KR102350451B1 - 팔찌형 보조배터리 - Google Patents

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KR102350451B1 KR1020150051092A KR20150051092A KR102350451B1 KR 102350451 B1 KR102350451 B1 KR 102350451B1 KR 1020150051092 A KR1020150051092 A KR 1020150051092A KR 20150051092 A KR20150051092 A KR 20150051092A KR 102350451 B1 KR102350451 B1 KR 102350451B1
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Abstract

팔찌형 보조배터리가 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리는 하우징; 소정의 면적을 갖는 판상으로 구비되고, 상기 하우징에 내장되는 판상의 플렉서블 배터리; 및 탄성력을 갖는 재질로 이루어지고, 밴딩시 상기 플렉서블 배터리가 상기 플렉서블 배터리의 길이 방향에 대하여 비틀어지는 것을 방지하기 위하여 일면이 상기 플렉서블 배터리의 일면과 접하도록 상기 하우징에 내장되는 판상의 지지체;를 포함하고, 상기 지지체 및 플렉서블 배터리는 은(Ag)나노 성분을 포함하는 선재를 통해 감겨져 일체화된다.

Description

팔찌형 보조배터리{Bracelet type Flexible Battery}
본 발명은 충전용 보조 배터리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 평상시에는 팔찌와 동일하게 악세서리로 사용할 수 있고 비상시에는 휴대용 전자기기나 스마트 워치 등과 같은 웨어러블 디바이스의 배터리를 충전할 수 있는 팔찌형 보조배터리에 관한 것이다.
전자제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 시장 요구도 박형 및 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전원 공급 장치의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다.
이러한 소비자의 요구를 충족시키기 위해 고에너지 밀도 및 대용량의 리튬이온 이차전지, 리튬이온 고분자전지, 슈퍼커패시터(전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor) 및 수도 커패시터(Pseudo capacitor)) 등과 같은 전원 공급 장치가 개발되고 있다.
최근, 휴대용 전화기, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 전자기기의 수요가 지속적으로 증가하고 있고, 특히 두루마리형 디스플레이, 플렉서블 전자종이(flexible e-paper), 플렉서블 액정표시장치(flexible liquid crystal display, flexible-LCD), 플렉서블 유기발광다이오드(flexible organic light-emitting diode, flexible-OLED) 등이 적용된 플렉서블 모바일 전자기기에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라, 플렉서블 모바일 전자기기를 위한 전원 공급 장치 역시 플렉서블한 특성을 갖는 것이 요구되고 있다.
이와 같은 특성을 반영할 수 있는 전원 공급 장치 중 하나로 플렉서블 배터리가 개발되고 있다.
플렉서블 배터리는 플렉서블한 성질을 지닌 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-메탈 하이드라이드 배터리, 니켈-수소 배터리, 리튬이온 배터리 등을 들 수 있다. 특히, 리튬이온 배터리는 납 축전지와, 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-수소 배터리, 니켈-아연 배터리 등 다른 배터리와 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 높은 활용도를 갖는다.
상기 리튬이온 배터리는 액체 전해질을 사용하는데, 주로 금속캔을 용기로 하여 용접한 형태로 사용되고 있다. 하지만, 금속캔을 용기로 사용하는 원통형 리튬이온 배터리는 형태가 고정되므로 전기 제품의 디자인을 제한하는 단점이 있고 부피를 줄이는데 어려움이 있다.
특히, 앞서 언급했듯이 모바일 전자기기는 발전되어 박막화되고 소형화될 뿐만 아니라 플렉서블하여, 기존의 금속캔을 사용한 리튬이온 배터리나, 각형 구조의 배터리는 상기와 같은 모바일 전자기기에 적용하기 용이하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 상기와 같은 구조적인 문제를 해결하기 위해 최근, 전해질을 두 전극과 세퍼레이터를 포함하는 파우치에 넣고 실링하여 사용하는 파우치형 배터리가 개발되고 있다.
이러한 파우치형 배터리는 가요성(flexible)을 갖는 소재로 제작되어 다양한 형태로 제조가 가능하며, 높은 질량당 에너지밀도를 구현할 수 있다는 장점이 있다.
그러나, 이러한 파우치형 배터리는 과도한 밴딩이 일어나거나 비틀림이 발생하는 경우 내장된 전극조립체에 과도한 하중이 발생할 수 있다.
이러한 하중으로 상기 전극조립체가 파손되어 배터리로서의 기능을 수행하지 못하는 문제점이 있다.
또한, 사용 중에 송곳이나 바늘 등과 같은 날카로운 도구나 각종 물체의 모서리에 파우치형 배터리가 찍히는 경우 이를 보호할 수 있는 방안이 없어 파우치형 배터리에 내장된 전극조립체가 손상되어 제 기능을 수행하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 보조 배터리의 밴딩시 지지체를 통하여 플렉서블 배터리가 비틀리는 것을 방지함으로써 플렉서블 배터리의 과도한 변형을 방지할 수 있는 팔찌형 보조배터리를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 지지체를 통하여 전체적인 형상이 'C'자 형상을 유지할 수 있음으로써 사용자의 손목에 착용하여 간편하게 휴대할 수 있고 미충전시에는 팔찌와 같은 패션용품으로도 사용할 수 있는 팔찌형 보조배터리를 제공하는데 다른 목적이 있다.
더욱이, 본 발명은 지지체가 판상의 부재로 이루어져 플렉서블 배터리가 관통되는 것을 방지함으로써 플렉서블 배터리의 파손을 방지할 수 있는 팔찌형 보조배터리를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
더불어, 본 발명은 지지체 및 플렉서블 배터리가 은 나노 성분을 포함하는 패브릭층에 의해 감싸짐으로써 은 성분을 통하여 인체에 이로운 효과 및 전자파를 차단할 수 있는 팔찌형 보조배터리를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 하우징; 소정의 면적을 갖는 판상으로 구비되고, 상기 하우징에 내장되는 판상의 플렉서블 배터리; 및 탄성력을 갖는 재질로 이루어지고, 밴딩시 상기 플렉서블 배터리가 상기 플렉서블 배터리의 길이 방향에 대하여 비틀어지는 것을 방지하기 위하여 일면이 상기 플렉서블 배터리의 일면과 접하도록 상기 하우징에 내장되는 판상의 지지체;를 포함하고, 상기 지지체 및 플렉서블 배터리는 은(Ag)나노 성분을 포함하는 선재를 통해 감겨져 일체화되는 팔찌형 보조배터리를 제공한다.
삭제
또한, 상기 지지체는 상기 플렉서블 배터리의 상면과 하면 양측에 각각 배치될 수 있다.
삭제
또한, 상기 플렉서블 배터리는 복수 개로 구비되고, 상기 플렉서블 배터리의 사이에는 상기 지지체가 각각 배치될 수 있다.
또한, 상기 팔찌형 보조배터리는, 상기 플렉서블 배터리의 양면에 각각 배치되는 한 쌍의 지지체를 포함할 수 있고, 상기 한 쌍의 지지체는 서로 다른 두께를 갖도록 구비될 수 있다.
