KR102385010B1 - Band for wearable electronic apparatus and electronic apparatus having the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨어러블 전자기기용 밴드 및 이를 포함하는 전자기기 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명의 웨어러블 전자기기용 밴드는 실리콘 소재로 제조되는 바, 유연성, 탄력성이 우수하며 또한, 우레탄층에 의해 심미적 효과가 우수하며, 방수성을 갖을 수 있고, 음이온 및/또는 적외선 성분을 추가로 도입하여, 음이온 발생, 적외선 발산시켜서, 항균, 항취 효과가 있는 기능성 웨어러블 전자기기용 밴드에 관한 것이다. The present invention relates to a band for a wearable electronic device and an electronic device including the same. More specifically, the band for a wearable electronic device of the present invention is made of a silicone material, and has excellent flexibility and elasticity, and is formed by a urethane layer. It relates to a band for functional wearable electronic devices that has excellent aesthetic effect, can have waterproofness, and has antibacterial and anti-odor effects by additionally introducing negative ions and/or infrared components, generating negative ions, and emitting infrared rays.
Description
본 발명은 웨어러블 전자기기용 밴드 및 이를 포함하는 전자기기에 관한 것이다.
The present invention relates to a wearable electronic device band and an electronic device including the same.
일반적으로 스마트폰 단말기는 멀티미디어 통합기기로서 현대인에게 없어서는 안 되는 필수품이며, 과거의 휴대폰 단말기와 달리 통화기능 이외에도 인터넷, 애플리케이션, TV, 네비게이션, SNS 등의 다양한 기능을 수행하는 것을 목적으로 하고 있다.In general, a smartphone terminal is a multimedia integrated device that is indispensable to modern people, and unlike the mobile phone terminal of the past, it aims to perform various functions such as the Internet, applications, TV, navigation, and SNS in addition to calling functions.
스마트폰 단말기는 다양한 기능을 구현하기 위하여 디스플레이가 커지게 됨으로써 스마트폰 단말기의 크기가 커져 산책, 운동 등의 간편한 옷차림을 착용하는 경우에 휴대하기가 불편하고, 도난 및 분실의 문제가 발생하게 된다.In order to implement various functions, the size of the smartphone terminal increases as the display becomes larger to implement various functions, so it is inconvenient to carry when wearing simple clothes such as for a walk or exercise, and problems of theft and loss occur.
나아가 스마트폰 단말기를 가방 등에 넣어 소지하는 경우에는 수신, 발신통화를 하거나 메시지 기능을 사용하기 위해 스마트폰 단말기를 꺼내서 사용하는 불편함이 있고, 가방에 소지하는 스마트폰 단말기의 진동이나 벨소리를 듣지 못하여 수신전화 및 메시지를 받지 못하는 문제점이 있다.Furthermore, when carrying a smartphone terminal in a bag, etc., there is the inconvenience of taking out the smartphone terminal to make incoming and outgoing calls or use the message function, and it is difficult to hear the vibration or ringtone of the smartphone terminal in the bag. There is a problem in that I cannot receive incoming calls and messages.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 밴드형 휴대 단말기가 제안되고 있다.In order to solve this problem, a band-type portable terminal has been proposed.
'밴드형 휴대 단말기'는 옷이나 장신구처럼 착용하는 예가 제시되기도 하였으며, 이중 손목이나 팔 등에 착용하는 손목시계 형태의 스마트 기기가 출시되고 있다. 손목시계 형태의 스마트기기(일명 '스마트 워치')는 크기가 작고 가벼워 손목에 항상 차고 다니면서 수신전화나 메시지를 확인할 수 있어 휴대성을 높일 수 있는 것이다.Examples of wearing a 'band-type mobile terminal' like clothes or accessories have been suggested, and smart devices in the form of a wristwatch worn on the wrist or arm are being released. A wristwatch-type smart device (aka 'smart watch') is small and light, so it can be worn on the wrist at all times to check incoming calls or messages, increasing portability.
그러나 종래의 스마트 워치는 기기를 작동시키기 위한 전원이 본체에만 형성되어 있기 때문에 전원의 공급량이 제한적이므로 사용시간이 짧은 단점이 있었고, 야외 활동 중 전원이 모두 소비되는 경우 충전하기가 매우 번거로운 문제점이 있었다.However, since the power supply for operating the device is formed only in the main body of the conventional smart watch, the amount of power supplied is limited, so the use time is short, and it is very cumbersome to charge when all the power is consumed during outdoor activities. .
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 손목시계 형태의 스마트 기기의 밴드에 배터리를 내장시켜 본체의 배터리에 전원을 공급하도록 하는 기술이 개발되고 있는데, 이와 같이 밴드에 내장된 배터리가 과열에 의하여 본체가 손상되는 문제가 발생할 수 있는 바, 배터리를 스마트 기기의 밴드로부터 용이하고 빠르게 분리 또는 전기적으로 단락시키는 기술이 요구되고 있다.
In order to solve this problem, a technology is being developed to supply power to the battery of the body by embedding a battery in the band of a wristwatch-type smart device. As a problem may occur, a technology for easily and quickly separating or electrically shorting the battery from the band of the smart device is required.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 웨어러블 전자기기용 밴드 내에 내장된 플렉서블 배터리가 과열되는 경우, 플렉서블 배터리를 밴드로부터 신속하게 제거, 분리 또는 전기적으로 단락시킬 수 있는 웨어러블 전자기기용 밴드 및 이를 포함하는 웨어러블 전자기기를 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been devised in view of the above points, and when the flexible battery built in the band for wearable electronic devices is overheated, the band for wearable electronic devices that can quickly remove, separate, or electrically short the flexible battery from the band and An object of the present invention is to provide a wearable electronic device including the same.
또한, 본 발명은 웨어러블 전자기기용 밴드 내의 플렉서블 배터리가 과열되는 경우에도 플렉서블 배터리에 의하여 본체가 손상되지 않을 수 있도록 구성된 웨어러블 전자기기용 밴드 및 이를 포함하는 웨어러블 전자기기를 제공하는 데 목적이 있다.
In addition, an object of the present invention is to provide a band for a wearable electronic device configured so that the body is not damaged by the flexible battery even when the flexible battery in the band for the wearable electronic device is overheated, and a wearable electronic device including the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면 웨어러블 전자기기용 밴드로서, 실리콘층 및 우레탄층을 포함하는 밴드몸체를 포함하며, 밴드몸체의 상기 실리콘층 및 상기 우레탄층은 밴드몸체의 내부로부터 외부로 적층된 형태를 갖을 수 있다.According to one aspect of the present invention for achieving the above object, as a band for a wearable electronic device, it includes a band body including a silicone layer and a urethane layer, and the silicone layer and the urethane layer of the band body are from the inside of the band body to the outside. It may have a laminated form.
또한, 상기 밴드몸체의 내부에는 플레서블 배터리를 수용하기 위한 수용부가 형성되어 있을 수 있다. In addition, a receiving portion for accommodating the flexible battery may be formed inside the band body.
또한, 상기 밴드몸체는 인서트 성형사출물일 수 있다.In addition, the band body may be an insert molding injection molding.
또한, 상기 실리콘층은 실리콘 탄성 중합체를 포함하며, 상기 실리콘층은 실리콘 탄성 중합체 수지로 형성시킬 수 있다. In addition, the silicone layer may include a silicone elastomer, and the silicone layer may be formed of a silicone elastomer resin.
또한, 상기 실리콘 탄성 중합체 수지는 비중이 1.05 ~ 1.15이고, 점도가 160,000 mPa.s(25℃) ~ 280,000 mPa.s(25℃)일 수 있다.In addition, the silicone elastomer resin may have a specific gravity of 1.05 to 1.15, and a viscosity of 160,000 mPa.s (25° C.) to 280,000 mPa.s (25° C.).
또한, 상기 실리콘층은 ASTM D2240에 의거하여 측정시, 경도가 25 ~ 70 shore A일 수 있다.In addition, the silicon layer may have a hardness of 25 to 70 shore A when measured according to ASTM D2240.
또한, 상기 실리콘층은 ASTM D412 DIE C에 의거하여 측정시, 인장강도가 900 ~ 1,500 PSI이고, 연신율이 380 ~ 750%일 수 있다. In addition, the silicon layer may have a tensile strength of 900 to 1,500 PSI and an elongation of 380 to 750% when measured according to ASTM D412 DIE C.
또한, 상기 실리콘층은 ASTM D412 DIE B에 의거하여 측정시, 절단강도가 10 ~ 60 kN/m일 수 잇다. In addition, the silicon layer may have a breaking strength of 10 to 60 kN/m when measured according to ASTM D412 DIE B.
또한, 상기 실리콘층과 우레탄층의 두께비는 1 : 0.1 ~ 0.8일 수 있다In addition, the thickness ratio of the silicone layer and the urethane layer may be 1: 0.1 to 0.8.
또한, 상기 우레탄층은 폴리에테르폴리올, 및 폴리(C1~C3의 알킬렌)이소시아네이트, 폴리(C1~C3의 알킬렌)폴리페닐이소시아네이트, 톨루엔이소시아네이트 및 폴리(C1~C3의 알킬렌)디이소시아네이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 이소시아네이트를 우레탄 반응시킨 우레탄 수지로 형성시킬 수 있다.In addition, the urethane layer includes polyether polyol, poly(C1-C3 alkylene) isocyanate, poly(C1-C3 alkylene) polyphenyl isocyanate, toluene isocyanate, and poly(C1-C3 alkylene) diisocyanate. It can be formed of a urethane resin in which an isocyanate including at least one selected type is subjected to a urethane reaction.
또한, 상기 우레탄층은 음이온 및 원적외선을 발생하는 나노입자 분말을 더 포함하며, 상기 나노입자 분말은 토루말린 분말, 알루미나 분말, 산화티타늄 분말, 산화마그네슘 분말, 키토산 분말, 맥반석 분말 및 게르마늄 분말 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
In addition, the urethane layer further comprises a nanoparticle powder that generates anions and far infrared rays, and the nanoparticle powder is selected from tourmaline powder, alumina powder, titanium oxide powder, magnesium oxide powder, chitosan powder, elvan powder and germanium powder. It may include one or more types.
또한, 상기 우레탄층은 실리콘 화합물을 더 포함할 수 있다. In addition, the urethane layer may further include a silicone compound.
