JP6669377B2 - 可撓性二次電池 - Google Patents
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Description
本発明は、可撓性二次電池に関する。
二次電池は充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電を繰り返して使用することができる電池であり、経済的であり、環境に優しいので、その使用が奨励されている。一方、最近では、二次電池が使用される電子機器の種類が多様化されており、電子機器のデザインが電子機器の購買を決定する重要な要素になっている。
例えば、二次電池を電源供給源として使用する多様なウェアラブル・コンピュータ（wearable computer）技術及びその応用事例が開発及び発表されており、また、携帯電話、ノート型パソコンのような電子機器は、人体工学的な設計のために、所定の曲面を有するデザインに設計されている。
このような電子機器を動作させるための二次電池は、二次電池が使用される電子機器の形状によって、曲がるというような変形を介して、二次電池の形状を多様に変化させる必要がある。
本発明が解決しようとする課題は、可撓性を有する二次電池を提供することである。
本発明の一実施形態は、電極組立体、及び前記電極組立体を密封し、少なくとも１以上の接合部を有する外装材を含み、前記接合部は、前記電極組立体と重畳する位置から、前記電極組立体の長手方向に延長された可撓性二次電池を開示する。
本実施形態において、前記外装材は、前記電極組立体の第１面上に付着された第１密封シート、前記第１面と反対面である前記電極組立体の第２面上に付着された第２密封シート、及び前記電極組立体の１対の側面をそれぞれ覆い包む１対の第３密封シートを含み、前記接合部は、前記１対の第３密封シートと前記第１密封シートとのエッジが重畳して接合された第１接合部、及び前記１対の第３密封シートと前記第２密封シートとのエッジが重畳して接合された第２接合部を含んでもよい。
本実施形態において、前記第１接合部と前記第２接合部は、前記長手方向に沿って、前記可撓性二次電池の一端から他端まで延長され、前記第１接合部と前記第２接合部は、前記電極組立体を中心に互いに対称であってもよい。
本実施形態において、前記第１密封シート、前記第２密封シート、及び前記１対の第３密封シートは、それぞれ順次に積層された第１絶縁層、金属層及び第２絶縁層を含み、前記第１接合部において、前記第１密封シートの前記第１絶縁層と、前記第３密封シートの前記第１絶縁層とが接して接合され、前記第２接合部において、前記第２密封シートの前記第１絶縁層と、前記第３密封シートの前記第１絶縁層とが接して接合してもよい。
本実施形態において、前記第１密封シートの前記第１絶縁層は、前記第１面と付着し、前記第１接合部において、前記第１密封シートの前記第１絶縁層が外部を向くように、前記第１密封シートは、１８０゜折り込まれてもよい。
本実施形態において、前記第２密封シートの前記第１絶縁層は、前記第２面と付着し、前記第２接合部において、前記第２密封シートの前記第１絶縁層が外部を向くように、前記第２密封シートは、１８０゜折り込まれてもよい。
本実施形態において、前記第２密封シートの前記第１絶縁層は、前記第２面と付着し、前記第２接合部において、前記第２密封シートの前記第１絶縁層が外部を向くように、前記第２密封シートは、１８０゜折り込まれてもよい。
本実施形態において、前記第１密封シートの前記第３絶縁層が、前記第１面と付着し、前記第２密封シートの前記第３絶縁層が、前記第２面と付着してもよい。
本実施形態において、前記電極組立体の１対の側面と、前記１対の第３密封シートとの間に離隔空間が形成してもよい。
本実施形態において、前記電極組立体の１対の側面と、前記１対の第３密封シートとの間に離隔空間が形成してもよい。
本実施形態において、前記離隔空間に弾性体をさらに含み、前記第１密封シート及び前記第２密封シートは、それぞれ前記弾性体の第１面及び第２面と付着してもよい。
本実施形態において、前記第１接合部と前記第２接合部は、前記弾性体と重畳する位置まで延長してもよい。
本実施形態において、前記第１密封シートと前記第２密封シートは、少なくとも前記可撓性二次電池の一端で互いに接合されたシーリング部を形成し、前記シーリング部は、前記第１方向と垂直である第２方向に沿って形成してもよい。
本実施形態において、前記第１接合部と前記第２接合部は、前記弾性体と重畳する位置まで延長してもよい。
本実施形態において、前記第１密封シートと前記第２密封シートは、少なくとも前記可撓性二次電池の一端で互いに接合されたシーリング部を形成し、前記シーリング部は、前記第１方向と垂直である第２方向に沿って形成してもよい。
本実施形態において、前記外装材は、前記電極組立体の第１面上に付着された第１密封シートと、前記第１面と反対面である前記電極組立体の第２面上に付着された第２密封シートとを含み、前記第２密封シートは、前記電極組立体の１対の側面を覆い包むように、前記電極組立体の幅方向に沿って両側に延長されて曲折された１対の曲折部を含み、前記接合部は、前記１対の曲折部がそれぞれ前記第１密封シートの両側端と重畳して形成してもよい。