삭제
또한, 상기 하우징의 양단부 중 적어도 일측에는 전자기기와의 접속을 위한 단자가 구비될 수 있다.
또한, 상기 하우징은 길이 중간부의 두께가 양 단부측의 두께보다 상대적으로 두껍게 구비되고, 상기 하우징의 길이 중간부에서 양단부 측으로 갈수록 단면적이 서서히 작아지도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 길이 중간부에 상기 플렉서블 배터리와 전기적으로 연결되는 회로부가 배치될 수 있다.
또한, 상기 은나노 성분은 은염류(silver salts), 은나노체(nano silver), 은이온 담지체(silver ion exchangers) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 은염류는 질산은(AgNO3), 황산은(Ag2NO4) 및 염화은(AgCl) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 은나노체는 은나노와이어(silver nanowire), 은나노입자(silver nanoparticle), 은나노튜브(silver nanotube) 및 은나노클러스터(silver nanocluster) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 플렉서블 배터리는, 양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 전해액과 함께 봉지하는 외장재;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 외장재 및 전극조립체는 밴딩시 수축 및 이완을 위한 제1패턴이 구비되고, 상기 제1패턴은 서로 일치하는 패턴을 갖도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 지지체는 길이방향을 따라 상기 제1패턴과 서로 일치하는 제2패턴이 구비될 수 있다.
또한, 상기 제1패턴 및 제2패턴은 전체적으로 구비되거나 부분적으로 구비될 수 있다.
또한, 상기 전극조립체는 양극집전체의 일면 또는 양면에 양극 활물질층이 배치되는 양극과, 음극집전체의 일면 또는 양면에 음극 활물질층이 배치되는 음극 및 분리막을 포함하며, 상기 양극, 음극 및 분리막은 밴딩시 수축 및 이완을 위하여 상기 외장재의 패턴과 동일한 패턴이 구비될 수 있다.
또한, 상기 분리막은 부직포층; 및 상기 부직포층의 일면 또는 양면에 적층된 폴리아크릴로니트릴 나노 섬유를 함유한 나노섬유웹층;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 외장재는 상기 플렉서블 배터리가 수용되는 수용부와, 상기 수용부의 테두리에 배치되어 전해액의 누설을 방지하는 실링부를 포함하고, 상기 플렉서블 배터리는 적어도 일부가 길이방향과 평행한 방향으로 배치되는 접이선을 매개로 상기 수용부의 상면측 또는 하면 측으로 절곡되고, 상기 접이선은 상기 수용부와 실링부의 경계 영역으로부터 상기 수용부 측으로 일정간격 이격배치될 수 있다.
또한, 상기 지지체는 양 측단부가 상기 접이선 측에 위치하도록 배치되어 상기 접이선을 경계로 절곡되는 플렉서블 배터리의 일부를 통하여 덮여질 수 있다.
본 발명에 의하면, 보조 배터리의 밴딩시 지지체를 통하여 플렉서블 배터리가 비틀리는 것을 방지함으로써 플렉서블 배터리의 과도한 변형을 방지하여 파손을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 지지체를 통하여 전체적인 형상이 'C'자 형상을 유지할 수 있음으로써 사용자의 손목에 착용하여 간편하게 휴대할 수 있고 미충전시에는 팔찌와 같은 패션용품으로도 사용할 수 있다.
더욱이, 본 발명은 플렉서블 배터리가 판상의 부재로 이루어진 지지체를 통해 보호됨으로써 관통되는 것을 방지함으로써 플렉서블 배터리가 관통에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있다.
더불어, 본 발명은 지지체 및 플렉서블 배터리가 은 나노 성분을 포함하는 패브릭층에 의해 감싸짐으로써 은 성분을 통하여 인체에 이로운 효과 및 전자파를 차단할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리를 나타낸 사시도,
도 2는 도 1에서 하우징이 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 3은 도 2에서 선재가 제거된 상태를 나타낸 도면,
도 4는 도 1에서 A-A단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리에 적용되는 지지체에 패턴이 형성되는 경우를 나타낸 도면,
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리에서 지지체가 플렉서블 배터리의 양면에 배치되는 경우를 나타낸 개략도이고, b)는 플렉서블 배터리가 복수 개로 구비되는 경우 지지체와의 적층관계를 나타낸 개략도,
도 7은 도 1에 휴대용 전자기기의 일례인 스마트 워치가 체결된 상태를 나타낸 도면,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리에 적용되는 선재의 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 팔찌형 보조배터리에 적용되는 플렉서블 배터리를 나타낸 도면,
도 10은 도 9의 단면도,
도 11은 도 9에서 접이선의 위치를 설명하기 위한 개략도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리에서 다른 형태의 접이 방식을 나타낸 도면,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리에 적용되는 플렉서블 배터리의 다른 형태를 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리에 적용되는 플렉서블 배터리의 외장재, 전극조립체 및 지지체에 형성되는 패턴의 다양한 형태를 나타낸 개략도,
도 15 내지 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리에 적용되는 플렉서블 배터리에서 패턴의 다양한 형상을 나타낸 개략도,
도 19는 본 발명에 적용된 플렉서블 배터리의 세부구성을 나타낸 확대단면도, 그리고,
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리의 사용상태도로서, a)는 팔찌로 사용되는 경우를 나타낸 도면이고, b)는 보조배터리로 사용되는 경우를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 팔찌형 보조배터리(100,100')는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하우징(110), 플렉서블 배터리(120) 및 지지체(140)를 포함한다.
상기 하우징(110)은 상기 플렉서블 배터리(120) 및 지지체(140)가 수용되는 공간을 제공하고, 내장된 플렉서블 배터리(120) 및 지지체(140)를 외부환경으로부터 보호하기 위한 것이다.
이러한 하우징(110)은 실리콘이나 직물과 같은 연질의 재질로 이루어질 수도 있고, 탄성력을 갖는 금속 박판의 형태로 구비될 수도 있다. 바람직하게는 착용감을 높일 수 있도록 연질의 재질로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 하우징(110)의 양단부 중 일단부에는 도 1에 도시된 바와 같이 스마트 워치와 같은 전자기기(10)와의 접속을 위한 접속단자(112)가 외부로 노출되도록 구비된다.
이러한 접속단자(112)는 후술할 플렉서블 배터리(120) 및/또는 회로부와 전기적으로 연결됨으로써 상기 플렉서블 배터리(120)에서 제공되는 전원을 충전대상물인 전자기기(10) 측으로 전달하는 역할을 수행한다. 이를 통해 상기 전자기기(10)의 메인 배터리는 충전될 수 있다.
여기서, 상기 접속단자(112)는 양극과 음극으로 구성되는 한 쌍으로 구비될 수도 있고, 양극과 음극이 통합된 USB 타입의 형태로 구비될 수도 있으며, 상기 플렉서블 배터리(120)로부터 인출되는 한 쌍의 전극단자(138,139)와 직접 연결될 수도 있고 별도의 연결단자를 통해 연결될 수도 있다. 더불어, 상기 접속단자(112)는 상기 하우징(110)의 단부측에 구비되는 별도의 보호캡(116)을 통해 보호됨으로써 외부환경으로부터 파손되는 것을 방지할 수도 있다.