또한, 상기 밴드몸체는 제1측단부, 제2측단부, 제3측단부 및 제4측단부를 가지며, 상기 제1측단부 및 제2측단부는 상기 제3측단부 및 제4측단부 보다 길이가 길며, 상기 제1측단부의 반대측에 제2측단부가 형성되어 있고, 상기 제1측단부 및 제2측단부 사이의 중심부로부터 제1측단부 및 제2측단부 방향으로 갈수록 두께가 얇아지는 형태일 수 있다.In addition, the band body has a first side end, a second side end, a third side end and a fourth side end, the first side end and the second side end than the third side end and the fourth side end The length is long, and the second side end is formed on the opposite side of the first side end, and the thickness becomes thinner from the center between the first side end and the second side end toward the first side end and the second side end. It may be in a losing form.
또한, 상기 중심부는 상단부 및 하단부로 구성되며, 상단부의 두께는 하단부의 두께와 동일한 형태일 수 있다.In addition, the central portion may include an upper end and a lower end, and the thickness of the upper end may be the same as the thickness of the lower end.
또한, 상기 중심부는 상단부 및 하단부로 구성되며, 상단부의 두께는 하단부의 두께보다 두꺼운 형태일 수 있다. In addition, the central portion may be composed of an upper end and a lower end, and the thickness of the upper end may be thicker than the thickness of the lower end.
또한, 상기 밴드몸체는 유선형으로 형성될 수 있다.In addition, the band body may be formed in a streamlined shape.
또한, 상기 밴드몸체는 플렉서블 배터리가 내장되어 있을 수 있다.
또한, 상기 플렉서블 배터리는 전극조립체 및 상기 전극조립체와 전해액을 봉지하는 외장재를 포함하며, 동일 방향 또는 다른 방향으로 양극단자 및 음극단자 중에서 선택된 1종의 전극단자가 돌출되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 외장재 및 전극조립체는 밴딩시 수축 및 이완을 위한 패턴을 가지며, 상기 외장재 및 전극조립체의 패턴은 일치하는 부분을 포함할 수 있다. In addition, the band body may have a flexible battery built-in.
In addition, the flexible battery includes an electrode assembly and a casing for encapsulating the electrode assembly and the electrolyte, and may be formed so that one type of electrode terminal selected from the positive terminal and the negative terminal protrudes in the same direction or in a different direction.
In addition, the exterior material and the electrode assembly may have patterns for contraction and relaxation during bending, and the patterns of the exterior material and the electrode assembly may include matching portions.
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또한, 상기 전극조립체는 양극집전체의 일면 또는 양면에 형성된 양극 활물질층을 구비하는 양극, 음극집전체의 일면 또는 양면에 형성된 음극 활물질층을 구비하는 음극, 및 분리막을 포함하며, 상기 양극, 음극 및 분리막은 밴딩시 수축 및 이완을 위한 패턴을 가지고, 상기 패턴은 외장재에 형성된 패턴과 일치하는 부분을 포함할 수 있다.In addition, the electrode assembly includes a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on one side or both sides of a positive electrode current collector, a negative electrode having a negative electrode active material layer formed on one side or both sides of the negative electrode current collector, and a separator, wherein the positive electrode, the negative electrode And the separator has a pattern for contraction and relaxation during bending, and the pattern may include a portion matching the pattern formed on the exterior material.
또한, 상기 패턴은 연속적 또는 비연속적으로 형성되어 있으며, 상기 패턴은 프리즘 패턴, 반원 패턴, 물결무늬 패턴, 다각형 패턴, 엠보싱 패턴 및 이들이 혼합된 패턴 중에서 선택된 1종 이상의 포함할 수 있다.In addition, the pattern is formed continuously or discontinuously, and the pattern may include at least one selected from a prism pattern, a semicircle pattern, a wavy pattern, a polygonal pattern, an embossing pattern, and a mixed pattern thereof.
또한, 상기 외장재의 표면은 단열나노웹 코팅층을 포함할 수 있다.In addition, the surface of the exterior material may include a thermal insulation nanoweb coating layer.
또한, 상기 단열나노웹 코팅층은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노섬유를 포함할 수 있다.In addition, the thermal insulation nanoweb coating layer may include polyacrylonitrile (polyacrylonitrile) nanofibers.
또한, 상기 외장재의 표면과 단열나노웹 코팅층 사이에 부직포층을 더 포함할 수 있다.In addition, a nonwoven fabric layer may be further included between the surface of the exterior material and the insulating nanoweb coating layer.
또한, 상기 분리막은 부직포층의 일면 또는 양면에 적용된 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노섬유를 함유한 다공성 나노섬유웹층을 포함할 수 있다.In addition, the separator may include a porous nanofiber web layer containing polyacrylonitrile nanofibers applied to one or both surfaces of the nonwoven layer.
또한, 상기 양극 또는 음극은 상기 분리막으로 봉지되어 분리막과 일체화되며, 상기 분리막은 부직포층의 일면 또는 양면에 적용된 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노섬유 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 나노섬유 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 다공성 나노섬유웹층을 포함하며, 상기 다공성 나노섬유웹층은 양극의 양극활물질 또는 음극의 음극활물질과 접촉하고 있을 수 있다.In addition, the positive or negative electrode is sealed with the separator and integrated with the separator, wherein the separator is a polyacrylonitrile nanofiber and polyvinylidene fluoride nanofiber applied to one or both surfaces of the nonwoven layer. It includes a porous nanofiber web layer containing at least one selected type, and the porous nanofiber web layer may be in contact with the positive electrode active material of the positive electrode or the negative electrode active material of the negative electrode.
또한, 상기 외장재는 전극조립체 방향로부터 외부 방향으로 제1수지층, 금속박막층 및 제2수지층이 적층된 구조이며, 제1수지층은 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 포함하고, 제2수지층은 나일론, PET(polyethylene terephthalate), COP(Cyclo olefin polymer), PI(polyimide) 및 불소계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며, 상기 금속박막층은 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 있다.In addition, the exterior material has a structure in which a first resin layer, a metal thin film layer and a second resin layer are stacked from the electrode assembly direction to the outside, and the first resin layer is PPa (acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), LLDPE ( Linear Low Density Polyethylene), LDPE (Low Density Polyethylene), HDPE (High Density Polyethylene), polyethylene, polyethylene terephthalate, polypropylene, ethylene vinyl acetate (EVA), a single layer structure of one of epoxy resins and phenolic resins, or their It includes a laminate structure, and the second resin layer includes at least one selected from nylon, polyethylene terephthalate (PET), cyclo olefin polymer (COP), polyimide (PI), and a fluorine-based compound, and the metal thin film layer is an aluminum thin film, copper Thin film, phosphorbronze (PB) thin film, aluminum bronze thin film, cupronickel thin film, beryllium-copper thin film, chromium-copper thin film, titanium-copper thin film, iron-copper thin film, Corson alloy thin film And it may include one or more selected from the chromium-zirconium copper alloy thin film.
또한, 상기 전해액은 갤 고분자 전해액을 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may include a galling polymer electrolyte.
또한, 상기 웨어러블 전기기기용 밴드는 손목착용용 밴드일 수 있다.
In addition, the band for the wearable electric device may be a wrist worn band.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 일면에 적어도 하나의 이상의 정보가 표시되고, 일측에 제2단자가 형성된 정보 표시 유닛; 및 상기 정보 표시 유닛에 결합되며, 상기 제2단자에 결합되는 전술한 웨어러블 전자기기용 밴드를 포함하는 전자기기가 제공할 수 있다.According to another aspect of the present invention, at least one information is displayed on one side, the information display unit is formed with a second terminal on one side; And coupled to the information display unit, the electronic device including the aforementioned band for the wearable electronic device coupled to the second terminal may be provided.
또한, 상기 전자기기는 웨어러블 전자기기, 바람직하게는 스마트 워치(smart watch), 스마트폰, 패블릿, 태블릿PC 등 일 수 있다.
In addition, the electronic device may be a wearable electronic device, preferably a smart watch, a smart phone, a phablet, a tablet PC, or the like.
본 발명의 밴드는 보조 배터리가 내장된 팔찌 형태의 밴드로서 간편하게 휴대할 수 있고, 이를 포함하는 전자기기는 밴드를 통해서 메인 배터리가 방전된 상태에서 야외 활동 중에도 본체에 전원을 공급할 수 있다.The band of the present invention is a wristband-shaped band with a built-in auxiliary battery and can be easily carried, and an electronic device including the same can supply power to the main body during outdoor activities in a state in which the main battery is discharged through the band.