本実施形態において、前記接合部は、前記電極組立体の長手方向に沿って、前記可撓性二次電池の一端から他端まで延長してもよい。
本実施形態において、前記接合部において、前記第１密封シートと、前記第２密封シートは、同一材質から形成された層同士接合してもよい。
本実施形態において、前記接合部において前記第１密封シートは、前記第１面上に付着された前記層が外部に露出されるように１８０゜折り込まれてもよい。
本実施形態において、前記接合部において、前記第１密封シートと、前記第２密封シートは、同一材質から形成された層同士接合してもよい。
本実施形態において、前記接合部において前記第１密封シートは、前記第１面上に付着された前記層が外部に露出されるように１８０゜折り込まれてもよい。
本実施形態において、前記電極組立体の前記１対の側面と、前記１対の曲折部との間に離隔空間を含んでもよい。
本実施形態において、前記離隔空間には弾性体が位置し、前記接合部は、前記弾性体と重畳するように延長してもよい。
本実施形態において、前記離隔空間には弾性体が位置し、前記接合部は、前記弾性体と重畳するように延長してもよい。
本実施形態において、前記電極組立体は、正極板、陰極板、及びそれらの間に介在されるセパレーターを含み、前記外装材は、前記電極組立体を、時計周り方向または逆時計周り方向に覆い包む密封シートを含み、前記接合部は、前記密封シートの一端部と他端部とが互いに接合されて形成してもよい。
本実施形態において、前記密封シートは、可撓性二次電池の一端部及び他端部で重畳されて２層を形成し、前記重畳された２層は、互いに接合されてシーリング部を形成することができる。
本実施形態において、前記接合部において、前記一端部と前記他端部は、互いに同一材質から形成された層同士当接して接合してもよい。
本実施形態において、前記接合部において、前記一端部と前記他端部は、互いに同一材質から形成された層同士当接して接合してもよい。
本発明の実施形態に係わる可撓性二次電池は、反復的な曲がり運動または反り運動においても、安定性を維持することができる。
本発明は多様な変換を加えることができ、さまざまな実施形態を有することができるが、特定実施形態を図面に例示し、詳細な説明でもって詳細に説明する。本発明の効果、特徴、及びそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に説明する実施形態を参照すれば明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、多様な形態で具現される。
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明し、図面を参照して説明するとき、同一であるか、あるいは対応する構成要素は、同一図面符号を付し、それに係わる重複説明は省略する。
以下の実施形態において、第１、第２のような用語は、限定的な意味ではなく、１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的に使用る。
以下の実施形態において、単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。
以下の実施形態において、単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含む。
以下の実施形態において、「含む」または「有する」というような用語は、明細書上に記載された特徴または構成要素が存在するということを意味するものであり、１以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性をあらかじめ排除するものではない。
以下の実施形態において、構成要素などの部分が、他の部分の上にまたは上部にあるとするとき、他の部分の真上にある場合だけではなく、その中間に構成要素などが介在されている場合も含む。
以下の実施形態において、構成要素などの部分が、他の部分の上にまたは上部にあるとするとき、他の部分の真上にある場合だけではなく、その中間に構成要素などが介在されている場合も含む。
図面においては、説明の便宜のために、構成要素がその大きさが誇張されていたり、あるいは縮小されていたりすることがある。例えば、図面で示された各構成の大きさ及び厚みは、説明の便宜のために任意に示したものであり、本発明は、必ずしも図示されたところに限定されるものではない。
図１は、本発明の一実施形態による可撓性二次電池を概略的に図示した部分切開斜視図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ断面を概略的に図示した断面図である。
図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施形態による可撓性二次電池１００は、電極組立体１１０と、電極組立体１１０を密封し、少なくとも１以上の接合部Ｐ１，Ｐ２を有する外装材（１２０Ａ，１２０Ｂ，１３０）を含んでもよい。一例として、外装材（１２０Ａ，１２０Ｂ，１３０）は、電極組立体１１０の第１面上に付着された第１密封シート１２０Ａ、第１面と反対面である電極組立体１１０の第２面上に付着された第２密封シート１２０Ｂ、及び電極組立体１１０の１対の側面をそれぞれ覆い包む１対の第３密封シート１３０を含んでもよい。
