KR102406836B1 - Flexible battery, supplementary battery and watch strap comprising the flexible battery - Google Patents

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Abstract

플렉서블 배터리가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리는 전극조립체, 및 상기 전극조립체를 전해액과 함께 봉지하며 외부에 노출되는 일면에 배터리의 내부와 외부 간의 열 이동을 차단시키는 단열층이 구비된 외장재를 포함하고, 상기 전극조립체 및 외장재는 밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴이 동일한 방향성을 갖도록 각각 형성된다. 이에 의하면, 플렉서블 배터리의 내부 및 외부 간 열 이동 차단성이 우수하고, 배터리의 유연성이 매우 뛰어난 동시에 내구성이 우수하며, 이를 통해 스마트 워치, 시계줄 등과 같은 웨어러블 디바이스는 물론 롤러블 디스플레이 등과 같이 배터리의 유연성 확보가 요구되는 다양한 전자기기에 적용이 가능하다.A flexible battery is provided. A flexible battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly, and an insulating layer that seals the electrode assembly with an electrolyte and blocks heat transfer between the inside and the outside of the battery on one surface exposed to the outside; The electrode assembly and the exterior material are respectively formed so that the pattern for contraction and relaxation with respect to the longitudinal direction when bending has the same directionality. According to this, the flexible battery has excellent heat transfer resistance between the inside and the outside, and the battery is very flexible and has excellent durability. It can be applied to various electronic devices that require flexibility.

Description

플렉서블 배터리, 이를 포함하는 보조배터리 및 시계줄{Flexible battery, supplementary battery and watch strap comprising the flexible battery}Flexible battery, supplementary battery and watch strap comprising the flexible battery

본 발명은 플렉서블 배터리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플렉서블 배터리의 내부 및 외부 간 열 이동 차단성이 우수하고, 배터리의 유연성이 매우 뛰어난 동시에 내구성이 우수한 플렉서블 배터리, 이를 포함하는 보조배터리 및 시계줄에 관한 것이다.The present invention relates to a flexible battery, and more particularly, to a flexible battery having excellent heat transfer blocking properties between the inside and outside of the flexible battery, and excellent flexibility and durability of the battery, auxiliary battery and watch band including the same it's about

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.As consumer demands change due to digitalization and high performance of electronic products, the market demand is also changing to the development of a power supply device with high capacity due to thinness and light weight and high energy density.

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 최근 증가하고 있다. 이에 따라, 플렉서블 모바일 전자기기를 위한 전원 공급 장치 역시 플렉서블한 특성을 갖는 것이 요구되어야 한다.Recently, the demand for mobile electronic devices such as mobile phones, notebook computers, and digital cameras is continuously increasing, and in particular, roll-type displays, flexible e-papers, and flexible liquid crystal displays (flexible-LCDs) ), flexible organic light-emitting diodes (flexible-OLEDs), etc. have been applied, and interest in flexible mobile electronic devices is increasing recently. Accordingly, a power supply device for a flexible mobile electronic device must also have flexible characteristics.

이와 같은 특성을 반영할 수 있는 전원 공급 장치 중 하나로 플랙서블 배터리가 개발되고 있다.A flexible battery is being developed as one of the power supply devices that can reflect these characteristics.

플랙서블 배터리는 플랙서블한 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.The flexible battery may include a nickel-cadmium battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-hydrogen battery, and a lithium ion battery having flexible properties. In particular, the lithium ion battery has a high energy density per unit weight compared to other batteries such as a lead acid battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, and a nickel-zinc battery because it can be rapidly charged.

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.The lithium ion battery uses a liquid electrolyte, and is mainly used in a welded form using a metal can as a container. However, a cylindrical lithium-ion battery using a metal can as a container has a fixed shape, so there is a disadvantage in limiting the design of an electric product, and there is a difficulty in reducing the volume.

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.In particular, as mentioned above, mobile electronic devices are developed to be thin and miniaturized as well as flexible, so the lithium-ion battery using the existing metal can or the battery having a prismatic structure is not easy to apply to the mobile electronic device as described above. have.

따라서, 상기와 같은 구조적인 문제를 해결하기 위해 최근, 전해질을 두 전극과 세퍼레이터를 포함하는 파우치에 넣고 실링하여 사용하는 파우치형 배터리가 개발되고 있다.Therefore, in order to solve the structural problem as described above, recently, a pouch-type battery in which an electrolyte is placed in a pouch including two electrodes and a separator and sealed to be used has been developed.

이러한 파우치형 배터리는 가요성(flexible)을 갖는 소재로 제작되어 다양한 형태로 제조가 가능하며, 높은 질량당 에너지밀도를 구현할 수 있다는 장점이 있다.The pouch-type battery is made of a flexible material, can be manufactured in various forms, and has the advantage of realizing high energy density per mass.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 파우치형 배터리(1)는 외장재(10)의 내부에 전극조립체(20)가 봉지 된 형태로 구비되며, 상기 외장재(10)는 내부 수지층, 금속층 및 외부 수지층이 적층된 구조를 갖는다. 이 중 금속층은 방습 등을 위한 외장재의 필수 구성 요소로서, 금속층은 밀도가 조밀하여 습기 및 전해액이 통과할 수 없어 외장재의 외부에서 외장재 내부로 습기가 침투되는 것을 방지함과 동시에, 외장재 내부에 위치되는 전해액이 외장재 외부로 누수되는 것을 차단하는 기능을 수행한다.That is, as shown in FIG. 1 , the pouch-type battery 1 is provided in a form in which the electrode assembly 20 is sealed inside the casing 10 , and the casing 10 has an inner resin layer, a metal layer and an outer water. It has a layered structure. Among them, the metal layer is an essential component of the exterior material for moisture proofing, etc., and the metal layer has a dense density, so moisture and electrolyte cannot pass through, preventing moisture from penetrating into the exterior material from the exterior of the exterior material and being located inside the exterior material. It functions to prevent the electrolyte from leaking to the outside of the exterior material.

그러나 이와 같은 금속층은 탄성 복원력이 부족하여 일정 수준 이상의 유연성을 확보하기 어려움에 따라 상기 외장재가 사용된 플렉서블 배터리에 크랙(crack)을 유발하는 문제점이 있다.However, such a metal layer has a problem in that it is difficult to secure more than a certain level of flexibility due to lack of elastic restoring force, thereby causing cracks in the flexible battery in which the exterior material is used.

더욱이, 상기 파우치형 배터리(1)가 플렉서블한 형태로 구현되어 제품에 적용되는 경우가 있다. 그러나 종래의 파우치형 배터리(1)는 단순한 플렉서블 형태로 구현되기 때문에 사용과정 중에서 반복적인 밴딩이 일어나게 되면 외장재 및 전극조립체가 반복적인 수축 및 이완에 의한 파손이 발생되거나 성능이 최초 설계치에 비하여 상당한 수준으로 감소되어 배터리로서의 기능을 발휘하는데 한계가 있다.Moreover, there are cases in which the pouch-type battery 1 is implemented in a flexible form and applied to a product. However, since the conventional pouch-type battery 1 is implemented in a simple flexible form, if repeated bending occurs during use, the packaging material and the electrode assembly may be damaged due to repeated contraction and relaxation, or the performance may be at a significant level compared to the initial design value. is reduced to a limit in exerting the function as a battery.

한편, 플렉서블 배터리는 장시간 배터리 사용 시 발열문제가 발생할 수 있다. 만일 플렉서블 배터리가 전자기기의 내부에 구비되는 경우 상기 발열은 배터리에 인접해서 배치되는 전자부품의 기능, 내구성을 저하시키는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 플렉서블 배터리가 시계줄 등에 응용될 때 발열의 문제는 이를 착용하는 사용자에게 불쾌감을 줄 수 있다. 더불어 플렉서블 배터리는 배터리의 보호를 위하여 별도의 부재에 내장되어 전자기기에 구비되거나 시계줄 등으로 응용될 수 있다. 구체적으로 플렉서블 배터리는 폴리우레탄과 같은 폴리머로 인서트 몰딩되어 성형물 내부에 내장될 수 있는데, 상기 인서트 몰딩 공정은 사용되는 몰딩재료의 융점에 따라 온도가 달라질 수 있으나 통상 150℃ 이상의 고온에서 작업이 이루어짐에 따라서 공정 중 가해지는 열이 플렉서블 배터리 내부의 전해액을 팽창시켜 누액을 발생시키거나 전극조립체에 손상을 가하는 문제점 있다. 나아가 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 별도로 제작된 성형체 내부에 플랙서블 배터리를 삽입시키는 경우 성형체와 배터리 외부면 사이에 유격이 발생하고, 상기 유격은 플랙서블 배터리의 밴딩과정에서 소음을 발생시키고 성형물 외부 표면에 주름을 발생시켜 시계줄 외관의 미감을 현저히 저해시킬 수 있는 문제가 있다. 따라서 플렉서블 배터리를 하우징함에 있어서 인서트 몰딩 방법을 채용하는 것은 플렉서블 배터리 자체의 특성(가요성) 및 적용처(시계줄, 롤러블 디바이스 등)를 고려했을 때 필수적으로 채택되어야 공정일 수 있다.On the other hand, the flexible battery may generate a heat problem when the battery is used for a long time. If the flexible battery is provided inside the electronic device, there may be a problem in that the heat generation deteriorates the function and durability of the electronic component disposed adjacent to the battery. In addition, when the flexible battery is applied to a watch band, the problem of heat may cause discomfort to a user wearing it. In addition, the flexible battery is embedded in a separate member to protect the battery and may be provided in an electronic device or applied as a watch band. Specifically, the flexible battery may be insert-molded with a polymer such as polyurethane and embedded in the molding. In the insert molding process, the temperature may vary depending on the melting point of the molding material used, but the operation is usually performed at a high temperature of 150° C. or higher. Therefore, there is a problem in that heat applied during the process expands the electrolyte inside the flexible battery to cause leakage or damage the electrode assembly. Furthermore, when a flexible battery is inserted into a separately manufactured molded body to solve such a problem, a gap occurs between the molded body and the outer surface of the battery, and the gap generates noise during the bending process of the flexible battery and the external surface of the molded article There is a problem that can significantly impair the aesthetics of the appearance of the watch band by generating wrinkles on the watch band. Therefore, the adoption of the insert molding method in housing the flexible battery can be a process that must be adopted essentially in consideration of the characteristics (flexibility) of the flexible battery itself and the application (watch strap, rollable device, etc.).

이에 따라 플렉서블 배터리에서 발생되는 열이 외부로 이동되는 것을 지연, 차단시키고, 나아가 인서트 몰딩시 플렉서블 배터리에 가해지는 고열에도 열이 플렉서블 배터리의 내부로 이동하는 것이 지연, 차단됨에 따라서 플렉서블 배터리의 내구성 저하가 방지되며, 유연성이 향상되어 밴딩이 가능한 동시에 잦은 밴딩에도 내구성이 유지되는 플렉서블 배터리의 개발이 시급한 실정이다.Accordingly, it delays and blocks the movement of heat generated from the flexible battery to the outside, and furthermore, even with the high heat applied to the flexible battery during insert molding, the movement of heat to the inside of the flexible battery is delayed and blocked, so the durability of the flexible battery is reduced It is an urgent situation to develop a flexible battery that is capable of bending with improved flexibility and at the same time maintaining durability despite frequent bending.

KRKR 10-2012-002349110-2012-0023491 AA

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 외장재 및 전극조립체에 각각 형성되는 소정의 패턴을 통하여 밴딩이 발생하더라도 크랙의 발생을 방지할 수 있는 플렉서블 배터리를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a flexible battery capable of preventing the occurrence of cracks even when bending occurs through predetermined patterns respectively formed on the exterior material and the electrode assembly.

또한, 본 발명은 외장재 및 전극조립체에 각각 형성되는 패턴이 서로 일치하도록 형성됨으로써 반복적인 밴딩이 발생하더라도 배터리로서 요구되는 물성의 저하를 방지하거나 최소화할 수 있는 플렉서블 배터리를 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a flexible battery capable of preventing or minimizing deterioration of physical properties required as a battery even when repetitive bending occurs by forming patterns formed on the exterior material and the electrode assembly to match each other.

나아가, 본 발명은 플렉서블 배터리의 내부에서 발생되는 열 또는 외부에서 플렉서블 배터리에 가해지는 열의 이동이 차단되어 플렉서블 배터리 외부의 사용자 또는 전자부품을 보호하고, 플랙서블 배터리 내부 전해액의 열팽창 등 따른 플렉서블 배터리의 내구성 저하를 방지할 수 있는 플렉서블 배터리를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.Furthermore, the present invention blocks the movement of heat generated inside the flexible battery or heat applied to the flexible battery from the outside to protect users or electronic components outside the flexible battery, and the flexible battery according to the thermal expansion of the electrolyte inside the flexible battery. Another object of the present invention is to provide a flexible battery capable of preventing deterioration in durability.

더불어, 본 발명은 유연성 및 내구성이 뛰어나고 열에 의한 내구성 저하가 방지됨에 따라서 하우징과 일체화되도록 제조될 수 있어서 밴딩에 의한 소음발생이 방지되고, 밴딩시 하우징의 외표면에 주름, 굴곡이 발생하지 않아 미감이 우수하며, 플렉서블 배터리에서 발생한 열이 외부로 전달되지 않아 사용자 및 전자제품에 영향을 미치지 않는 보조배터리, 시계줄 및 헤드폰용 헤어밴드를 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention has excellent flexibility and durability, and can be manufactured to be integrated with the housing as durability deterioration due to heat is prevented, so noise generation due to bending is prevented, and wrinkles and bends do not occur on the outer surface of the housing during bending. Another object is to provide an auxiliary battery, a watch band, and a headband for headphones that do not affect users and electronic products because the heat generated by the flexible battery is not transmitted to the outside.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 전해액과 함께 봉지하며, 배터리의 내부와 외부간의 열 이동을 차단시키는 단열층을 외부에 노출되는 일면에 구비하는 외장재;를 포함하고, 상기 전극조립체 및 외장재는 밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴이 동일한 방향성을 갖도록 각각 형성되는 플렉서블 배터리를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is an electrode assembly; and a casing that encapsulates the electrode assembly together with the electrolyte and has a heat insulating layer on one surface exposed to the outside to block heat transfer between the inside and the outside of the battery, wherein the electrode assembly and the casing are bent in the longitudinal direction Provided is a flexible battery in which patterns for contraction and relaxation are respectively formed to have the same directionality.

또한, 상기 패턴은 상기 외장재의 적어도 일면에 형성되는 제1패턴; 및 상기 전극조립체에 상기 제1패턴과 동일한 방향으로 형성되는 제2패턴;을 포함하고, 상기 제1패턴 및 제2패턴은 서로 일치하도록 배치될 수 있다.In addition, the pattern may include a first pattern formed on at least one surface of the exterior material; and a second pattern formed on the electrode assembly in the same direction as the first pattern, wherein the first pattern and the second pattern may be disposed to coincide with each other.

또한, 상기 패턴은 길이방향을 따라 산부와 골부가 교대로 형성되고, 상기 산부 및 골부는 호형단면, 다각단면 및 이들이 상호 조합된 단면을 갖도록 구비될 수 있다.In addition, in the pattern, peaks and valleys are alternately formed along the longitudinal direction, and the peaks and valleys may be provided to have arc-shaped cross-sections, polygonal cross-sections, and cross-sections in which they are combined.

또한, 상기 패턴은 상기 전극조립체 및 외장재의 길이방향을 따라 전체적으로 형성되거나 부분적으로 형성될 수 있으며, 각각의 산부 및 골부는 상기 전극조립체 및 외장재의 폭방향과 평행한 방향으로 연속적 또는 비연속적으로 형성될 수 있다.In addition, the pattern may be formed entirely or partially along the longitudinal direction of the electrode assembly and the exterior material, and each of the peaks and valleys is formed continuously or discontinuously in a direction parallel to the width direction of the electrode assembly and the exterior material. can be

이때, 서로 이웃하는 복수 개의 산부 또는 골부 간의 간격은 등간격 또는 부등간격을 갖도록 형성되거나 등간격과 부등간격이 상호 조합된 형태로 구비될 수 있으며, 상기 패턴은 길이방향을 따라 연속적으로 형성되거나 비연속적으로 형성될 수 있다.In this case, the spacing between a plurality of adjacent peaks or valleys may be formed to have equal or unequal intervals, or may be provided in a form in which equal and unequal intervals are combined with each other, and the pattern may be formed continuously along the longitudinal direction or not It can be formed continuously.

또한, 상기 외장재는 상기 전극조립체 및 전해액을 수용하는 수용부를 형성하기 위한 제1영역과, 상기 제1영역을 둘러싸도록 배치되어 밀봉부를 형성하기 위한 제2영역을 포함하고, 상기 패턴 중 외장재에 형성되는 패턴은 상기 제1영역에만 형성될 수 있다.In addition, the exterior material includes a first area for forming a accommodating portion for accommodating the electrode assembly and the electrolyte, and a second area for forming a sealing portion disposed to surround the first area, and is formed on the exterior material of the pattern The pattern to be used may be formed only in the first region.

또한, 상기 전극조립체는, 집전체의 일부 또는 전부에 활물질이 코팅되어 구성되는 양극 및 음극과, 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 분리막을 포함하고, 상기 분리막은 미세 기공을 갖는 다공성 부직포층과, 상기 부직포층의 일면 또는 양면에 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노 섬유를 함유한 나노섬유웹층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 활물질은 크랙을 방지하고 집전체로부터의 박리를 방지할 수 있도록 PTFE를 포함할 수 있다.In addition, the electrode assembly includes a positive electrode and a negative electrode comprising a part or all of the current collector coated with an active material, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, the separator comprising a porous nonwoven layer having micropores; A nanofiber web layer containing polyacrylonitrile nanofibers may be included on one or both surfaces of the nonwoven layer. In this case, the active material may include PTFE to prevent cracks and to prevent peeling from the current collector.

또한, 상기 외장재는 제1수지층, 금속층 및 단열층이 순차적으로 적층될 수 있다. 상기 제1수지층은 PPa(acid modified polypropylene), CPP(casting polyprolypene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에폭시 수지 및 페놀 수지 중 선택된 1종의 단일층으로 형성되거나 2종 이상이 적층되어 구성될 수 있다. 또한, 상기 금속층은 알루미늄, 구리, 인청동(phosphorbronze, PB), 알루미늄청동(aluminium bronze), 백동, 베릴륨-구리(Berylium-copper), 크롬-구리, 티탄-구리, 철-구리, 코르손 합금 및 크롬-지르코늄 구리 합금 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1수지층은 평균두께가 20㎛ ~ 80㎛일 수 있고, 상기 금속층은 두께가 5㎛ ~ 100㎛일 수 있다.In addition, the exterior material may be sequentially stacked with a first resin layer, a metal layer, and a heat insulating layer. 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 terephthalate, polypropylene, ethylene vinyl It may be formed of a single layer of one selected from acetate (EVA), an epoxy resin, and a phenol resin, or may be configured by stacking two or more kinds. In addition, the metal layer includes aluminum, copper, phosphor bronze (PB), aluminum bronze, cupronickel, beryllium-copper, chromium-copper, titanium-copper, iron-copper, Corson alloy and It may include at least one selected from among chromium-zirconium copper alloys. In this case, the first resin layer may have an average thickness of 20 μm to 80 μm, and the metal layer may have a thickness of 5 μm to 100 μm.

또한, 상기 외장재는 금속층과 단열층 사이에 개재된 제2수지층을 더 포함하고, 상기 제2수지층은 나일론, PET(polyethylene terephthalate), COP(Cyclo olefin polymer), PI(polyimide) 및 불소계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며, 상기 제2수지층은 평균두께가 10㎛ ~ 50 ㎛일 수 있다.In addition, the exterior material further includes a second resin layer interposed between the metal layer and the heat insulating layer, wherein the second resin layer is made of nylon, polyethylene terephthalate (PET), cyclo olefin polymer (COP), polyimide (PI), and a fluorine-based compound. It includes at least one selected type, and the second resin layer may have an average thickness of 10 μm to 50 μm.

또한, 상기 금속층 및 제1수지층 사이 개재되는 제1 접착층을 더 포함하고, 상기 제1 접착층은 실리콘, 폴리프탈레이트, PPa(acid modified polypropylene) 또는 PEa(acid modified polyethylene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. In addition, further comprising a first adhesive layer interposed between the metal layer and the first resin layer, the first adhesive layer includes at least one selected from silicone, polyphthalate, PPa (acid modified polypropylene) or PEa (acid modified polyethylene) can do.

또한, 상기 금속층 및 제2수지층 사이에 개재되는 드라이 라미네이트층(dry lamination layer) 및 상기 제2수지층과 단열층 사이에 개재되는 제2 접착층을 더 포함할 수 있다.In addition, it may further include a dry lamination layer interposed between the metal layer and the second resin layer and a second adhesive layer interposed between the second resin layer and the heat insulating layer.