또한, 본 발명의 웨어러블 전자기기용 밴드는 실리콘 소재로 제조되는 바, 유연성, 탄력성이 우수하다. 또한, 우레탄층에 의해 심미적 효과가 우수하며, 방수성을 갖을 수 있고, 음이온 및/또는 적외선 발생 성분을 추가로 도입하여, 음이온 발생, 적외선 발산시켜서, 항균, 항취 효과의 부수적 기능을 추가할 수도 있다. In addition, the band for wearable electronic devices of the present invention is made of a silicone material, and thus has excellent flexibility and elasticity. In addition, due to the urethane layer, the aesthetic effect is excellent, it can have waterproofness, and an anion and / or an infrared ray generating component is additionally introduced, and an anion is generated and infrared is emitted. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밴드 몸체를 도시한 사시도,
도 2는 도 1에 도시한 밴드 몸체의 A-A' 로 절단한 단면을 도시한 도면,
도 3은 밴드 몸체의 단면을 도시한 또 다른 도면,
도 4는 밴드 몸체의 중심부(52)의 두께와 제1측단부(56) 및 제2측단부(56)의 두께를 비교한 개략도,
도 5는 밴드 몸체의 중심부(52)의 두께와 제1측단부(56) 및 제2측단부(56)의 두께를 비교한 또 다른 개략도,
도 6은 내부에 플렉서블 배터리(60)가 내장된 밴드 몸체(50)를 도시한 사시도,
도 7a 및 도 7b 각각은 종래 배터리의 외부 형태 및 단면의 개략도,
도 8a는 패턴을 형성시킨 플렉서블 배터리 표면에 단열나노웹 코팅층을 형성시킨 플렉서블 배터리에 대한 개략도이며, 도 8b는 도 8a와 다른 패턴을 형성시킨 플렉서블 배터리의 개략도,
도 9a 및 도 9b 각각은 도 8a의 플렉서블 배터리의 단면부를 나타낸 개략도로서, 도 9a는 외장재(1, 2)에는 패턴이 형성되고, 전극조립체(1000)에는 패턴이 형성되지 않은 일실시예를 나타낸 것이고, 도 9b는 외장재(1,2) 및 전극조립체(1000)에 모두 패턴이 형성된 개략도이며, 도 9a 및 도 9b 모두 외장재(1,2) 표면에 단열나노웹 코팅층(2000)이 형성되어 있는 개략도,
도 10a 및 도 10b 각각은 도 8a의 플렉서블 배터리의 단면부를 나타낸 또 다른 개략도로서, 도 10a는 외장재(1, 2)에는 패턴이 형성되고, 전극조립체(1000)에는 패턴이 형성되지 않은 일실시예를 나타낸 것이고, 도 10b는 외장재(1,2) 및 전극조립체(1000)에 모두 패턴이 형성된 개략도이며, 도 10a 및 도 10b 모두 외장재(1,2) 표면에 부직포층(1500) 및 단열나노웹 코팅층(2000)이 적층되어 있는 개략도,
도 11a는 외장재 표면뿐만 아니라, 음극(5a) 및 양극(5b)에 단열나노웹 코팅층(2000) 적층된 개략도를 나타낸 것이며, 도 11b는 외장재 표면뿐만 아니라, 음극(5a) 및 양극(5b)에 부직포층(1500) 및 단열나노웹 코팅층(2000) 적층된 개략도,
도 12 내지 도 15 각각은 밴드몸체의 단면 형태의 다양한 바람직한 일실시예를 나타낸 개략도,
도 16은 본 발명의 플렉서블 배터리의 전극조립체를 구성하는 분리막의 바람직한 일실시 형태를 나타낸 개략도,
도 17은 본 발명의 플렉서블 배터리의 전극조립체의 바람직한 일실시 형태를 나타낸 개략도, 그리고
도 18 및 도 19 각각은 단열나노웹 코팅층(2000)을 형성시키기 전의 패턴이 형성된 플렉서블 배터리를 찍은 사진이며, 도 19는 본 발명의 플렉서블 배터리가 밴딩성을 확보하고 있음을 확인할 수 있는 사진이다.1 is a perspective view showing a band body according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a view showing a cross-section cut along AA' of the band body shown in Figure 1;
3 is another view showing a cross-section of the band body;
4 is a schematic diagram comparing the thickness of the
5 is another schematic view comparing the thickness of the
6 is a perspective view showing a
7A and 7B are each a schematic view of an external form and cross-section of a conventional battery;
8A is a schematic diagram of a flexible battery in which a thermal insulation nanoweb coating layer is formed on the surface of the flexible battery having a pattern formed thereon, and FIG. 8B is a schematic diagram of a flexible battery in which a pattern different from that of FIG. 8A is formed;
9A and 9B are each a schematic view showing a cross-section of the flexible battery of FIG. 8A, and FIG. 9A shows an embodiment in which a pattern is formed on the
Each of FIGS. 10A and 10B is another schematic view showing a cross-section of the flexible battery of FIG. 8A, and FIG. 10A is an embodiment in which a pattern is formed on the
11a is a schematic diagram showing a thermal insulation
12 to 15 each is a schematic view showing various preferred embodiments of the cross-sectional form of the band body,
16 is a schematic diagram showing a preferred embodiment of a separator constituting the electrode assembly of the flexible battery of the present invention;
17 is a schematic view showing a preferred embodiment of the electrode assembly of the flexible battery of the present invention, and
18 and 19 are photographs of a flexible battery having a pattern formed before forming the insulating
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 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar components throughout the specification.
본 명세서에서 장축 방향은 도 1에 나타난 바와 같이 밴드(100)의 길이방향을 의미하여, 단축 방향은 밴드의 폭 방향을 의미한다.
In this specification, the long-axis direction means the longitudinal direction of the
본 발명의 웨어러블 전자기기용 밴드는 실리콘층(40) 및 우레탄층(45)을 포함하는 밴드몸체(50)를 포함하며, 밴드몸체는 도 2 ~ 도 5에 나타낸 바와 같이, 실리콘층(40) 및 우레탄층(45)은 밴드몸체의 내부로부터 외부로 적층된 형태이다. 또한, 밴드몸체(50)의 내부에는 플렉서블 배터리(60)를 수용하기 위한 배터리 수용부(48)가 형성되어 있다. The band for wearable electronic devices of the present invention includes a
본 발명의 밴드몸체(50)는 성형사출물로서, 인서트 성형사출물일 수 있으며, 실리콘계 수지를 성형사출을 수행한 후, 성형사출물에 우레탄계 수지로 코팅시켜서 우레탄층을 형성시킨 다음, 수용부에 플렉서블 배터리(60)를 수용시킬 수 있다. The
또한, 본 발명의 밴드몸체(50)는 플렉서블 배터리(60)와 실리콘계 수지를 동시에 성형사출시킨 후, 성형사출물에 우레탄계 수지로 코팅시켜서 우레탄층(45)을 형성시켜서 제조할 수도 있다. 또한, 플렉서블 배터리(60)와 실리콘계 화합물을 동시에 성형사출시킨 때에는 상기 성형사출 온도는 140℃ 이하, 바람직하게는 120℃ ~ 140℃, 더욱 바람직하게는 125℃ ~ 140℃ 하에서 수행하는 것이 좋은데, 성형사출 온도가 140℃를 초과하면 플렉서블 배터리 내부의 과열로 플렉서블 배터리가 터져서 전해질이 새어나오거나 플렉서블 배터리 내부에 있는 전극조립체에 손상이 발생할 수 있다.In addition, the
또한, 우레탄층(45) 형성을 위한 코팅은 당업계에서 사용하는 일반적인 코팅법을 사용하여 코팅을 수행할 수 있으며, 바람직한 일례로는 스프레이코팅을 통해서 코팅층을 형성시킬 수 있다.In addition, coating for forming the
상기 실리콘계 수지는 실리콘 탄성 중합체 수지를 사용할 수 있으며, 그결과 실리콘층(40)은 실리콘 탄성 중합체로 형성되게 된다. 또한, 비중이 1.05 ~ 1.15, 바람직하게는 1.08 ~ 1.12이고, 점도가 160,000 mPa.s(25℃) ~ 280,000 mPa.s(25℃), 바람직하게는 180,000 mPa.s(25℃) ~ 250,000 mPa.s(25℃), 더욱 바람직하게는 200,000 mPa.s(25℃) ~ 240,000 mPa.s(25℃)일 수 있다.As the silicone-based resin, a silicone elastomer resin may be used, and as a result, the
또한, 실리콘층(40)은 ASTM D2240에 의거하여 측정시, 경도가 25 ~ 70 shore A일 수 있으며, 바람직하게는 경도가 30 ~ 65 shore A일 수 있다. In addition, the
또한, 실리콘층(40)은 ASTM D412 DIE C에 의거하여 측정시, 인장강도가 900 ~ 1,500 PSI이고, 연신율이 380% ~ 750%일 수 있으며, 바람직하게는 인장강도가 1,000 ~ 1,450 PSI이고, 연신율이 400% ~ 720%일 수 있다.In addition, the
또한, 실리콘층(40)은 ASTM D412 DIE B에 의거하여 측정시, 절단강도가 10 ~ 60 kN/m, 바람직하게는 11 ~ 57 kN/m일 수 있다.In addition, the
또한, 상기 우레탄층(45)은 폴리에테르폴리올, 및 폴리(C1~C3의 알킬렌)이소시아네이트, 폴리(C1~C3의 알킬렌)폴리페닐이소시아네이트, 톨루엔이소시아네이트 및 폴리(C1~C3의 알킬렌)디이소시아네이트 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 이소시아네이트를 혼합한 후, 이를 우레탄 반응시킨 우레탄 수지를 이용하여 형성시킬 수 있다.In addition, the
그리고 상기 우레탄 수지는 음이온 및 원적외선을 발생하는 나노입자 분말을 첨가하여 밴드에 원적외선 방사, 음이온 방출 효과를 부여하여 항균, 항취 효과를 추가적으로 볼 수도 있다.In addition, the urethane resin is added to the nanoparticle powder that generates negative ions and far-infrared rays to give far-infrared radiation and anion emission effects to the band, so that antibacterial and anti-odor effects can be additionally seen.
이러한, 나노입자 분말로서 토루말린 분말, 알루미나 분말, 산화티타늄 분말, 산화마그네슘 분말, 키토산 분말, 맥반석 분말 및 게르마늄 분말 중에서 선택된 1종 단독, 바람직하게는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.As the nanoparticle powder, one selected from tourmaline powder, alumina powder, titanium oxide powder, magnesium oxide powder, chitosan powder, elvan stone powder and germanium powder, preferably two or more types may be mixed and used.