이때, 상기 하우징(110)은 상기 플렉서블 배터리(120)와 함께 지지체(140)가 내장됨으로써 양단부 사이에 개구부가 마련된 'C'자 형상으로 형성된다. 이를 통해, 상기 하우징(110)이 실리콘이나 가죽, 직물 등과 같은 연질의 재질로 이루어지더라도 상기 지지체(140)에 의해 전체적인 형상이 유지됨으로써 팔찌와 동일한 악세사리의 형태로 사용자의 손목에 착용할 수 있게 된다(도 20a 참조).
여기서, 상기 지지체(140)의 상세한 설명은 후술하기로 한다.
그리고, 상기 하우징(110)의 양단부 중 상기 접속단자(112)가 구비되지 않는 타단부 측에는 상기 전자기기(10)와의 체결을 위한 결합구(114)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 개구부는 상기 전자기기(10)의 충전이 필요한 경우 상기 전자기기(10)의 본체가 배치될 수 있는 공간을 제공하게 된다.
일례로, 도 7 및 도 20의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 개구부 측에 스마트 워치의 본체를 배치한 후 하우징(110)의 양 단부 측에 각각 구비되는 상기 접속단자(112) 및 결합구(114)를 통해 상기 본체와 체결하게 되면, 상기 접속단자(112)를 통해 플렉서블 배터리(120)로부터 전원이 공급됨으로써 본체의 메인 배터리를 충전할 수 있게 된다.
한편, 상기 하우징(110)은 전체길이가 동일한 두께를 갖도록 구비될 수도 있지만, 도 1에 도시된 바와 같이 하우징(110)의 길이 중간부의 두께(W1)가 다른 부분(W2)보다 상대적으로 두껍게 구비될 수도 있다.
이는, 충전시 전자기기(10)의 과충전을 방지하기 위한 회로부(127)가 구비되는 경우 상기 플렉서블 배터리(120)와 전기적으로 연결되는 회로부(127)가 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 길이 중간부에 배치될 수 있도록 함으로써 전체적인 형상이 팔찌의 형태를 유지하면서도 구조적인 변경을 할 필요없이 상기 회로부(127)를 배치할 수 있는 충분한 공간을 확보할 수 있도록 하기 위함이다(도 4 및 도 5 참조).
상기 플렉서블 배터리(120)는 스마트 워치 등과 같은 전자기기(10)의 본체 측으로 전원을 공급하여 상기 본체에 구비된 메인 배터리를 충전하기 위한 것이다.
이와 같은 플렉서블 배터리(120)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 전극조립체(130) 및 외장재(121,122)를 포함한다.
상기 전극조립체(130)는 상기 외장재(121,122)의 내부에 전해액과 함께 봉지되는 것으로, 도 19에 도시된 바와 같이 양극(132) 및 음극(136) 사이에 분리막(134)이 배치됨으로써 상기 양극(132) 및 음극(136)이 분리막(134)에 의해 분리된 형태일 수 있다.
이때, 상기 양극(132)은 양극집전체(132a) 및 양극 활물질(132b)을 포함하고, 상기 음극(136)은 음극집전체(136a) 및 음극 활물질(136b)을 포함하며, 상기 양극 또는 음극 중 적어도 하나는 상기 분리막(134)과 일체화될 수 있다.
여기서, 상기 음극집전체(136a) 및 양극집전체(132a)는 몸체로부터 각각 연장되는 음극단자(139) 및 양극단자(138)가 각각 형성된다. 이와 같은 양극단자(138) 및 음극단자(139)는 상기 전극조립체(130)를 외부의 기기와 전기적으로 연결하기 위한 것이며, 상기 양극집전체(132a) 및 음극집전체(136a) 각각의 몸체로부터 일정길이 연장된다.
이러한 양극단자(138) 및 음극단자(139)는 단부가 상기 외장재(121,122)의 실링부(124)의 길이 중간에 위치하도록 배치되고 별도의 노출공을 통해 상기 양극단자(138) 및 음극단자(139)의 단부가 외부로 노출되는 형태일 수도 있고, 도 9 및 도 13에 도시된 바와 같이 상기 외장재(121,122)의 외측으로 일정길이 돌출되는 형태로 구비될 수도 있다.
한편, 상기 분리막(134)은 부직포층(134a)과 이 부직포층의 일면 또는 양면에 적층된 나노섬유웹층(134b)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 나노섬유웹층(134b)은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노섬유 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 나노섬유 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 나노섬유일 수 있다.
바람직하게는 상기 나노섬유웹층(134b)의 형성시 방사성 및 균일한 기공형성을 확보하기 위해 폴리아크릴니트릴 나노섬유만으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 나노섬유웹층(134b)의 상기 폴리아크릴로니트릴 나노섬유는 평균직경 0.1 ~ 2㎛일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 ~ 1.0㎛일 수 있다.
이는, 상기 나노섬유의 평균직경이 0.1㎛미만 이면 분리막이 충분한 내열성을 확보하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 2㎛를 초과하면 분리막의 기계적 강도는 우수하나 분리막의 탄성력이 오히려 감소할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 부직포층(134a)을 구성하는 부직포는 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐알코올(PVA, polyvinyl alcohol), 폴리설폰(polysulfone), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아마이드(polyamide), 폴리에틸렌옥사이드(PEO, polyethylene oxide), 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리프로필렌(PP,polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리우레탄(PU, polyurethane), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, poly methylmethacrylate) 및 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 부직포층(134a)은 무기첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 무기첨가제는 SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, SiO2, Al2O3 및 PTFE 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 무기첨가제인 무기물 입자는 평균입경이 10 ~ 50 nm일 수 있으며, 바람직하게는 10 ~ 30 nm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 10 ~ 20 nm일 수 있다.
이때, 상기 분리막(134)의 평균두께는 10 ~ 100㎛일 수 있고, 바람직하게는 10 ~ 50㎛일 수 있다.
이는, 분리막(134)의 평균두께가 10㎛ 미만이면 분리막이 너무 얇아서 배터리의 반복적인 구부러짐 및/또는 펴짐에 의한 분리막의 장기적인 내구성을 확보할 수 없을 수 있고, 100㎛를 초과하면 플렉서블 배터리의 박막화에 불리하므로 상기 범위 내의 평균두께를 갖는 것이 좋다.
그리고, 상기 부직포층(134a)은 평균두께 10 ~ 30㎛으로, 바람직하게는 15~ 30㎛로 형성시키고, 상기 나노섬유웹층(134b)은 평균두께 1 ~ 5㎛를 갖는 것이 좋다.
상기 양극 집전체 및/또는 음극 집전체는 박형의 금속 호일로 이루어질 수 있고, 일정 길이를 갖는 띠 형상으로 형성되며 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 니켈, 티타늄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 아연, 몰리브덴, 텅스텐, 은, 금 및 이들의 조합에 의하여 제조되는 금속 호일로 이루어질 수 있다.