또한, 상기 전해액은 겔 폴리머 전해액을 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may include a gel polymer electrolyte.

또한, 상기 패턴이 형성된 영역은 하기의 수학식 1에 따른 늘어난 표면적 비율(Sdr)이 0.5 ~ 40.0을 만족하는 영역을 포함할 수 있다.In addition, the region in which the pattern is formed may include a region in which the increased surface area ratio (Sdr) according to Equation 1 below satisfies 0.5 to 40.0.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112015097808260-pat00001
Figure 112015097808260-pat00001

이때, 상기 패턴이 형성된 일영역의 표면적은 가로길이가 Lx(㎜), 세로길이가 Ly(㎜)인 배터리 일영역을 기준으로 했을 때의 표면적을 의미한다.In this case, the surface area of one region in which the pattern is formed refers to the surface area based on one region of the battery having a horizontal length of Lx (mm) and a vertical length of Ly (mm).

또한, 상기 패턴이 형성된 영역은 하기의 수학식 2에 따른 θ가 5.0° ~ 47°를 만족하는 영역을 포함할 수 있다.Also, the region in which the pattern is formed may include a region in which θ according to Equation 2 below satisfies 5.0° to 47°.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112015097808260-pat00002
Figure 112015097808260-pat00002

상기 h는 플렉서블 배터리에 형성된 패턴에서 인접하는 산과 골의 최고점과 최저점 사이의 평균 수직거리(㎜)이며, 상기 p는 인접하는 두 개 산 각각의 최고점 사이의 평균 수평거리(㎜)를 의미한다.Where h is the average vertical distance (mm) between the highest and lowest points of adjacent mountains and valleys in the pattern formed in the flexible battery, and p is the average horizontal distance (mm) between the highest points of each of the two adjacent mountains.

또한, 본 발명은 전극조립체; 및 상기 전극조립체를 전해액과 함께 봉지하는 외장재;를 포함하고, 상기 전극조립체 및 외장재는 밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴이 동일한 방향성을 갖도록 각각 형성되며, 상기 패턴이 형성된 영역은 하기의 수학식 2에 따른 θ가 5.0° ~ 47°를 만족하는 영역을 포함하는 플렉서블 배터리를 제공한다.In addition, the present invention is an electrode assembly; and a casing for encapsulating the electrode assembly together with the electrolyte, wherein the electrode assembly and the casing are respectively formed so that the pattern for contraction and relaxation in the longitudinal direction when bending has the same directionality, and the region in which the pattern is formed is A flexible battery including a region in which θ according to Equation 2 satisfies 5.0° to 47° is provided.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112015097808260-pat00003
Figure 112015097808260-pat00003

상기 h는 플렉서블 배터리에 형성된 패턴에서 인접하는 산과 골의 최고점과 최저점 사이의 평균 수직거리(㎜)이며, 상기 p는 인접하는 두 개 산 각각의 최고점 사이의 평균 수평거리(㎜)를 의미한다.Where h is the average vertical distance (mm) between the highest and lowest points of adjacent mountains and valleys in the pattern formed in the flexible battery, and p is the average horizontal distance (mm) between the highest points of each of the two adjacent mountains.

또한, 상기 단열층은 공기를 수용할 수 있는 다수의 미세기공이 형성된 다공성 기재 및 단열필름 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 다공성 기재는 섬유웹, 부직포, 직물 및 편물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기재를 포함하고, 상기 기재를 형성하는 섬유는 유기섬유 및 무기섬유 중 어느 하나 이상의 섬유를 포함할 수 있다. 또한, 상기 섬유웹은 전기방사를 통해 형성된 나노섬유웹이며, 상기 나노섬유웹을 형성하는 나노섬유는 폴리아크릴로니트릴 나노섬유, 폴리비닐리덴플루오라이드 나노섬유 및 폴리아크릴로니트릴과 폴리비닐리덴플루오라이드의 복합나노섬유 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때, 상기 복합나노섬유는 모노사 내에서 폴리아크릴로니트릴과 폴리비닐리덴플루오라이드가 6:4 ~ 8.5:1.5의 중량비로 혼합된 복합나노섬유일 수 있다. In addition, the heat insulating layer may include at least one of a porous substrate and a heat insulating film having a plurality of micropores capable of accommodating air. The porous substrate may include one or more substrates selected from the group consisting of a fibrous web, a nonwoven fabric, a woven fabric, and a knitted fabric, and the fibers forming the substrate may include any one or more fibers of organic fibers and inorganic fibers. In addition, the fiber web is a nanofiber web formed through electrospinning, and the nanofibers forming the nanofiber web are polyacrylonitrile nanofibers, polyvinylidene fluoride nanofibers, and polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride. Ride may include any one or more of the composite nanofibers. In this case, the composite nanofiber may be a composite nanofiber in which polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride are mixed in a weight ratio of 6:4 to 8.5:1.5 in the monofilament.

또한, 상기 나노섬유웹은 평량이 2 ~ 6g/㎡이며, 기공도가 40% 이상일 수 있다.In addition, the nanofiber web may have a basis weight of 2 to 6 g/m 2 and a porosity of 40% or more.

한편, 본 발명은 상술한 플렉서블 배터리; 및 상기 외장재의 표면을 덮는 연질의 하우징;을 포함하고, 상기 하우징은 충전 대상기기와의 전기적인 연결을 위한 적어도 하나의 단자부가 구비되는 보조배터리로 구현될 수 있다.On the other hand, the present invention is the above-described flexible battery; and a soft housing covering the surface of the exterior material, wherein the housing may be implemented as an auxiliary battery provided with at least one terminal for electrical connection with a charging target device.

또한, 본 발명은 상술한 플렉서블 배터리; 및 상기 외장재의 표면을 덮는 연질의 하우징;을 포함하는 시계줄 또는 헤드폰용 헤어밴드로 구현될 수 있다.In addition, the present invention is the above-described flexible battery; and a soft housing covering the surface of the exterior material.

나아가, 본 발명은 상술한 보조배터리를 포함하는 모바일 전자기기로 구현될 수 있다.Furthermore, the present invention may be implemented as a mobile electronic device including the auxiliary battery described above.

본 발명에 의하면, 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴이 외장재 및 전극조립체에 모두 형성됨으로써 밴딩이 발생하더라도 크랙의 발생을 방지하여 배터리로서 요구되는 물성을 확보할 수 있게 된다. According to the present invention, since a pattern for contraction and relaxation in the longitudinal direction is formed on both the exterior material and the electrode assembly, cracks are prevented even when bending occurs, thereby securing the physical properties required as a battery.

또한, 본 발명은 외장재 및 전극조립체에 각각 형성되는 패턴이 서로 일치하도록 형성됨으로써 반복적인 밴딩이 발생하더라도 배터리로서 요구되는 물성의 저하를 방지하거나 최소화할 수 있다.In addition, the present invention can prevent or minimize the deterioration of the physical properties required as a battery even when repetitive banding occurs because the patterns respectively formed on the exterior material and the electrode assembly are formed to match each other.

나아가, 배터리의 장시간 사용에 따라 배터리 내부에서의 발생하는 열이 배터리 외부공간으로 이동이 지연 및 차단되어 이를 착용하는 사용자나 인접하는 전자부품에의 영향을 최소화시킬 수 있다.Furthermore, as the battery is used for a long time, the movement of the heat generated inside the battery to the external space of the battery is delayed and blocked, so that the influence on the user who wears the battery or adjacent electronic components can be minimized.

더불어, 배터리의 보호, 외관의 미감향상 등을 위해 배터리 외부를 인서트몰딩을 통해 하우징하더라도 인서트몰딩 시 가해지는 열에 의해 배터리 내부의 전해액 팽창에 따른 누액발생이나 전극조립체의 열손상이 방지되어 배터리의 품질, 성능의 유지가 가능하고, 플렉서블 배터리가 인서트몰딩을 통해 일체로 하우징에 구비됨에 따라서 밴딩시 소음의 발생 방지 및 하우진 외부면의 주름이나 굴곡발생이 방지될 수 있으며, 하우징과 플렉서블 배터리 간에 부착력이 현저히 우수해 잦은 벤딩에도 외부 하우징과 배터리 간에 이격이나 들뜸이 방지됨에 따라서 이를 통해, 스마트 워치, 시계줄, 헤드폰 등과 같은 웨어러블 디바이스는 물론 롤러블 디스플레이 등과 같이 배터리의 유연성 확보가 요구되는 다양한 전자기기에 적용이 가능하다.In addition, even if the outside of the battery is housed through insert molding to protect the battery and improve the aesthetics of the appearance, the heat applied during insert molding prevents leakage of liquid due to the expansion of the electrolyte inside the battery or thermal damage to the electrode assembly. , performance can be maintained, and since the flexible battery is integrally provided in the housing through insert molding, noise generation during bending and wrinkling or bending of the outer surface of the housing can be prevented, and the adhesive force between the housing and the flexible battery is improved. As it is remarkably superior, separation or lifting between the external housing and the battery is prevented even with frequent bending. This prevents wearable devices such as smart watches, watch bands, and headphones, as well as various electronic devices that require battery flexibility such as rollable displays. applicable.

도 1은 종래의 배터리를 나타낸 도면으로서, a)는 전체개략도이고 b)는 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리를 나타낸 전체개략도,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플렉서블 배터리를 나타낸 전체개략도로서, 제1패턴이 외장재의 수용부 측에만 형성된 경우를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에서 전극조립체와 외장재에 적용되는 다양한 패턴을 나타낸 예시도로서, 서로 이웃하는 골부 또는 산부들 간의 다양한 간격을 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에서 전극조립체와 외장재에 적용되는 다양한 패턴을 나타낸 예시도로서, 패턴이 전체길이에 대하여 연속적으로 형성되거나 비연속적으로 형성되는 경우를 나타낸 예시도,
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에 적용되는 패턴의 다양한 단면형상을 나타낸 개략도,
도 10a 내지 도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리의 세부구성을 나타낸 확대도로써, 도 10a는 제1수지층, 금속층, 제2수지층 및 단열층 순으로 적층된 외장재를 구비한 플렉서블 배터리를 나타내며, 도 10b는 외장재 중 단열층이 2개층으로 구비되는 경우를 나타내고, 도 10c 및 도 10d는 각각 도 10a 및 도 10b의 외장재에서 제2수지층이 생략된 외장재를 나타낸 도면,
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리의 성능을 나타낸 그래프로서, 도 11a는 밴딩 전후 배터리 용량의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 11b는 접힌 부분에 순간적인 외력을 가했을 경우 시간에 따른 배터리의 전압변화를 나타낸 그래프,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리가 하우징에 내장되어 보조배터리로 구현된 형태를 나타낸 개략도,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에 패턴을 형성시키는 일방법에 사용되는 장치 및 이로 제조되고 있는 플렉서블 배터리의 사진, 그리고
도 14는 본 발명의 일 비교예에 따른 플렉서블 배터리의 단면 모식도이다.1 is a view showing a conventional battery, a) is an overall schematic view, b) is a cross-sectional view,
2 is an overall schematic diagram showing a flexible battery according to an embodiment of the present invention;
3 is an overall schematic view showing a flexible battery according to another embodiment of the present invention, a view showing a case in which the first pattern is formed only on the receiving part side of the exterior material;
4 is an exemplary view showing various patterns applied to an electrode assembly and a casing in a flexible battery according to an embodiment of the present invention, and is a view showing various intervals between adjacent valleys or ridges;
5 is an exemplary view showing various patterns applied to an electrode assembly and a casing in a flexible battery according to an embodiment of the present invention, and is an exemplary view showing a case in which the pattern is formed continuously or discontinuously over the entire length;
6 to 9 are schematic views showing various cross-sectional shapes of patterns applied to a flexible battery according to an embodiment of the present invention;
10A to 10D are enlarged views showing the detailed configuration of a flexible battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10A is a flexible having a packaging material stacked in the order of a first resin layer, a metal layer, a second resin layer, and a heat insulating layer. A battery is shown, and FIG. 10b shows a case in which the heat insulating layer is provided as two layers of the exterior material, and FIGS. 10c and 10d are views showing the exterior material in which the second resin layer is omitted from the exterior material of FIGS. 10a and 10b, respectively;
11A and 11B are graphs showing the performance of a flexible battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 11A is a graph showing a change in battery capacity before and after bending, and FIG. 11B is a time when an instantaneous external force is applied to the folded part. A graph showing the voltage change of the battery according to
12 is a schematic diagram showing a form in which a flexible battery according to an embodiment of the present invention is embedded in a housing and implemented as an auxiliary battery;
13 is an apparatus used in a method for forming a pattern on a flexible battery according to an embodiment of the present invention, and a photograph of the flexible battery being manufactured therewith; and
14 is a cross-sectional schematic view of a flexible battery according to a comparative example of the present invention.

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.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 added to the same or similar elements throughout the specification.

본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 전극조립체(110) 및 외장재(120)를 포함하며, 상기 전극조립체(110)는 전해액과 함께 외장재(120)의 내부에 봉지된다.The flexible battery 100 according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly 110 and a casing 120 as shown in FIGS. 2 and 3, and the electrode assembly 110 is a casing together with an electrolyte ( 120) is encapsulated inside.

이때, 본 발명에 따른 전극조립체(110) 및 외장재(120)는 밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴(119,124)이 각각 구비되며, 상기 외장재(120)에 형성되는 제1패턴(124)과 상기 전극조립체(110)에 형성되는 제2패턴(119)이 서로 동일한 방향성을 갖도록 구비된다.At this time, the electrode assembly 110 and the exterior material 120 according to the present invention are respectively provided with patterns 119 and 124 for contraction and relaxation in the longitudinal direction during bending, and the first pattern 124 formed on the exterior material 120 . ) and the second pattern 119 formed on the electrode assembly 110 are provided to have the same directionality.

이와 같은 패턴(119,124)은 상기 플렉서블 배터리(100)의 밴딩시 휘어지는 부분에서 곡률의 변화에 의해 발생되는 길이변화량을 상쇄하여 줌으로써 기재 자체가 수축되거나 이완되는 것을 방지하거나 최소화하게 된다.Such patterns 119 and 124 offset the amount of change in length caused by the change in curvature in the bent portion of the flexible battery 100 during bending, thereby preventing or minimizing the shrinkage or relaxation of the substrate itself.

이를 통해, 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120)를 구성하는 기재 자체의 변형량이 방지되거나 최소화되므로 반복적인 밴딩이 일어나더라도 휘어지는 부분에서 국부적으로 일어날 수 있는 기재 자체의 변형량이 최소화됨으로써 전극조립체(110) 및 외장재(120)가 밴딩에 의해 국부적으로 파손되거나 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.Through this, since the amount of deformation of the substrate itself constituting the electrode assembly 110 and the exterior material 120 is prevented or minimized, the amount of deformation of the substrate itself that may occur locally in the bent portion even if repeated bending occurs is minimized by minimizing the amount of deformation of the electrode assembly ( 110) and the exterior material 120 can be prevented from being locally damaged by bending or from deterioration in performance.

이때, 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)은 서로 동일한 방향성뿐만 아니라 제1패턴(124)과 제2패턴(119)이 서로 일치하도록 배치된다. 이는, 상기 제1패턴(124)과 제2패턴(119)이 항상 동일한 거동이 일어날 수 있도록 함으로써 밴딩이 일어난 후 원상태로 복귀된다 하더라도 항상 제1패턴(124)과 제2패턴(119)이 최초의 상태를 유지할 수 있도록 하기 위함이다.In this case, the first pattern 124 and the second pattern 119 are arranged so that the first pattern 124 and the second pattern 119 coincide with each other as well as the same directionality. This is because the first pattern 124 and the second pattern 119 always have the same behavior, so that even if the first pattern 124 and the second pattern 119 are returned to their original state after bending occurs, the first pattern 124 and the second pattern 119 are always the first. in order to maintain the status of

이는, 도 11의 그래프를 통해 확인할 수 있다.This can be confirmed through the graph of FIG. 11 .

즉, 온도 25℃, 습도 65%의 환경에서 플렉서블 배터리의 양 단부측에 힘을 가하여 굽혀진 부분에서의 곡률이 25mm가 되도록 밴딩시키고 100회의 충방전을 수행하게 되면, 도 11a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')의 경우 밴딩하지 않았을 때의 용량(135mAh)에 비하여 대략 15% 감소된 용량(116mAh)을 나타내었고 100회가 수행되더라도 성능이 유지되었으나(실시예1), 외장재 측에만 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성한 플렉서블 배터리의 경우 최초대비 대략 60% 감소된 용량(52mAh)에서 서서히 떨어지는 성능을 나타내었고 50회가 넘어갈 경우 충방전이 불가능 하였으며(비교예 1), 외장재 및 전극조립체 모두 패턴이 형성되지 않은 단순 판상의 형태로 구비되는 플렉서블 배터리의 경우 최초대비 대략 80% 감소된 용량(26mAh)의 저하가 발생하였고 30회가 넘어갈 경우 충방전이 불가능함을 확인할 수 있었다(비교예 2).That is, when a force is applied to both end sides of the flexible battery in an environment of a temperature of 25° C. and a humidity of 65% so that the curvature at the bent portion becomes 25 mm, and 100 times of charging and discharging are performed, as shown in FIG. 11a In the case of the flexible batteries 100 and 100' according to the present invention, the capacity (116 mAh) was reduced by approximately 15% compared to the capacity (135 mAh) when not banded, and the performance was maintained even after performing 100 times (Example 1), In the case of a flexible battery in which a pattern for contraction and relaxation was formed only on the exterior material side, it showed a performance that gradually decreased at a capacity (52mAh) that was reduced by approximately 60% compared to the original, and charging and discharging was impossible after 50 times (Comparative Example 1), In the case of a flexible battery provided in the form of a simple plate without a pattern formed on both the exterior material and the electrode assembly, the capacity (26mAh) decreased by approximately 80% compared to the first, and it was confirmed that charging and discharging was impossible after 30 cycles. There was (Comparative Example 2).

한편, 온도 25, 습도 65%의 환경에서 플렉서블 배터리의 길이 중간을 완전히 접은 상태에서 원상태로 복귀시킨 후 시간에 따른 배터리에서의 전압을 측정한 결과, 도 11b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')의 경우에는 전압값의 변화가 발생하지 않았으나(실시예1), 외장재 측에만 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성한 플렉서블 배터리와(비교예 1), 외장재 및 전극조립체 모두 패턴이 형성되지 않은 단순 판상의 형태로 구비되는 플렉서블 배터리(비교예 2)는 전압값의 저하가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, in an environment of temperature 25 and humidity of 65%, after returning to the original state in the fully folded state in the middle of the length of the flexible battery, as a result of measuring the voltage in the battery over time, as shown in FIG. 11b , the flexible battery according to the present invention In the case of the batteries 100 and 100', the voltage value did not change (Example 1), but the flexible battery in which a pattern for contraction and relaxation was formed only on the exterior material side (Comparative Example 1), the exterior material and the electrode assembly both had patterns It was confirmed that the voltage value was lowered in the flexible battery (Comparative Example 2) provided in the form of a simple plate that was not formed.

달리 말하면, 외장재(120) 및 전극조립체(110)에 수축 및 이완을 위한 패턴(119,124)이 서로 일치하도록 형성되는 경우 밴딩이 발생하더라도 성능의 저하가 크게 발생하지 않는 반면에 외장재 측에만 패턴을 형성하거나 외장재 및 전극조립체에 모두 패턴을 형성하지 않는 경우 밴딩에 의해 크랙이 발생하거나 전해액의 누액이 발생하여 배터리로서의 성능 저하가 발생한다는 것을 확인할 수 있었다.In other words, when the patterns 119 and 124 for contraction and relaxation are formed on the exterior material 120 and the electrode assembly 110 to match each other, even if banding occurs, a significant decrease in performance does not occur, whereas a pattern is formed only on the exterior material side. Alternatively, it was confirmed that if the pattern was not formed on both the exterior material and the electrode assembly, cracks occurred due to banding or electrolyte leakage occurred, resulting in deterioration of performance as a battery.

이와 같이, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100, 100')는 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120)에 밴딩시 발생되는 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴(119,124)이 서로 일치하도록 형성됨으로써 밴딩이 발생하더라도 상기 전극조립체(110)와 외장재(120)가 전체 길이에 대하여 항상 균일한 간격 또는 접촉상태를 유지할 수 있게 되므로 상기 전극조립체(110)와 함께 봉지되는 전해액이 전체 길이에 대하여 균일하게 분포됨으로써 배터리로서의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.In this way, the flexible batteries 100 and 100 ′ according to the present invention are formed so that the patterns 119 and 124 for contraction and relaxation in the longitudinal direction generated when bending the electrode assembly 110 and the casing 120 coincide with each other. As a result, even if bending occurs, the electrode assembly 110 and the exterior material 120 can always maintain a uniform spacing or contact state over the entire length, so that the electrolyte sealed together with the electrode assembly 110 is uniform over the entire length. It is possible to prevent the performance as a battery from being deteriorated by being distributed evenly.