또한, 상기 우레탄 수지는 실리콘층(40)과의 접착력 향상을 위해서 실리콘 화합물을 소량 첨가하여 제조할 수도 있다.In addition, the urethane resin may be prepared by adding a small amount of a silicone compound to improve adhesion with the
또한, 상기 실리콘층(40)과 우레탄층(45)의 두께비는 1 : 0.1 ~ 0.8, 바람직하게는 1:0.4 ~ 0.6인 것이 좋으며, 우레탄층이 0.1 미만이면 우레탄층이 너무 얇아서 우레탄 도입 효과를 볼 수 없을 수 있고, 0.8을 초과하면 너무 두꺼워서 오히려 디자인적 면에서 심미감이 떨어지고, 밴드의 기계적 강도면에서 떨어질 수 있다. In addition, the thickness ratio of the
본 발명의 밴드몸체(50)의 형태에 대하여 설명하면, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1측단부, 제2측단부, 제3측단부 및 제4측단부를 가지며, 상기 제1측단부 및 제2측단부는 상기 제3측단부 및 제4측단부 보다 길이가 길며, 상기 제1측단부의 반대측에 제2측단부가 형성되어 있고, 상기 제1측단부 및 제2측단부 사이의 중심부로부터 제1측단부 및 제2측단부 방향으로 갈수록 두께가 얇아지며, 상기 사출성형물 내부에는 플렉서블 배터리(60)가 내장되어 있을 수 있다.When describing the form of the
이와 같이 제공된 본 발명의 밴드 몸체(50)는 인서트 사출성형물로서, 강성 및 탄성복원력이 우수하여 외부 비틀림 등의 외력에 대한 신뢰성이 확보될 수 있어, 플렉서블을 요하는 전기적 및/또는 전자적 디바이스에 사용하기에 적합하다.The
먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 밴드몸체(50)는 제1측단부(54), 제2측단부(56), 제3측단부(57) 및 제4측단부(58)를 가지며, 상기 제1측단부(54) 및 제2측단부(56)는 상기 제3측단부(57) 및 제4측단부(58)보다 길며, 제1측단부(54)의 반대측에 제2측단부(56)가 형성되어 있다.First, as shown in Figure 1, the
구체적으로, 밴드몸체의 4개의 측단부를 가지며 제1측단부(54)는 제2측단부(56)와 마주보며, 제3측단부(57)는 제4측단부(58)와 마주보게 형성된다.Specifically, having four side ends of the band body, the
또한, 본 발명의 밴드몸체(50)는 제1측단부(54) 및 제2측단부(56) 사이의 중심부(52)로부터 제1측단부(54) 및 제2측단부(56) 방향으로 갈수록 두께가 얇아진다.In addition, the
구체적으로, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 중심부(52)의 두께(a)는 제1측단부(54)의 두께(b) 및 제2측단부(56)의 두께(b) 보다 두껍게 형성될 수 있으며, 도 2에 나타낸 바와 같이 중심부(52)에서부터 제1측단부(54) 및 제2측단부(56) 방향으로 갈수록 두께가 얇아지도록 유선형으로 형성될 수도 있다.Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3 , the thickness a of the
한편, 도 4에 나타낸 바와 같이 본 발명의 밴드몸체(50)의 중심부는 상단부(55) 및 하단부(59)로 구성되며, 상단부(55)의 두께(a')는 하단부(59)의 두께(a')와 동일할 수 있으며, 도 5에 나타낸 바와 같이 상단부(55)의 두께(a')는 하단부(59)의 두께(a'')보다 두꺼울 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 4, the central portion of the
나아가, 도 6에 나타낸 바와 같이 본 발명의 밴드몸체(50) 내부에는 플렉서블 배터리(60)가 내장되며, 전기절연성 물질로 구성된다. 즉, 본 발명의 밴드몸체(50)는 강성 및 탄성복원력이 우수하여 외부 비틀림 등의 외력에 대한 신뢰성이 확보되어 있어, 상기 밴드몸체(50)에 내장된 플렉서블 배터리(60)도 외부 비틀림 등의 외력에 대한 신뢰성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 전기절연성 물질로 구성되어 밴드몸체(50)에 내장된 플렉서블 배터리(60)에 전기적 안정성을 도모할 수 있다.Furthermore, as shown in FIG. 6 , the
상기 밴드몸체(50)는 전기절연성 물질로 당업계에서 사용할 수 있는 다양한 소재가 사용될 수 있으며, 바람직하게는 폴리아미드 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸린 수지 및 에폭시 수지 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.
The
다음으로, 본 발명의 밴드몸체(50)에 내장된 플렉서블 배터리(60)를 설명하면 다음과 같다.
기존의 배터리는 도 7a 및 도 7b와 같이 전극조립체 및 전해액을 수용하는 수용부(20)와 수용부(20)를 봉지시키는 실링부(10)의 표면이 평평한 구조를 갖고, 탄성력이 떨어져서 구부리면 실링부(10) 표면에 크랙이 발생하는 문제가 있었다.Next, the
The conventional battery has a structure in which the surface of the
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이러한 기존 배터리의 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 외장재 뿐만 아니라, 외장재 내부의 전극조립체에도 밴딩시 수축 및 이완을 가능케 하는 패턴을 형성시킴으로서, 외장재 표면에 크랙이 발생하는 문제를 해결할 뿐만 아니라, 유연성을 확보하였다. 또한, 기존의 배터리는 차열성 및/또는 내열성이 좋지 않아서 웨어러블(wearable) 및/또는 휴대용 전기, 전자 기기에 대한 응용에한계가 있었으나, 본 발명의 배터리는 단열나노웹 코팅층을 배터리 표면에 도입하여, 내열성 및/또는 차열성을 확보함으로써, 배터리가 삽입되는 기기의 부품과 일체화시킬 수 있는 발명으로서, 최근 플렉서블 전기적, 전자적 디바이스 기술 방향에 부합한 배터리를 제공할 수 있다.In order to solve these problems of the existing battery, the present invention not only solves the problem of cracks on the surface of the exterior material, but also improves flexibility by forming a pattern that enables contraction and relaxation during bending not only in the exterior material but also in the electrode assembly inside the exterior material. secured. In addition, the conventional battery has poor heat shielding and/or heat resistance, which limits its application to wearable and/or portable electric and electronic devices. , by securing heat resistance and/or heat shielding properties, it is possible to provide a battery that can be integrated with parts of a device into which the battery is inserted, and is compatible with the recent flexible electrical and electronic device technology directions.
본 발명의 플렉서블 배터리는 도 8 내지 도 11에 나타낸 바와 같이, 외장재(1,2)에 의해 전극조립체(1000) 및 전해액을 봉지시킨 배터리로서, 본 발명의 플렉서블 배터리는 도 8a및 도 8b에 나타낸 바와 같이 전극조립체 및 전해액을 수용하는 수용부(20) 및 상기 수용부(10) 전체를 봉지시키는 실링부(10)를 포함하며, 실링부(10)의 동일 방향 또는 다른 방향으로 음극단자(5a) 및/또는 양극단자(5b) 중에서 선택된 1종의 전극단자가 형성된 형태일 수 있다.As shown in Figs. 8 to 11, the flexible battery of the present invention is a battery in which the
또한, 외장재(1,2) 표면에는 단열나노웹 코팅층(2000)이 형성될 수 있다.In addition, a thermal insulation
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 도 9a 및 도 9b에 나타낸 바와 같이, 외장재(1,2)의 외부 표면에 단열나노웹 코팅층(2000)을 도입하여 플렉서블 배터리 자체에서 발생하는 열이 전기, 전자기기로 열이 전달되는 것을 최소화할 수 있으며, 또한, 외부에서 플렉서블 배터리로 전달되는 열을 차단함으로써, 전기, 전자기기의 부품 즉, 플렉서블 배터리가 삽입되는 부품과 함께 사출 성형시켜서 부품과 일체화시켜서 제조할 수 있는 것이다.More specifically, as shown in FIGS. 9A and 9B , heat generated by the flexible battery itself by introducing a thermal insulation
또한, 도 10a 및 도 10b에 나타낸 바와 같이, 외장재(1,2)의 외부표면과 단열나노웹 코팅층(2000) 사이에 부직포층(1500)을 도입할 수도 있다.In addition, as shown in FIGS. 10A and 10B , the
또한, 도 11a 및 도 11b에 나타낸 바와 같이, 외장재(1,2) 뿐만 아니라, 전극단자인 음극단자(5a) 및 양극단자(5b)의 표면에도 단열나노웹 코팅층 (2000) 및/또는 부직포층(1500)을 형성시켜서, 외부 열이 전극단자를 통해서 플렉서블 배터리로 전달되거나, 또는 플렉서블 배터리 자체 열이 전자, 전기 기기로 전달되는 것을 최소화 또는 차단할 수도 있다.In addition, as shown in FIGS. 11A and 11B , a thermal insulation
본 발명의 플렉서블 배터리에 있어서, 상기 외장재 및 전극조립체는 밴딩시 수축 및 이완을 위한 패턴을 가지며, 외장재 및 전극조립체의 패턴은 일치하는 부분을 가질 수 있다.In the flexible battery of the present invention, the exterior material and the electrode assembly may have patterns for contraction and relaxation during bending, and the patterns of the exterior material and the electrode assembly may have identical portions.
또한, 수용부 내부에 있는 상기 전극조립체는 양극집전체(501)의 일면 또는 양면에 형성된 양극 활물질층(502)을 구비하는 양극, 음극집전체(401)의 일면 또는 양면에 형성된 음극 활물질층(402)을 구비하는 음극 및 분리막(600)을 포함하며, 상기 양극, 음극 및 분리막(600)은 밴딩시 수축 및 이완을 위한 패턴을 가지며, 외장재(1,2)의 패턴과 일치하는 부분을 가질 수 있다.In addition, the electrode assembly inside the receiving part is a positive electrode having a positive electrode
또한, 본 발명의 플렉서블 배터리에 형성된 패턴은 도 12 ~ 도 15에 개략도로 나타낸 바와 같이 연속적인 패턴 또는 비연속적으로 패턴이 형성될 수 있다.In addition, the pattern formed in the flexible battery of the present invention may be a continuous pattern or a discontinuous pattern as shown schematically in FIGS. 12 to 15 .
또한, 본 발명의 플렉서블 배터리에 형성된 패턴은 프리즘 패턴, 반원 패턴, 물결무늬 패턴, 다각형 패턴 및 이들이 혼합된 패턴 중에서 선택된 1종이상의 패턴으로 형성될 수 있으며, 이웃 패턴간에 서로 같거나 다른 패턴 크기를 또는 패턴 형태를 가질 수 있다.In addition, the pattern formed in the flexible battery of the present invention may be formed of one or more patterns selected from a prism pattern, a semicircle pattern, a wavy pattern, a polygonal pattern, and a mixed pattern thereof. Or it may have a pattern shape.
또한, 본 발명에 있어서, 패턴은 도 8b와 같이 상하 및/또는 좌우 방향으로의 유연성을 확보하기 위해 엠보싱 패턴을 가질 수 있고, 상기 엠보싱 패턴은 사면체형, 오면체형, 육면체형 및 이들의 혼합 형태로 형성될 수도 있다.In addition, in the present invention, the pattern may have an embossing pattern to ensure flexibility in the vertical and/or left and right directions as shown in FIG. 8B, and the embossing pattern is a tetrahedral, pentahedral, hexahedral, and mixtures thereof. may be formed as
또한, 본 발명의 플렉서블 배터리는 어느 일방향으로의 유연성 증대를 위해서, 상기 패턴은 하기 방정식 1 및/또는 방정식 2를 만족하도록 형성되어 있을 수도 있다.In addition, in the flexible battery of the present invention, in order to increase flexibility in one direction, the pattern may be formed to satisfy
[방정식 1][Equation 1]
제1실링부(1) 패턴의 높이 ≥ 전극조립체(1000) 패턴의 높이 ≥ 제2실링부(2) 패턴의 높이The height of the first sealing part (1) pattern ≥ the height of the
[방정식 2] [Equation 2]
제1실링부(1) 패턴의 피치 ≥ 전극조립체(1000) 패턴의 피치 ≥ 제2실링부(2) 패턴의 피치The pitch of the first sealing part (1) pattern ≥ the pitch of the
또한, 본 발명의 플렉서블 배터리에서 패턴은 플렉서블 배터리의 중심으로부터 외부방향으로 갈수록 패턴의 높이가 작아지는 형태를 갖도록 형성시킬 수도 있다.In addition, in the flexible battery of the present invention, the pattern may be formed to have a shape in which the height of the pattern decreases from the center of the flexible battery toward the outside.