상기 양극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하며, 이러한 양극 활물질의 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, 또는 LiNi1-x-yCoxMyO2(0 ≤ x ≤1, 0 ≤y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속)와 같은 리튬-전이금속산화물을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명에서는 상기 양극 활물질 이외에도 다른 종류의 양극 활물질을 사용하는 것도 물론 가능하다.
그리고, 상기 음극 활물질은 리튬 이온을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하며, 이러한 음극 활물질로는 결정질 또는 비정질의 탄소, 탄소 섬유, 또는 탄소 복합체의 탄소계 음극 활물질, 주석 산화물, 이들을 리튬화한 것, 리튬, 리튬합금 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 그러나 본 발명은 상기 음극 활물질로 종류가 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 양극 활물질(132b) 및 음극 활물질(136b)은 양극집전체(132a) 또는 음극집전체(136a)로부터 박리를 방지하고, 양극 활물질층 및 음극 활물질충의 크랙을 방지하기 위하여 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 성분을 함유할 수 있다.
상기 외장재(121,122)는 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며, 내부에 상기 전극조립체(130) 및 전해액을 수용함으로써 외력으로부터 상기 전극조립체(130)를 보호하기 위한 것이다.
이를 위해, 상기 외장재(121,122)는 한 쌍의 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)로 구비되고, 서로 마주하는 한 쌍의 외장재(121,122)의 테두리 측이 접착제를 통해 밀봉됨으로써 내부에 수용된 상기 전해액 및 전극조립체(130)가 외부로 노출되는 것을 방지하고 전해액이 외부로 누설되는 것을 방지한다.
즉, 상기 외장재(121,122)는 도 11 및 도 13에 도시된 바와 같이 상기 전극조립체(130) 및 전해액을 내부에 수용하기 위한 수용부(123)와, 상기 수용부(123)의 테두리를 따라 상기 전극조립체(130) 및 전해액이 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있도록 밀봉되는 실링부(124)를 포함한다.
이때, 상기 외장재(121,122)는 상기 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)가 두 개의 부재로 이루어진 후 서로 맞접하는 실링부(124)가 접착제를 통해 밀봉될 수도 있고, 하나의 부재로 이루어지고 폭방향 또는 길이방향을 따라 반으로 접혀진 후 맞접하는 나머지 실링부(124)가 접착제를 통해 밀봉될 수도 있음을 밝혀둔다.
이러한 상기 한 쌍의 외장재(121,122)는 도 8에 도시된 바와 같이 제1수지층(121a,122a), 탄성금속층(121b,122b) 및 제2수지층(121c,122c)이 적층된 형태로 각각 구비되고, 서로 마주하는 제1수지층(121a,122a)의 테두리 측이 접착제를 통해 밀봉됨으로써 중앙영역에 상기 전해액 및 전극조립체(130)를 수용하기 위한 수용부(123)가 형성되고, 상기 수용부(123)의 테두리를 따라 실링부(124)가 형성하게 된다.
이때, 상기 플렉서블 배터리(120)는 실링부(124)를 포함하는 양 측단 측이 길이방향과 평행한 방향으로 배치되는 접이선(125)을 매개로 상기 수용부(123)의 상면측 또는 하면측으로 절곡되어 상기 전해액 및 전극조립체(130)가 수용되는 수용부(123)를 제외한 불필요한 영역을 최소화할 수 있도록 한다.
이를 통해, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(120)는 상기 수용부(123)로부터 외측으로 돌출되는 실링부(124)의 폭이 외장재의 상면 또는 하면으로 접혀지는 해당 폭만큼 감소하게 되므로 상기 수용부로부터 폭방향으로 돌출되는 실링부의 폭을 최소화하여 데드스페이스를 줄임으로써 상기 수용부(123)의 면적을 상대적으로 넓힐 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 플렉서블 배터리(120)의 전체적인 크기가 동일하더라도 넓어진 수용부(123)의 면적에 해당하는 면적만큼 전극조립체(130)의 사이즈를 크게 할 수 있음으로써 동일한 크기를 유지하면서도 상대적으로 고용량의 플렉서블 배터리를 구현할 수 있게 된다.
여기서, 상기 수용부(123)의 상면 또는 하면으로 절곡되는 부분은 상기 양극(132) 및 음극(136)과 전기적으로 연결된 한 쌍의 전극단자(138,139)가 포함되지 않는 실링부를 포함한다.
이때, 상기 접이선(125)은 상기 수용부(123)와 실링부(124)의 경계선으로부터 상기 수용부(123) 측으로 일정간격 이격되도록 구비된다. 다시 말하면, 상기 접이선(125)은 도 11에 도시된 바와 같이 상기 수용부(123)의 테두리로부터 내측으로 일정간격 이격되도록 배치되며, 더욱 상세하게는 상기 수용부(123)에 수용되는 전극조립체(130)의 측단과 상기 수용부(123) 및 실링부(124)를 구획하는 경계선 사이의 영역에 위치하도록 배치된다.
즉, 상기 플렉서블 배터리(120)는 실링부(124)를 포함하는 양 측부가 구부러지는 지점을 가이드하는 접이선(125)이 상기 수용부(123) 상에 배치되어 플렉서블 배터리(120)의 양 측부를 절곡하는 과정에서 구부러지는 부분이 항상 수용부(4) 상에 위치하게 된다.
이는, 상기 외장재를 구성하는 제1수지층(121a,122a)이 접착제에 의해 경화가 일어나면 크랙이 발생할 확률이 매우 높아진다. 이에 따라, 밴딩과정에서 상기 접이선(125)이 접착제와 직접 접촉되는 실링부(124) 상에 위치하게 되면 상기 접착제에 의해 경화되어 밴딩시 크랙이 발생하고, 상기 크랙을 통해 수용부(123)에 수용된 전해액이 누설되고, 누설된 전해액이 제1수지층(121a,122a)에 적층된 탄성금속층(121b,122b)을 통해 이동됨으로써 전기적인 쇼트가 발생하게 된다.
본 발명에서는 상기 접이선(125)이 접착제가 도포되지 않는 수용부(123) 상에 위치하도록 함으로써 접착제에 의한 제1수지층(121a,122a)의 경화를 방지함으로써 플렉서블 배터리(120)의 양 측부를 절곡하는 과정에서 상기 제1수지층(121a,122a)에 크랙이 발생할 수 있는 위험을 미연에 방지할 수 있게 된다.
달리 말하면, 데드스페이스를 최소화하기 위하여 폭방향으로 돌출되는 실링부(124)를 포함한 양 측단부를 상기 수용부(123)의 일면 측으로 절곡하게 되는 경우, 절곡부분은 상기 접이선(125)에 의해 가이드되어 절곡됨으로써 상기 접이선(125)과 일치하는 부분에 형성된다.