이를 위해, 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)은 각각의 산부 및 골부가 상기 외장재(120) 및 전극조립체(110)의 폭방향과 평행한 방향으로 형성되며, 상기 외장재(120) 및 전극조립체(110)의 길이방향을 따라 산부 및 골부가 교대로 배치된다. 더불어, 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)을 구성하는 산부 및 골부는 산부는 산부끼리, 골부는 골부끼리 서로 동일한 위치에 형성됨으로써 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)이 서로 합치되도록 한다.To this end, in the first pattern 124 and the second pattern 119, each of the peaks and valleys is formed in a direction parallel to the width direction of the exterior material 120 and the electrode assembly 110, and the exterior material 120 ) and the ridges and valleys are alternately disposed along the longitudinal direction of the electrode assembly 110 . In addition, the first pattern 124 and the second pattern 124 and the second pattern ( 119) to coincide with each other.

구체적으로 설명하면, 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)의 산부 및 골부는 상기 외장재(120) 및 전극조립체(110)의 폭방향과 평행한 직선에 대하여 평행한 방향으로 형성되며, 길이방향을 따라 상기 산부 및 골부가 반복적으로 배치된다(도 2 및 도 3 참조).Specifically, the ridges and valleys of the first pattern 124 and the second pattern 119 are formed in a direction parallel to a straight line parallel to the width direction of the exterior material 120 and the electrode assembly 110, , the ridges and valleys are repeatedly arranged along the longitudinal direction (see FIGS. 2 and 3 ).

이때, 상기 패턴(119,124)은 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120)의 폭방향과 평행한 방향으로 연속적으로 형성될 수 있고 비연속적으로 형성될 수도 있으며(도 4 참조), 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120)의 전체 길이에 대하여 형성될 수도 있고 일부 길이에 대하여 부분적으로 형성될 수도 있다(도 5 참조).At this time, the patterns 119 and 124 may be continuously formed in a direction parallel to the width direction of the electrode assembly 110 and the exterior material 120 or may be formed discontinuously (see FIG. 4 ), and the electrode assembly ( 110) and the exterior member 120 may be formed for the entire length or may be formed partially for a partial length (refer to FIG. 5).

여기서, 상기 산부 및 골부는 반원을 포함하는 호형단면, 삼각이나 사각을 포함하는 다각단면 및 호형단면과 다각단면이 상호 조합된 다양한 형상의 단면을 갖도록 구비될 수 있으며, 각각의 산부 및 골부는 동일한 피치 및 폭을 갖도록 구비될 수도 있지만 서로 다른 피치 및 폭을 갖도록 구비될 수도 있다(도 6 내지 도 9 참조).Here, the peaks and valleys may be provided to have an arc-shaped cross-section including a semicircle, a polygonal cross-section including a triangle or a square, and a cross-section of various shapes in which arc-shaped cross-sections and polygonal cross-sections are combined with each other, and each of the peaks and valleys is the same It may be provided to have a pitch and a width, but may be provided to have different pitches and widths (see FIGS. 6 to 9 ).

이를 통해, 외장재(120) 및 전극조립체(110)가 반복적인 밴딩에 의해 길이방향에 대한 수축 및 이완이 반복적으로 일어나더라도 상기 패턴(119,124)을 통해 수축 및 이완의 변화량이 상쇄됨으로써 기재 자체에 가해지는 피로도를 줄일 수 있게 된다.Through this, even if the contraction and relaxation of the exterior material 120 and the electrode assembly 110 repeatedly occur in the longitudinal direction due to repeated bending, the amount of change in the contraction and relaxation is offset through the patterns 119 and 124 and applied to the substrate itself. It can reduce fatigue.

한편, 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)은 도 4에 도시된 바와 같이 서로 이웃하는 산부 간의 간격 또는 골부 간의 간격이 동일한 간격으로 형성될 수도 있고 서로 다른 간격을 갖도록 구비될 수도 있으며, 동일한 간격과 서로 다른 간격이 조합된 형태로 구비될 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 4 , the first pattern 124 and the second pattern 119 may be provided to have the same spacing or different spacing between adjacent peaks or valleys. In addition, the same interval and different intervals may be provided in a combined form.

일례로, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')가 시계줄과 같은 제품에 적용되는 경우 전체길이에 대하여 상기 패턴(119,124)을 구성하는 산부 및 골부 간의 간격이 동일한 간격으로 형성될 수도 있지만, 시계줄을 착용하거나 착용을 해제하는 과정에서 상대적으로 빈번하게 밴딩이 일어나는 결합부위 측에 형성되는 산부와 골부 간의 간격을 가깝게 함으로써 상기 패턴(119,124)에 의해 상쇄되는 수축 및 이완의 변화량을 다른 부위에 비하여 상대적으로 크게 할 수도 있다.For example, when the flexible batteries 100 and 100 ′ according to the present invention are applied to a product such as a watch band, the spacing between the peaks and valleys constituting the patterns 119 and 124 with respect to the entire length may be formed at the same interval, but The amount of change in contraction and relaxation offset by the patterns 119 and 124 is compared with other parts by making the distance between the ridge and trough formed on the side of the bonding site where banding occurs relatively frequently in the process of wearing or releasing the string closer. It can also be made relatively large.

더불어, 상기 외장재(120)에 형성되는 제1패턴(124)은 상기 외장재(120) 표면 전체에 형성될 수도 있지만 부분적으로 형성될 수도 있다.In addition, the first pattern 124 formed on the exterior material 120 may be formed on the entire surface of the exterior material 120 or may be partially formed.

일례로, 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100')는 상기 제1패턴(124)이 상기 전극조립체(110) 및 전해액을 수용하기 위한 수용부를 형성하는 제1영역(S1)에만 형성될 수도 있다.For example, as shown in FIG. 3 , in the flexible battery 100 ′ according to the present invention, the first pattern 124 forms a accommodating part for accommodating the electrode assembly 110 and the electrolyte, the first region S1 ) can only be formed.

이는, 전해액이 외부로 누수되는 것을 방지하기 위하여 밀봉부를 구성하는 제2영역(S2) 측에는 상기 제1패턴(124)을 형성하지 않음으로써 상기 제1패턴(124)을 따라 전해액이 이동할 수 있는 가능성을 차단하고 제1외장재(121)와 제2외장재(122) 간의 접합력을 향상시켜 기밀성을 높일 수 있도록 하기 위함이다.This is the possibility that the electrolyte may move along the first pattern 124 by not forming the first pattern 124 on the side of the second region S2 constituting the sealing part in order to prevent the electrolyte from leaking to the outside. This is to block the airtightness by improving the bonding force between the first exterior material 121 and the second exterior material 122 .

여기서, 상기 제1패턴(124)이 제1영역(S1)에만 형성되는 경우 상기 제1패턴(124)은 제1영역(S1)의 전체면적에 대하여 형성될 수도 있고 상기 전극조립체(110)의 면적과 일치하는 면적에 해당하는 영역에만 형성될 수도 있음을 밝혀둔다.Here, when the first pattern 124 is formed only in the first region S1 , the first pattern 124 may be formed over the entire area of the first region S1 or of the electrode assembly 110 . It should be noted that it may be formed only in an area corresponding to an area matching the area.

이때, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 전극조립체(110) 및 외장재(120)에 각각 구비되는 패턴(119,124)이 형성된 영역은 하기의 수학식 1에 따른 늘어난 표면적 비율(Sdr)이 0.5 ~ 40.0을 만족하는 영역을 포함할 수 있고, 이를 통해 잦은 구부림, 비틀림 및 이들의 복원과정에서 발생할 수 있는 외장재 및/ 전극조립체의 크랙을 방지하고 보다 향상된 유연성을 발현할 수 있으며, 밴딩시 패턴의 산과 산 또는 골과 골이 부딪침 등에 의해 발생하는 소음이 방지되어 사용자에게 소음에 의한 불쾌감을 예방할 수 있다.At this time, in the region in which the patterns 119 and 124 provided in the electrode assembly 110 and the exterior material 120 included in an embodiment of the present invention are formed, the increased surface area ratio (Sdr) according to Equation 1 below is 0.5 to 40.0. It is possible to include an area satisfying the Alternatively, noise generated by the collision of the bone and the bone can be prevented, thereby preventing discomfort to the user due to the noise.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112015097808260-pat00004
Figure 112015097808260-pat00004

상기 수학식 1에서 Lx, Ly는 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이, 패턴이 형성된 일영역의 가로, 세로 길이를 의미하며, 상기 일영역은 도 2와 같이 패턴이 형성된 플렉서블 배터리의 영역 중 일부만 해당될 수 있고, 도 3과 같이 패턴이 형성된 플렉서블 배터리의 전체 영역에 해당할 수 있다. In Equation 1, Lx and Ly denote the horizontal and vertical lengths of one region on which a pattern is formed as shown in FIGS. 2 and 3, and the one region is one of the regions of the flexible battery on which a pattern is formed as shown in FIG. It may correspond to only a portion, and may correspond to the entire area of the flexible battery on which a pattern is formed as shown in FIG. 3 .

또한 이때, 패턴이 형성된 플렉서블 배터리 일영역의 표면적이란 패턴이 형성된 일영역에서 가로, 세로 길이가 각각 Lx, Ly일 때 당해 영역의 표면적을 의미한다. 즉, 만일 플렉서블 배터리가 패턴의 형성 없이 평평할 경우 상기 수학식 1의 늘어난 표면적 비율은 그 값이 0 이 되고, 패턴의 높이가 높고 패턴의 피치가 짧을수록 늘어난 표면적 비율 값은 증가할 수 있으며, 늘어난 표면적 비율을 통해 일정영역에 포함된 패턴의 높이 및/또는 피치의 정도를 가늠할 수 있다. Also, in this case, the surface area of one region of the flexible battery on which the pattern is formed means the surface area of the region in which the horizontal and vertical lengths are Lx and Ly, respectively, in the one region on which the pattern is formed. That is, if the flexible battery is flat without the formation of a pattern, the value of the increased surface area ratio of Equation 1 becomes 0, and the higher the pattern height and the shorter the pattern pitch, the greater the increased surface area ratio value. Through the increased surface area ratio, it is possible to estimate the height and/or the pitch of the pattern included in the predetermined area.

본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리는 상술한 것과 같은 늘어난 표면적 비율(Sdr) 파라미터 값이 0.5 ~ 40.0을 만족하는 패턴영역을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 1.8 ~ 30.0, 보다 더 바람직하게는 3.0 ~ 23.0을 만족하는 영역을 포함함으로써, 목적하는 물성을 구현하기에 보다 용이할 수 있다. 만일 늘어난 표면적 비율이 0.5 미만일 경우 배터리의 가요성이 현저히 저하되어 밴딩시 잘 구부려지지 않아 플렉서블 배터리의 용도로 적합하지 못할 수 있고, 배터리의 구부림/복원의 반복에 의해 외장재, 특히 외장재의 금속층 및/또는 전극조립체에 크랙이 발생할 수 있어 배터리의 내구성의 현저한 저하 또는 배터리 자체의 성능을 상실시킬 수 있는 치명적인 문제점이 있을 수 있다. 또한, 만일 늘어난 표면적 비율이 40.0을 초과하는 경우 밴딩시 소음이 발생하여 사용자에게 불쾌감을 줄 수 있음에 따라서 제품으로 실제 판매되기 어려우며, 밴딩시 외장재 및/또는 전극조립체가 끊어지는 촉감이 느껴지고, 심할 경우 외장재의 금속층 및/또는 전극조립체에 크랙이 발생할 수 있어 플렉서블 배터리의 내구성이 현저히 저하 또는 기능상실이 될 수 있는 문제점이 있을 수 있다. The flexible battery according to an embodiment of the present invention may include a pattern region in which the increased surface area ratio (Sdr) parameter value as described above satisfies 0.5 to 40.0, more preferably 1.8 to 30.0, even more preferably By including a region satisfying 3.0 to 23.0, it may be easier to implement desired physical properties. If the increased surface area ratio is less than 0.5, the flexibility of the battery is significantly reduced and it is not easily bent during bending, so it may not be suitable for the use of a flexible battery. Alternatively, a crack may occur in the electrode assembly, and thus there may be a fatal problem in which the durability of the battery may be significantly deteriorated or the performance of the battery itself may be lost. In addition, if the increased surface area ratio exceeds 40.0, it is difficult to actually sell as a product as noise may be generated during bending and may give discomfort to the user. In this case, a crack may occur in the metal layer and/or the electrode assembly of the exterior material, so that there may be a problem that the durability of the flexible battery may be significantly reduced or the function may be lost.

한편, 플렉서블 배터리가 부분 또는 전체에 패턴을 구비하더라도 패턴이 형성된 부분에서의 일부 영역에 본 발명에 따른 늘어난 표면적 비율을 만족하지 않는 패턴 영역이 포함될 수 있다. 이는 배터리를 구부렸을 때 배터리의 위치별로 상이한 압축력/인장력이 가해질 수 있는데, 압축력/인장력이 높은 부분은 본 발명에 따른 늘어난 표면적 비율 값을 만족해야 목적한 수준의 가요성을 얻을 수 있는 반면에, 압축력/인장력이 낮은 부분은 상대적으로 외장재의 금속층이나 전극조립체가 견뎌야 하는 외력이 작기 때문에 유연성을 확보하기 위해 패턴이 형성되더라도 당해 부분의 늘어난 표면적 비율은 본 발명에 따른 수학식 1의 값을 만족하지 않을 수 있다.Meanwhile, even if the flexible battery has a pattern in part or the whole, a pattern region that does not satisfy the increased surface area ratio according to the present invention may be included in a partial region in the part where the pattern is formed. This means that when the battery is bent, different compressive/tensile forces may be applied depending on the location of the battery, and the portion with high compressive/tensile force must satisfy the increased surface area ratio value according to the present invention to obtain a desired level of flexibility, whereas The portion with low compressive force/tensile force has relatively small external force to be endured by the metal layer of the exterior material or the electrode assembly. it may not be

또한, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 전극조립체(110) 및 외장재(120)에 각각 구비되는 패턴(119,124)이 형성된 영역은 하기의 수학식 2에 따른 θ가 5.0° ~ 47°를 만족하는 영역을 포함할 수 있고, 바람직하게는 5.0 ~ 31°를 만족할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일실시예에 따른 플렉서블 배터리는 잦은 구부림, 비틀림 및 이들의 복원과정에서 발생할 수 있는 외장재 및/ 전극조립체의 크랙을 방지하고 보다 향상된 유연성을 발현할 수 있으며, 밴딩시 패턴의 산과 산 또는 골과 골이 부딪침 등에 의해 발생하는 소음이 방지되어 사용자에게 소음에 의한 불쾌감을 예방할 수 있다.In addition, in the region in which the patterns 119 and 124 provided in the electrode assembly 110 and the exterior material 120 included in an embodiment of the present invention are formed, θ according to Equation 2 below satisfies 5.0° to 47° It may include a region, and preferably 5.0 to 31° may be satisfied. Through this, the flexible battery according to an embodiment of the present invention can prevent cracks in the exterior material and/or electrode assembly that may occur during frequent bending, torsion, and their restoration process, and express more improved flexibility, Noise generated by the collision of mountains or bones and bones, etc. is prevented, thereby preventing discomfort to the user due to the noise.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112015097808260-pat00005
Figure 112015097808260-pat00005

상기 수학식 2에 대하여 도 7(b) 및 도 8(a)를 참고하여 설명하면, 상기 h는 플렉서블 배터리에 형성된 패턴의 평균높이에 해당하며, 인접하는 산과 골의 최고점과 최저점 사이의 평균 수직거리(㎜)를 의미한다. 또한, 상기 p는 인접하는 두 개 산 각각의 최고점 사이의 평균 수평거리(㎜)를 의미한다. 상기 수학식 2의 θ값을 통해서 일정영역에 포함된 패턴의 높이 및/또는 피치의 정도를 가늠할 수 있다. When Equation 2 is described with reference to FIGS. 7 (b) and 8 (a), the h corresponds to the average height of the pattern formed in the flexible battery, and the average vertical between the highest and lowest points of adjacent mountains and valleys. Means the distance (mm). In addition, p means the average horizontal distance (mm) between the highest points of each of the two adjacent mountains. The degree of the height and/or pitch of the pattern included in the predetermined region can be estimated through the θ value of Equation 2 above.

본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리는 상술한 것과 같은 수학식 2에 따른 θ 값이 5 ~ 47°를 만족하는 패턴영역을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 5 ~ 31°를 만족하는 영역을 포함함을 통하여 목적하는 물성을 구현하기에 보다 용이할 수 있다. 만일 상기 θ가 5°미만일 경우 배터리의 유연성이 현저히 저하되어 구부림, 비틀림 및 이들의 복원과정에서 외장재에 구비된 금속층이나 전극조립체에 크랙이 발생할 수 있고, 크랙이 발생한 배터리는 배터리의 성능을 현저히 저하 또는 배터리 기능을 상실시키는 등 목적하는 배터리의 물성을 구현시킬 수 없는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 만일 상기 θ가 47°를 초과하는 경우 배터리에 높이와 피치를 가지는 패턴을 형성시키는 과정에서 배터리에 크랙이 발생할 수 있고, 패턴에서 인접하는 산과 산 사이의 간격은 좁아지고, 높이가 증가하는 패턴이 구현됨에 따라 배터리를 구부릴 때, 인접하는 산과 산 또는 인접하는 골과 골이 접촉하여 구부림을 방해하고, 소음을 발생시킬 수 있는 등 플렉서블 배터리의 목적하는 물성을 구현시킬 수 없는 문제점이 있을 수 있다. The flexible battery according to an embodiment of the present invention may include a pattern region in which the θ value according to Equation 2 as described above satisfies 5 to 47°, and more preferably, a region satisfying 5 to 31°. It may be easier to implement the desired physical properties through including. If the θ is less than 5°, the flexibility of the battery is significantly reduced, and cracks may occur in the metal layer or electrode assembly provided in the exterior material during bending, torsion, and their restoration process, and the cracked battery significantly reduces the performance of the battery. Alternatively, there may be a problem in that the desired physical properties of the battery cannot be realized, such as loss of battery function. In addition, if the θ exceeds 47°, cracks may occur in the battery in the process of forming a pattern having a height and a pitch in the battery, and the gap between the adjacent mountains in the pattern becomes narrow and the height increases. As the pattern is implemented, when bending the battery, there may be a problem in that the desired physical properties of the flexible battery cannot be realized, such as the adjacent acid and the acid or the adjacent bone and the bone come into contact with each other to prevent bending and generate noise. have.

한편, 플렉서블 배터리가 부분 또는 전체에 패턴을 구비하더라도 패턴이 형성된 부분에서의 일부 영역에 본 발명에 따른 수학식 2의 θ값을 만족하지 않는 패턴 영역이 포함될 수 있다. 이는 배터리를 구부렸을 때 배터리의 위치별로 상이한 압축력/인장력이 가해질 수 있는데, 압축력/인장력이 높은 부분은 본 발명에 따른 늘어난 표면적 비율 값을 만족해야 목적한 수준의 가요성을 얻을 수 있는 반면에, 압축력/인장력이 낮은 부분은 상대적으로 외장재의 금속층이나 전극조립체가 견뎌야 하는 외력이 작기 때문에 유연성을 확보하기 위해 패턴이 형성되더라도 당해 부분의 본 발명에 따른 수학식 2의 θ값은 5.0 ~ 47°를 벗어날 수 있다.On the other hand, even if the flexible battery has a pattern in part or the whole, a pattern region that does not satisfy the θ value of Equation 2 according to the present invention may be included in a partial region in the part where the pattern is formed. This means that when the battery is bent, different compressive/tensile forces may be applied depending on the location of the battery, and the portion with high compressive/tensile force must satisfy the increased surface area ratio value according to the present invention to obtain a desired level of flexibility, whereas In the part with low compressive force/tensile force, the θ value of Equation 2 according to the present invention for the part is 5.0 to 47° even if a pattern is formed to ensure flexibility because the external force that the metal layer of the exterior material or the electrode assembly must endure is relatively small. can get away

또한, 본 발명의 일실시예에 포함되는 패턴의 높이(h)는 0.072 ~ 1.5mm, 인접하는 두 개 산 각각의 최고점 사이의 평균 수평거리(p)는 0.569 ~ 1.524mm 일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 형성되는 패턴의 구체적인 형상에 따라 변경될 수 있다.In addition, the height (h) of the pattern included in an embodiment of the present invention may be 0.072 ~ 1.5mm, and the average horizontal distance (p) between the highest points of each of the two adjacent mountains may be 0.569 ~ 1.524mm, but is limited thereto not, and may be changed according to the specific shape of the pattern to be formed.