이와 같이 플렉서블 배터리의 외장재 뿐만 아니라, 전극집합체(분리막 포함)에 패턴을 형성시킴으로써, 전극조립체의 전극간의 접착강도를 개선시킬수 있으면서도, 패턴에 의해 전해액의 유동을 방지할 수도 있다.In this way, by forming a pattern on the electrode assembly (including the separator) as well as the exterior material of the flexible battery, the adhesive strength between the electrodes of the electrode assembly can be improved, and the flow of the electrolyte can be prevented by the pattern.
본 발명의 플렉서블 배터리의 수용부 내부에 수용된 전극조립체는 앞서 설명한 바와 같이 양극, 음극 및 분리막을 포함하는데, 상기 분리막(600, 도 16 참조)은 부직포층(31)의 일면 또는 양면에 다공성 나노섬유웹층(32)을 포함할 수 있다.The electrode assembly accommodated in the receiving part of the flexible battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator as described above, wherein the separator 600 (see FIG. 16 ) is a porous nanofiber on one or both sides of the
또한, 상기 다공성 나노섬유웹층은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노섬유 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 나노섬유 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 나노섬유를, 바람직하게는 다공성 나노섬유웹층 형성시 방사성 및 균일한 기공형성을 확보를 위해 폴리아크릴니트릴 나노섬유만으로 구성될 수 있다. 또한, 다공성 나노섬유웹층의 상기 폴리아크릴로니트릴 나노섬유는 평균직경 0.1㎛ ~ 2㎛인 것을, 바람직하게는 0.1㎛ ~ 1.0㎛일 수 있으며, 이때, 나노섬유의 평균직경이 0.1㎛ 미만이면 분리막이 충분한 내열성을 확보하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 2㎛를 초과하면 분리막의 기계적 강도는 우수하나, 분리막의 탄성력이 오히려 감소하여 플렉서블 배터리에 사용하기에 부적합해질 수 있다.In addition, the porous nanofiber web layer is a polyacrylonitrile (polyacrylonitrile) nanofibers and polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride) nanofibers containing at least one selected from nanofibers, preferably when the porous nanofiber web layer is formed It may be composed of only polyacrylnitrile nanofibers to ensure spinnability and uniform pore formation. In addition, the polyacrylonitrile nanofibers of the porous nanofiber web layer may have an average diameter of 0.1 μm to 2 μm, preferably 0.1 μm to 1.0 μm, and in this case, if the average diameter of the nanofibers is less than 0.1 μm, the separator There may be a problem in not securing sufficient heat resistance, and if it exceeds 2 μm, the mechanical strength of the separator is excellent, but the elastic force of the separator is rather reduced, making it unsuitable for use in a flexible battery.
또한, 본 발명에서 상기 전극조립체(1000)는 도 9와 같이 양극과 음극 사이에 분리막이 형성된 형태일 수도 있으며, 또한, 도 17 에 개략도로 나타낸 바와 같이, 양극(200), 음극(100) 및 상기 양극(200)과 음극(100)을 분리시키는 분리막(600a, 600b)을 포함하고, 상기 양극(200)은 양극집전체(501) 및 양극활물질(502a, 502b)을 포함하고, 상기 음극(100)은 음극집전체(401) 및 음극활물질(402a, 402b)을 포함하며, 상기 양극 또는 음극은 상기 분리막으로 봉지(또는 실링 또는 코팅)되어 분리막과 일체화되어 있을 수 있다. 음극집전체 및 양극집전체가 연장되어 음극단자(5a) 및 양극단자(5b)를 형성할 수 있다.In addition, in the present invention, the
이와 같이 음극 또는 양극과 분리막이 일체화된 전극조립체를 제조하는 방법에 대하여 바람직한 일례를 들면, 양극 집전체의 일면 또는 양면에 형성된 양극활물질층을 구비한 양극 및 음극 집전체의 일면 또는 양면에 형성된 음극활물질층을 구비한 음극을 각각 준비하는 단계; 상기 양극 또는 음극 중 어느 하나를 봉지하도록 다공성 나노섬유웹층과 부직포층을 포함하는 분리막을 형성시켜서, 양극 또는 음극과 분리막을 일체화시키는 단계; 및 분리막과 일체화된 양극 또는 음극과 분리막이 형성되지 않은 양극 또는 음극을 대향시켜 압착 조립하는 단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.As a preferred example of a method of manufacturing an electrode assembly in which a negative electrode or a positive electrode and a separator are integrated, a positive electrode having a positive electrode active material layer formed on one or both sides of a positive electrode current collector and a negative electrode formed on one or both sides of the negative electrode current collector preparing an anode each having an active material layer; forming a separator including a porous nanofiber web layer and a non-woven fabric layer to encapsulate either the anode or the cathode, thereby integrating the anode or the cathode with the separator; and pressing and assembling the positive or negative electrode integrated with the separator and the positive or negative electrode on which the separator is not formed to face each other.
또한, 다공성 나노섬유웹층을 부직포의 일면 또는 양면에 형성시켜서 분리막을 제조한 후, 음극 또는 양극의 일표면 또는 양표면에 다공성 나노섬유웹층이 접촉하도록 음극 또는 양극 표면을 상기 분리막으로 봉지시켜서 본 발명의 전극조립체를 제조할 수도 있다.In addition, after preparing a separator by forming a porous nanofiber web layer on one or both surfaces of a nonwoven fabric, the surface of the anode or anode is sealed with the separator so that the porous nanofiber web layer is in contact with one or both surfaces of the anode or the anode. It is also possible to manufacture an electrode assembly of
또한, 상기 분리막의 부직포층(31a, 31b)을 구성하는 상기 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 methyl methacrylate) 및 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.In addition, the nonwoven fabric constituting the
또한, 상기 부직포층은 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 포함하는 것을 할 수 있다. 또한, 상기 무기첨가제인 무기물 입자는 평균입경 10 ~ 50 nm인 것을, 바람직하게는 10 ~ 30 nm인 것을, 더욱 바람직하게는 10 ~ 20 nm인 것을 사용하는 것이 좋다.In addition, the nonwoven fabric layer may further include an inorganic additive, and the inorganic additive is SiO, SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6 , TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na2O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 and PTFE may be included. In addition, the inorganic particles of the inorganic additive have an average particle diameter of 10 to 50 nm, preferably 10 to 30 nm, more preferably 10 to 20 nm.
상기 전극조립체에 있어서, 상기 분리막의 평균두께는 10 ~ 100㎛, 바람직하게는 10 ~ 50㎛일 수 있으며, 분리막의 평균두께가 10㎛ 미만이면 분리막이 너무 얇아서 배터리의 반복적인 구부러짐 및/또는 펴짐에 의한 분리막의 장기 내구성을 확보할 수 없을 수 있고, 100㎛를 초과하면 플렉서블 배터리의 박육 화에 불리하므로 상기 범위 내의 평균두께를 갖도록 제조하는 것이 좋다.In the electrode assembly, the average thickness of the separator may be 10 to 100 μm, preferably 10 to 50 μm, and if the average thickness of the separator is less than 10 μm, the separator is too thin and repetitive bending and/or unfolding of the battery It may not be possible to secure the long-term durability of the separator due to this, and if it exceeds 100 μm, it is disadvantageous to thinning of the flexible battery, so it is preferable to manufacture it to have an average thickness within the above range.
또한, 상기 부직포층은 평균두께 10 ~ 30㎛로, 바람직하게는 15 ~ 30㎛로 형성시키고, 상기 나노섬유웹층은 평균두께 1 ~ 5㎛를 갖는 것이 좋다.In addition, the nonwoven layer is preferably formed to have an average thickness of 10 to 30 μm, preferably 15 to 30 μm, and the nanofiber web layer has an average thickness of 1 to 5 μm.
본 발명의 전극조립체(1000)는 양극활물질 및 양극집전체를 포함하는 양극과 음극활물질 및 음극집전체를 포함하는 음극을 포함하는데, 상기 양극 집전체 및/또는 음극 집전체는 박형의 금속 호일로 이루어질 수 있고, 일방향으로 길게 이어진 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.The
또한, 상기 양극집전체 및/또는 음극집전체는 특별하게 한정하지는 않으나, 0.5 ~ 2㎛ 두께로 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the positive electrode current collector and/or the negative electrode current collector is not particularly limited, but is preferably formed to a thickness of 0.5 to 2 μm.
상기 양극 구성 중 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-전이금속 산화물을 사용할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기 양극 활물질 이외에도 다른 종류의 양극 활물질을 사용하는 것도 물론 가능하다.Among the cathode active materials, the cathode active material includes a cathode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, and representative examples of such a cathode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , or LiNi 1 -xy Co x M y O 2 (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1, M is a metal such as Al, Sr, Mg, La, etc.) Metal oxides may be used. However, in the present invention, it is of course possible to use other types of positive electrode active materials in addition to the positive electrode active material.
또한, 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.In addition, the negative active material includes a negative active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, and the negative active material includes crystalline or amorphous carbon, carbon fiber, or carbon-based negative active material of carbon composite, tin It may be selected from the group consisting of oxides, lithiated ones thereof, lithium, lithium alloys, and mixtures thereof. However, the present invention is not limited to the type of the negative active material.
여기서, 탄소는 탄소나노튜브, 탄소나노와이어, 탄소나노섬유, 흑연, 활성탄, 그래핀 및 그래파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.Here, the carbon may be at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanowires, carbon nanofibers, graphite, activated carbon, graphene, and graphite.