図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施形態による可撓性二次電池１００は、電極組立体１１０と、電極組立体１１０を密封し、少なくとも１以上の接合部Ｐ１，Ｐ２を有する外装材（１２０Ａ，１２０Ｂ，１３０）を含んでもよい。一例として、外装材（１２０Ａ，１２０Ｂ，１３０）は、電極組立体１１０の第１面上に付着された第１密封シート１２０Ａ、第１面と反対面である電極組立体１１０の第２面上に付着された第２密封シート１２０Ｂ、及び電極組立体１１０の１対の側面をそれぞれ覆い包む１対の第３密封シート１３０を含んでもよい。
電極組立体１１０は、正極板、負極板、及びそれらの間に介在されるセパレータを含んでもよい。例えば、電極組立体１１０は、正極板、セパレータ及び負極板が順次に積層されて形成してもよい。
正極板は、正極活物質が塗布された正極活物質部と、正極活物質が塗布されていない正極無地部とを含んでもよい。正極活物質部は、例えば、アルミニウム板の少なくともいずれか１面の一部に、正極活物質を塗布して形成し、正極活物質が塗布されていないアルミニウム板の残りの部分が、正極無地部になってもよい。正極活物質は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎＯ４のようなリチウム含有遷移金属酸化物またはリチウムカルコゲナイド化合物であってもよい。
正極板は、正極活物質が塗布された正極活物質部と、正極活物質が塗布されていない正極無地部とを含んでもよい。正極活物質部は、例えば、アルミニウム板の少なくともいずれか１面の一部に、正極活物質を塗布して形成し、正極活物質が塗布されていないアルミニウム板の残りの部分が、正極無地部になってもよい。正極活物質は、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎＯ４のようなリチウム含有遷移金属酸化物またはリチウムカルコゲナイド化合物であってもよい。
負極板は、負極活物質が塗布された負極活物質部と、負極活物質が塗布されていない負極無地部とを含んでもよい。負極活物質部は、例えば、銅板の少なくともいずれか１面の一部に負極活物質を塗布して形成し、負極活物質が塗布されていない銅板の残りの部分が負極無地部になってもよい。負極活物質は、結晶質炭素、非晶質炭素、炭素複合体、炭素ファイバのような炭素材料；リチウム金属またはリチウム合金；などであってもよい。
セパレータは、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、及びポリエチレン（ＰＥ）とポリプロピレン（ＰＰ）との共重合体からなる群のうちから選択されるいずれか１つの基材に、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）−ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）共重合体をコーティングすることによって製造されるが、それに限定されるものではない。
電極組立体１１０には、第１電極タブ１１２と、第２電極タブ１１４とが電気的に連結してもよい。具体的には、正極無地部及び負極無地部には、それぞれ集電体１１６が付着され、集電体１１６は、第１電極タブ１１２または第２電極タブ１１４と連結してもよい。第１電極タブ１１２及び第２電極タブ１１４は、第１密封シート１２０Ａと、第２密封シート１２０Ｂとが接合されたシーリング部１１５を貫通して外部に露出され、第１電極タブ１１２と、第２電極タブ１１４とを介して、電極組立体１１０は、充放電される。
第１密封シート１２０Ａは、電極組立体１１０の第１面上に付着され、外部の水分または酸素などの浸透を遮断することができる。第１密封シート１２０Ａは、順次に積層された第１絶縁層１２２、金属層１２４及び第２絶縁層１２６を含んでもよい。
第１絶縁層１２２及び第２絶縁層１２６は、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロンなどから形成され、金属層１２４は、アルミニウム、スチール、ステンレススチールなどから形成してもよいが、それらに限定されるものではない。例えば、第１密封シート１２０Ａは、ポリプロピレン（ＰＰ）から形成された第１絶縁層１２２、アルミニウムから形成された金属層１２４、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から形成された第２絶縁層１２６の３層構造からなってもよい。
第２密封シート１２０Ｂは、第１密封シート１２０Ａと同一構成を有し、電極組立体１１０の第１面と反対面である電極組立体１１０の第２面上に付着され、外部の水分または酸素などの浸透を遮断することができる。
第１密封シート１２０Ａと第２密封シート１２０Ｂは、少なくとも可撓性二次電池１００の一端部で互いに接合され、シーリング部１１５を形成することができる。シーリング部１１５は、後述する第１接合部Ｐ１と第２接合部Ｐ２との形成方向である第１方向と垂直である第２方向に沿って形成してもよい。ここで、第２方向は、電極組立体１１０の幅方向を意味する。