한편, 상기 전극조립체(110)는 상기 외장재(120)의 내부에 전해액과 함께 봉지되는 것으로, 도 10에 도시된 바와 같이 양극(112), 음극(116) 및 분리막(114)을 포함한다.On the other hand, the electrode assembly 110 is sealed together with the electrolyte inside the casing 120, and includes an anode 112, a cathode 116, and a separator 114 as shown in FIG.

상기 양극(112)은 양극집전체(112a) 및 양극 활물질(112b)을 포함하고, 상기 음극(116)은 음극집전체(116a) 및 음극 활물질(116b)을 포함하며, 상기 양극집전체(112a) 및 음극집전체(116a)는 소정의 면적을 갖는 판상의 시트형태로 구현될 수 있다.The positive electrode 112 includes a positive electrode current collector 112a and a positive electrode active material 112b, the negative electrode 116 includes a negative electrode current collector 116a and a negative electrode active material 116b, and the positive electrode current collector 112a ) and the negative electrode current collector 116a may be implemented in the form of a plate-shaped sheet having a predetermined area.

즉, 상기 양극(112) 및 음극(116)은 각각의 집전체(112a, 116a)의 일면 또는 양면에 활물질(112b, 116b)이 압착 또는 증착되거나 도포될 수 있다. 이때, 상기 활물질(112b, 116b)은 집전체(112a, 116a)의 전체면적에 대하여 구비될 수도 있고 일부 면적에 대하여 부분적으로 구비될 수도 있다.That is, the positive electrode 112 and the negative electrode 116 may be pressed, deposited, or coated with active materials 112b and 116b on one or both surfaces of the respective current collectors 112a and 116a. In this case, the active materials 112b and 116b may be provided over the entire area of the current collectors 112a and 116a or may be provided partially over a partial area of the current collectors 112a and 116a.

여기서, 상기 음극집전체(116a) 및 양극집전체(112a)는 박형의 금속호일로 이루어질 수 있고 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 니켈, 티타늄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 아연, 몰리브덴, 텅스텐, 은, 금 및 이들이 혼합된 형태로 이루어질 수도 있다.Here, the negative electrode current collector 116a and the positive electrode current collector 112a may be made of thin metal foil, copper, aluminum, stainless steel, nickel, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, zinc, molybdenum, tungsten, It may be made of silver, gold, or a mixture thereof.

또한, 상기 양극집전체(112a) 및 음극집전체(116a)는 각각의 몸체로부터 외부기기와의 전기적인 연결을 위한 음극단자(118a) 및 양극단자(118b)가 각각 형성될 수 있다. 여기서, 상기 양극단자(118b) 및 음극단자(118a)는 상기 양극집전체(112a) 및 음극집전체(116a)로부터 연장되어 외장재(120)의 일측에 돌출되는 형태로 구비될 수도 있고, 외장재(120)의 표면상에 노출되도록 구비될 수도 있다.In addition, the positive electrode current collector 112a and the negative electrode current collector 116a may each have a negative electrode terminal 118a and a positive electrode terminal 118b for electrical connection with an external device from each body. Here, the positive electrode terminal 118b and the negative electrode terminal 118a may be provided in a form extending from the positive electrode current collector 112a and the negative electrode current collector 116a to protrude from one side of the exterior material 120, and the exterior material ( 120) may be provided to be exposed on the surface.

한편, 상기 양극 활물질(112b)은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하며, 이러한 양극 활물질의 대표적인 예로는LiCoO2, LiNiO2, LiNiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, V2O5, V6O13, LiNi1 -x- yCoxMyO2(0 ≤ x≤ 1, 0 ≤y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속)와 같은 리튬-전이 금속 산화물, NCM(Lithium Nickel Cobalt Manganese)계 활물질 중 하나를 사용할 수 있고, 이들이 1종 이상 혼합된 혼합물을 사용할 수 있다.Meanwhile, the positive active material 112b includes a positive active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, and representative examples of such positive active materials include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , LiNi 1 -x- y Co x M y O 2 (0 ≤ x≤ 1, 0 ≤y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1, M is One of lithium-transition metal oxides and NCM (Lithium Nickel Cobalt Manganese)-based active materials such as Al, Sr, Mg, and La) may be used, and a mixture of one or more thereof may be used.

또한, 상기 음극 활물질(116b)은 리튬 이온을 가역적으로 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 이들이 1종 이상 혼합된 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 여기서, 탄소는 탄소나노튜브, 탄소나노와이어, 탄소나노섬유, 흑연, 활성탄, 그래핀 및 그래파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the negative active material 116b includes an anode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, and the negative active material includes crystalline or amorphous carbon, carbon fiber, or carbon of a carbon composite. It may be selected from the group consisting of a negative electrode active material, tin oxide, lithiated ones thereof, lithium, lithium alloys, and mixtures of one or more thereof. 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.

그러나 본 발명에 사용되는 양극 활물질 및 상기 음극 활물질을 이에 한정하는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 양극 활물질 및 음극 활물질이 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.However, the cathode active material and the anode active material used in the present invention are not limited thereto, and it should be noted that both the cathode active material and the anode active material commonly used may be used.

이때, 본 발명에서는 양극 활물질(112b) 및 음극 활물질(116b)에 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 성분을 함유할 수 있다. 이는, 밴딩시 상기 양극 활물질(112b) 및 음극 활물질(116b)이 각각의 집전체(112a, 116a)로부터 박리되거나 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.In this case, in the present invention, a polytetrafluoroethylene (PTFE) component may be contained in the positive active material 112b and the negative active material 116b. This is to prevent the positive active material 112b and the negative active material 116b from peeling off or cracking from the respective current collectors 112a and 116a during bending.

이와 같은 PTFE 성분은 양극 활물질(112b) 및 음극 활물질(116b) 각각의 총중량에서 0.5 ~ 20 wt%일 수 있고, 바람직하게는 5wt% 이하일 수 있다.The PTFE component may be 0.5 to 20 wt%, preferably 5 wt% or less, based on the total weight of each of the positive electrode active material 112b and the negative electrode active material 116b.

한편, 상기 양극(112)과 음극(116) 사이에 배치되는 분리막(114)은 부직포층(114a)의 일면 또는 양면에 나노섬유웹층(114b)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the separator 114 disposed between the anode 112 and the cathode 116 may include a nanofiber web layer 114b on one or both surfaces of the nonwoven fabric layer 114a.

여기서, 상기 나노섬유웹층(114b)은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노섬유 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 나노섬유 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 나노섬유일 수 있다.Here, the nanofiber web layer 114b may be a nanofiber containing at least one selected from among polyacrylonitrile nanofibers and polyvinylidene fluoride nanofibers.

바람직하게는, 상기 나노섬유웹층(114b)은 방사성 및 균일한 기공형성을 확보하기 위해 폴리아크릴니트릴 나노섬유만으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 폴리아크릴로니트릴 나노섬유는 평균직경 0.1 ~ 2㎛일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 ~ 1.0㎛일 수 있다.Preferably, the nanofiber web layer 114b may be composed of only polyacrylnitrile nanofibers to ensure spinning and uniform pore formation. Here, the polyacrylonitrile nanofiber may have an average diameter of 0.1 to 2 μm, preferably 0.1 to 1.0 μm.

이는, 상기 폴리아크릴로니트릴 나노섬유의 평균직경이 0.1㎛ 미만이면 분리막이 충분한 내열성을 확보하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 2㎛를 초과하면 분리막의 기계적 강도는 우수하나 분리막의 탄성력이 오히려 감소할 수 있기 때문이다.If the average diameter of the polyacrylonitrile nanofibers is less than 0.1 μm, there may be a problem in that the separator cannot secure sufficient heat resistance, and when it exceeds 2 μm, the mechanical strength of the separator is excellent, but the elasticity of the separator is rather reduced. because it can

또한, 상기 분리막(114)은 전해액으로 겔 폴리머 전해액이 사용되는 경우 상기 겔 폴리머 전해액의 함침성을 최적화시킬 수 있도록 복합 다공성 분리막이 사용될 수 있다.In addition, the separator 114 may be a composite porous separator to optimize the impregnation property of the gel polymer electrolyte when a gel polymer electrolyte is used as the electrolyte.

즉, 상기 복합 다공성 분리막은 지지체(matrix)로서 사용되며 미세 기공을 갖는 다공성 부직포와, 방사 가능한 고분자 물질로 형성되어 전해액을 함침하고 있는 다공성 나노섬유 웹을 포함할 수 있다.That is, the composite porous separator is used as a matrix and may include a porous nonwoven fabric having micropores, and a porous nanofiber web formed of a spinnable polymer material and impregnated with an electrolyte.

여기서, 상기 다공성 부직포는 PP 부직포, PE 부직포, 코어로서 PP 섬유의 외주에 PE가 코팅된 이중 구조의 PP/PE 섬유로 이루어진 부직포, PP/PE/PP의 3층 구조로 이루어지며, 상대적으로 융점이 낮은 PE에 의해 셧다운 기능을 갖는 부직포, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유로 이루어진 PET 부직포, 또는 셀룰로즈 섬유로 이루어진 부직포 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 PE 부직포는 융점이 100 ~ 120℃일 수 있고, PP 부직포는 융점이 130 ~ 150℃일 수 있으며, PET 부직포는 융점이 230 ~ 250℃일 수 있다.Here, the porous nonwoven fabric consists of a PP nonwoven fabric, a PE nonwoven fabric, a nonwoven fabric consisting of a double structure PP/PE fiber coated with PE on the outer periphery of the PP fiber as a core, and a three-layer structure of PP/PE/PP, and has a relatively melting point. Any one of a nonwoven fabric having a shutdown function due to this low PE, a PET nonwoven fabric made of polyethylene terephthalate (PET) fibers, or a nonwoven fabric made of cellulose fibers can be used. And, the PE nonwoven fabric may have a melting point of 100 to 120° C., the PP nonwoven fabric may have a melting point of 130 to 150° C., and the PET nonwoven fabric may have a melting point of 230 to 250° C.

이때, 상기 다공성 부직포는 두께가 10 내지 40㎛ 범위로 설정되고, 기공도가 5 내지 55%, 걸리값(Gurley value)은 1 내지 1000 sec/100cc로 설정되는 것이 바람직하다.In this case, the porous nonwoven fabric has a thickness of 10 to 40 μm, a porosity of 5 to 55%, and a Gurley value of 1 to 1000 sec/100cc.

한편, 상기 다공성 나노섬유 웹은 각각 전해액에 팽윤이 이루어지는 팽윤성 고분자를 단독으로 사용하거나 팽윤성 고분자에 내열성을 강화할 수 있는 내열성 고분자가 혼합된 혼합 고분자를 사용할 수 있다.On the other hand, the porous nanofiber web may use either a swellable polymer that is swollen in an electrolyte solution alone or a mixed polymer in which a heat-resistant polymer capable of enhancing heat resistance is mixed with the swellable polymer.

이와 같은 상기 다공성 나노섬유 웹은 단일 또는 혼합 폴리머를 용매에 용해시켜 방사용액을 형성한 후, 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 방사하면 방사된 나노섬유가 콜렉터에 축적되어 3차원 기공 구조를 갖는 다공성 나노섬유 웹을 형성하게 된다.The porous nanofiber web is formed by dissolving a single or mixed polymer in a solvent to form a spinning solution, and then spinning the spinning solution using an electrospinning device, the spun nanofibers are accumulated in the collector and have a three-dimensional pore structure A porous nanofiber web is formed.

여기서, 상기 다공성 나노섬유 웹은 용매에 용해되어 방사용액을 형성한 후 전기방사방법으로 방사되어 나노섬유를 형성할 수 있는 폴리머라면 모두 사용이 가능하다. 일례로, 상기 폴리머는 단일 폴리머 또는 혼합 폴리머일 수 있으며, 팽윤성 폴리머, 비팽윤성 폴리머, 내열성 폴리머, 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머가 혼합된 혼합 폴리머, 팽윤성 폴리머와 내열성 폴리머가 혼합된 혼합 폴리머 등이 사용될 수 있다.Here, as long as the porous nanofiber web is dissolved in a solvent to form a spinning solution and then spun by an electrospinning method, any polymer capable of forming nanofibers can be used. For example, the polymer may be a single polymer or a mixed polymer, and a swellable polymer, a non-swellable polymer, a heat-resistant polymer, a mixed polymer in which a swellable polymer and a non-swellable polymer are mixed, and a mixed polymer in which a swellable polymer and a heat-resistant polymer are mixed. can

이때, 상기 다공성 나노섬유 웹이 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머(또는 내열성 폴리머)의 혼합 폴리머를 사용하는 경우, 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머는 9:1 내지 1:9 범위의 중량비, 바람직하게는 8:2 내지 5:5 범위의 중량비로 혼합될 수 있다.At this time, when the porous nanofiber web uses a mixed polymer of a swellable polymer and a non-swellable polymer (or a heat-resistant polymer), the swellable polymer and the non-swellable polymer have a weight ratio in the range of 9:1 to 1:9, preferably 8: It may be mixed in a weight ratio ranging from 2 to 5:5.

통상적으로, 비팽윤성 폴리머의 경우 일반적으로 내열성 폴리머인 것이 많으며 팽윤성 폴리머와 비교할 때 분자량이 크기 때문에 융점도 상대적으로 높다. 이에 따라, 비팽윤성 폴리머는 융점이 180℃ 이상인 내열성 폴리머인 것이 바람직하고, 팽윤성 폴리머는 융점이 150℃이하, 바람직하게는 100~150℃ 범위 내의 융점을 가지는 수지인 것이 바람직하다.In general, in the case of a non-swellable polymer, it is generally a heat-resistant polymer, and as compared with a swellable polymer, the melting point is relatively high because of its high molecular weight. Accordingly, the non-swellable polymer is preferably a heat-resistant polymer having a melting point of 180° C. or higher, and the swellable polymer is preferably a resin having a melting point of 150° C. or less, preferably within the range of 100 to 150° C.

한편, 본 발명에 사용 가능한 팽윤성 폴리머는 전해액에 팽윤이 일어나는 수지로서 전기 방사법에 의하여 초극세 나노섬유로 형성 가능한 것이 사용될 수 있다.On the other hand, the swellable polymer usable in the present invention is a resin that swells in the electrolyte, and can be used that can be formed into ultrafine nanofibers by an electrospinning method.

일례로, 상기 팽윤성 폴리머는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 퍼풀루오로폴리머, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리비닐리덴 클로라이드 및 이들의 공중합체 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에테르 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에스터를 포함하는 폴리에틸렌글리콜 유도체, 폴리(옥시메틸렌-올리 고-옥시에틸렌), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드를 포함하는 폴리옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리(비닐피롤리돈-비닐아세테이트), 폴리스티렌 및 폴리스티렌아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 폴리아크릴로니트릴 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 및 이들 중 1종 이상이 혼합된 혼합물이 사용될 수 있다.In one example, the swellable polymer is polyvinylidene fluoride (PVDF), poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), perfluoropolymer, polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride and copolymers thereof and Polyethylene glycol derivatives including polyethylene glycol dialkyl ethers and polyethylene glycol dialkyl esters, poly(oxymethylene-oligo-oxyethylene), polyoxides including polyethylene oxide and polypropylene oxide, polyvinyl acetate, poly(vinylpi) Rollidone-vinyl acetate), polystyrene and polystyrene acrylonitrile copolymer, polyacrylonitrile copolymer including polyacrylonitrile methyl methacrylate copolymer, polymethyl methacrylate, polymethyl methacrylate copolymer and A mixture in which one or more of these is mixed may be used.

또한, 상기 내열성 폴리머 또는 비팽윤성 폴리머는 전기방사를 위해 유기용매에 용해될 수 있고 유기 전해액에 포함되는 유기 용매에 의해 팽윤성 폴리머보다 팽윤이 더디게 일어나거나 팽윤이 일어나지 않으며, 융점이 180 이상인 수지가 사용될 수 있다.In addition, the heat-resistant polymer or non-swellable polymer can be dissolved in an organic solvent for electrospinning, and swelling occurs more slowly or does not occur than the swelling polymer by the organic solvent contained in the organic electrolyte, and a resin having a melting point of 180 or more may be used can

일례로, 상기 내열성 폴리머 또는 비팽윤성 폴리머는 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리{비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]} 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등을 사용할 수 있다.For example, the heat-resistant polymer or non-swellable polymer may include polyacrylonitrile (PAN), polyamide, polyimide, polyamideimide, poly(meta-phenylene isophthalamide), polysulfone, polyetherketone, polyethylene tere. Aromatic polyesters such as phthalates, polytrimethyleneterephthalate, polyethylene naphthalate, etc., polytetrafluoroethylenes, polydiphenoxyphosphazenes, poly{bis[2-(2-methoxyethoxy)phosphazenes]} Phosphazenes, polyurethane copolymers including polyurethane and polyether urethane, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, and the like can be used.

한편, 상기 부직포층(114a)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.On the other hand, the nonwoven fabric constituting the nonwoven fabric layer 114a is cellulose, cellulose acetate, polyvinyl alcohol (PVA), polysulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide ( polyamide), polyethylene oxide (PEO, polyethylene oxide), polyethylene (PE, polyethylene), polypropylene (PP, polypropylene), polyethylene terephthalate (PET, polyethylene terephthalate), polyurethane (PU, polyurethane), polymethyl methacrylate At least one selected from (PMMA, poly methylmethacrylate) and polyacrylonitrile may be used.

여기서, 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 포함할 수 있다. Here, the nonwoven 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, It may include one or more selected from BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 and PTFE.

그리고 상기 무기첨가제인 무기물 입자는 평균입경이 10 ~ 50 nm일 수 있으며, 바람직하게는 10 ~ 30 nm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 10 ~ 20 nm일 수 있다. And the inorganic particles as the inorganic additive may have an average particle diameter of 10 to 50 nm, preferably 10 to 30 nm, and more preferably 10 to 20 nm.

더불어, 상기 분리막의 평균두께는 10 ~ 100㎛일 수 있고, 바람직하게는 10 ~ 50㎛일 수 있다. 이는, 분리막의 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 박육화에 불리하므로 상기 범위 내의 평균두께를 갖는 것이 좋다.In addition, the average thickness of the separator may be 10 ~ 100㎛, preferably 10 ~ 50㎛. This is because, if the average thickness of the separator is less than 10 μm, the separator is too thin to ensure long-term durability of the separator due to repeated bending and/or unfolding of the battery. It is preferable to have an average thickness within the above range.

그리고 상기 부직포층은 평균두께 10 ~ 30㎛으로, 바람직하게는 15~ 30㎛로 형성시키고, 상기 나노섬유웹층은 평균두께 1 ~ 5㎛를 갖는 것이 좋다.And the nonwoven fabric layer is preferably formed to have an average thickness of 10 ~ 30㎛, preferably 15 ~ 30㎛, the nanofiber web layer has an average thickness of 1 ~ 5㎛.

한편, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 상기 외장재(120)는 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며, 내부에 상기 전극조립체(110) 및 전해액을 수용함으로써 외력으로부터 상기 전극조립체(110)를 보호하기 위한 것이다.On the other hand, the exterior material 120 included in an embodiment of the present invention is made of a plate-shaped member having a predetermined area, and by accommodating the electrode assembly 110 and the electrolyte therein, the electrode assembly 110 from an external force. it is to protect

이를 위해, 상기 외장재(120)는 한 쌍의 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)로 구비되고, 테두리를 따라 접착제를 통해 밀봉됨으로써 내부에 수용된 상기 전해액 및 전극조립체(110)가 외부로 노출되는 것을 방지하고 외부로 누설되는 것을 방지하게 된다.To this end, the exterior material 120 is provided with a pair of the first exterior material 121 and the second exterior material 122, and the electrolyte and the electrode assembly 110 accommodated therein are sealed along the edges with an adhesive to the outside. It prevents exposure to and leakage to the outside.

즉, 상기 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)는 전극조립체 및 전해액을 수용하기 위한 수용부를 형성하는 제1영역(S1)과, 상기 제1영역(S1)을 둘러싸도록 배치되어 전해액이 외부로 누설되는 것을 차단하기 위한 밀봉부를 형성하는 제2영역(S2)을 포함한다.That is, the first casing 121 and the second casing 122 are disposed to surround the first region S1 forming a accommodating portion for accommodating the electrode assembly and the electrolyte, and the first region S1 to surround the electrolyte. and a second region S2 forming a sealing portion for blocking the leakage to the outside.

이러한 외장재(120)는 상기 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)가 두 개의 부재로 이루어진 후 상기 밀봉부를 구성하는 테두리측이 모두 접착제를 통해 밀봉될 수도 있고, 하나의 부재로 이루어지고 폭방향 또는 길이방향을 따라 반으로 접힌 후 맞접하는 나머지 부분이 접착제를 통해 밀봉될 수도 있다. 또한, 별도의 접착제 없이도 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)가 맞닿는 면에 열 접착이 가능한 수지층을 구비한 외장재를 사용하는 경우 열 및 압력을 가해 밀봉시킬 수도 있다. In the case of the exterior material 120, after the first exterior material 121 and the second exterior material 122 are formed of two members, the edges constituting the sealing part may be all sealed through an adhesive, and are formed of a single member. After being folded in half along the width direction or the length direction, the remaining portion abutting may be sealed with an adhesive. In addition, when using an exterior material having a resin layer that can be thermally adhered to the surface where the first exterior material 121 and the second exterior material 122 abut without an adhesive, heat and pressure may be applied to seal it.