본 발명에서는 양극 활물질 및 음극 활물질은 양극집전체 또는 음극집전체로부터 박리를 방지하고, 양극 활물질층 및 음극 활물질충의 크랙을 방지하기 위하여 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 성분을 함유할 수 있다. PTFE 성분은 양극 활물질층 및 음극 활물질층 각각의 총 중량에서 0.5 ~ 20 중량%를 함유할 수 있고, 바람직하게는 최대 5 중량% 이하로 함유할 수 있다.
In the present invention, the positive electrode active material and the negative electrode active material may contain a PTFE (Polytetrafluoroethylene) component to prevent peeling from the positive electrode current collector or the negative electrode current collector, and to prevent cracks in the positive electrode active material layer and the negative electrode active material. The PTFE component may contain 0.5 to 20% by weight based on the total weight of each of the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and preferably may contain at most 5% by weight or less.
본 발명의 플렉서블 배터리는 앞서 설명한 바와 같이, 수용부 내에 전해액을 포함하며, 상기 전해액은 비수성 유기용매를 포함하며, 상기 비수성 유기 용매로는 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 사용할 수 있다. 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보 네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르로는 부티로락톤(BL), 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤(valerolactone), 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트 등이 사용될 수 있으며, 상기 에테르로는 디부틸 에테르 등이 사용될 수있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐케톤이 있으나, 본 발명은 비수성 유기용매의 종류에 한정되는 것은 아니다.As described above, the flexible battery of the present invention includes an electrolyte in the accommodating part, and the electrolyte includes a non-aqueous organic solvent, and carbonate, ester, ether or ketone may be used as the non-aqueous organic solvent. Examples of the carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethylpropyl carbonate (EPC), methylethyl carbonate (MEC), ethylene carbonate (EC) ), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), etc. can be used, and the esters include butyrolactone (BL), decanolide (decanolide), valerolactone, mevalonolactone ( mevalonolactone), caprolactone, n-methyl acetate, n-ethyl acetate, n-propyl acetate, etc. may be used, and the ether may include dibutyl ether, and the ketone may be polymethylvinyl ketone. However, the present invention is not limited to the type of the non-aqueous organic solvent.
또한, 상기 전해액은 리튬염을 포함할 수 있으며, 상기 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 하며, 그 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2x +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임) 및 LiSO3CF3로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may include a lithium salt, and the lithium salt acts as a source of lithium ions in the battery to enable basic lithium battery operation, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x +1 SO 2 )(C y ) F 2x +1 SO 2 ) (where x and y are natural numbers) and LiSO 3 CF 3 It may include at least one selected from the group consisting of.
또한, 상기 전해액은 갤 고분자 전해액을 포함할 수 있다.
In addition, the electrolyte may include a galling polymer electrolyte.
본 발명의 플렉서블 배터리 구성 중 하나인 상기 외장재는 제1수지층, 금속박막층 및 제2수지층이 적층된 구조를 포함할 수 있다.The packaging material, which is one of the flexible battery components of the present invention, may include a structure in which a first resin layer, a metal thin film layer, and a second resin layer are stacked.
상기 제1수지층은 PPa(acid modified polypropylene), CPP(casting polyprolypene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene), 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프 탈레이트, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에폭시 수지 및 페놀 수지 중 하나의 단일층 구조 또는 이들의 적층 구조를 포함할 수 있고, 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.The first resin layer is PPa (acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), LLDPE (Linear Low Density Polyethylene), LDPE (Low Density Polyethylene), HDPE (High Density Polyethylene), polyethylene, polyethylene terephthalate, poly It may include a single layer structure of one of propylene, ethylene vinyl acetate (EVA), an epoxy resin, and a phenol resin, or a laminate structure thereof, and preferably PPa (acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), LLDPE (Linear) It may include a single layer structure of one of Low Density Polyethylene), Low Density Polyethylene (LDPE), and High Density Polyethylene (HDPE), or a stacked structure thereof.
또한, 상기 제1수지층은 평균두께 20 ㎛ ~ 80㎛로, 바람직하게는 20 ㎛ ~ 60㎛로 형성시키는 것이 좋은데, 이때, 평균두께 20 ㎛ 미만이면 제1외장재 및 제2외장재간 접합력 및 기밀성 확보에 불리할 수 있으며, 80 ㎛를 초과하는 것은 비경제적이며, 박편화에 불리하므로 상기 범위 내의 두께로 형성시키는 것이 좋다.In addition, the first resin layer is preferably formed to have an average thickness of 20 μm to 80 μm, preferably 20 μm to 60 μm. It may be disadvantageous in securing, and it is uneconomical to exceed 80 μm, and it is disadvantageous to flaking, so it is preferable to form the thickness within the above range.
상기 금속박막층은 밀도가 조밀하여 습기 및 전해액이 통과할 수 없는 층으로 본 발명의 플렉서블 배터리용 파우치 내부로 습기가 침투되는 것을 방지함과 동시에, 파우치 내부에 위치되는 전해액이 파우치 외부로 누수되는 것을 차단하는 기능을 수행한다.The metal thin film layer is a dense layer that prevents moisture and electrolyte from passing through, preventing moisture from penetrating into the pouch for a flexible battery of the present invention and, at the same time, preventing the electrolyte located inside the pouch from leaking out of the pouch. blocking function.
상기 금속박막층의 평균두께는 5㎛ 이상일 수 있으며, 바람직하게는 5㎛ ~ 100㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30㎛ ~ 50㎛일 수 있다. 만일, 탄성금속층의 두께가 5㎛ 미만이면 탄성금속층의 수행할 수 없게 될 수 있다. 달리 말하면, 앞서 언급했듯이 탄성금속층은 밀도가 조밀하여 습기 및 전해액을 통과할 수 없는데, 탄성금속층의 두께가 5㎛ 미만이면, 파우치 내부로 습기가 침투될 수 있을 뿐만 아니라, 파우치 내부에 위치되는 전해액이 파우치 외부로 누수될 수 있다.The average thickness of the metal thin film layer may be 5 μm or more, preferably 5 μm to 100 μm, and more preferably 30 μm to 50 μm. If the thickness of the elastic metal layer is less than 5 μm, it may be impossible to perform the elastic metal layer. In other words, as mentioned above, the elastic metal layer is dense and cannot pass moisture and electrolyte. If the thickness of the elastic metal layer is less than 5 μm, moisture can penetrate into the pouch as well as the electrolyte positioned inside the pouch. It can leak out of this pouch.
또한, 상기 금속박막층은 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 있다.In addition, the metal thin film layer includes an aluminum thin film, a copper thin film, a phosphorbronze (PB) thin film, an aluminum bronze thin film, a cupronickel thin film, a beryllium-copper thin film, a chromium-copper thin film, and a titanium-copper thin film. , an iron-copper thin film, a Corson alloy thin film, and a chromium-zirconium copper alloy thin film may include at least one selected from the group consisting of.
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.Here, the phosphor-bronze thin film is an alloy in which phosphorus is added to bronze, and copper beryllium is a copper alloy containing 0.2 to 2.5% beryllium and has the highest strength among copper alloys, and has excellent corrosion resistance, wear resistance, fatigue limit, spring characteristics and electrical conductivity. can do.
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, 선팽창 계수가 1.0 ×10-7/℃ 미만이면, 유연성을 충분히 확보할 수 없어, 외력에 의해 크랙(crack)이 발생할 수 있으며, 선팽창 계수가 1.7 ×10-7/℃을 초과하면 강성을 확보할 수 없어, 본 발명의 플렉서블 배터리용 파우치의 변형이 심해진다.The phosphor bronze thin film may have a coefficient of linear expansion of 1.0 to 1.7×10 -7 /°C, preferably 1.2 to 1.5×10 -7 /°C. If the coefficient of linear expansion is less than 1.0 × 10 -7 /℃, the flexibility cannot be sufficiently secured, and cracks may occur due to external force. It cannot be ensured, and the deformation of the pouch for a flexible battery of the present invention becomes severe.
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 있는데, 주석의 함량이 3.5 중량% 미만으로 포함되면, 인청동 박막의 강성이 저하되어, 본 발명의 플렉서블 배터리용 파우치의 변형이 심해지고, 주석의 함량이 10 중량%를 초과하면, 유연성을 충분히 확보할 수 없어, 외력에 의해 크랙(crack)이 발생할 수 있다.
The phosphor bronze thin film may contain 3.5 to 10 wt% of tin (Sn), preferably 4 to 8 wt%, 0.03 to 0.35 wt% of phosphorus (P), and 89.3 to 96.2 wt% of copper. At this time, the characteristics of the phosphor bronze thin film may change depending on the content of tin included in the phosphor bronze thin film. If the deformation is severe and the content of tin exceeds 10 wt%, it is not possible to sufficiently secure flexibility, and cracks may occur due to an external force.
다음으로, 상기 제2 수지층은 적층 구조의 파우치를 구현하기 위한 가요성이 있는 기재로써, 본 발명의 플렉서블 배터리용 파우치의 최외각층을 이루는 부분으로서, 파우치의 강도를 보강하고, 외부에서 인가되는 물리적인 접촉에 의하여 실링부에 스크래치가 발생하는 것을 방지하는 등 파우치를 외력으로부터 보호하기 위한 것이다. 상기 제2수지층은 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. 또한, 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.Next, the second resin layer is a flexible substrate for realizing a pouch of a laminated structure, a part forming the outermost layer of the pouch for a flexible battery of the present invention, reinforces the strength of the pouch, and is applied from the outside. This is to protect the pouch from external force, such as preventing scratches on the sealing part due to physical contact. The second resin layer may include at least one selected from nylon, polyethylene terephthalate (PET), cyclo olefin polymer (COP), polyimide (PI), and a fluorine-based compound, preferably nylon or a fluorine-based compound. there is. In addition, the fluorine-based compound is PTFE (polytetra fluoroethylene), PFA (perfluorinated acid), FEP (fluorinated ethelene propylene copolymer), ETFE (polyethylene tetrafluoro ethylene), PVDF (polyvinylidene fluoride), ECTFE (Ethylene Chlorotrifluoroethylene) and PCTFE (polychlorotrifluoro ethylene) It may include one or more selected from among.