第１密封シート１２０Ａと第２密封シート１２０Ｂは、少なくとも可撓性二次電池１００の一端部で互いに接合され、シーリング部１１５を形成することができる。シーリング部１１５は、後述する第１接合部Ｐ１と第２接合部Ｐ２との形成方向である第１方向と垂直である第２方向に沿って形成してもよい。ここで、第２方向は、電極組立体１１０の幅方向を意味する。
また、第１密封シート１２０Ａと、第２密封シート１２０Ｂは、可撓性二次電池１００の一端部と反対側に位置した可撓性二次電池１００の他端部でも、互いに接合される。それとは異なり、第１密封シート１２０Ａと、第２密封シート１２０Ｂは、一体的または連続的に形成され、前記他端部において、第１密封シート１２０Ａが第２密封シート１２０Ｂの上部に位置するように折り込まれる構造に形成してもよい。
１対の第３密封シート１３０は、電極組立体１１０の第１面と第２面とを繋ぎ、互いに反対側に位置した電極組立体１１０の１対の側面をそれぞれ覆い包むことができる。具体的には、１対の第３密封シート１３０それぞれは、第１密封シート１２０Ａのエッジと重畳して接合された第１接合部Ｐ１、及び第２密封シート１２０Ｂのエッジと重畳して接合された第２接合部Ｐ２を形成することができる。それにより、１対の第３密封シート１３０は、第１密封シート１２０Ａ及び第２密封シート１２０Ｂと共に電極組立体１１０を密封し、内部に電解質を収容することができる。
第３密封シート１３０は、順次に積層された第１絶縁層１３２、金属層１３４及び第２絶縁層１３６を含んでもよい。例えば、第３密封シート１３０は、ポリプロピレン（ＰＰ）から形成された第１絶縁層１３２、アルミニウムから形成された金属層１３４、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から形成された第２絶縁層１３６の３層構造からなってもよい。すなわち、第３密封シート１３０は、第１密封シート１２０Ａ及び第２密封シート１２０Ｂと同一構成を有することができる。
一方、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２において、第３密封シート１３０、並びに第１密封シート１２０Ａ及び第２密封シート１２０Ｂは、互いに同一材質から形成された層同士当接して接合してもよい。例えば、第１接合部Ｐ１は、第１密封シート１２０Ａの第１絶縁層１２２と、第３密封シート１３０の第１絶縁層１３２とが接合されて形成してもよい。
一例として、図２に図示されているように、第１密封シート１２０Ａの第１絶縁層１２２が、電極組立体１１０の第１面上に付着されるとき、第１密封シート１２０Ａは、第１接合部Ｐ１において、第１絶縁層１２２が外部を向くように１８０゜折り込まれる。すなわち、第１接合部Ｐ１において、第１密封シート１２０Ａの第１絶縁層１２２と、第３密封シート１３０の第１絶縁層１３２とが当接して接合してもよい。
第１密封シート１２０Ａの第１絶縁層１２２と、第３密封シート１３０の第１絶縁層１３２は、いずれもポリプロピレン（ＰＰ）から形成してもよいが、そのように、同一材質同士接合される場合は、接合力にすぐれるだけではなく、熱膨脹係数が同一であるので、接合された界面において、熱膨脹などによる分離現象などの発生を効果的に防止することができる。
それと同様に、第２密封シート１２０Ｂの第１絶縁層１２２が、電極組立体１１０の第２面と付着するとき、第２接合部Ｐ２としては、第２密封シート１２０Ｂの第１絶縁層１２２が外部を向くように、第２密封シート１２０Ｂが１８０゜折り込まれ、露出された第１絶縁層１２２には、第３密封シート１３０の第１絶縁層１３２を接合してもよい。
第１接合部Ｐ１と第２接合部Ｐ２は、第１方向に沿って、可撓性二次電池１００の一端から他端まで延長されて形成されることにより、効果的に、可撓性二次電池１００を密封することができる。ここで、第１方向は、可撓性二次電池１００の長手方向を意味し、また、可撓性二次電池１００の曲がり方向と垂直である方向を意味する。可撓性二次電池１００は、可撓性二次電池１００の厚み方向、すなわち、前記第１方向、及び可撓性二次電池１００の幅方向を意味する第２方向と垂直である方向に、曲がり運動または反り運動が可能である。
第１接合部Ｐ１と第２接合部Ｐ２は、電極組立体１１０と重畳する位置に形成してもよい。例えば、第１接合部Ｐ１は、電極組立体１１０の第１面上に位置し、第２接合部Ｐ２は、電極組立体１１０の第２面上に位置することが可能である。また、第１接合部Ｐ１と第２接合部Ｐ２は、電極組立体１１０を中心に互いに対称であってもよい。そのように、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２が電極組立体１１０と重畳する位置に形成されれば、可撓性二次電池１００が第１方向と垂直である方向に、曲がり運動または反り運動を行っても、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２への応力集中を緩和し、可撓性二次電池１００の安定性を維持することが可能である。