본 발명의 일 실시예에 포함되는 외장재(121, 122)는 배터리 내부와 외부간의 열 이동을 차단시키는 단열층(121d, 122d)을 전극조립체와 전해액이 봉지되었을 때를 기준으로 외부에 노출되는 외장재(121, 122) 일면에 구비한다. 이를 통해 배터리의 장시간 사용에 따라 발생하는 열을 배터리 외부공간으로 방출시켜 사용자에게 불쾌감을 주거나 배터리와 인접배치 되는 전자부품에 영향을 주는 것을 예방할 수 있다. 또한, 플렉서블 배터리는 물리적 충격에 의한 보호 및 배터리 내부로 가스나 수분이 침투하는 것을 더욱 방지시키고, 시계줄이나 헤드폰의 헤드밴드와 같이 제품의 외부에 플렉서블 배터리가 배치되도록 응용될 경우 제품 외관의 미감, 사용자 피부에 닿았을 때의 촉감 등을 고려하여 성형부재로 인서트몰딩 시킬 때 인서트 몰딩시 가해지는 고열이 플렉서블 배터리의 내부로 이동하는 것을 차단하여 배터리의 기능저하나 불량발생을 예방하는 기능을 수행한다.The exterior materials 121 and 122 included in an embodiment of the present invention include insulation layers 121d and 122d that block heat transfer between the inside and the outside of the battery when the electrode assembly and the electrolyte are sealed. 121, 122) are provided on one side. In this way, it is possible to prevent the heat generated by long-term use of the battery from being emitted to the external space of the battery, causing discomfort to the user or affecting the electronic components disposed adjacent to the battery. In addition, the flexible battery protects against physical shock and further prevents the penetration of gas or moisture into the battery, and when the flexible battery is applied to the outside of the product, such as a watch band or a headband of a headphone, the aesthetics of the product appearance , When insert molding is performed with a molding member in consideration of the user's skin feeling, etc., the high heat applied during insert molding prevents the movement of the inside of the flexible battery to prevent deterioration of battery function or occurrence of defects. do.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에 대한 하우징 방법에서 인서트몰딩 공정이 필요한 이유는 배터리의 가요성을 향상시키기 위해서 형성된 패턴에 의해 플렉서블 배터리의 외부면은 굴곡이 존재할 수밖에 없고, 상기 굴곡 부분까지 몰딩되도록 하우징 되어야 하며, 하우징 내부면과 배터리의 외부면이 일체로 접착되도록 하우징 되어야 하기 때문이다. 만일 외부면에 굴곡이 존재하는 플렉서블 배터리를, 내부에 수용부가 존재하도록 별도로 제조된 하우징에 삽입 시 별도의 고열이 플렉서블 배터리에 가해지지 않아도 됨에 따라서 열에 의한 플렉서블 배터리의 불량발생이나 기능저하의 문제점은 원천적으로 발생하지 않을 수 있다. 그러나 플렉서블 배터리의 외부면에 형성된 굴곡과 형상 및 크기가 동일한 상기 굴곡의 역상에 해당하는 패턴을 별도로 제조한 하우징 내부의 수용부 표면에 형성시키지 않고서는 상기 수용부 표면과 굴곡이 형성되어 있는 플렉서블 배터리의 외부면 간에는 유격이 필연적으로 발생할 수밖에 없다. 상기 유격은 플렉서블 배터리의 밴딩시 소음을 유발시키는 원인이 되며, 하우징 내부에 수용된 플렉서블 배터리를 고정시키지 못하여 배터리가 하우징 내부에서 이동하는 문제가 있다. 또한, 유격이 발생하는 부분의 하우징 외표면은 배터리의 밴딩시에 울거나 주름이 생기는 문제가 있고 이는 외관의 미감을 심하게 해칠 수 있다. 더 나아가 플렉서블 배터리의 외부면에 형성된 굴곡과 형상 및 크기가 동일한 상기 굴곡의 역상에 해당하는 패턴을 별도로 제조한 하우징 내부의 수용부 표면에 형성시키는 것은 공정 자체가 매우 어렵고 제조비용을 현저히 증가시킬 수 있는 문제가 있다. 그러나 본 발명에 따른 일 실시예에 포함되는 외장재의 일표면에는 단열층을 구비함에 따라 상술한 문제점들을 해결시키는 인서트 몰딩의 방법으로 플렉서블 배터리를 하우징시켜도 플렉서블 배터리의 기능저하나 불량발생을 예방할 수 있다. On the other hand, the reason that the insert molding process is required in the housing method for a flexible battery according to an embodiment of the present invention is that the outer surface of the flexible battery is curved by a pattern formed to improve the flexibility of the battery. This is because the housing must be molded to a part, and the housing must be housed so that the inner surface of the housing and the outer surface of the battery are integrally bonded. If a flexible battery having a curved external surface is inserted into a separately manufactured housing so that there is a receiving part inside, separate high heat does not need to be applied to the flexible battery. It may not occur at all. However, the flexible battery in which the surface of the receiving part and the curvature are formed without forming a pattern corresponding to the inverse of the curvature, which has the same shape and size as the curvature formed on the outer surface of the flexible battery, on the surface of the receiving part inside the separately manufactured housing A gap inevitably occurs between the outer surfaces of The gap causes noise when the flexible battery is bent, and the flexible battery accommodated in the housing cannot be fixed, so that the battery moves inside the housing. In addition, the outer surface of the housing at the portion where the play occurs has a problem of crying or wrinkling when the battery is bent, which may seriously impair the aesthetics of the exterior. Furthermore, the process itself is very difficult and the manufacturing cost can be significantly increased to form a pattern corresponding to the inverse of the curvature, which has the same shape and size as the curvature formed on the outer surface of the flexible battery, on the surface of the receiving part inside the separately manufactured housing. there is a problem However, since a heat insulating layer is provided on one surface of the exterior material included in an embodiment according to the present invention, even if the flexible battery is housed by an insert molding method that solves the above problems, deterioration of the function or occurrence of defects of the flexible battery can be prevented.

상기 단열층(121d, 122d)은 박막으로 구현될 수 있고, 인서트몰딩시 가해지는 고열, 예를 들어 150℃ 이상, 바람직하게는 180℃ 이상에서 형상을 유지할 수 있는 내열성을 갖춘 공지된 단열부재인 경우 제한 없이 사용할 수 있다. 그 일 예로, 상기 단열층(121d, 122d)은 공기를 수용할 수 있는 다수의 미세기공이 형성된 다공성 기재 및/또는 단열필름을 포함할 수 있다. The heat insulating layers 121d and 122d may be implemented as a thin film, and if it is a known heat insulating member with heat resistance that can maintain its shape at high heat applied during insert molding, for example, 150° C. or higher, preferably 180° C. or higher. It can be used without restrictions. As an example, the heat insulating layers 121d and 122d may include a porous substrate and/or a heat insulating film having a plurality of micropores capable of accommodating air.

상기 다공성 기재는 섬유웹, 부직포, 직물 및 편물로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상의 기재를 포함할 수 있다. 성기 직물 및 편물은 섬유가 방향성 및/또는 규칙성을 가지고 배열된 통상의 원단을 의미한다. 또한, 상기 섬유웹 및 부직포는 섬유가 방향성을 가지지 않고 집합되어 형성된 기재를 의미하며, 상기 섬유웹은 방사와 동시에 별도의 접착공정이나 접착제의 투입 없이도 섬유간 융착에 의해 3차원 네트워크 구조를 형성하는 기재를 의미하며, 상기 부직포는 단섬유 간을 별도의 접착제나 열 등을 통해 부착시켜 제조하는 통상의 부직포를 의미한다. 상기와 같은 다공성 기재를 형성하는 섬유는 셀룰로오스계, 단백질, 폴리에스테르계(PET, PBT 등), 폴리아미드계(나일론6, 나일론66 등), 아크릴계(폴리아크릴로니트릴, 모다아크릴 등), 올레핀계(폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등), 비닐계(폴리비닐알코올, 폴리염화비닐 등) 및 불소계(PVDF, PCTFE, PTFE 등) 등을 포함하는 공지된 유기섬유 및/또는 유리섬유, 암면섬유 등의 무기섬유일 수 있다.The porous substrate may include one or more substrates selected from the group consisting of a fibrous web, a nonwoven fabric, a woven fabric, and a knitted fabric. Genital fabrics and knitted fabrics refer to ordinary fabrics in which fibers are arranged with directionality and/or regularity. In addition, the fiber web and the nonwoven fabric refer to a substrate formed by assembling fibers without having a direction, and the fiber web forms a three-dimensional network structure by fusion between fibers without a separate bonding process or adhesive input at the same time as spinning. It means a base material, and the nonwoven fabric means a conventional nonwoven fabric manufactured by attaching short fibers to each other through a separate adhesive or heat. The fibers forming the porous substrate as described above include cellulose, protein, polyester (PET, PBT, etc.), polyamide (nylon 6, nylon 66, etc.), acrylic (polyacrylonitrile, modacryl, etc.), olefin Inorganic such as known organic fibers and/or glass fibers, rock wool fibers, etc., including polypropylene, polyethylene, etc.), vinyl-based (polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, etc.) and fluorine-based (PVDF, PCTFE, PTFE, etc.) It may be a fiber.

본 발명의 일 실시예에 포함되는 단열층(121d, 122d)은 섬유웹일 수 있으며, 일예로 전기방사를 통해 형성된 나노섬유웹일 수 있다. 상기 나노섬유웹을 형성하는 나노섬유는 인서트몰딩시 가해지는 고열을 견딜 수 있는 내열성을 갖추기 위해 폴리아크릴로니트릴 나노섬유를 포함할 수 있다. 또한, 나노섬유웹을 형성하는 나노섬유 자체가 접착성을 발현하여 내구성, 기계적 강도를 향상시키기 위하여 폴리비닐리덴플루오라이드 나노섬유를 포함할 수 있다. 또는 상기 나노섬유는 폴리아크릴로니트릴과 폴리비닐리덴플루오라이드의 복합나노섬유일 수 있고, 이를 통해 내열성 및 접착성을 통한 내구성, 기계적강도를 동시에 발현시킬 수 있다. 이때, 상기 복합나노섬유는 모노사 내에서 폴리아크릴로니트릴과 폴리비닐리덴플루오라이드가 6:4 ~ 8.5:1.5의 중량비로 혼합된 복합나노섬유일 수 있다. 만일 PAN과 PVDF가 6:4 비율 미만으로 포함되는 경우 내열성이 저하되어 단열효과를 발현하는 도중에 나노섬유웹의 용융이 발생함에 따라 나노섬유웹의 기공이 현저히 감소하여 단열효과가 제대로 발현되지 않는 문제점이 있을 수 있다. 또한, 만일 PAN과 PVDF가 8.5:1.5 비율을 초과하여 포함되는 경우 기계적 강도, 내구성을 발현시키기 어려우며, PAN의 비율이 높아 전기방사시에 방사성이 현저히 떨어져 생산성이 좋지 않을 수 있고, 목적하는 수준의 기공도와 공경 등을 구현하기 어려워 충분한 단열효과를 발현하는 나노섬유웹을 제조하기 어렵다. 나아가 나노섬유웹과 인서트몰딩으로 제조되는 외부하우징과 플렉서블 배터리의 부착력이 감소할 수 있는 문제점이 있다.The heat insulating layers 121d and 122d included in an embodiment of the present invention may be a fibrous web, for example, a nanofiber web formed through electrospinning. The nanofibers forming the nanofiber web may include polyacrylonitrile nanofibers to have heat resistance to withstand high heat applied during insert molding. In addition, the nanofibers forming the nanofiber web may include polyvinylidene fluoride nanofibers to improve durability and mechanical strength by expressing adhesiveness. Alternatively, the nanofiber may be a composite nanofiber of polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride, through which durability and mechanical strength can be simultaneously expressed through heat resistance and adhesion. In this case, the composite nanofiber may be a composite nanofiber in which polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride are mixed in a weight ratio of 6:4 to 8.5:1.5 in the monofilament. If PAN and PVDF are included in a ratio of less than 6:4, heat resistance is lowered, and as the nanofiber web melts during the thermal insulation effect, the pores of the nanofiber web are remarkably reduced and the thermal insulation effect is not properly expressed. This can be. In addition, if PAN and PVDF are included in an excess of 8.5:1.5 ratio, it is difficult to express mechanical strength and durability, and since the ratio of PAN is high, the radioactivity may be significantly lowered during electrospinning, and productivity may be poor. Since it is difficult to implement porosity and pore size, it is difficult to manufacture a nanofiber web that exhibits sufficient thermal insulation effect. Furthermore, there is a problem in that the adhesive force of the flexible battery and the outer housing manufactured by the nanofiber web and insert molding may be reduced.

또한, 나노섬유웹을 형성하는 나노섬유의 평균직경은 0.1㎛ ~ 2㎛인 것을, 바람직하게는 0.1㎛ ~ 1.0㎛일 수 있으며, 이때, 나노섬유의 평균직경이 0.1㎛ 미만이면 충분한 다공성을 확보하지 못해서 단열성이 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 2㎛를 초과하는 경우, 나노섬유에 의해 형성된 공극이 너무 커서 오히려 단열성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다. In addition, the average diameter of the nanofibers forming the nanofiber web may be 0.1 μm to 2 μm, preferably 0.1 μm to 1.0 μm, and in this case, if the average diameter of the nanofiber is less than 0.1 μm, sufficient porosity is ensured There may be a problem in that the thermal insulation is not good, and if it exceeds 2 μm, the voids formed by the nanofibers are too large and there may be a problem in that the thermal insulation is rather poor.

또한, 상기 나노섬유웹은 평량이 2 ~ 6 g/㎡이며, 기공도가 40% 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 40 ~ 80%일 수 있고, 또한, 평균공경은 300 ~ 400㎛일 수 있으며, 이를 통해 목적하는 단열효과를 더욱 더 향상되도록 발현시킬 수 있다. 만일 기공도가 80% 초과 및/또는 평균공경 400㎛ 초과하는 경우 나노섬유웹의 기계적 강도가 약해 단열층으로써의 기능을 제대로 수행할 수 없을 수 있In addition, the nanofiber web may have a basis weight of 2 to 6 g/m 2 , and a porosity of 40% or more, more preferably 40 to 80%, and an average pore diameter of 300 to 400 μm. , through this, it is possible to express the desired thermal insulation effect to be further improved. If the porosity exceeds 80% and/or the average pore diameter exceeds 400㎛, the mechanical strength of the nanofiber web is weak, so it may not be able to properly function as a heat insulating layer.

또한, 상기 단열필름은 공지된 단열필름을 사용할 수 있고, 필름 내부에 공기주머니를 구비하는 필름이거나 필름 내부에 공기를 함유하고 있지 않은 상태로 단열효과를 발현하는 공지의 단열필름인 경우 본 발명에서 특별히 구체적 종류를 한정하지 않는다. 다만, 바람직하게는 인서트 몰딩의 온도를 고려해서 융점이 130℃, 바람직하게는 150℃, 보다 바람직하게는 180℃ 및 더 바람직하게는 200℃ 이상인 재질로 형성된 단열필름일 수 있다.In addition, in the present invention, in the case of a known heat insulating film, a known heat insulating film can be used, and the heat insulating film is a film having an air bag inside the film or a known heat insulating film that exhibits a heat insulating effect in a state that does not contain air inside the film It does not specifically limit a specific kind. However, it may be preferably an insulating film formed of a material having a melting point of 130°C, preferably 150°C, more preferably 180°C, and more preferably 200°C or higher in consideration of the temperature of insert molding.

한편, 단열층으로 섬유웹, 구체적으로 나노섬유웹을 사용할 경우 단열효과 이외에 인서트몰딩을 통한 하우징과 플렉서블 배터리간의 부착력을 더욱 현저히 향상시키는 효과가 있다. 즉, 인서트몰딩 되어 몰딩재료가 플렉서블 배터리에 형성된 패턴의 굴곡부를 매립시킴에 따라 몰딩재료와 플렉서블 배터리의 밀착력이 좋으나, 인서트 몰딩 후, 플렉서블 배터리의 잦은 밴딩 시 몰딩재료와 플렉서블 배터리 간의 접착력 약화에 따른 유격, 들뜸이 발생할 수 있고, 이를 통해 외관의 미감저해, 소음발생 등의 문제가 있을 수 있다. 그러나 단열층으로 나노섬유웹을 사용할 경우 외부 하우징과 플렉서블 배터리간의 부착력을 향상시켜 잦은 벤딩에도 하우징 들뜨거나 떨어져나가는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.On the other hand, when a fiber web, specifically, a nanofiber web is used as the heat insulating layer, there is an effect of more remarkably improving the adhesion between the housing and the flexible battery through insert molding in addition to the heat insulating effect. That is, as the molding material is insert-molded and the curved part of the pattern formed in the flexible battery is buried, the adhesion between the molding material and the flexible battery is good. Gap and lifting may occur, and through this, there may be problems such as deterioration of appearance and noise generation. However, when the nanofiber web is used as an insulating layer, there is an advantage in that the adhesion between the external housing and the flexible battery can be improved, and thus the housing can be prevented from lifting or falling off even when bending frequently.

또한, 상기 단열층(121d, 122d)은 평균두께 10 ㎛ ~ 50 ㎛, 바람직하게는 평균 두께 15 ㎛ ~ 40 ㎛, 더욱 바람직하게는 15 ㎛ ~ 35 ㎛로 형성시키는 것이 좋다. 이때, 단열층은 평균두께 10 ㎛ 미만이면 목적하는 수준의 단열효과를 발현시킬 수 없는 문제가 있고, 50㎛를 초과하는 것은 비경제적이며, 슬림화된 플렉서블 배터리를 제조하는데 있어서 바람직하지 못할 수 있다.In addition, the heat insulating layers 121d and 122d are preferably formed to have an average thickness of 10 μm to 50 μm, preferably 15 μm to 40 μm, and more preferably 15 μm to 35 μm. At this time, if the average thickness of the insulating layer is less than 10 μm, there is a problem that the desired level of thermal insulation effect cannot be expressed, and if it exceeds 50 μm, it is uneconomical and may not be preferable in manufacturing a slimmed flexible battery.

또한, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 단열층(123d)은 도 10b에 도시된 것과 같이 제1 단열층(123d1) 및 제2 단열층(123d2)이 적층된 구조일 수 있고, 이때 상기 제1 단열층(123d1)은 상술한 나노섬유웹일 수 있고, 제2 단열층(123d2)은 부직포일 수 있다. 이때, 상기 나노섬유웹의 두께는 3 ~ 10㎛일 수 있고, 부직포의 두께는 10 ~ 40㎛일 수 있다. 이때 상기 부직포는 그 자체가 단열층의 기능을 하는 동시에 적층되는 나노섬유웹의 기계적 강도를 보완시켜 단열층의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하는 역할을 담당할 수 있다. In addition, the heat insulating layer 123d included in the embodiment of the present invention may have a structure in which a first heat insulating layer 123d 1 and a second heat insulating layer 123d 2 are stacked, as shown in FIG. 10B , in this case, the first The heat insulation layer (123d 1 ) may be the above-described nanofiber web, and the second heat insulation layer (123d 2 ) may be a nonwoven fabric. At this time, the thickness of the nanofiber web may be 3 ~ 10㎛, the thickness of the nonwoven fabric may be 10 ~ 40㎛. In this case, the nonwoven fabric itself functions as a heat insulating layer and at the same time complements the mechanical strength of the laminated nanofiber web to further improve the durability of the heat insulating layer.

한편, 본 발명의 일실시예에 포함되는 외장재는 상술한 단열층(121d, 122d, 123d)의 하부에 순차적으로 제2수지층(121c, 122c, 123c), 금속층(121b, 122b, 123b) 및 제1수지층(121a, 122a, 123a)이 적층된 형태로 구비될 수 있고, 즉, 상기 외장재(120, 123)는 상기 제1수지층(121a, 122a, 123a)은 내측에 배치되어 전해액과 접하고 상기 단열층(121d, 122d, 123d)은 외부로 노출된다.On the other hand, the exterior material included in the embodiment of the present invention sequentially under the above-described heat insulating layers (121d, 122d, 123d) second resin layers (121c, 122c, 123c), metal layers (121b, 122b, 123b) and the first One resin layer (121a, 122a, 123a) may be provided in a stacked form, that is, the exterior material (120, 123) is the first resin layer (121a, 122a, 123a) is disposed on the inside and in contact with the electrolyte The heat insulating layers 121d, 122d, and 123d are exposed to the outside.