또한, 제2수지층은 평균두께가 10㎛ ~ 50㎛로, 바람직하게는 평균두께 15㎛ ~ 40㎛로, 더욱 바람직하게는 15㎛ ~ 35㎛로 형성시키는 것이 좋다. 이때, 제2수지층은 평균두께 10㎛ 미만이면 충분한 파우치의 기계적 물성을 확보하지 못할 수 있으며, 50㎛를 초과하는 것은 비경제적이다.In addition, the second resin layer has an average thickness of 10 μm to 50 μm, preferably, an average thickness of 15 μm to 40 μm, more preferably 15 μm to 35 μm. In this case, if the average thickness of the second resin layer is less than 10 μm, it may not be possible to secure sufficient mechanical properties of the pouch, and it is uneconomical to exceed 50 μm.
한편, 본 발명의 플렉서블 배터리는 상기 금속박막층 및 제2수지층 사이에 접착제층을 더 포함할 수 있다.On the other hand, the flexible battery of the present invention may further include an adhesive layer between the metal thin film layer and the second resin layer.
상기 접착제층은 파우치 안에 수용되어 플렉서블 배터리에 이상 과열 등의 문제점이 발생할 때, 안전성 및 내부 단락 등에 대한 신뢰성을 부여할 수 있다. 또한 접착제층은 금속박막층 및 제2수지층 사이의 접착이 용이하도록 하는 역할을 할 수 있다.When the adhesive layer is accommodated in the pouch and a problem such as abnormal overheating occurs in the flexible battery, reliability and reliability against internal short circuit can be provided. In addition, the adhesive layer may serve to facilitate adhesion between the metal thin film layer and the second resin layer.
상기 접착제층은 제2수지층과 유사한 물질로 만들어 질 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. 또한, 이때 상기 접착제층은 평균두께 5㎛ ~ 30㎛인 것을, 바람직하게는 10㎛ ~ 20㎛일 수 있으며, 상기 접착제층의 평균두께가 5㎛를 초과하면 안정적인 접착력 확보가 어려울 수 있고, 30㎛를 초과하면 박리화에 불리할 수 있다.The adhesive layer may be made of a material similar to that of the second resin layer, and at least one adhesive selected from silicone, polyphthalate, acid modified polypropylene (PPa, acid modified polypropylene) and acid modified polyethylene (Pea, acid modified polyethylene). may include. In addition, at this time, the adhesive layer may have an average thickness of 5 μm to 30 μm, preferably 10 μm to 20 μm, and when the average thickness of the adhesive layer exceeds 5 μm, it may be difficult to secure stable adhesion, 30 Exceeding ㎛ may be detrimental to exfoliation.
또한, 상기 금속박막층 및 제2수지층 사이에 드라이 라미네이트층(dry lamination layer)을 포함할 수도 있으며, 이때, 상기 드라이 라미네이트층은 평균두께 1㎛ ~ 7㎛인 것을, 바람직하게는 2㎛ ~ 5㎛로, 더욱 바람직하게는 2.5㎛ ~ 3.5㎛로 형성시키는 것이 좋다. 이때, 드라이 라미네이트층의 평균두께가 1㎛ 미만이면 접착력이 너무 약해서 금속박막층과 제2수지층간 박리가 발생할 수 있고, 7㎛를 초과하면 불필요하게 드라이 라미네이트층이 두꺼워지고, 패턴형성이 불리한 영향을 미칠 수 있으므로 상기 두께로 형성시키는 것이 바람직하다.In addition, a dry lamination layer may be included between the metal thin film layer and the second resin layer, wherein the dry lamination layer has an average thickness of 1 μm to 7 μm, preferably 2 μm to 5 ㎛, more preferably 2.5㎛ ~ 3.5㎛ it is good to form. At this time, if the average thickness of the dry laminate layer is less than 1 μm, the adhesive force is too weak and peeling between the metal thin film layer and the second resin layer may occur. It may be extended, so it is preferable to form it to the above thickness.
앞서 설명한 본 발명의 다양한 형태의 플렉서블 배터리를 제조하는 방법에 대하여 자세하게 설명한다.A method of manufacturing various types of flexible batteries of the present invention described above will be described in detail.
본 발명의 플렉서블 배터리를 제조하는 방법(방법 1)은 밴딩 시 수축 및 이완을 위한 패턴이 각각 독립적으로 형성된 제1외장재, 제2외장재 및 전극조립체를 준비하는 단계; 제1외장재 및 제2외장재를 적층시킨 후, 제1외장재 및 제2외장재의 제1끝단부 및 제2끝단부를 실링처리하는 단계; 제1외장재 및 제2외장재의 제3끝단부 방향으로 전극조립체를 삽입 후, 제1외장재 및 제2외장재의 제4끝단부를 실링하는 단계; 상기 제3끝단부 방향으로 전해액을 주입한 후, 제3끝단부를 실링처리하여 수용부 및 실링부가 형성된 배터리를 제조하는 단계를 포함하는 공정을 수행하여 플렉서블 배터리를 제조할 수 있다.A method (method 1) for manufacturing a flexible battery of the present invention comprises the steps of: preparing a first exterior material, a second exterior material, and an electrode assembly each independently formed with patterns for contraction and relaxation during bending; after laminating the first and second exterior materials, sealing the first and second ends of the first and second exterior materials; After inserting the electrode assembly in the direction of the third end of the first casing and the second casing, sealing the fourth ends of the first casing and the second casing; After injecting the electrolyte in the direction of the third end, sealing the third end may be performed to manufacture a flexible battery by performing a process including manufacturing the battery in which the accommodating part and the sealing part are formed.
또한, 상기 제3끝단부 방향으로 전해액을 주입한 후, 제3끝단부를 실링처리하여 수용부 및 실링부가 형성된 배터리를 제조하는 단계 이후에 상기 배터리의 표면에 단열나노웹 코팅층을 형성시키는 단계를 더 포함하는 공정을 수행하여 플렉서블 배터리를 제조할 수 있다.In addition, after injecting the electrolyte in the direction of the third end, sealing the third end to form a thermal insulation nanoweb coating layer on the surface of the battery after the step of manufacturing the battery in which the receiving part and the sealing part are formed. A flexible battery may be manufactured by performing a process including:
또한, 상기 단열나노웹 코팅층을 형성시키는 단계는 배터리 표면에 부직포층을 형성한 후, 상기 부직포층의 상면에 단열나노웹 코팅층을 형성시킬 수도 있으며, 또한, 부직포층 및 단열나노웹 코팅층이 적층된 필름을 배터리 표면에 적층시켜서 배터리 표면에 코팅층을 형성시킬 수도 있다.In addition, the step of forming the thermal insulation nanoweb coating layer may include forming a nonwoven fabric layer on the surface of the battery, and then forming a thermal insulation nanoweb coating layer on the upper surface of the nonwoven fabric layer. A film may be laminated on the surface of the battery to form a coating layer on the surface of the battery.
본 발명의 플렉서블 배터리를 제조하는 다른 방법(방법 2)은 밴딩 시 수축 및 이완을 위한 패턴이 각각 독립적으로 형성된 제1외장재, 제2외장재 및 전극조립체를 준비하는 단계; 제1외장재, 전극조립체 및 제2외장재를 적층시킨 후, 제1외장재 및 제2외장재의 4개의 끝단부 중 어느 한 끝단부의 일부분에 전해액 주입구가 형성되도록 실링처리하는 단계; 상기 전해액 주입구에 전해액을 주입한 후, 전해액 주입구를 실링처리하여 수용부 및 실링부가 형성된 배터리를 제조하는 단계를 포함하는 공정을 수행하여 플렉서블 배터리를 제조할 수 있다.Another method (Method 2) of manufacturing the flexible battery of the present invention comprises the steps of preparing a first exterior material, a second exterior material, and an electrode assembly each independently formed with patterns for contraction and relaxation during bending; After laminating the first exterior material, the electrode assembly, and the second exterior material, sealing treatment to form an electrolyte injection hole in a portion of any one of the four ends of the first exterior material and the second exterior material; After injecting the electrolyte into the electrolyte injection hole, sealing the electrolyte injection hole may be performed to manufacture a flexible battery by performing a process including manufacturing a battery in which a receiving part and a sealing part are formed.
또한, 상기 전해액 주입구에 전해액을 주입한 후, 전해액 주입구를 실링처리하여 수용부 및 실링부가 형성된 배터리를 제조하는 단계 이후에, 상기 배터리의 표면에 단열나노웹 코팅층을 형성시키는 단계를 더 포함하는 공정을 수행하여 플렉서블 배터리를 제조할 수 있다.In addition, after injecting the electrolyte into the electrolyte injection hole, sealing the electrolyte injection hole to manufacture the battery in which the receiving part and the sealing part are formed, the process further comprising the step of forming a thermal insulation nanoweb coating layer on the surface of the battery to manufacture a flexible battery.
또한, 상기 단열나노웹 코팅층을 형성시키는 단계는 배터리 표면에 부직포층을 형성한 후, 상기 부직포층의 상면에 단열나노웹 코팅층을 형성시킬 수도 있으며, 또한, 부직포층 및 단열나노웹 코팅층이 적층된 필름을 배터리 표면에 적층시켜서 배터리 표면에 코팅층을 형성시킬 수도 있다In addition, the step of forming the thermal insulation nanoweb coating layer may include forming a nonwoven fabric layer on the surface of the battery, and then forming a thermal insulation nanoweb coating layer on the upper surface of the nonwoven fabric layer. A film may be laminated on the surface of the battery to form a coating layer on the surface of the battery.
본 발명의 플렉서블 배터리를 제조하는 또 다른 방법(방법 3)은 배터리를 먼저 제조한 후, 패턴을 형성 및 단열나노웹 코팅층을 형성시키는 방법으로서, 제1외장재, 제2외장재 및 전극조립체를 적층시킨 후, 제1외장재 및 제2외장재 4개의 끝단부 중 어느 한 끝단부의 일부분에 전해액 주입구가 형성되도록 실링처리하는 단계; 전해액 주입구에 전해액을 주입한 후, 실링처리와 동시에 밴딩시 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성시켜서 수용부 및 실링부가 형성된 배터리를 제조하는 단계; 상기 배터리에 밴딩시 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성시키는 단계; 를 포함하는 공정을 수행하며, 상기 패턴은 제1외장재, 전극조립체 및 제2외장재에 동시에 형성시키는 것을 특징으로 할 수 있다.Another method (method 3) for manufacturing the flexible battery of the present invention is a method of manufacturing the battery first, then forming a pattern and forming a thermal insulation nanoweb coating layer, in which a first exterior material, a second exterior material and an electrode assembly are laminated Thereafter, sealing treatment to form an electrolyte injection hole in a portion of any one of the four ends of the first and second casing; manufacturing a battery in which an accommodating part and a sealing part are formed by injecting an electrolyte into the electrolyte injection hole and forming a pattern for contraction and relaxation during bending at the same time as the sealing treatment; forming a pattern for contraction and relaxation in the battery when bending; It may be characterized in that the pattern is simultaneously formed on the first exterior material, the electrode assembly, and the second exterior material.