また、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２が、電極組立体１１０と重畳するように形成されることにより、第１密封シート１２０Ａと、第２密封シート１２０Ｂとが電極組立体１１０の両側部から外部に長く延長された状態で接合される場合より、可撓性二次電池１００の大きさを小さくすることが可能である。
一方、電極組立体１１０の１対の側面と、１対の第３密封シート１３０との間には、離隔空間１４０を形成してもよい。離隔空間１４０は、可撓性二次電池１００が曲がり運動を行うとき、バッファの役割を行うことができ、また、可撓性二次電池１００の曲がり運動時、電極組立体１１０に含まれた多数層のスリップに、必要な空間を提供することが可能である。
図３は、図１の可撓性二次電池の変形例を概略的に図示した断面図である。図３は、説明の便宜上、図２のような断面を図示している。
図３を参照すれば、可撓性二次電池２００は、電極組立体２１０、電極組立体２１０の第１面上に付着された第１密封シート２２０Ａ、電極組立体２１０の第２面上に付着された第２密封シート２２０Ｂ、及び電極組立体２１０の１対の側面をそれぞれ覆い包む１対の第３密封シート２３０を含んでもよい。
図３を参照すれば、可撓性二次電池２００は、電極組立体２１０、電極組立体２１０の第１面上に付着された第１密封シート２２０Ａ、電極組立体２１０の第２面上に付着された第２密封シート２２０Ｂ、及び電極組立体２１０の１対の側面をそれぞれ覆い包む１対の第３密封シート２３０を含んでもよい。
電極組立体２１０、第１密封シート２２０Ａ、第２密封シート２２０Ｂ及び第３密封シート２３０は、図１及び図２で図示して説明した電極組立体１１０、第１密封シート１２０Ａ、第２密封シート１２０Ｂ及び第３密封シート１３０とそれぞれ同一であるので、反復して説明しない。
第１密封シート２２０Ａと、第２密封シート２２０Ｂは、それぞれ順次に積層された第１絶縁層２２２、金属層２２４及び第２絶縁層２２６を含み、第３密封シート２３０も、順次に積層された第１絶縁層２３２、金属層２３４及び第２絶縁層２３６を含む。また、第３密封シート２３０の第１絶縁層２３２、金属層２３４及び第２絶縁層２３６は、第１密封シート２２０Ａと、第２密封シート２２０Ｂとの第１絶縁層２２２、金属層２２４及び第２絶縁層２２６と同一材質から形成してもよい。
１対の第３密封シート２３０それぞれは、第１密封シート２２０Ａのエッジと重畳して接合された第１接合部Ｐ１、及び第２密封シート２２０Ｂのエッジと重畳して接合された第２接合部Ｐ２を形成することが可能である。
第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２は、電極組立体２１０と重畳する位置に形成してもよい。従って、可撓性二次電池２００が、反復的な曲がり運動または反り運動を行っても、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２への応力集中現象を緩和することができるので、可撓性二次電池１００の安定性を維持することが可能である。
また、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２において、第３密封シート２３０、並びに第１密封シート２２０Ａ及び第２密封シート２２０Ｂは、互いに同一材質から形成された層同士当接して接合してもよい。
一例として、第１密封シート２２０Ａと、第２密封シート２２０Ｂは、それぞれ第１絶縁層２２２が外部を向くように、第３絶縁層２２６が電極組立体２１０と付着してもよい。また、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２の形成方向である第１方向と垂直である第２方向に沿った電極組立体２１０、第１密封シート２２０Ａ及び第２密封シート２２０Ｂの幅が同一であってもよい。従って、さらに単純な工程により、第１密封シート２２０Ａと、第２密封シート２２０Ｂとの第１絶縁層２２２と；第３密封シート２３０の第１絶縁層２３２と；を互いに接合してもよい。
また、電極組立体２１０の１対の側面と、１対の第３密封シート２３０との間には、離隔空間２４０が形成されることにより、可撓性二次電池１００が曲がり運動を行うとき、電極組立体２１０に含まれた多数層のスリップに、必要な空間を提供することが可能である。
図４は、図１の可撓性二次電池の他の変形例を概略的に図示した断面図である。図４は、説明の便宜上、図２のような断面を図示している。
図４を参照すれば、可撓性二次電池３００は、電極組立体３１０、電極組立体３１０の第１面上に付着された第１密封シート３２０Ａ、電極組立体３１０の第２面上に付着された第２密封シート３２０Ｂ、及び電極組立体３１０の１対の側面をそれぞれ覆い包む１対の第３密封シート３３０を含んでもよい。
図４を参照すれば、可撓性二次電池３００は、電極組立体３１０、電極組立体３１０の第１面上に付着された第１密封シート３２０Ａ、電極組立体３１０の第２面上に付着された第２密封シート３２０Ｂ、及び電極組立体３１０の１対の側面をそれぞれ覆い包む１対の第３密封シート３３０を含んでもよい。