이때, 상기 제1수지층(121a, 122a)은 외장재(121, 122) 간을 서로 실링시켜 배터리 내부에 구비되는 전해액이 외부로 누액되지 않도록 밀봉시킬 수 있는 접합부재의 역할을 담당한다. 상기 제1수지층(121a, 122a)은 통상적으로 배터리용 외장재에 구비되는 접합부재의 재질일 수 있으나, 바람직하게는 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 있고, 바람직하게는 PPa(acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene) 중 선택된 하나의 단일층으로 구성될 수 있고, 이들 중 2종 이상이 적층되어 구성될 수도 있다.At this time, the first resin layers 121a and 122a serve as a bonding member capable of sealing the spaces between the exterior materials 121 and 122 so that the electrolyte provided inside the battery does not leak to the outside. The first resin layers 121a and 122a may be a material of a bonding member typically provided in a battery exterior material, but preferably PPa (acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), or 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 resin and phenol resin or a laminate structure thereof. may, preferably PPa (acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), LLDPE (Linear Low Density Polyethylene), LDPE (Low Density Polyethylene), HDPE (High Density Polyethylene) may be composed of a single layer selected from Also, two or more of them may be stacked and configured.

그리고, 상기 제1수지층(121a, 122a)은 평균두께가 20㎛ ~ 80㎛일 수 있으며, 바람직하게는 평균두께가 20㎛ ~ 60㎛일 수 있다.In addition, the first resin layers 121a and 122a may have an average thickness of 20 μm to 80 μm, and preferably, an average thickness of 20 μm to 60 μm.

이는, 상기 제1수지층(121a, 122a)의 평균두께가 20㎛ 미만이면 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)의 테두리 측을 밀봉하는 과정에서 서로 맞접하는 제1수지층(121a, 122a)간의 접합력 이 떨어지거나 전해액의 누설을 방지하기 위한 기밀성을 확보하는데 불리할 수 있고, 평균두께가 80㎛를 초과하게 되면 비경제적이며 박형화에 불리하기 때문이다.In this case, when the average thickness of the first resin layers 121a and 122a is less than 20 μm, the first resin layer 121a abuts against each other in the process of sealing the edge side of the first exterior material 121 and the second exterior material 122 . , 122a) may decrease or it may be disadvantageous in securing airtightness to prevent leakage of electrolyte, and if the average thickness exceeds 80㎛, it is uneconomical and disadvantageous to thinning.

상기, 금속층(121b, 122b, 123b)은 외부로부터 전극조립체 및 전해액의 수용부 측으로 습기가 침투되는 것을 방지하고 전해액이 수용부에서 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 것이다. The metal layers 121b, 122b, and 123b are to prevent moisture from penetrating into the electrode assembly and the receiving part of the electrolyte from the outside, and to prevent the electrolyte from leaking from the receiving part to the outside.

이를 위해, 상기 금속층(121b, 122b, 123b)은 습기 및 전해액이 통과할 수 없도록 밀도가 조밀한 금속층으로 이루어질 수 있다. 상기 금속층은 포일(foil)류의 금속박판이나 후술할 제2수지층(121c, 122c, 123c)상에 통상의 공지된 방법, 예를 들어 스퍼터링, 화학기상증착 등의 방법을 통해 형성되는 금속증착막을 통해 형성될 수 있고, 바람직하게는 금속박판으로 형성될 수 있으며, 이를 통해 패턴 형성시 금속층의 크랙이 방지되어 전해액이 외부로 누출되고, 외부로부터의 투습을 방지할 수 있다.To this end, the metal layers 121b, 122b, and 123b may be formed of a dense metal layer so that moisture and electrolyte cannot pass therethrough. The metal layer is a metal thin plate of a foil type or a second resin layer (121c, 122c, 123c) to be described later by a known method, for example, a metal deposition film formed through a method such as sputtering, chemical vapor deposition, etc. may be formed through, and preferably may be formed of a metal thin plate, through which cracks in the metal layer are prevented during pattern formation, so that the electrolyte is leaked to the outside, and moisture permeation from the outside can be prevented.

일례로, 상기 금속층(121b, 122b, 123b)은 알루미늄, 구리, 인청동(phosphorbronze, PB), 알루미늄청동(aluminium bronze), 백동, 베릴륨-구리(Berylium-copper), 크롬-구리, 티탄-구리, 철-구리, 코르손 합금 및 크롬-지르코늄 구리 합금 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.For example, the metal layers 121b, 122b, 123b may include aluminum, copper, phosphorbronze (PB), aluminum bronze, cupronickel, beryllium-copper, chromium-copper, titanium-copper, It may include at least one selected from iron-copper, a Corson alloy, and a chromium-zirconium copper alloy.

이때, 상기 금속층(121b, 122b, 123b)은 선팽창 계수가 1.0×10-7 ~ 1.7×10-7/℃일 수 있으며, 바람직하게는 1.2×10-7 ~ 1.5×10-7/℃일 수 있다. 이는, 선팽창 계수가 1.0×10-7/℃ 미만이면 충분한 유연성을 확보할 수 없어 밴딩시 발생되는 외력에 의해 크랙(crack)이 발생할 수 있고, 선팽창 계수가 1.7×10-7/℃를 초과하게 되면 강성이 저하되어 형태의 변형이 심하게 일어날 수 있기 때문이다.At this time, the metal layers (121b, 122b, 123b) may have a coefficient of linear expansion of 1.0×10 -7 to 1.7×10 -7 /°C, preferably 1.2×10 -7 to 1.5×10 -7 /°C. have. This is, if the coefficient of linear expansion is less than 1.0×10 -7 /℃, sufficient flexibility cannot be secured, so cracks may occur due to external force generated during bending, and the coefficient of linear expansion exceeds 1.7×10 -7 /℃ This is because the rigidity is lowered and the shape deformation can occur severely.

이와 같은 금속층(121b, 122b, 123b)은 평균두께는 5㎛ 이상일 수 있으며, 바람직하게는 5㎛ ~ 100㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30㎛ ~ 50㎛일 수 있다. The metal layers 121b, 122b, and 123b may have an average thickness of 5 μm or more, preferably 5 μm to 100 μm, and more preferably 30 μm to 50 μm.

이는, 금속층의 평균두께가 5㎛ 미만이면 수용부 내부로 습기가 침투되거나 수용부 내부의 전해액이 외부로 누수될 수 있기 때문이다.This is because, when the average thickness of the metal layer is less than 5 μm, moisture may penetrate into the accommodating part or the electrolyte inside the accommodating part may leak to the outside.

상기 제2수지층(121c, 122c, 123c)은 외장재(120, 123)의 노출면 측에 위치하여 외장재의 강도를 보강하고 외부에서 인가되는 물리적인 접촉에 의하여 외장재에 스크래치와 같은 손상이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.The second resin layer (121c, 122c, 123c) is located on the exposed surface side of the exterior material (120, 123) to reinforce the strength of the exterior material, and damage such as scratches to the exterior material by physical contact applied from the outside. is to prevent

이와 같은 제2수지층(121c, 122c, 123c)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.The second resin layers 121c, 122c, and 123c may include at least one selected from nylon, polyethylene terephthalate (PET), cyclo olefin polymer (COP), polyimide (PI), and a fluorine-based compound, preferably It may include nylon or a fluorine-based compound.

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(polychlorotrifluoroethylene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.Here, 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 (polychlorotrifluoroethylene) It may include at least one selected type.

이때, 상기 제2수지층(121c, 122c, 123c)은 평균두께가 10㎛ ~ 50㎛일 수 있고, 바람직하게는 평균두께가 15㎛ ~ 40㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 15㎛ ~ 35㎛일 수 있다.At this time, the second resin layer (121c, 122c, 123c) may have an average thickness of 10㎛ ~ 50㎛, preferably, the average thickness may be 15㎛ ~ 40㎛, more preferably 15㎛ ~ 35 μm.

이는, 상기 제2수지층(121c, 122c, 123c)의 평균두께가 10㎛ 미만이면 기계적 물성을 확보할 수 없으며, 50㎛를 초과하는 것은 기계적 물성의 확보에는 유리하나 비경제적이고 박형화에 불리하기 때문이다.This is because, if the average thickness of the second resin layers 121c, 122c, 123c is less than 10 μm, mechanical properties cannot be secured, and if it exceeds 50 μm, it is advantageous to secure mechanical properties, but it is uneconomical and disadvantageous in reducing the thickness. to be.

한편, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')는 상기 금속층(121b, 122b, 123b)과 제1수지층(121a, 122a, 123a) 사이에 제1 접착층(미도시)을 더 포함할 수 있다. On the other hand, the flexible batteries 100 and 100' according to the present invention may further include a first adhesive layer (not shown) between the metal layers 121b, 122b, 123b and the first resin layers 121a, 122a, 123a.

상기 제1 접착층은 금속층(121b, 122b, 123b)과 제1수지층(121a, 122a, 123a) 간의 접착력을 높여주는 역할과 함께, 외장재의 내부에 수용되는 전해액이 외장재의 금속층(121b, 122b, 123b)에 도달하는 것을 방지하여 산성의 전해액으로 금속층(121b, 122b, 123b)이 부식되고 및/또는 제1수지층(121a, 122a, 123a)과 금속층(121b, 122b, 123b)이 박리되는 것을 예방할 수 있다. 또한, 플렉서블 배터리(100, 100')의 사용과정 중에 이상 과열 등과 같은 문제가 발생하여 플랙서블 배터리가 팽창하는 경우에도 전해액이 누출되는 것을 방지하여 안전성에 대한 신뢰성을 부여할 수 있다. 나아가, 외장재에는 배터리에 가요성을 향상시키는 패턴이 형성되는데, 상기 패턴을 외장재에 형성시킬 때 제1수지층(121a, 122a, 123a)에 크랙이 발생하여 전해액의 누액이 발생할 수 있는데, 상기 제1 접착층은 패턴형성과정에서 발생할 수 있는 제1수지층(121a, 122a, 123a)의 크랙을 방지시킬 수 있다.The first adhesive layer serves to increase the adhesive force between the metal layers 121b, 122b, 123b and the first resin layer 121a, 122a, 123a, and the electrolyte accommodated in the exterior material is the metal layer 121b, 122b, 123b) to prevent the metal layers 121b, 122b, 123b from being corroded with the acidic electrolyte and/or from the first resin layers 121a, 122a, 123a and the metal layers 121b, 122b, 123b being peeled off It can be prevented. In addition, even when the flexible battery expands due to a problem such as abnormal overheating during the use of the flexible batteries 100 and 100 ′, it is possible to prevent leakage of the electrolyte, thereby providing reliability for safety. Furthermore, a pattern for improving the flexibility of the battery is formed on the exterior material. When the pattern is formed on the exterior material, cracks may occur in the first resin layers 121a, 122a, and 123a to cause electrolyte leakage. The first adhesive layer may prevent cracks in the first resin layers 121a, 122a, and 123a that may occur during the pattern formation process.

이와 같은 상기 제1 접착층은 상기 제1수지층(121a, 122a, 123a)과의 상용성에 따른 접착력 향상을 위하여 제1수지층(121a, 122a, 123a)과 유사한 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 제1 접착층은 실리콘, 폴리프탈레이트, 산 변성 폴리프로필렌(PPa, acid modified polypropylene) 및 산 변성 폴리에틸렌(Pea, acid modified polyethylene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The first adhesive layer may be made of a material similar to that of the first resin layers 121a, 122a, and 123a in order to improve adhesion according to compatibility with the first resin layers 121a, 122a, and 123a. For example, the first adhesive layer may include at least one selected from silicone, polyphthalate, acid modified polypropylene (PPa), and acid modified polyethylene (Pea, acid modified polyethylene).

이때, 상기 제1 접착층은 평균두께가 5㎛ ~ 30㎛일 수 있고, 바람직하게는 10㎛ ~ 20㎛일 수 있다. 이는, 상기 제1 접착층의 평균두께가 5㎛를 초과하면 안정적인 접착력 확보가 어려울 수 있고, 30㎛를 초과하면 박형화에 불리하다.In this case, the first adhesive layer may have an average thickness of 5 μm to 30 μm, preferably 10 μm to 20 μm. This is, when the average thickness of the first adhesive layer exceeds 5 μm, it may be difficult to secure stable adhesive force, and when it exceeds 30 μm, it is disadvantageous in reducing the thickness.

또한, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100, 100')는 상기 금속층(121b, 122b, 123b)과 제2수지층(121c, 122c, 123c) 사이에 드라이 라미네이트층(미도시)을 더 포함할 수 있다. In addition, the flexible battery 100, 100' according to the present invention may further include a dry laminate layer (not shown) between the metal layers 121b, 122b, 123b and the second resin layers 121c, 122c, 123c. have.

상기 드라이 라미네이트층은 상기 금속층(121b, 122b, 123b)과 제2수지층(121c, 122c, 123c)을 접착시키는 역할을 담당하며, 공지된 수성 및/또는 유성의 공지된 유기용제형 접착제를 건조시켜 형성시킬 수 있다.The dry laminate layer serves to bond the metal layers 121b, 122b, 123b and the second resin layers 121c, 122c, 123c, and dries the known water-based and/or oil-based known organic solvent-type adhesives. can be formed.

이때, 상기 드라이 라미네이트층은 평균두께 1㎛ ~ 7㎛일 수 있으며, 바람직하게는 2㎛ ~ 5㎛로, 더욱 바람직하게는 2.5㎛ ~ 3.5㎛일 수 있다.In this case, the dry laminate layer may have an average thickness of 1 μm to 7 μm, preferably 2 μm to 5 μm, and more preferably 2.5 μm to 3.5 μm.

이는, 상기 드라이 라미네이트층의 평균두께가 1㎛ 미만이면 접착력이 너무 약해서 금속층(121b, 122b, 123b)과 제2수지층(121c, 122c, 123c)간의 박리가 발생할 수 있고, 7㎛를 초과하면 불필요하게 드라이 라미네이트층의 두께가 두꺼워져 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성하는데 불리한 영향을 미칠 수 있기 때문이다.This is because, if the average thickness of the dry laminate layer is less than 1 μm, the adhesive force is too weak, so that peeling between the metal layers 121b, 122b, 123b and the second resin layers 121c, 122c, 123c may occur, and if it exceeds 7 μm, This is because the thickness of the dry laminate layer is unnecessarily thickened, which may adversely affect the formation of a pattern for shrinkage and relaxation.

또한, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100, 100')는 상기 제2수지층(121c, 122c, 123c) 및 단열층(121d, 122d, 123d)사이에 제2 접착층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 접착층은 상기 제2수지층(121c, 122c, 123c) 및 단열층(121d, 122d, 123d)을 접착시키는 역할을 하며, 공지된 수성 및/또는 유성의 공지된 유기용제형 접착제를 건조시켜 형성시킬 수 있고, 이때 상기 제2 접착층의 두께는 2 ~ 12㎛일 수 있다. 만일 제2접착층의 두께가 2㎛미만일 경우 외장재로부터 단열층이 박리되는 문제가 있을 수 있고, 제2접착층의 두께가 12㎛를 초과하는 경우 단열층으로 다공성 기재를 사용하는 경우 다공성 기재의 기공 내부로 상기 제2접착층이 침투하여 기공을 막음에 따라서 단열층의 기공도가 감소하여 목적하는 수준의 단열효과를 발현시킬 수 없는 문제가 있다. In addition, the flexible battery 100, 100' according to the present invention may further include a second adhesive layer (not shown) between the second resin layers 121c, 122c, 123c and the heat insulating layers 121d, 122d, 123d. have. The second adhesive layer serves to adhere the second resin layer (121c, 122c, 123c) and the heat insulating layer (121d, 122d, 123d), and a known water-based and/or oil-based organic solvent-type adhesive is dried to may be formed, and in this case, the thickness of the second adhesive layer may be 2 to 12 μm. If the thickness of the second adhesive layer is less than 2 μm, there may be a problem in that the heat insulating layer is peeled off from the exterior material, and if the thickness of the second adhesive layer exceeds 12 μm, when using a porous substrate as the heat insulating layer, the As the second adhesive layer penetrates and blocks the pores, the porosity of the heat-insulating layer decreases, and thus there is a problem in that the desired level of heat-insulating effect cannot be expressed.

한편, 본 발명의 일 실시예에 포함되는 외장재(124, 125)는 도 10c 및 도 10d에 도시된 것과 같이 제2수지층을 생략하여 배터리의 외부에서 내부층 방향으로 순차적으로 단열층(124d, 125d), 금속층(124b, 125b) 및 제1수지층(124a, 125a)이 적층된 형태일 수 있고, 이를 통해 외장재의 두께를 슬림화시키는 동시에 생략되는 제2수지층의 두께만큼 단열층의 두께를 증가시킬 수 있어서 보다 향상된 단열효과를 발현시킬 수 있는 이점이 있다. 이때, 단열층(124d, 125d) 및 금속층(124b, 125b) 사이에는 상술한 제2 접착층이 더 형성되어 단열층(124d, 125d)과 금속층(124b, 125b)을 접착시킬 수 있다. On the other hand, the exterior materials 124 and 125 included in the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 10c and 10d, omit the second resin layer and sequentially the heat insulating layers 124d and 125d from the outside of the battery to the inner layer. ), the metal layers 124b and 125b and the first resin layers 124a and 125a may be stacked, thereby reducing the thickness of the exterior material and increasing the thickness of the insulation layer by the thickness of the omitted second resin layer. This has the advantage of being able to express a more improved thermal insulation effect. In this case, the above-described second adhesive layer may be further formed between the heat insulating layers 124d and 125d and the metal layers 124b and 125b to adhere the heat insulating layers 124d and 125d to the metal layers 124b and 125b.

한편, 상기 전극조립체(110)와 함께 수용부에 봉지되는 전해액은 통상적으로 사용되는 액상의 전해액이 사용될 수 있다.On the other hand, as the electrolyte to be sealed in the accommodating part together with the electrode assembly 110, a liquid electrolyte generally used may be used.

일예로, 상기 전해액은 비수성 유기용매와 리튬염의 용질이 포함된 유기 전해액을 사용할 수 있다. 여기서, 상기 비수성 유기용매로는 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 사용할 수 있다. 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(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 디부틸에테르 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐케톤이 있으나, 본 발명은 비수성 유기용매의 종류에 한정되는 것은 아니다.For example, as the electrolyte, an organic electrolyte containing a non-aqueous organic solvent and a solute of a lithium salt may be used. Here, as the non-aqueous organic solvent, carbonate, ester, ether or ketone may be used. 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. may 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 dibutyl ether may be used as the ether, and polymethylvinyl ketone may be used as the ketone. However, the present invention is not limited to the type of the non-aqueous organic solvent.

또한, 본 발명에 사용되는 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 유리수이다.) 및 LiSO3CF3로 이루어진 군에서 선택되는 것을 하나 이상 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte used in the present invention may include a lithium salt, and the lithium salt acts as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of a basic lithium battery, 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 rational numbers) and LiSO 3 CF 3 may include one or more selected from the group consisting of, or a mixture thereof.

이때, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')에 사용되는 전해액은 통상의 액상 전해액이 사용될 수도 있지만, 바람직하게는 겔 폴리머 전해질이 사용될 수 있고, 이를 통해 액상의 전해액을 구비한 플렉서블 배터리에서 발생할 수 있는 밴딩시 가스 누출 및 누액 발생을 방지할 수 있다.At this time, the electrolyte used in the flexible batteries 100 and 100' according to the present invention may be a conventional liquid electrolyte, but preferably a gel polymer electrolyte may be used, and through this, a flexible battery having a liquid electrolyte may be generated. Gas leakage and leakage can be prevented during banding.

상기 겔 폴리머 전해질은 비수성 유기용매와 리튬염의 용질, 겔 폴리머 형성용 모노머와 중합 개시제를 포함하는 유기 전해액을 겔화 열처리시켜 겔 폴리머 전해질을 형성할 수 있다. 이와 같은 겔 폴리머 전해질은 상기 유기 전해액을 단독으로 열처리할 수도 있지만, 플렉서블 배터리의 내부에서 구비된 분리막에 상기 유기 전해액을 함침시킨 상태에서 열처리하여 모노머를 in-situ 중합하여 겔 상태의 겔 폴리머가 분리막(114)의 기공에 함습된 형태로 구현할 수 있다. 플렉서블 배터리내에서 in-situ 중합 반응은 열 중합을 통해 진행되며, 중합 시간은 대략 20분~12시간 정도 소요되고, 열 중합은 40 내지 90에서 수행될 수 있다. The gel polymer electrolyte may be formed by subjecting an organic electrolyte solution including a non-aqueous organic solvent, a solute of a lithium salt, a monomer for forming a gel polymer, and a polymerization initiator to gelation heat treatment to form a gel polymer electrolyte. Although such a gel polymer electrolyte may be heat-treated alone, the organic electrolyte is heat-treated in a state in which the organic electrolyte is impregnated in a separator provided inside the flexible battery to in-situ polymerization of monomers to form a gel polymer in a gel state as a separator It can be implemented in the form impregnated in the pores of (114). In the flexible battery, the in-situ polymerization reaction proceeds through thermal polymerization, the polymerization time is approximately 20 minutes to 12 hours, and the thermal polymerization may be performed at 40 to 90 °C.

