어 형성된 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
A thin film battery including a positive electrode current collector, a positive electrode active material, a negative electrode current collector, an electrolyte, and a negative electrode active material formed of a thin film on a substrate;
A first passivation layer covering side surfaces and a first surface of the thin film battery;
A first functional element disposed on the first passivation layer and electrically connected to the thin film battery and performing a predetermined first function;
A second passivation layer covering side and top surfaces of the first functional element;
A third passivation layer covering a second surface opposite to the first surface of the thin film battery;
A second functional element disposed on the third passivation layer and electrically connected to the thin film battery and performing a predetermined second function; And
And a fourth passivation layer covering the second functional element.
The first protective film to the fourth protective film is a flexible hybrid battery, characterized in that formed by laminating a film containing a polymer.
상기 고분자를 포함하는 필름은
유기 고분자 또는 유무기 복합 고분자로 형성된 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 12,
The film containing the polymer
Flexible hybrid battery, characterized in that formed of an organic polymer or organic-inorganic composite polymer.
상기 고분자를 포함하는 필름은
PET(Poly ethlyene terephthalate), PC(Poly carbonate), PVC(Poly vinyl chroride), PE(Poly ethylene), PVA(Poly Vinyl Alchol), PP(Poly propylene), PS(Poly styrene), PMMA(Poly methyl metacrylate), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), PA(Poly amide) 및 PI(Poly imide) 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 12,
The film containing the polymer
Poly ethlyene terephthalate (PET), poly carbonate (PC), poly vinyl chroride (PVC), poly ethylene (PE), poly vinyl alchol (PVA), poly propylene (PP), poly styrene (PP), poly methyl metacrylate ), A flexible hybrid battery comprising at least one of ABS (Acrylonitrile butadiene styrene), PA (Poly amide) and PI (Poly imide).
상기 고분자를 포함하는 필름의 표면에는
실리콘 질화물, 알루미늄 질화물, 지르코늄 질화물, 티타늄 질화물, 하프늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 실리콘 산화물, 알루미늄 산화물, 지르코늄 산화물, 마그네슘 산화물, 티타늄 산화물, 세륨 산화물, 인듐산화물, 주석산화물, SiON 및 TiAlO 중에서 선택되는 1종 이상의 무기재가 코팅되어 있거나,
다이아조계 수지, 아지드계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 에폭사이드계 수지, 폴리에테르계 수지, 우레탄계 수지, 폴리스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 우레아계 수지, 이소시아네이트계 수지 및 자일렌계 수지 중에서 선택되는 1종 이상의 유기재가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 12,
On the surface of the film containing the polymer
1 type selected from silicon nitride, aluminum nitride, zirconium nitride, titanium nitride, hafnium nitride, tantalum nitride, silicon oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, titanium oxide, cerium oxide, indium oxide, tin oxide, SiON and TiAlO The above inorganic material is coated,
Diazo resin, azide resin, acrylic resin, polyamide resin, polyester resin, epoxide resin, polyether resin, urethane resin, polystyrene resin, acrylic resin, urea resin, isocyanate resin, A flexible hybrid battery, wherein at least one organic material selected from xylene resins is coated.
상기 고분자를 포함하는 필름의 표면에는
감압성 접착제가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 12,
On the surface of the film containing the polymer
A flexible hybrid battery, wherein a pressure-sensitive adhesive is coated.
상기 제2 보호막 및 상기 제4 보호막은
상기 제1 보호막 및 제3 보호막보다 표면 경도가 더 높은 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 12,
The second protective film and the fourth protective film
Flexible hybrid battery, characterized in that the surface hardness is higher than the first protective film and the third protective film.
상기 제1 기능성 소자 및 제2 기능성 소자 중 하나 이상은
비전기적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 에너지 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 12,
At least one of the first functional element and the second functional element
A flexible hybrid battery comprising an energy element for converting non-electrical energy into electrical energy.
상기 제1 기능성 소자 및 제2 기능성 소자 중 하나 이상은
박막 커패시터, 발광소자 및 진동소자 중에서 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 가요성 하이브리드 전지.
The method of claim 12,
At least one of the first functional element and the second functional element
A flexible hybrid battery comprising at least one of a thin film capacitor, a light emitting element and a vibrating element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120012492A KR101293177B1 (en) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | Flexible hybrid battery |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020120012492A KR101293177B1 (en) | 2012-02-07 | 2012-02-07 | Flexible hybrid battery |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101293177B1 true KR101293177B1 (en) | 2013-08-12 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101293177B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11450906B2 (en) | 2018-11-30 | 2022-09-20 | Lg Energy Solution, Ltd. | Secondary cylindrical battery having piezoelectric element and thermoelectric element |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020012650A (en) * | 2000-08-08 | 2002-02-20 | 오길록 | Vibration-based self-charge thin film type power supply device and microsystem having the same |
| JP2003282142A (en) * | 2002-03-26 | 2003-10-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thin film laminate, thin film battery, capacitor, and manufacturing method and device of thin film laminate |
| JP2005507544A (en) * | 2001-10-22 | 2005-03-17 | コミサリア、ア、レネルジ、アトミク | Thin-film rapid charge energy storage device |
-
2012
- 2012-02-07 KR KR1020120012492A patent/KR101293177B1/en active IP Right Grant
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