１対の第３密封シート３３０それぞれは、第１密封シート３２０Ａのエッジと重畳して接合された第１接合部Ｐ１、及び第２密封シート３２０Ｂのエッジと重畳して接合された第２接合部Ｐ２を形成することができ、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２において、第３密封シート３３０、並びに第１密封シート３２０Ａ及び第２密封シート３２０Ｂは、互いに同一材質から形成された層同士当接して接合してもよい。
また、電極組立体３１０の１対の側面と、１対の第３密封シート３３０との間には、弾性体３５０が位置することが可能である。弾性体３５０は、可撓性二次電池３００内部に収容された電解質と化学的反応を起こさず、柔軟性を有する材質から形成してもよい。例えば、弾性体３５０は、シリコン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリオレフィンなどから形成してもよいが、それらに限定されるものではない。
一方、第１密封シート３２０Ａと、第２密封シート３２０Ｂは、弾性体３５０と重畳する位置まで延長されて形成され、それぞれ弾性体３５０の第１面及び第２面と付着してもよい。その結果、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２は、電極組立体３１０と重畳する位置から、弾性体３５０と重畳する位置まで延長して形成してもよい。
そのように、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２が、電極組立体３１０だけではなく、柔軟性を有する弾性体３５０の第１面及び第２面の上にも形成されれば、可撓性二次電池３００が、反復的な曲がり運動または反り運動を行うとき、発生した応力を等しく分散させることができるので、第１接合部Ｐ１及び第２接合部Ｐ２への応力集中を効果的に緩和し、可撓性二次電池３００の安定性を維持することが可能である。
また、弾性体３５０は、電極組立体３１０と離隔されて位置することにより、可撓性二次電池３００が曲がり運動を行うとき、電極組立体３１０に含まれた多数層のスリップに、必要な空間を提供することが可能である。
図５は、本発明の他の実施形態による可撓性二次電池の断面を概略的に図示した断面図である。図５は、説明の便宜上、図２のような断面を図示している。
図５は、本発明の他の実施形態による可撓性二次電池の断面を概略的に図示した断面図である。図５は、説明の便宜上、図２のような断面を図示している。
図５を参照すれば、可撓性二次電池５００は、電極組立体５１０、及び電極組立体５１０を密封し、少なくとも１以上の接合部Ｐを有する外装材（５２０Ａ，５２０Ｂ）を含んでもよい。一例として、外装材（５２０Ａ，５２０Ｂ）は、電極組立体５１０の第１面上に付着された第１密封シート５２０Ａ、電極組立体５１０の第２面上に付着された第２密封シート５２０Ｂを含んでもよい。
電極組立体５１０及び第１密封シート５２０Ａは、図１及び図２で図示して説明した 電極組立体１１０及び第１密封シート１２０Ａと同一であるので、反復して説明しない。
第２密封シート５２０Ｂは、第２方向、すなわち、電極組立体５１０の幅方向に沿って、両側に延長されて形成され、延長された第２密封シート５２０Ｂは、電極組立体５１０の１対の側面を覆い包むように曲折され、１対の曲折部５３０を形成することが可能である。そのとき、１対の曲折部５３０は、電極組立体５１０の側面から一定距離離隔されて形成され、それにより、１対の曲折部５３０と、電極組立体５１０の側面との間には、離隔空間５４０を形成してもよい。
１対の曲折部５３０は、第１密封シート５２０Ａの両側端と重畳して接合されることにより、１対の接合部Ｐを形成することが可能である。すなわち、図５の可撓性二次電池５００は、図１及び図２の可撓性二次電池１００において、１対の第３密封シート１３０が、第２密封シート１２０Ｂと連続的に形成されたものであると見ることができる。
接合部Ｐは、電極組立体５１０と重畳する位置に形成され、電極組立体５１０の長手方向に沿って、延長されて形成してもよい。従って、可撓性二次電池５００が、反復的な曲がり運動または反り運動を行っても、可撓性二次電池１００の安定性を維持することが可能である。
また、第１密封シート５２０Ａと、第２密封シート５２０Ｂは、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）から形成された第１絶縁層、アルミニウムから形成された金属層、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から形成された第２絶縁層の３層構造からなってもよいが、前記接合部Ｐにおいて、第１密封シート５２０Ａと、第２密封シート５２０Ｂは、互いに同一材質から形成された層同士接合してもよい。例えば、第１密封シート５２０Ａの第１絶縁層は、第２密封シート５２０Ｂの第１絶縁層と接合してもよい。
一例として、第１密封シート５２０Ａの第１絶縁層が、電極組立体５１０の第１面上に付着されるとき、第１密封シート５２０Ａは、接合部Ｐにおいて、第１絶縁層が外部を向くように１８０゜折り込まれてもよい。従って、同一材質から形成された層同士接合された第１密封シート５２０Ａと、第２密封シート５２０Ｂは、優秀な接合力を有することが可能である。ただし、本発明はそれに限られるものではなく、図３のように、第１密封シート５２０Ａが折り込まれていない状態で、第２密封シート５２０Ｂと同一層同士接合してもよい。