이때, 상기 겔 폴리머 형성용 모노머는 중합 개시제에 의해 중합 반응이 이루어지면서 중합체가 겔 폴리머를 형성하는 모노머라면 어떤 것도 사용 가능하다. 예를 들어, 메틸메타크릴레이트(MMA), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌 옥사이드(PPO), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리메타크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 그 중합체에 대한 모노머나, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜아크릴레이트와 같은 2개 이상의 관능기를 가지는 폴리아크릴레이트를 예시할 수 있다.In this case, as the monomer for forming the gel polymer, any monomer may be used as long as the polymer is a monomer that forms a gel polymer while the polymerization reaction is performed by the polymerization initiator. For example, methyl methacrylate (MMA), polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethacrylate (PMA), Polymethyl methacrylate (PMMA) or a monomer for a polymer thereof, or polyacrylate having two or more functional groups such as polyethylene glycol dimethacrylate and polyethylene glycol acrylate can be exemplified.

또한, 상기 중합 개시제의 예로는 벤조일퍼옥사이드(Benzoyl peroxide), 아세틸퍼옥사이드(Acetyl peroxide), 디라우릴퍼옥사이드(Dilauryl peroxide), 디-터트부틸퍼옥사이드(Di-tertbutylperoxide), 큐밀하이드로퍼옥사이드(Cumyl hydroperoxide), 하이드로겐퍼옥사이드(Hydrogen peroxide) 등의 유기과산화물류나 히드로과산화물류와, 2,2-아조비스(2-시아노부탄)(2,2-Azobis(2-cyanobutane)), 2,2-아조비스(메틸부티로나이트릴)(2,2-Azobis(Methylbutyronitrile)) 등의 아조화합물류 등이 있다. 상기 중합 개시제는 열에 의해 분해되어 라디칼을 형성하고, 자유라디칼 중합에 의해 모노머와 반응하여 겔 폴리머 전해질, 즉 겔 폴리머를 형성한다. In addition, examples of the polymerization initiator include benzoyl peroxide, acetyl peroxide, dilauryl peroxide, di-tertbutylperoxide, cumyl hydroperoxide ( Cumyl hydroperoxide), hydrogen peroxide and organic peroxides and hydroperoxides, 2,2-azobis (2-cyanobutane) (2,2-Azobis (2-cyanobutane)), 2, There are azo compounds such as 2-azobis (methylbutyronitrile) (2,2-Azobis (Methylbutyronitrile)). The polymerization initiator is decomposed by heat to form a radical, and reacts with a monomer by free radical polymerization to form a gel polymer electrolyte, that is, a gel polymer.

상기 겔 폴리머 형성용 모노머는 유기 전해액에 대하여 1 내지 10 중량% 로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 모노머의 함량이 1 미만이면 겔형의 전해질이 형성되기 어렵고 10 중량%를 초과하는 경우에는 수명 열화의 문제가 있다. 또한, 상기 중합 개시제는 상기 겔 폴리머 형성용 모노머에 대하여 0.01~5 중량%로 포함될 수 있다.The monomer for forming the gel polymer is preferably used in an amount of 1 to 10% by weight based on the organic electrolyte. If the content of the monomer is less than 1, it is difficult to form a gel-type electrolyte, and if it exceeds 10 wt%, there is a problem of deterioration of life. In addition, the polymerization initiator may be included in an amount of 0.01 to 5% by weight based on the monomer for forming the gel polymer.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리(100)는 도 12에 도시된 바와 같이 상기 외장재(120)의 표면을 덮는 하우징(130)을 포함하고, 상기 하우징(130)은 충전 대상기기와의 전기적인 연결을 위한 적어도 하나의 단자부(132)가 구비됨으로써 보조배터리의 형태로 구현될 수 있다. 여기서, 상기 하우징(130)은 플라스틱이나 금속과 같은 강성을 갖는 재질로 이루어질 수도 있지만, 실리콘이나 가죽 등과 같이 플렉서블한 연질의 재료가 사용될 수 있고, 바람직하게는 인서트 몰딩이 가능한 재료가 사용될 수 있다. On the other hand, the flexible battery 100 according to an embodiment of the present invention includes a housing 130 covering the surface of the exterior material 120 as shown in FIG. 12 , and the housing 130 is a charging target device and By having at least one terminal unit 132 for electrical connection, it may be implemented in the form of an auxiliary battery. Here, the housing 130 may be made of a material having rigidity such as plastic or metal, but a flexible and soft material such as silicone or leather may be used, and preferably, a material capable of insert molding may be used.

여기서, 상기 보조배터리는 팔찌, 발찌와 같은 악세사리, 시계줄, 헤드폰용 헤어밴드 등으로 구현되어 상기 충전 대상기기의 충전이 불필요한 경우에는 패션용품으로 사용하고, 상기 충전 대상기기의 충전이 필요한 경우에는 상기 단자부(132)를 통하여 충전대상기기와 전기적으로 연결됨으로써 장소에 구애받지 않고 충전 대상기기의 메인 배터리를 충전할 수 있게 된다.Here, the auxiliary battery is implemented as accessories such as bracelets and anklets, watch bands, and headbands for headphones, and is used as a fashion product when charging of the charging target device is unnecessary, and when charging of the charging target device is required By being electrically connected to the charging target device through the terminal unit 132, the main battery of the charging target device can be charged regardless of a location.

여기서, 상기 단자부(131)가 하우징(130)의 단부에 한 쌍으로 구비되는 것을 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 단자부(131)의 위치는 하우징(130)의 측부에 구비될 수도 있고, 하우징의 상부면 또는 하부면 등과 같이 다양한 위치에 형성될 수 있다. 또한, 상기 단자부(131)는 음극단자와 양극단자가 분리된 형태로 구비될 수도 있고 USB등과 같이 양극과 음극이 통합된 형태로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.Here, although it is illustrated that the terminal part 131 is provided as a pair at the end of the housing 130 , the present invention is not limited thereto, and the position of the terminal part 131 may be provided on the side of the housing 130 . It may be formed in various positions, such as the upper surface or the lower surface of the. In addition, it should be noted that the terminal unit 131 may be provided in a form in which a negative terminal and a positive terminal are separated, or may be provided in a form in which a positive electrode and a negative electrode are integrated, such as USB.

또한, 본 발명의 플렉서블 배터리는 플렉서블을 요하는 전기적 및/또는 전자적 디바이스의 메인 배터리나 보조 배터리로 사용될 수 있다. 일례로, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리는 스마트 워치의 시계줄, 플렉서블 디스플레이 등과 같은 전자기기 등에 폭넓게 사용될 수 있음을 밝혀둔다.In addition, the flexible battery of the present invention may be used as a main battery or an auxiliary battery of an electrical and/or electronic device requiring flexibility. As an example, it is pointed out that the flexible battery according to the present invention can be widely used in electronic devices such as a watch strap of a smart watch and a flexible display.

한편, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100)는 전극조립체(110) 및 외장재(120)에 수축 및 이완을 위한 패턴(119,124)이 서로 일치하도록 형성될 수 있도록 상기 전극조립체(110)가 외장재(120)에 봉지된 상태에서 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120)를 동시에 가압하여 제조될 수 있다.On the other hand, in the flexible battery 100 according to the present invention, the electrode assembly 110 is formed such that the patterns 119 and 124 for contraction and relaxation are formed to coincide with each other on the electrode assembly 110 and the exterior material 120 . ) may be manufactured by simultaneously pressing the electrode assembly 110 and the exterior material 120 in a sealed state.

일례로, 일정패턴이 외주면에 형성된 한 쌍의 롤러 사이에 판상의 플렉서블 배터리를 통과시킴으로써 상기 패턴(119,124)을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 한 쌍의 롤러는 외주면을 따라 상기 패턴(119,124)을 구성하는 골부와 산부가 교번적으로 각각 형성되고, 맞물림시 어느 하나의 롤러에 형성된 산부측이 다른 하나의 롤러에 형성된 골부측과 서로 치합되도록 한다.For example, the patterns 119 and 124 may be formed by passing a plate-shaped flexible battery between a pair of rollers having a predetermined pattern formed on the outer circumferential surface. Here, in the pair of rollers, valleys and ridges constituting the patterns 119 and 124 are alternately formed along the outer circumferential surface, respectively, and when engaged, the ridges formed on one roller are formed on the other roller and the ridges formed on the other roller to match each other.

이를 통해, 판상의 플렉서블 배터리를 한 쌍의 롤러사이로 통과시키게 되면 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120)가 한 쌍의 롤러를 통해 동시에 가압됨으로써 산부와 골부가 길이방향을 따라 교대로 연속적으로 형성되며 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120) 각각에 서로 일치하는 패턴이 형성된다(도 13참조).Through this, when the plate-shaped flexible battery is passed between a pair of rollers, the electrode assembly 110 and the exterior material 120 are simultaneously pressed through the pair of rollers, whereby the peaks and valleys are continuously formed alternately along the longitudinal direction. and a pattern matching each other is formed on each of the electrode assembly 110 and the exterior material 120 (see FIG. 13 ).

여기서, 상기 전극조립체(110)와 함께 외장재(120)를 통해 봉지되는 전해액은 상기 한 쌍의 롤러를 통과시켜 패턴을 형성한 후 외장재(120)의 내부로 주입할 수도 있고, 상기 한 쌍의 롤러를 통과시키기 전에 외장재(120)의 내부에 주입될 수도 있다.Here, the electrolyte to be sealed through the exterior material 120 together with the electrode assembly 110 may pass through the pair of rollers to form a pattern and then be injected into the exterior material 120 , and the pair of rollers It may be injected into the interior of the exterior material 120 before passing through.

그러나, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 제조방법을 이에 한정하는 것은 아니며, 외장재(120) 및 전극조립체(110)에 각각 제1패턴(124)과 제2패턴(119)을 개별적으로 형성한 후 제1패턴(124)과 제2패턴(119)이 일치하도록 합지하는 방식으로 제조될 수도 있음을 밝혀둔다.However, the manufacturing method of the flexible battery according to the present invention is not limited thereto, and the first pattern 124 and the second pattern 119 are individually formed on the exterior material 120 and the electrode assembly 110, respectively, and then the manufacturing method is not limited thereto. It should be noted that the first pattern 124 and the second pattern 119 may be manufactured by laminating to match.

<실시예 1> <Example 1>

먼저 두께가 30㎛인 알루미늄 재질의 금속층을 준비하고, 상기 금속층의 일면에 CPP(casting polypropylene)로 구성된 두께가 40㎛인 제1수지층을 형성시키고, 상기 금속층의 타면에 두께가 10㎛인 나일론 필름으로 구성된 제2수지층을 형성시켰으며, 이때, 상기 제1수지층과 금속층 사이에 아크릭산의 함량이 공중합체내 6중량%로 함유한 산변성 폴리프로필렌층을 5㎛로 개재시켰고, 제2수지층과 금속층 사이에는 드라이라미네이트층을 3㎛ 개재시켰다. 이후 상기 제2수지층 상부에 PAN(DOLAN, N-PAN, 중량평균분자량 85,000g/mol)과 PVDF(Solvary/Solef 5130)가 8:2의 중량비로 혼합된 방사용액을 전기방사하여 제조한 두께가 25㎛이고, 평량이 4.6 g/㎡이며, 기공도가 65%이고, 평균공경이 330 ㎛인 나노섬유웹을 제2 접착제(3M, 아크릴계 접착제)를 5㎛로 개재시켜 총 두께가 98㎛인 외장재를 제조하였다.First, a metal layer of an aluminum material having a thickness of 30 μm is prepared, a first resin layer having a thickness of 40 μm is formed on one side of the metal layer, and a thickness of 10 μm is nylon on the other side of the metal layer. A second resin layer composed of a film was formed, and at this time, an acid-modified polypropylene layer containing 6 wt% of acrylic acid in the copolymer was interposed at 5 μm between the first resin layer and the metal layer, and the second A dry laminate layer of 3 µm was interposed between the resin layer and the metal layer. Thereafter, the thickness prepared by electrospinning a spinning solution in which PAN (DOLAN, N-PAN, weight average molecular weight 85,000 g/mol) and PVDF (Solvary/Solef 5130) are mixed in a weight ratio of 8:2 on the second resin layer is 25㎛, the basis weight is 4.6 g / m2, the porosity is 65%, the average pore diameter is 330㎛ nanofiber web is interposed with a second adhesive (3M, acrylic adhesive) at 5㎛ to have a total thickness of 98㎛ A phosphor exterior material was manufactured.

다음으로 전극조립체를 제조하기 위해 먼저, 양극조립체 및 음극조립체를 준비했다. 양극조립체는 두께가 20㎛인 알루미늄 재질의 양극집전체에 NCM(Lithium Nickel Cobalt Manganese)계 양극활물질을 최종 두께가 120㎛이 되도록 양극집전체의 양면에 캐스팅하여 양극조립체를 제조하였다. 또한, 음극조립체는 두께가 15㎛인 구리재질의 음극집전체에 그라파이트 음극활물질을 최종 두께가 115㎛가 되도록 음극집전체의 양면에 캐스팅하여 음극조립체를 제조하였다. 이후 PET/PEN 재질의 두께 20㎛의 분리막을 준비하여, 양극조립체, 분리막 및 음극조립체를 교호적층시켜 양극조립체 3개, 분리막 6개, 음극조립체 4개를 포함하는 전극조립체를 제조하였다. Next, to prepare an electrode assembly, first, a positive electrode assembly and a negative electrode assembly were prepared. The positive electrode assembly was prepared by casting an NCM (Lithium Nickel Cobalt Manganese)-based positive electrode active material on both sides of the positive electrode current collector to a final thickness of 120 μm on a positive electrode current collector made of aluminum having a thickness of 20 μm. In addition, the negative electrode assembly was prepared by casting a graphite negative electrode active material on both sides of the negative electrode current collector to a final thickness of 115 μm on a copper negative electrode current collector having a thickness of 15 μm. Thereafter, a PET/PEN material having a thickness of 20 μm was prepared, and the positive electrode assembly, the separator, and the negative electrode assembly were alternately laminated to prepare an electrode assembly including 3 positive electrode assemblies, 6 separators, and 4 negative electrode assemblies.

이후, 준비된 외장재의 제1수지층이 안쪽면이 되도록 접은 뒤 전극조립체를 접펴진 외장재의 제1수지층이 전극조립체에 접하도록 외장재의 내부에 배치시키되, 전해액이 투입될 수 있는 일부분만을 남기고 150℃의 온도로 10초 간 열압착시켰다. 이후, 상기 일부분에 통상의 리튬 이온 2차 전지용 전해액을 투입시키고 전해액이 주입된 부분을 150℃의 온도로 10초간 열압착시켜 배터리를 제조하였다. 이후 도 13과 같은 제조장치에 배터리를 투입하여 도 8과 같은 물결무늬의 패턴을 형성시켜 하기 표 2와 같이 수학식 1에 따른 늘어난 표면적 비율(Sdr) 12.524이고, 수학식 3에 따른 θ가 26.224°인 플렉서블 배터리를 제조하였다. 제조된 플렉서블 배터리에 대한 구체적 스펙은 하기 표 1과 같다.After that, the first resin layer of the prepared packaging material is folded to become the inner surface, and then the electrode assembly is placed inside the packaging material so that the first resin layer of the folded packaging material is in contact with the electrode assembly, leaving only a portion into which the electrolyte can be injected 150 It was thermocompressed for 10 seconds at a temperature of ℃. Thereafter, a conventional lithium ion secondary battery electrolyte was put into the portion, and the portion into which the electrolyte was injected was thermocompressed at a temperature of 150° C. for 10 seconds to manufacture a battery. After that, a battery is put into the manufacturing apparatus as shown in FIG. 13 to form a wavy pattern as shown in FIG. 8. As shown in Table 2 below, the increased surface area ratio (Sdr) according to Equation 1 is 12.524, and θ according to Equation 3 is 26.224 °, a flexible battery was manufactured. Specific specifications of the manufactured flexible battery are shown in Table 1 below.

단면두께(㎜)Section thickness (mm) 1.1±0.5 1.1±0.5 폭(㎜)Width (mm) 26.0±2.026.0±2.0 길이(㎜, 외부돌출 단자부 제외)Length (mm, excluding external protruding terminals) 84.0±2.084.0±2.0 무게(g)Weight (g) 4.7±0.54.7±0.5 공칭용량(nominal capacity, mAh)nominal capacity (mAh) 135135 공칭전압(nominal Voltage, V)nominal voltage (V) 3.73.7

<실시예 2 ~ 12> <Examples 2 to 12>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 배터리의 구비된 패턴의 늘어난 표면적 비율 등을 하기 표 3 또는 표 4와 같이 변경시켜 플렉서블 배터리를 제조하였다. A flexible battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the ratio of the increased surface area of the pattern provided in the battery was changed as shown in Table 3 or Table 4 below.

이때, 실시예 12는 양극조립체를 5개, 분리막 10개, 음극조립체를 6개로 변경하여 제조하였고, 제조된 플렉서블 배터리의 공칭용량은 530 mAh, 공칭전압은 3.7V이었다.At this time, Example 12 was prepared by changing 5 positive electrode assemblies, 10 separators, and 6 negative electrode assemblies, and the manufactured flexible battery had a nominal capacity of 530 mAh and a nominal voltage of 3.7V.

<비교예 1> <Comparative Example 1>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 준비된 외장재만을 도 13과 같은 제조장치에 투입하여 패턴을 형성시켰다(1100). 이후, 패턴이 형성되지 않은 전극조립체(1000)를 패턴이 형성된 외장재로 밀봉시켜 도 14와 같은 단면구조를 갖는 하기 표 5와 같은 플렉서블 배터리를 제조하였다. It was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only the prepared exterior material was put into the manufacturing apparatus as shown in FIG. 13 to form a pattern (1100). Thereafter, the electrode assembly 1000 on which the pattern was not formed was sealed with a patterned exterior material to prepare a flexible battery as shown in Table 5 below having a cross-sectional structure as shown in FIG. 14 .

<비교예 2> <Comparative Example 2>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 배터리의 외장재 및 전극조립체 모두에 패턴을 형성시키지 않고 도 1과 같은 형상의 하기 표 4와 같은 플렉서블 배터리를 제조하였다.A flexible battery as shown in Table 4 having the same shape as in FIG. 1 was manufactured without forming a pattern on both the battery exterior material and the electrode assembly.

<비교예 3 ~ 4> <Comparative Examples 3 to 4>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 배터리에 구비된 패턴의 늘어난 표면적 비율을 하기 표 5와 같이 변경시켜 플렉서블 배터리를 제조하였다.A flexible battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the increased surface area ratio of the pattern provided in the battery was changed as shown in Table 5 below.

<실험예 1><Experimental Example 1>

제조된 플렉서블 배터리에 대해 하기의 물성을 평가한 후 표 3 내지 5에 나타내었다.After evaluating the following physical properties for the manufactured flexible battery, it is shown in Tables 3 to 5.

1. 수학식 1 및 수학식 2의 만족여부1. Whether Equations 1 and 2 are satisfied

하기와 같은 수학식 1 및 수학식 2의 만족여부를 확인하여 만족하는 경우 ○, 불만족 하는 경우 ×로 표시하였다.Satisfaction of Equations 1 and 2 as shown below was checked, and when satisfied, it was marked with ○, and when dissatisfied, it was marked with ×.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112015097808260-pat00006
Figure 112015097808260-pat00006

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112015097808260-pat00007
Figure 112015097808260-pat00007

2. 벤딩 상태에서의 충전 효율 평가2. Evaluation of charging efficiency in bending state

온도 25, 습도 65%의 환경에서 완전방전된 플렉서블 배터리의 양 단부측에 힘을 가하여 굽혀진 부분에서의 곡률이 25㎜가 되도록 밴딩시킨 상태에서 완전 충전하여 충전용량을 측정 후 다시 완전 방전시키고, 재충전하는 과정을 총 100번 실시하여 평균 충전용량을 측정하였다. 다만, 100회 실시 전 충전용량이 0mAh가 되는 경우 최초 0mAh으로 측정되었을 때까지 측정된 충전용량의 평균을 계산하였다.At a temperature of 25 and a humidity of 65%, apply force to both ends of a fully discharged flexible battery, bend it so that the curvature at the bent part becomes 25 mm, fully charge it, measure the charge capacity, and then completely discharge it again, The recharging process was performed a total of 100 times to measure the average charging capacity. However, when the charging capacity reached 0 mAh before 100 times, the average of the measured charging capacities until the first 0 mAh was calculated.