이때, 상기 접이선(125)이 상기 수용부(123)와 연결되는 실링부(124)의 경계선에 위치하거나 실링부(124)측에 치우치도록 위치하게 되면, 절곡부분이 실링부(124)에 위치하거나 실링부(124) 및 수용부(123)의 경계선에 위치하게 되므로 제1수지층(121a,122a)이 상기 실링부(124) 영역에 존재하는 접착제와 접촉함으로써 접착제에 의한 경화가 발생된다.
이에 따라, 밴딩과정에서 접착제에 의해 경화된 제1수지층(121a,122a)에 크랙이 발생하게 되면 상기 수용부(123)에 수용된 전해액은 상기 크랙을 통해 누수되어 제1수지층(121a,122a)에 적층된 탄성금속층(121b,122b)으로 이동됨으로써 전기적인 쇼트가 발생할 수 있게 된다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 절곡되는 위치를 가이드하는 상기 접이선(125)이 실링부(124)의 내측영역, 즉 상기 수용부(123) 및 실링부(124)의 경계선으로부터 상기 수용부(123) 측으로 일정간격 이격된 위치에 형성되도록 함으로써 전해액의 누설에 의한 전기적인 쇼트를 미연에 방지할 수 있도록 한다.
이때, 상기 플렉서블 배터리(120)에서 수용부(123)의 상면 측 또는 하면 측으로 절곡되는 부분은 도 9에 도시된 바와 같이 상기 수용부(123)의 동일면 상으로 접이될 수도 있고, 도 12에 도시된 바와 같이 서로 반대면 상으로 각각 접이될 수도 있다.
한편, 상기 외장재(121,122)를 구성하는 제1수지층(121a,122a)은 서로 마주하는 테두리 측을 접합시켜 전해액과 전극조립체(130)를 수용하기 위한 수용부(123)를 형성한다.
이러한 외장재(121,122)는 PPa(acid modified polypropylene), CPP(casting polyprolypene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene), 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에폭시 수지 및 페놀 수지 중 하나의 단일층 구조 또는 이들의 적층 구조를 포함할 수 있다.
바람직하게는 PPa(acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene) 중 하나의 단일층 구조 또는 이들의 적층 구조를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제1수지층(121a,122a)은 20 ㎛ ~ 80㎛의 평균두께를 갖을 수 있고, 바람직하게는 20 ㎛ ~ 60㎛의 평균두께를 갖도록 형성될 수 있다.
이는, 상기 제1수지층(121a,122a)의 평균두께가 20 ㎛ 미만이면 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)간의 접합력 및 기밀성 확보에 불리할 수 있으며, 평균두께가 80 ㎛를 초과하는 것은 비경제적이며, 박편화에 불리하므로 상기 범위 내의 평균두께를 갖도록 형성시키는 것이 좋다.
상기 탄성금속층(121b,122b)은 밀도가 조밀하여 습기 및 전해액이 통과하는 것을 차단하는 역할을 수행하는 것으로, 외부에서 상기 수용부(123) 측으로 습기가 침투되는 것을 방지함과 동시에, 상기 수용부(123)에 수용된 전해액이 외부로 누수되는 것을 차단하는 기능을 수행한다.
이러한 탄성금속층(121b,122b)은 평균두께가 5㎛ 이상일 수 있으며, 바람직하게는 5㎛ ~ 100㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30㎛ ~ 50㎛일 수 있다.
이는, 상기 탄성금속층(121b,122b)의 평균두께가 5㎛ 미만이면 탄성금속층의 역할을 수행할 수 없게 될 수 있다. 달리 말하면, 앞서 언급했듯이 탄성금속층(121b,122b)은 밀도가 조밀하여 습기 및 전해액을 통과할 수 없는데, 상기 탄성금속층(121b,122b)의 평균두께가 5㎛ 미만이면, 상기 수용부(123) 측으로 습기가 침투될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 수용부(123)에 수용된 전해액이 외부로 누수될 수 있기 때문이다.
이와 같은 상기 탄성금속층(121b,122b)은 알루미늄 박막, 구리 박막, 인청동(phosphorbronze, PB) 박막, 알루미늄청동(aluminium bronze) 박막, 백동 박막, 베릴륨-구리(Berylium-copper) 박막, 크롬-구리 박막, 티탄-구리 박막, 철-구리 박막, 코르손 합금 박막 및 크롬-지르코늄 구리 합금 박막 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 인청동(phosphorbronze, PB) 박막 또는 베릴륨-구리(Berylium-copper) 박막을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 인청동 박막은 청동에 인을 첨가한 합금이고, 베릴륨동은 베릴륨을 0.2 ~ 2.5% 함유시킨 동합금으로 동합금 중에서 최고의 강도를 가지며, 내식성, 내마모성, 피로한도, 스프링 특성 및 전기전도성이 모두 우수할 수 있다.
상기 인청동 박막은 선팽창 계수가 1.0 ~ 1.7×10-7/℃일 수 있으며, 바람직하게는 1.2 ~ 1.5×10-7/℃일 수 있다.
만일, 인청동 박막의 선팽창 계수가 1.0 ×10-7/℃미만이면 유연성을 충분히 확보할 수 없기 때문에 외력에 의해 크랙(crack)이 발생할 수 있다. 더불어 상기 인청동 박막의 선팽창 계수가 1.7 ×10-7/℃을 초과하면 충분한 강성을 확보할 수 없어 외장재(121,122)의 변형이 심해진다.
상기 인청동 박막은 주석(Sn) 3.5 ~ 10 중량%, 바람직하게는 4 ~ 8 중량%, 인(P) 0.03 ~ 0.35 중량%, 구리 89.3 ~ 96.2 중량%을 포함할 수 있다.
이때, 인청동 박막은 인청동 박막에 포함된 주석의 함량에 따라 특성이 변화할 수 있다. 즉, 주석의 함량이 3.5 중량% 미만인 경우 상기 인청동 박막은 강성이 저하되어 외장재의 변형이 심해지고, 주석의 함량이 10 중량%를 초과하면 유연성을 충분히 확보할 수 없어 외력에 의해 크랙(crack)이 발생할 수 있다.
상기 제2수지층(121c,122c)은 가요성을 갖는 기재로서 상기 외장재(121,122)의 최외각층을 구성하게 된다. 이러한 제2수지층(121c,122c)은 외장재의 강도를 보강하고, 외부에서 인가되는 물리적인 접촉에 의하여 스크래치가 발생하는 것을 방지하는 등 외장재(121,122)를 외력으로부터 보호하기 위한 것이다.
이와 같은 제2수지층(121c,122c)은 나일론, PET(polyethylene terephthalate), COP(Cyclo olefin polymer), PI(polyimide) 및 불소계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 나일론 또는 불소계 화합물을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 불소계 화합물은 PTFE(polytetra fluoroethylene), PFA(perfluorinated acid), FEP(fluorinated ethelene propylene copolymer), ETFE(polyethylene tetrafluoro ethylene), PVDF(polyvinylidene fluoride), ECTFE(Ethylene Chlorotrifluoroethylene) 및 PCTFE(polychlorotrifluoro ethylene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이때, 상기 제2수지층(121c,122c)은 평균두께가 10 ㎛ ~ 50 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 평균두께가 15 ㎛ ~ 40 ㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 15 ㎛ ~ 35 ㎛일 수 있다.