また、離隔空間５３０には、図４のように、弾性体３５０がさらに含まれてもよく、そのとき、接合部Ｐは、弾性体３５０と重畳するように延長して形成してもよい。
図６は、本発明のさらに他の実施形態による可撓性二次電池を概略的に図示した部分切開斜視図であり、図７は、図６のＩＩ−ＩＩ断面を概略的に図示した断面図である。
図６及び図７を参照すれば、可撓性二次電池６００は、電極組立体６１０、及び電極組立体６１０を密封する外装材である密封シート６２０を含んでもよい。
図６は、本発明のさらに他の実施形態による可撓性二次電池を概略的に図示した部分切開斜視図であり、図７は、図６のＩＩ−ＩＩ断面を概略的に図示した断面図である。
図６及び図７を参照すれば、可撓性二次電池６００は、電極組立体６１０、及び電極組立体６１０を密封する外装材である密封シート６２０を含んでもよい。
電極組立体６１０は、正極板、負極板、及びそれらの間に介在されるセパレータを含んでもよく、正極板及び負極板には、それぞれ集電体６１６を形成してもよい。正極板及び負極板にそれぞれ形成された集電体６１６は、第１電極タブ６１２または第２電極タブ６１４と連結してもよい。
密封シート６２０は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）から形成された第１絶縁層、アルミニウムから形成された金属層、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から形成された第２絶縁層の３層構造からなってもよい。
密封シート６２０は、時計周り方向または逆時計周り方向に、電極組立体６１０を覆い包み、密封シート６２０の一端部６２２と他端部６２４が重畳されて接合されることにより、電極組立体６１０を密封させることが可能である。
密封シート６２０は、時計周り方向または逆時計周り方向に、電極組立体６１０を覆い包み、密封シート６２０の一端部６２２と他端部６２４が重畳されて接合されることにより、電極組立体６１０を密封させることが可能である。
さらに具体的には、密封シート６２０は、電極組立体６１０の第１面上に付着された状態で、電極組立体６１０の一側面を覆い包んだ後、電極組立体６１０の第２面上に付着され、さらに電極組立体６１０の他の１つの側面を覆い包んだ後、一端部６２２と他端部６２４とを互いに接合してもよい。
一端部６２２と他端部６２４は、互いに接合されて接合部Ｐを形成し、接合部Ｐは、電極組立体６１０と重畳する位置、例えば、電極組立体６１０の第１面上に形成してもよい。また、接合部Ｐは、電極組立体６１０の長手方向である第１方向に沿って、延長してもよい。従って、可撓性二次電池６００が、反復的な曲がり運動または反り運動を行っても、接合部Ｐに加えられる応力が緩和されるので、可撓性二次電池６００の安定性を維持することが可能である。
また、接合部Ｐにおいて、一端部６２２及び他端部６２４は、互いに同一層同士当接して接合してもよい。そのために、一端部６２２は、接合部Ｐにおいて、電極組立体６１０の第１面と付着された面が外部を向くように、１８０゜折り込まれてもよい。
一方、電極組立体６１０を覆い包んだ密封シート６２０は、可撓性二次電池６００の長手方向に沿った可撓性二次電池６００の一端部及び他端部で重畳されて２層を形成し、前記重畳された２層は、可撓性二次電池６００の密封のために、互いに接合されてシーリング部６１５を形成することが可能である。
また、密封シート６２０と、電極組立体６１０の１対の側面との間は、一定距離離隔され、離隔空間６４０を形成することが可能である。離隔空間６４０は、可撓性二次電池６００が曲がり運動を行うとき、バッファの役割を行うことができ、また、可撓性二次電池６００の曲がり運動時、電極組立体６１０に含まれた多数層のスリップに、必要な空間を提供することが可能である。
以上のように、本発明は、図面に図示された一実施形態を参照にして説明したが、それらは、例示的なものに過ぎず、当分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び実施形態の変形が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決められるものである。
本発明の可撓性二次電池は、例えば、ウェラブルコンピュータ関連の技術分野に効果的に適用可能である。
１００，２００，３００，５００，６００ 可撓性二次電池
１１０，２１０，３１０，５１０，６１０ 電極組立体
１１２，６１２ 第１電極タブ
１１４，６１４ 第２電極タブ
１１５，６１５ シーリング部
１１６ 集電体
１２０Ａ，２２０Ａ，３２０Ａ，５２０Ａ 第１密封シート
１２２，２２２ 第１密封シート及び第２密封シートの第１絶縁層
１２４，２２４ 第１密封シート及び第２密封シートの金属層
１２６，２２６ 第１密封シート及び第２密封シートの第２絶縁層
１２０Ｂ，２２０Ｂ，３２０Ｂ，５２０Ｂ 第２密封シート
１３０，２３０，３３０ 第３密封シート
１３２，２３２ 第３密封シートの第１絶縁層
１３４，２３４ 第３密封シートの金属層
１３６，２３６ 第３密封シートの第２絶縁層
１４０，２４０，５４０，６４０ 離隔空間
６２０ 密封シート
３５０ 弾性体
５３０ 曲折部