이때, 충전 및 방전 조건은 하기 표 2와 같다.In this case, the charging and discharging conditions are shown in Table 2 below.

충전조건charging condition Normal CurrentNormal Current 0.2C0.2C Max. CurrentMax. Current 0.5C0.5C CC-CVCC-CV 4.2V4.2V Cut-OffCut-Off 0.05C0.05C 방전조건
discharge condition
 Normal CurrentNormal Current 0.2C0.2C Max. CurrentMax. Current 0.5C0.5C Cut-off VoltageCut-off Voltage 2.8V2.8V

3. 내구성3. Durability

플렉서블 배터리의 벤딩 및 원상태로의 복원을 1 세트로 하여 500세트 진행 후 배터리의 외관을 광학현미경으로 관찰하여 전해액의 누액 발생, 외장재에 실금발생 등 외관 이상이 발생했는지 여부를 평가하였고, 평가결과 이상이 없는 경우를 0, 비교예 1의 평가결과를 5로 기준해서 이상 여부가 심한 정도에 따라서 1 ~ 4로 평가했다.After 500 sets of bending and restoration of the flexible battery as one set, the appearance of the battery was observed with an optical microscope to evaluate whether external abnormalities such as leakage of electrolyte or incontinence occurred in the exterior material. The case of no abnormality was evaluated as 0, and the evaluation result of Comparative Example 1 was evaluated as 5, and 1-4 according to the severity of the abnormality.

4. 완전폴딩 후 배터리 성능발휘 여부 평가4. Evaluation of battery performance after fully folding

온도 25℃, 습도 65%의 환경에서 완전 충전된 플렉서블 배터리에서 배터리 길이방향에 대하여 1/2 지점을 접어서 유압램(Hydraulic Ram)으로 0.8kN/24㎠(=26㎜ ×91.5㎜) 하중을 가해 완전 폴딩시킨 후 다시 편 후, 120초 동안 전압을 측정하였고, 측정 후 120초가 되었을 때의 전압을 표에 나타내었다.In a fully charged flexible battery at a temperature of 25℃ and a humidity of 65%, fold the 1/2 point in the longitudinal direction of the battery and apply a load of 0.8kN/24cm2 (=26㎜ × 91.5㎜) with a hydraulic ram. After fully folding and unfolding again, the voltage was measured for 120 seconds, and the voltage at 120 seconds after the measurement is shown in the table.

5. 소음발생 여부5. Whether noise is generated

플렉서블 배터리를 벤딩 및 이의 복원 과정을 반복하는 도중 삐걱거리는 소음이 발생했는지 여부에 대해 평가했고, 소음이 발생하지 않는 경우를 0, 소음의 발생 정도가 심할수록, 및/또는 발생횟수가 많을수록 1 ~ 5로 나타내었다.The flexible battery was evaluated for whether squeaking noise was generated during bending and repeating the restoration process, and the case where no noise was generated was 0, the more severe the noise, and/or the more the number of occurrences, the more 1 ~ 5.

Figure 112015097808260-pat00008
Figure 112015097808260-pat00008

Figure 112015097808260-pat00009
Figure 112015097808260-pat00009

Figure 112015097808260-pat00010
Figure 112015097808260-pat00010

구체적으로 상기 표 3 내지 5에서 확인할 수 있듯이, Specifically, as can be seen in Tables 3 to 5,

패턴의 늘어난 표면적 비율이 본 발명에 따른 범위를 만족하는 외장재로 봉지된 경우에도 전극조립체에는 패턴이 구비되지 않은 비교예 1은 실시예 1과 대비하여 벤딩 상태에서의 평균 충전용량 및 내구성이 현저히 감소되어 플렉서블 배터리에는 부적합한 것을 확인할 수 있다. 특히 도 11a에서 확인할 수 있듯이 약 56회 충방전 후 배터리 성능이 상실된 것을 확인할 수 있고, 이는 전극조립체의 파단에 의해 상실된 것으로 예상할 수 있다.Even when the increased surface area ratio of the pattern was encapsulated with the exterior material satisfying the range according to the present invention, Comparative Example 1 in which the pattern was not provided in the electrode assembly significantly reduced the average charging capacity and durability in the bending state compared to Example 1 It can be confirmed that it is unsuitable for flexible batteries. In particular, as can be seen in FIG. 11a , it can be confirmed that the battery performance is lost after about 56 charging and discharging times, which can be expected to be lost due to the breakage of the electrode assembly.

또한, 외장재와 전극조립체 모두에 패턴이 전혀 구비되지 않은 비교예 2는 벤딩상태에서의 평균충전용량은 실시예 1보다 현저히 낮음을 확인할 수 있고, 내구성도 현저히 저하된 것을 확인할 수 있으며, 도 11a에서 확인할 수 있듯이, 약 30회 충방전 후 배터리 기능이 완전 상실되어 내구성이 없음을 더더욱 잘 확인할 수 있다.In addition, in Comparative Example 2, in which neither the exterior material nor the electrode assembly was provided with a pattern at all, it can be seen that the average charging capacity in the bending state is significantly lower than that of Example 1, and it can be seen that the durability is also significantly lowered, in FIG. 11a As can be seen, it can be confirmed even more clearly that the battery function is completely lost after about 30 charging and discharging times, so there is no durability.

또한, 플렉서블 배터리가 구비하는 패턴이 본 발명에 따른 늘어난 표면적 비율을 만족하지 못하는 비교예 3 및 비교예 4의 경우 실시예 보다도 배터리의 벤딩상태에서의 평균충전용량, 내구성, 완전폴딩 후 성능 및/또는 소음발생 방지 측면에서 현저히 저하된 것을 확인할 수 있다. 다만, 비교예 3의 경우 실시예 1보다 패턴의 높이가 높고, 피치가 짧게 패턴이 형성됨에 따라서 유연성은 좋으나 삐걱이는 소리가 현저하고, 과도한 패턴형성으로 전극조립체의 파손에 따라 충전용량이 실시예 1보다 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다.In addition, in Comparative Examples 3 and 4 in which the pattern provided in the flexible battery does not satisfy the increased surface area ratio according to the present invention, the average charging capacity in the bending state of the battery, durability, performance after full folding, and / Alternatively, it can be confirmed that the noise is significantly reduced in terms of prevention. However, in the case of Comparative Example 3, the height of the pattern is higher than that of Example 1, and as the pattern is formed with a shorter pitch, the flexibility is good, but the creak is remarkable, and the charging capacity is carried out according to the damage of the electrode assembly due to excessive pattern formation It can be seen that the significant reduction compared to Example 1.

한편, 실시예 중에서도 본 발명의 보다 바람직한 늘어난 표면적 비율인 3.0 ~ 23.0을 만족하는 실시예 1 및 3 내지 10 이 실시예2 및 실시예 11보다 물성이 우수한 것을 확인할 수 있다. On the other hand, among Examples, it can be seen that Examples 1 and 3 to 10 satisfying the more preferable increased surface area ratio of 3.0 to 23.0 of the present invention have superior physical properties than Examples 2 and 11.

또한, 전극조립체의 개수를 증가시켜 플렉서블 배터리의 두께가 실시예 1보다 증가한 실시예 12의 경우에도 본 발명의 늘어난 표면적 비율을 만족함으로써 우수한 유연성, 내구성을 발현하고 소음도 발생하지 않는 것을 확인할 수 있다. In addition, even in the case of Example 12, in which the thickness of the flexible battery was increased compared to that of Example 1 by increasing the number of electrode assemblies, excellent flexibility and durability were exhibited and noise was not generated by satisfying the increased surface area ratio of the present invention.

<실시예 13 ~ 14><Examples 13 to 14>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 단열층으로 사용된 나노섬유웹의 PAN, PVDF 함량을 하기 표 6과 같이 변경하여 외장재를 제조하였고, 이를 통해 하기 표 6과 같은 플렉서블 배터리를 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, but by changing the PAN and PVDF contents of the nanofiber web used as the heat insulating layer as shown in Table 6 below to prepare an exterior material, through which a flexible battery as shown in Table 6 was prepared.

<비교예 5><Comparative Example 5>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 단열층을 생략하여 외장재를 제조하여 이를 통해 하기 표 6과 같은 플렉서블 배터리를 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that the insulating layer was omitted to prepare an exterior material, thereby manufacturing a flexible battery as shown in Table 6 below.

<실험예 2><Experimental Example 2>

실시예 1, 실시예 13, 실시예 14 및 비교예 5를 통해 제조된 플렉서블 배터리에 대해서 인서트몰딩 재료로 폴리우레탄을 통상의 사출성형기의 호퍼에 투입 후 185℃로 용융시켜 도 12와 같이 플렉서블 배터리의 외부면에 두께가 0.5㎜가 되도록 하우징을 플렉서블 배터리와 일체로 형성시켰다. 제조된 인서트 몰딩된 플렉서블 배터리가 인서트몰딩의 공정을 수행함에 따른 성능변화 유무를 평가하기 위해 하기와 같은 물성을 평가하여 표 6에 나타내었다.For the flexible battery prepared in Examples 1, 13, 14 and Comparative Example 5, polyurethane as an insert molding material was put into the hopper of a conventional injection molding machine and melted at 185° C. The housing was integrally formed with the flexible battery so that the thickness was 0.5 mm on the outer surface of the battery. In order to evaluate the presence or absence of performance change of the manufactured insert-molded flexible battery by performing the insert-molding process, the following physical properties were evaluated and shown in Table 6.

1. 충전 효율 평가1. Charging Efficiency Evaluation

온도 25℃, 습도 65%의 환경에서 완전방전된 플렉서블 배터리를 완전 충전하여 충전용량을 측정 후 다시 완전 방전시키고, 재충전하는 과정을 총 100번 실시하여 평균 충전용량을 측정하였다. 다만, 100회 실시 전 충전용량이 0mAh가 되는 경우 최초 0mAh으로 측정되었을 때까지 측정된 충전용량의 평균을 계산하였다. 이때, 충전 및 방전 조건은 상기 표 2와 같다.The average charging capacity was measured by fully charging the fully discharged flexible battery in an environment of 25° C. and 65% humidity, measuring the charging capacity, completely discharging again, and performing the recharging process a total of 100 times. However, when the charging capacity reached 0 mAh before 100 times, the average of the measured charging capacities until the first 0 mAh was calculated. In this case, the charging and discharging conditions are shown in Table 2 above.

2. 내구성2. Durability

인서트몰딩된 플렉서블 배터리의 단면을 광학현미경으로 관찰하여 전해액의 누액 발생 여부를 평가하였고, 평가결과 이상이 없는 경우를 ○, 누액이 발생한 경우 × 로 평가했다.The cross section of the insert-molded flexible battery was observed with an optical microscope to evaluate whether electrolyte leakage occurred, and the case where there was no abnormality as a result of the evaluation was evaluated as ○ and if leakage occurred ×.

3. 외부하우징과 플렉서블 배터리 간의 접착력 평가3. Evaluation of adhesion between the outer housing and the flexible battery

인서트 몰딩된 플렉서블 배터리를 벤딩 및 원상태로의 복원을 1 세트로 하여 500세트 진행 후 하우징의 외관변화 및 플렉서블 배터리의 단면을 광학현미경으로 관찰하여 하우징과 플렉서블 배터리 간의 들뜸현상이 있는지 평가하였고, 평가결과 이상이 없는 경우를 0, 이상의 정도가 심할수록 1 ~ 4로 평가했고, 이상의 정도가 심한지 여부는 비교예 5의 평가결과를 5로 기준하여 평가했다.After 500 sets of bending the insert-molded flexible battery and restoring it to its original state as one set, the appearance change of the housing and the cross-section of the flexible battery were observed with an optical microscope to evaluate whether there is a lifting phenomenon between the housing and the flexible battery, and the evaluation result The case of no abnormality was evaluated as 0, and the severity of the abnormality was evaluated as 1-4, and whether the abnormality was severe was evaluated based on the evaluation result of Comparative Example 5 as 5.

Figure 112015097808260-pat00011
Figure 112015097808260-pat00011

상기 표 6을 통해 확인할 수 있듯이, PAN과 PVDF가 본 발명의 바람직한 범위내의 중량비로 혼합된 방사용액으로 전기방사된 나노섬유웹을 단열층으로 구비하는 실시예 1은 인서트몰딩 전의 플렉서블 배터리의 평균충전용량과 대비했을 때 인서트 몰딩 후 평균충전용량에서 거의 차이가 발생하지 않았음을 도 11a를 참조(No-Bending시 실시예 1의 평균충전용량 약 125 mAh)했을 때 확인할 수 있다.As can be seen from Table 6, Example 1 comprising a nanofiber web electrospun with a spinning solution in which PAN and PVDF are mixed in a weight ratio within the preferred range of the present invention as an insulating layer is the average charging capacity of the flexible battery before insert molding It can be seen when referring to FIG. 11a (average charging capacity of about 125 mAh in Example 1 in case of no-bending) that almost no difference occurred in the average charging capacity after insert molding when compared to .

이에 반하여 PAN이 더 많이 방사용액에 포함되어 제조된 단열층을 구비하는 실시예 13은 평균충전용량이 실시예 1에 비해 현저히 감소했는데, 이는 PAN의 전기방사성이 좋지 않아 섬유길이가 매우 짧거나 액적과 같은 상태로 섬유가 전기방사됨에 따라 제조된 나노섬유웹층의 기공도가 높게 제조되지 않고, 평균공경도 매우 작아서 단열효과가 실시예 1에 비해 현저히 저하된 결과로 해석될 수 있다. 실시예 13의 경우 내구성 평가결과 누액의 발생은 없었으며, 다만 평균충전용량의 감소로 미루어 전극조립체에 이상이 발생했을 것으로 예상할 수 있다. 또한, 외부하우징과 플렉서블 배터리간의 접착력이 약화되어 잦은 벤딩 후 하우징과 배터리간의 들뜸, 이격이 발생했음을 확인할 수 있다.On the other hand, Example 13 having a heat insulating layer prepared by containing more PAN in the spinning solution had a significantly reduced average charging capacity compared to Example 1. As the fibers are electrospun in the same state, the porosity of the prepared nanofiber web layer is not manufactured high, and the average pore diameter is also very small, which can be interpreted as a result that the thermal insulation effect is significantly lowered compared to Example 1. In the case of Example 13, there was no leakage as a result of the durability evaluation, however, it can be expected that an abnormality occurred in the electrode assembly due to the decrease in the average charging capacity. In addition, it can be seen that the adhesive force between the outer housing and the flexible battery is weakened, so that lifting and separation between the housing and the battery occurs after frequent bending.

한편, PVDF의 함량을 높인 나노섬유웹을 단열층으로 사용한 실시예 14의 경우 평균충전용량이 실시예 1 및 실시예 13보다 현저히 저하되었는데, 이는 단열층의 PVDF가 인서트몰딩 공정에서 일부 용융되어 나노섬유웹의 기공을 막아 단열층의 기능을 제대로 수행하지 못한 결과로 해석할 수 있다. 다만, 실시예 14의 경우에도 누액이 발생하지 않은 것으로 미루어 보아 전극조립체에 심한 열손상에 따른 물성저하가 유발된 것으로 예상된다.On the other hand, in the case of Example 14, in which the nanofiber web with the increased PVDF content was used as the heat insulating layer, the average filling capacity was significantly lower than that of Examples 1 and 13. It can be interpreted as a result of not performing the function of the insulation layer properly by blocking the pores of the However, considering that no leakage occurred even in the case of Example 14, it is expected that deterioration of physical properties due to severe thermal damage to the electrode assembly was induced.

또한, 단열층을 외장재에 구비하지 않은 비교예 5에 플렉서블 배터리는 인서트몰딩 공정후 평균충전용량이 21.3 mAh에 불과하고, 내구성 평가결과가 누액이 발생하여 내구성이 현저히 좋지 못한 것을 확인할 수 있고, 외장재에 단열층이 구비되지 않은 상태로 인서트몰딩 공정 수행시에 플렉서블 배터리의 기능저하 및 불량이 발생한다는 것을 명확히 보여주고 있다. In addition, the flexible battery in Comparative Example 5, in which the insulation layer was not provided on the exterior material, had an average charge capacity of only 21.3 mAh after the insert molding process, and the durability evaluation result showed that the durability was significantly poor due to leakage. It clearly shows that the function degradation and defects of the flexible battery occur when the insert molding process is performed in a state where the insulating layer is not provided.

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.

100,100' : 플렉서블 배터리 110 : 전극조립체
112 : 양극 112a : 양극집전체
112b : 양극 활물질 114 : 분리막
114a : 부직포층 114b : 나노섬유웹층
116 : 음극 116a : 음극집전체
116b : 음극 활물질 118a : 음극단자
118b : 양극단자 119 : 제2패턴
120, 123, 124, 125 : 외장재 121 : 제1외장재
121a, 122a, 123a, 124a, 125a : 제1수지층
121b, 122b, 123b, 124b, 125b : 금속층
121c, 122c, 123c : 제2수지층
121d, 122d, 123d, 124d, 125d : 단열층
124 : 제1패턴 130 : 하우징
132 : 단자부100,100': flexible battery 110: electrode assembly
112: positive electrode 112a: positive electrode current collector
112b: positive active material 114: separator
114a: nonwoven layer 114b: nanofiber web layer
116: negative electrode 116a: negative electrode current collector
116b: negative active material 118a: negative terminal
118b: positive terminal 119: second pattern
120, 123, 124, 125: exterior material 121: first exterior material
121a, 122a, 123a, 124a, 125a: first resin layer
121b, 122b, 123b, 124b, 125b: metal layer
121c, 122c, 123c: second resin layer
121d, 122d, 123d, 124d, 125d: insulation layer
124: first pattern 130: housing
132: terminal part

Claims (30)

전극조립체; 및
상기 전극조립체를 전해액과 함께 봉지하며, 외부에 노출되는 일면에 배터리의 내부와 외부 간의 열 이동을 차단시키는 단열층이 구비된 외장재;를 포함하고,
상기 전극조립체 및 외장재는 밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴이 동일한 방향성을 갖도록 각각 형성되는 플렉서블 배터리.electrode assembly; and
Including; and a packaging material that encapsulates the electrode assembly together with the electrolyte, and is provided with an insulating layer that blocks heat transfer between the inside and the outside of the battery on one surface exposed to the outside;
The electrode assembly and the flexible battery are respectively formed so that the pattern for contraction and relaxation in the longitudinal direction when bending has the same directionality. 제1항에 있어서,
상기 패턴은 길이방향을 따라 복수 개의 산부 및 골부가 교대로 형성되며,
외장재의 적어도 일면에 형성되는 제1패턴과 상기 전극조립체에 상기 제1패턴과 동일한 방향으로 형성되는 제2패턴을 포함하되, 상기 제1패턴 및 제2패턴은 서로 일치하도록 배치되는 플렉서블 배터리.The method of claim 1,
In the pattern, a plurality of peaks and valleys are alternately formed along the longitudinal direction,
A flexible battery comprising: a first pattern formed on at least one surface of an exterior material; and a second pattern formed on the electrode assembly in the same direction as the first pattern, wherein the first pattern and the second pattern coincide with each other. 제1항에 있어서,
상기 단열층은 공기를 수용할 수 있는 다수의 미세기공이 형성된 나노섬유웹이고, 상기 나노섬유웹은 평량이 2 ~ 6 g/㎡이며, 기공도가 40% 이상인 플렉서블 배터리.The method of claim 1,
The heat insulation layer is a nanofiber web having a plurality of micropores capable of accommodating air, and the nanofiber web has a basis weight of 2 to 6 g/m 2 , and a porosity of 40% or more. 제1항에 있어서,
상기 단열층은 공기를 수용할 수 있는 다수의 미세기공이 형성된 나노섬유웹이고,
상기 나노섬유웹은 모노사 내에서 폴리아크릴로니트릴과 폴리비닐리덴플루오라이드가 6:4 ~ 8.5:1.5의 중량비로 혼합된 폴리아크릴로니트릴과 폴리비닐리덴플루오라이드의 복합나노섬유를 포함하는 플렉서블 배터리.The method of claim 1,
The heat insulating layer is a nanofiber web in which a plurality of micropores capable of accommodating air are formed,
The nanofiber web is flexible including a composite nanofiber of polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride in which polyacrylonitrile and polyvinylidene fluoride are mixed in a weight ratio of 6:4 to 8.5:1.5 in mono. battery. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 플렉서블 배터리; 및
상기 플렉서블 배터리의 외부면을 덮도록 인서트 몰딩된 연질의 하우징;을 포함하고,
상기 하우징은 대상기기와의 전기적인 연결을 위한 적어도 하나의 단자부를 구비하는 보조배터리.The flexible battery of any one of claims 1 to 4; and
Includes; insert-molded soft housing to cover the outer surface of the flexible battery;
The housing is an auxiliary battery having at least one terminal for electrical connection with a target device. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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