이는, 상기 제2수지층(121c,122c)의 평균두께가 10 ㎛ 미만이면 충분한 파우치의 기계적 물성을 확보하지 못할 수 있으며, 50㎛를 초과하는 것은 비경제적이다.
한편, 상기 외장재(121,122)는 상기 탄성금속층(121b,122b) 및 제2수지층(121c,122c) 사이에 접착층(미도시)을 더 포함할 수 있다.
이러한 접착층은 상기 수용부(123)에 수용된 전극조립체(130)에 이상 과열 등의 문제가 발생할 때 안전성 및 내부 단락 등에 대한 신뢰성을 부여할 수 있으며, 상기 탄성금속층(121b,122b) 및 제2수지층(121c,122c) 간의 접착이 용이하도록 하는 역할을 수행한다.
여기서, 상기 접착층은 제2수지층과 유사한 물질로 이루어질 수 있고, 실리콘, 폴리프탈레이트, 산 변성 폴리프로필렌(PPa, acid modified polypropylene) 및 산 변성 폴리에틸렌(Pea, acid modified polyethylene) 중에서 선택된 1종 이상의 접착제를 포함할 수 있다.
이때, 상기 접착층은 평균두께가 5㎛ ~ 30㎛일 수 있고, 바람직하게는 10 ㎛ ~ 20 ㎛일 수 있다. 이는, 상기 접착층의 평균두께가 5 ㎛ 미만이면 안정적인 접착력 확보가 어려울 수 있고, 30 ㎛를 초과하면 박리화에 불리할 수 있다.
또한, 상기 탄성금속층(121b,122b) 및 제2수지층(121c,122c) 사이에는 드라이 라미네이트층(dry lamination layer)을 포함할 수도 있다.
여기서, 상기 드라이 라미네이트층은 평균두께가 1 ㎛ ~ 7 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 평균두께가 2 ㎛ ~ 5 ㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 평균두께가 2.5 ㎛ ~ 3.5 ㎛일 수 있다.
이는, 상기 드라이 라미네이트층의 평균두께가 1 ㎛ 미만이면 접착력이 너무 약해서 상기 탄성금속층(121b,122b)과 제2수지층(121c,122c)간에 박리가 발생할 수 있고, 평균두께가 7 ㎛를 초과하면 불필요하게 드라이 라미네이트층이 두꺼워질 뿐만 아니라 패턴형성에 불리한 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
한편, 상기 외장재(121,122)는 적어도 일면에 밴딩시 수축 및 이완을 위한 패턴(126)이 구비될 수 있다.
이러한 패턴(126)은 상기 외장재(121,122)의 길이방향을 따라 산부와 골부가 반복적으로 배열되도록 형성된다.
구체적으로 설명하면, 상기 패턴(126)의 산부 및 골부는 도 14에 도시된 바와 같이 상기 외장재(121,122)의 폭방향과 평행한 직선에 대하여 평행하게 형성될 수 있다.
더불어, 상기 패턴(126)의 산부 및 골부는 서로 이웃하는 산부 및 골부가 동일한 간격을 갖도록 구비될 수도 있고, 서로 이웃하는 산부 또는 골부의 간격이 서로 다른 간격을 갖도록 구비될 수도 있으며, 동일한 간격과 서로 다른 간격이 조합된 형태로 구비될 수도 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리(120)는 밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완이 상기 패턴(126)을 통해 용이하게 이루어진다.
이로 인해, 상기 외장재(121,122)의 밴딩시 반복적인 하중이 가해지더라도 외장재(121,122) 자체에 가해지는 피로도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 상기 외장재(121,122)의 내부에 배치된 전극조립체(130) 역시 밴딩 작업시 발생되는 하중으로부터 보호받을 수 있게 된다.
이와 같은 패턴(126)은 상기 외장재(121,122) 표면 전체에 형성될 수도 있고 부분적으로 형성될 수도 있다.
한편, 상기 전극조립체(130)는 플렉서블한 판상의 형태로 구비될 수도 있지만, 상기 외장재(121,122)와 마찬가지로 밴딩시 수축 및 이완을 위하여 상기 외장재(121,122)에 형성되는 패턴(126)과 동일한 패턴(137)이 구비될 수 있다.
즉, 상기 전극조립체(130)를 구성하는 양극(132), 음극(136) 및 분리막(134)이 밴딩시 수축 및 이완을 위하여 상기 외장재(121,122)에 형성되는 패턴(126)과 동일한 패턴(137)이 구비될 수 있다.
여기서, 상기 전극조립체(130)에 형성되는 패턴(137)은 외장재(121,122)에 형성되는 패턴(126)과 마찬가지로 폭방향과 평행한 직선에 대하여 평행하게 형성될 수 있다(도 14 참조). 다만, 상기 외장재(121,122)에 형성되는 패턴(126)과 상기 전극조립체(130)에 형성되는 패턴(137)이 서로 일치하기만 하면 무방함을 밝혀둔다.
더불어, 상기 패턴(137)은 도 15 내지 도 18에 도시된 바와 같이 산부와 골부가 연속적이거나 비연속적으로 이루어질 수 있으며, 산부와 골부의 단면 형상이 직선 패턴, 프리즘 패턴, 반원 패턴, 물결무늬 패턴, 다각형 패턴 및 이들이 혼합된 패턴 중에서 선택된 1종 이상의 패턴으로 형성될 수 있다.
상기 지지체(140)는 상기 플렉서블 배터리(120)와 함께 하우징(110)에 내장되는 것으로, 상기 플렉서블 배터리(120)의 적어도 일면에 배치되어 상기 플렉서블 배터리(120)를 지지하여 줌으로써 밴딩시 상기 플렉서블 배터리(120)가 길이방향에 대하여 일정각도 경사지는 사선 방향으로 비틀어지는 것을 방지하기 위한 것이다.
즉, 상기 지지체(140)는 상기 플렉서블 배터리(120)가 상기 패턴(126,137)에 의해 보호되지 않는 비틀림 방향으로 비틀어지는 것을 방지함으로써 플렉서블 배터리(120)가 밴딩시 항상 상기 패턴(126,137)에 의해 보호될 수 있도록 한다.
이를 위해, 상기 지지체(140)는 탄성력을 갖는 재질로 이루어지며, 상기 하우징(110)과 함께 플렉서블 배터리(120)가 대략 'C'자 형상의 팔찌형태를 유지할 수 있도록 호형으로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 지지체(140)는 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 상기 플렉서블 배터리(120)의 적어도 일면에 접하도록 배치될 수도 있고, 도 6a에 도시된 바와 같이 플렉서블 배터리(120)의 양면에 접하도록 배치될 수 있다.
이를 통해, 송곳이나 바늘 등과 같은 날카로운 물체 또는 가구나 가전제품 등의 모서리에 플렉서블 배터리(120)가 찍히더라도 판상의 지지체(140)를 통해 플렉서블 배터리(120)가 관통되는 것을 방지할 수 있게 된다.