또한, 상기 배터리에 밴딩 시 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성시키는 단계 이후에, 상기 배터리의 표면에 단열나노웹 코팅층을 형성시키는 단계를 더 포함하는 공정을 수행하며, 상기 패턴은 제1외장재, 전극조립체 및 제2외장재에 동시에 형성시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, after forming a pattern for contraction and relaxation when bending the battery, a process further comprising forming a thermal insulation nanoweb coating layer on the surface of the battery is performed, wherein the pattern is a first exterior material, an electrode It may be characterized in that it is formed simultaneously on the assembly and the second exterior material.
또한, 상기 단열나노웹 코팅층을 형성시키는 단계는 배터리 표면에 부직포층을 형성한 후, 상기 부직포층의 상면에 단열나노웹 코팅층을 형성시킬 수도 있으며, 또한, 부직포층 및 단열나노웹 코팅층이 적층된 필름을 배터리 표면에 적층시켜서 배터리 표면에 코팅층을 형성시킬 수도 있다In addition, the step of forming the thermal insulation nanoweb coating layer may include forming a nonwoven fabric layer on the surface of the battery, and then forming a thermal insulation nanoweb coating layer on the upper surface of the nonwoven fabric layer. A film may be laminated on the surface of the battery to form a coating layer on the surface of the battery.
본 발명의 플렉서블 배터리를 제조하는 또 다른 방법(방법 4)은 배터리를 먼저 제조한 후, 패턴을 형성 및 단열나노웹 코팅층을 형성시키는 방법으로서, 제1외장재 및 제2외장재를 적층시킨 후, 상기 제1외장재 및 제2외장재의 4개의 끝단부 중 3개의 끝단부를 실링처리하는 단계; 실링처리 되지 않은 끝단부 방향으로 전극조립체 및 전해액을 투입시킨 후, 실링처리 되지 않은 끝단부를 실링처리하여 수용부 및 실링부가 형성된 배터리를 제조하는 단계; 상기 배터리에 밴딩시 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성시키는 단계를 포함하는 공정을 수행하며, 상기 패턴은 제1외장재, 전극조립체 및 제2외장재에 동시에 형성시키는 것을 특징으로 할 수 있다.Another method (method 4) for manufacturing the flexible battery of the present invention is a method of manufacturing the battery first, then forming a pattern and forming a thermal insulation nanoweb coating layer. After laminating the first and second exterior materials, the sealing the three ends of the four ends of the first and second casings; manufacturing a battery in which an accommodating part and a sealing part are formed by injecting the electrode assembly and the electrolyte in the direction of the unsealed end, and then sealing the unsealed end; A process including forming a pattern for contraction and relaxation when bending the battery is performed, and the pattern may be simultaneously formed on the first exterior material, the electrode assembly, and the second exterior material.
또한, 상기 배터리에 밴딩시 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성시키는 단계; 이후에, 상기 배터리의 표면에 단열나노웹 코팅층을 형성시키는 단계를 더 포함하는 공정을 수행하며, 상기 패턴은 제1외장재, 전극조립체 및 제2외장재에 동시에 형성시키는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, forming a pattern for contraction and relaxation when bending the battery; Thereafter, a process further comprising the step of forming a thermal insulation nanoweb coating layer on the surface of the battery is performed, and the pattern may be simultaneously formed on the first exterior material, the electrode assembly, and the second exterior material.
또한, 상기 단열나노웹 코팅층을 형성시키는 단계는 배터리 표면에 부직포층을 형성한 후, 상기 부직포층의 상면에 단열나노웹 코팅층을 형성시킬 수도 있으며, 또한, 부직포층 및 단열나노웹 코팅층이 적층된 필름을 배터리 표면에 적층시켜서 배터리 표면에 코팅층을 형성시킬 수도 있다.In addition, the step of forming the thermal insulation nanoweb coating layer may include forming a nonwoven fabric layer on the surface of the battery, and then forming a thermal insulation nanoweb coating layer on the upper surface of the nonwoven fabric layer. A film may be laminated on the surface of the battery to form a coating layer on the surface of the battery.
앞서 설명한 본 발명의 제조방법(방법 1 ~ 방법 4)으로 제조한 본 발명의 플렉서블 배터리로서, 단열나노웹 코팅층을 형성시키기 전의 실제품 사진을 도 18 및 도 19에 나타내었다. 이를 통하여, 본 발명의 플렉서블 배터리가 탄성복원력이 매우 우수하고, 유연성을 확보할 수 있는 것을 확인할 수 있다.As a flexible battery of the present invention manufactured by the manufacturing method (
그리고 이와 같이 제조된 본 발명의 플렉서블 배터리를 이용하여 사출 성형품인 밴드몸체를 제조할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 플렉서블 배터리를 금형의 성형 공간에 삽입하고, 상기 성형 공간 안으로 수지 용융물(일례로, 실리콘 수지)를 주입한 후 고화시켜 상기 플렉서블 배터리 표면에 사출성형품(일례로, 실리콘층)을 형성시킬 수 있다. 이 때, 금형의 성형 공간의 형태에 따라 다양한 구조를 가지는 사출성형품을 제조할 수 있다.And by using the flexible battery of the present invention manufactured as described above, it is possible to manufacture a band body, which is an injection-molded product. Specifically, the flexible battery of the present invention is inserted into the molding space of the mold, a resin melt (eg, silicone resin) is injected into the molding space, and then solidified to form an injection-molded product (eg, a silicone layer) on the surface of the flexible battery. can form. At this time, it is possible to manufacture injection-molded articles having various structures according to the shape of the molding space of the mold.
또한, 일례로 상기 플렉서블 배터리와 함께 사출시켜서 사출성형품을 제조하여 사출성형품인 밴드몸체 내 플렉서블 배터리가 일체화되게 할 수도 있다.
In addition, as an example, by injecting with the flexible battery to manufacture an injection-molded product, the flexible battery in the band body, which is an injection-molded product, may be integrated.
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.
Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , changes, deletions, additions, etc. may easily suggest other embodiments, but this will also fall within the scope of the present invention.
1, 2: 외장재 5a: 음극단자 5b: 양극단자
10: 실링부 20: 수용부 31, 31a, 31b: 부직포층
32, 33a, 33b: 다공성 나노섬유웹층 40: 실리콘층
45: 우레탄층 48: 배터리 수용부 50: 밴드몸체
52: 중심부 54: 제1측단부 55: 상단부
56: 제2측단부 57: 제3측단부 58: 제4측단부
59: 하단부 60: 플렉서블 배터리 100: 음극
200: 양극 401: 음극집전체 402: 음극활물질
501: 양극집전체 502: 양극활물질
600, 600a, 600b: 분리막 1000: 전극조립체
2000: 단열나노웹 코팅층1, 2:
10: sealing part 20: receiving
32, 33a, 33b: porous nanofiber web layer 40: silicon layer
45: urethane layer 48: battery receiving part 50: band body
52: central 54: first side end 55: upper end
56: second side end 57: third side end 58: fourth side end
59: lower part 60: flexible battery 100: negative electrode
200: positive electrode 401: negative electrode current collector 402: negative electrode active material
501: positive electrode current collector 502: positive electrode active material
600, 600a, 600b: separator 1000: electrode assembly
2000: Insulation nanoweb coating layer
Claims (31)
상기 수용부에 내장되며, 전극조립체 및 상기 전극조립체를 전해액과 함께 봉지하는 외장재를 포함하고, 상기 전극조립체 및 외장재는 밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위하여 길이방향을 따라서 복수 개의 산부와 골부가 교대로 형성된 물결무늬 패턴을 각각 포함하며, 상기 외장재의 패턴 및 전극조립체의 패턴은 각각의 산부와 각각의 골부가 서로 일치하도록 배치되는 플렉서블 배터리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨어러블 전자기기용 밴드.
a band body having a battery accommodating part for accommodating the flexible battery therein, and in which a silicone layer and a urethane layer are stacked from the inside to the outside; and
It is embedded in the receiving part, and includes an electrode assembly and a casing for sealing the electrode assembly with an electrolyte, wherein the electrode assembly and the casing include a plurality of ridges and valleys along the longitudinal direction for contraction and relaxation in the longitudinal direction when bending. A band for wearable electronic devices, characterized in that it comprises a; flexible battery each comprising a wave pattern pattern formed alternately, wherein the pattern of the exterior material and the pattern of the electrode assembly are arranged such that each of the peaks and each of the valleys coincide with each other.
상기 실리콘층은 실리콘 탄성 중합체를 포함하며, ASTM D2240에 의거하여 측정 시 경도가 25 ~ 70 shore A이고, ASTM D412 DIE C에 의거하여 측정 시 인장강도가 900 ~ 1,500 PSI이며, 연신율이 380 ~ 750%이고, ASTM D412 DIE B에 의거하여 측정 시 절단강도가 10 ~ 60kN/m인 것을 특징으로 하는 웨어러블 전자기기용 밴드.
According to claim 1,
The silicone layer contains a silicone elastomer, and has a hardness of 25 to 70 shore A when measured according to ASTM D2240, a tensile strength of 900 to 1,500 PSI when measured according to ASTM D412 DIE C, and an elongation of 380 to 750 %, and a band for wearable electronic devices, characterized in that the cutting strength is 10 to 60 kN/m when measured according to ASTM D412 DIE B.
According to claim 1, wherein the thickness ratio of the silicone layer and the urethane layer is 1: 0.1 ~ 0.8 for wearable electronic device, characterized in that the band.
상기 정보 표시 유닛에 결합되며 상기 제2단자에 결합되는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 웨어러블 전자기기용 밴드;를 포함하는 전자기기.
an information display unit on which at least one piece of information is displayed on one side and a second terminal is formed on one side; and
An electronic device comprising a; the band for a wearable electronic device according to any one of claims 1 to 3, which is coupled to the information display unit and coupled to the second terminal.
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