즉, 상기 지지체(140)는 판상의 형태로 이루어져 상기 플렉서블 배터리(120)의 적어도 일면, 바람직하게는 양면에 배치되어 상기 플렉서블 배터리(120)를 상기 하우징(110)과 더불어 외부환경으로부터 이중으로 보호하는 역할을 수행하게 된다.
여기서, 상기 지지체(140)가 플렉서블 배터리(120)의 일면에만 구비되는 경우 상기 지지체(140)는 착용시 사용자의 손목과 먼 부분에 배치되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 플렉서블 배터리(120)의 양면에 한 쌍의 지지체(140)가 각각 배치되는 경우 한 쌍의 지지체(140)는 서로 다른 두께를 갖도록 구비되며, 착용시 사용자의 손목과 먼 외측에 배치되는 지지체(140)의 두께가 사용자의 손목과 가까운 내측에 배치되는 지지체(140)의 두께보다 더 두꺼운 두께를 갖도록 구비될 수 있다.
이는, 상기 플렉서블 배터리(120)를 기준으로 양측에 배치되는 지지체(140)에 의해 탄성력이 과도하게 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 더불어 사용자가 본 발명에 따른 팔찌형 보조배터리(100)를 착용한 상태에서 상대적으로 두꺼운 지지체(140) 측이 외측에 배치되도록 함으로써 외부환경에 의한 관통력의 발생시 상대적으로 두꺼운 지지체(140)를 통해 관통력을 방호할 수 있도록 하기 위함이다.
이와 같이 본 발명에 따른 팔찌형 보조배터리(100)는 하우징(110)에 내장되는 플렉서블 배터리(120)가 탄성력을 갖는 판상의 지지체(140)를 통해 지지됨으로써 전체적인 형상을 대략 'C'자 형태로 유지하고, 상기 플렉서블 배터리(120)가 비틀어지는 것을 방지하여 상기 플렉서블 배터리(120)에 형성된 패턴(126,137)과 일치하는 방향으로 수축 및 이완이 이루어지도록 유도함으로써 플렉서블 배터리(120)가 과도한 밴딩에 의해 파손될 위험을 방지할 수 있게 된다.
이때, 상기 지지체(140')는 도 5에 도시된 바와 같이 길이방향을 따라 상기 플렉서블 배터리(120)에 형성된 패턴(126,137)과 서로 동일한 패턴(144)이 구비될 수 있으며, 상기 지지체(140')에 형성된 패턴(144)은 상기 플렉서블 배터리(120)에 형성된 패턴(126,137)과 일치하도록 구비될 수 있다.
여기서, 상기 지지체(140')에 형성되는 패턴(144)은 상기 지지체의 양면에 모두 형성될 수도 있고 상기 플렉서블 배터리(120)와 접하는 일면에만 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.
한편, 상기 플렉서블 배터리(120)는 본 발명에 따른 팔찌형 보조배터리(200)의 전체적인 용량을 늘릴 수 있도록 복수 개가 적층되는 형태로 상기 하우징(110)에 내장될 수 있다.
즉, 도 6b에 도시된 바와 같이 복수 개의 플렉서블 배터리(120)가 상,하 방향으로 적층되고, 복수 개가 적층된 플렉서블 배터리(120)의 최상층과 최하층에는 한 쌍의 지지체(140)가 각각 배치된다.
이때, 상,하방향으로 적층되는 복수 개의 플렉서블 배터리(120)는 하나의 플렉서블 배터리(120)의 상부측에 다른 플렉서블 배터리(120)가 직접 적층될 수도 있지만, 각각의 플렉서블 배터리(120) 사이에 상기 지지체(140)가 각각 삽입 배치될 수 있다.
여기서, 적층되는 복수 개의 플렉서블 배터리(120)는 회로부(127) 또는 접속단자(112) 측에 직렬 또는 병렬 방식으로 전기적으로 연결된다.
이를 통해, 전체적인 길이가 동일하더라도 적층되는 플렉서블 배터리(120)의 개수만큼 전체적인 배터리의 용량을 늘릴 수 있게 된다.
한편, 상기 하우징(110)에 내장되는 플렉서블 배터리(120) 및 지지체(140)는 선재(150)를 통하여 서로 고정된다.
즉, 상기 선재(150)는 도 2에 도시된 바와 같이 플렉서블 배터리(120) 및 지지체(140)를 감싸도록 구비됨으로써 별도의 접착제를 사용하지 않고 상기 플렉서블 배터리(120) 및 지지체(140)를 일체화하게 된다.
이러한 선재(150)는 상기 플렉서블 배터리(120) 및 지지체(140)의 전체길이에 대하여 구비될 수도 있고, 부분적으로 구비될 수도 있다.
이때, 상기 선재(150)는 은(Ag)나노 성분이 포함되도록 구비됨으로써 항균, 살균, 항곰팡이, 탈취, 수맥파 차단 및 전자파 차단에 우수한 효과를 플렉서블 배터리(120)에 부여할 수 있다.
즉, 상기 선재(150)는 순도 99.99%의 순은으로 이루어질 수 있으며, 구리와 같은 금속이 포함된 은합금으로 이루어진 은사의 형태일 수 있다.
이와 같은 선재(150)는 도 8a에 도시된 바와 같이 은사(151)로 이루어진 한 가닥이 상기 플렉서블 배터리(120) 및 지지체(140)를 감는 형태로 구비될 수도 있고, 은사(151)로 이루어진 복수 개의 가닥이 동시에 감기는 형태로 구비될 수도 있다.
더불어, 상기 선재(150')는 도 8b에 도시된 바와 같이 은 또는 은합금으로 이루어진 하나 또는 복수 개의 은사(151)를 심사로 사용하고 상기 은사(151)에 천연섬유나 합성섬유로 이루어진 섬유사를 권취사(152)로 사용하여 상기 은사(151)의 길이방향을 따라 상기 권취사(152)가 감겨지는 합연사(153)의 형태로 구비될 수도 있다.
또한, 상기 선재(150")는 도 8c에 도시된 바와 같이 은 또는 은합금으로 이루어진 은사(151)를 제1심사로 사용하고 천연섬유나 합성섬유로 이루어진 섬유사를 제2심사로 사용하여 합사한 후 연사기로 연사시켜 합연시킨 합연사(153)의 형태로 구비될 수도 있다.
더욱이, 상기 선재(250)는 도 8d에 도시된 바와 같이 도 8c의 합연사(153)를 심사로 사용하고, 천연섬유나 합성섬유 중 어느 하나로 이루어진 섬유사를 권취사(152)로 사용하여 상기 합연사(153)의 길이방향을 따라 상기 권취사(152)가 감겨지는 형태로 구비될 수도 있다.
즉, 상기 선재(150)는 은사를 단독으로 사용하거나 금속 또는 비금속을 상기 은사와 합연한 합연사가 사용될 수 있으며, 한 가닥 또는 복수 개의 가닥으로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 천원섬유는 예를 들어, 한지, PLA(poly lactic acid : 생분해성 섬유), 면, 마, 모, 견 중의 어느 하나로 이루어진 섬유일 수 있으며, 상기 합성섬유는 일례로, 나일론, 폴리에스테르계, 폴리염화비닐계, 폴리아크릴로니트릴계, 폴리아미드계, 폴리올레핀계, 폴리우레탄계, 폴리플로오르에틸렌계 중의 어느 하나로 이루어진 섬유를 사용할 수 있다.
그러나, 상기 천연섬유나 합성섬유를 상술한 섬유 재료 이외에도 공지의 다른 섬유가 사용될 수 있음을 밝혀둔다.
한편, 상기 은나노 성분은 인체에 무해하면서 650여 종의 박테리아나 바이러스, 곰팡이를 제어할 수 있다. 즉, 은나노 성분은 박테리아나 바이러스 등이 구성하는 단백질 시스테인의 -SH기에 부착하여 황화합물로 전환되어 번식을 억제하거나 산소와 작용하는 효소에 부착하여 산화반응을 촉진시키는 촉매제의 역할을 하여 균을 살균하는 즉, 신진대사(소화, 호흡)에 관여하는 부분에 특수한 형태로 작용하여 항균력을 발휘하는 반영구적인 항균제일 수 있다.
한편, 원적외선은 주로 태양에 의해 공급을 받지만 여러가지 광물질을 조합하여 생체리듬에 알맞은 원적외선 세라믹을 만들 수도 있는데, 은(Ag)에는 인체에 해로운 물질이 없고 원적외선 방사율도 높게 나오며, 은이온(델타이온)이 많이 함유되어 있다.
따라서, 본 발명의 팔찌형 보조배터리(100)는 상기 은나노 성분이 선재(150)에 포함됨으로써 원적외선 및 은이온을 방출하여 인체의 세포활성화를 도와주며 혈액순환을 원할하게 할 수 있다.
여기서, 상기 은나노 성분은 상기 선재(150)의 전체 중량에 대하여 1 ~ 20 중량 %로 포함될 수 있다.
또한, 상기 은나노 성분은 은염류(silver salts), 은나노체(nano silver), 은이온 담지체(silver ion exchangers) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 은염류는 질산은(AgNO3), 황산은(Ag2NO4) 및 염화은(AgCl) 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 본 발명의 기술적 분야에 있어서 통상적으로 사용 가능한 방법을 통해 은염류가 선재(150)에 포함될 수 있다.
상기 은나노체는 은나노와이어(silver nanowire), 은나노입자(silver nanoparticle), 은나노튜브(silver nanotube) 및 은나노클러스터(silver nanocluster) 중 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 은나노와이어를 포함할 수 있다.
상기 은이온 담지체는 다공성 담지체인 제올라이트(zeolite) 등에 은이온 교환 방식을 통해 은이온을 담지시킨 파우더이며, 상기 은이온 담지체로서 은지르코늄포스페이트(silver zirconium phosphate), 은제올라이트(silver zeolite), 은글라스(silver glass) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100 : 팔찌형 보조배터리 110 : 하우징
112 : 접속단자 114 : 결합구
116 : 보호캡 120 : 플렉서블 배터리
121 : 제1외장재 122 : 제2외장재
121a,122a : 제1수지층 121b,122b : 탄성금속층
121c,122c : 제2수지층 123 : 수용부
124 : 실링부 125 : 접이선
126 : 패턴 127 : 회로부
130 : 전극조립체 132 : 양극
132a : 양극집전체 132b : 양극 활물질
134 : 분리막 134a : 부직포층
134b : 나노섬유웹층 136 : 음극
136a : 음극집전체 136b : 음극 활물질
137 : 패턴 138 : 양극단자
139 : 음극단자 140,140' : 지지체
144 : 패턴 150,150',150",250 : 선재
151 : 은사 152 : 권취사
153 : 합연사

Claims (21)

  1. 하우징;
    소정의 면적을 갖는 판상으로 구비되고, 상기 하우징에 내장되는 판상의 플렉서블 배터리; 및
    탄성력을 갖는 재질로 이루어지고, 밴딩시 상기 플렉서블 배터리가 상기 플렉서블 배터리의 길이 방향에 대하여 비틀어지는 것을 방지하기 위하여 일면이 상기 플렉서블 배터리의 일면과 접하도록 상기 하우징에 내장되는 판상의 지지체;를 포함하고,
    상기 지지체 및 플렉서블 배터리는 은(Ag)나노 성분을 포함하는 선재를 통해 감겨져 일체화되는 팔찌형 보조배터리.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 팔찌형 보조배터리는,
    상기 플렉서블 배터리의 양면에 각각 배치되는 한 쌍의 지지체를 포함하고,
    상기 한 쌍의 지지체는 서로 다른 두께를 갖도록 구비되는 팔찌형 보조배터리.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 플렉서블 배터리는,
    양극, 음극 및 분리막을 포함하는 전극조립체;
    상기 전극조립체를 전해액과 함께 봉지하는 외장재; 및
    밴딩시 수축 및 이완을 위하여 상기 외장재 및 전극조립체에 각각 구비되는 패턴;을 포함하고,
    상기 외장재에 형성되는 패턴 및 전극조립체에 형성되는 패턴은 길이방향을 따라 산부와 골부가 반복적으로 배열되면서 서로 일치하도록 형성되는 팔찌형 보조배터리.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 지지체는 길이방향을 따라 산부와 골부가 반복적으로 배열되도록 형성되는 패턴을 포함하고,
    상기 외장재에 형성되는 패턴, 전극조립체에 형성되는 패턴 및 지지체에 형성되는 패턴은 서로 일치하도록 형성되는 팔찌형 보조배터리.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
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  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002151032A (ja) * 2000-11-10 2002-05-24 Sony Corp バンド型電池及びバンド型電池を用いる携帯電子機器
KR200374140Y1 (ko) 2004-11-06 2005-01-26 양원동 나노 실버와 향이 함유된 휴대전화기
JP2006331874A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 Nec Lamilion Energy Ltd 薄型電池
WO2012140709A1 (ja) * 2011-04-11 2012-10-18 パナソニック株式会社 フレキシブル電池、及びその製造方法
JP2015038868A (ja) * 2013-07-16 2015-02-26 株式会社半導体エネルギー研究所 電子機器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002151032A (ja) * 2000-11-10 2002-05-24 Sony Corp バンド型電池及びバンド型電池を用いる携帯電子機器
KR200374140Y1 (ko) 2004-11-06 2005-01-26 양원동 나노 실버와 향이 함유된 휴대전화기
JP2006331874A (ja) * 2005-05-26 2006-12-07 Nec Lamilion Energy Ltd 薄型電池
WO2012140709A1 (ja) * 2011-04-11 2012-10-18 パナソニック株式会社 フレキシブル電池、及びその製造方法
JP2015038868A (ja) * 2013-07-16 2015-02-26 株式会社半導体エネルギー研究所 電子機器

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