６２２ 接合部の一端部
６２４ 接合部の他端部
Ｐ 接合部
Ｐ１ 第１接合部
Ｐ２ 第２接合部
１１０，２１０，３１０，５１０，６１０ 電極組立体
１１２，６１２ 第１電極タブ
１１４，６１４ 第２電極タブ
１１５，６１５ シーリング部
１１６ 集電体
１２０Ａ，２２０Ａ，３２０Ａ，５２０Ａ 第１密封シート
１２２，２２２ 第１密封シート及び第２密封シートの第１絶縁層
１２４，２２４ 第１密封シート及び第２密封シートの金属層
１２６，２２６ 第１密封シート及び第２密封シートの第２絶縁層
１２０Ｂ，２２０Ｂ，３２０Ｂ，５２０Ｂ 第２密封シート
１３０，２３０，３３０ 第３密封シート
１３２，２３２ 第３密封シートの第１絶縁層
１３４，２３４ 第３密封シートの金属層
１３６，２３６ 第３密封シートの第２絶縁層
１４０，２４０，５４０，６４０ 離隔空間
６２０ 密封シート
３５０ 弾性体
５３０ 曲折部
６２２ 接合部の一端部
６２４ 接合部の他端部
Ｐ 接合部
Ｐ１ 第１接合部
Ｐ２ 第２接合部
Claims (17)
- 電極組立体と、
前記電極組立体を密封し、少なくとも１以上の接合部を有する外装材と、を含み、
前記接合部は、前記電極組立体を構成する電極面と重畳する位置から、前記電極組立体の長手方向に延長され、
前記外装材は、前記電極組立体の第１面上に付着された第１密封シート、前記第１面と反対面である前記電極組立体の第２面上に付着された第２密封シート、及び前記電極組立体の１対の側面をそれぞれ覆い包む１対の第３密封シートを含み、
前記接合部は、前記１対の第３密封シートと、前記第１密封シートとのエッジが重畳して接合された第１接合部；及び前記１対の第３密封シートと、前記第２密封シートとのエッジが重畳して接合された第２接合部；を含み、
前記第１密封シート、前記第２密封シート、及び前記１対の第３密封シートは、それぞれ順次に積層された第１絶縁層、金属層及び第２絶縁層を含み、前記第１絶縁層は、ポリプロピレンから形成され、
前記第１接合部において、前記第１密封シートの前記第１絶縁層と、前記第３密封シートの前記第１絶縁層とが接して接合され、
前記第２接合部において、前記第２密封シートの前記第１絶縁層と、前記第３密封シートの前記第１絶縁層とが接して接合され、
前記第１密封シートの前記第１絶縁層は、前記第１面と付着され、
前記第１接合部において、前記第１密封シートの前記第１絶縁層が外部を向くように、前記第１密封シートは、１８０゜折り込まれた可撓性二次電池。 - 前記第１接合部と前記第２接合部は、前記長手方向に沿って、前記可撓性二次電池の一端から他端まで延長され、
前記第１接合部と前記第２接合部は、前記電極組立体を中心に互いに対称であることを特徴とする請求項１に記載の可撓性二次電池。 - 前記第２密封シートの前記第１絶縁層は、前記第２面と付着され、
前記第２接合部において、前記第２密封シートの前記第１絶縁層が外部を向くように、前記第２密封シートは、１８０゜折り込まれたことを特徴とする請求項１に記載の可撓性
二次電池。 - 前記第１密封シートの前記第２絶縁層が、前記第１面と付着され、前記第２密封シートの前記第２絶縁層が、前記第２面と付着されたことを特徴とする請求項１に記載の可撓性
二次電池。 - 前記電極組立体の１対の側面と、前記１対の第３密封シートとの間に離隔空間が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の可撓性二次電池。
- 前記離隔空間に弾性体をさらに含み、
前記第１密封シート及び前記第２密封シートは、それぞれ前記弾性体の第１面及び第２面と付着されたことを特徴とする請求項５に記載の可撓性二次電池。 - 前記第１接合部と前記第２接合部は、前記弾性体と重畳する位置まで延長されたことを特徴とする請求項６に記載の可撓性二次電池。
- 前記第１密封シートと、前記第２密封シートは、少なくとも前記可撓性二次電池の一端で互いに接合されたシーリング部を形成し、
前記シーリング部は、前記長手方向と垂直である幅方向に沿って、形成されたことを特徴とする請求項２に記載の可撓性二次電池。 - 前記外装材は、前記電極組立体の第１面上に付着された第１密封シートと、前記第１面と反対面である前記電極組立体の第２面上に付着された第２密封シートとを含み、
前記第２密封シートは、前記電極組立体の１対の側面を覆い包むように、前記電極組立体の幅方向に沿って、両側に延長されて曲折された１対の曲折部を含み、
前記接合部は、前記１対の曲折部が、それぞれ前記第１密封シートの両側端と重畳して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の可撓性二次電池。 - 前記接合部は、前記電極組立体の長手方向に沿って、前記可撓性二次電池の一端から他端まで延長されたことを特徴とする請求項９に記載の可撓性二次電池。
- 前記接合部において、前記第１密封シートと、前記第２密封シートは、同一材質から形成された層同士接合されたことを特徴とする請求項９に記載の可撓性二次電池。
- 前記接合部において、前記第１密封シートは、前記第１面上に付着された前記層が、外部に露出されるように、１８０゜折り込まれたことを特徴とする請求項１１に記載の可撓
性二次電池。 - 前記電極組立体の前記１対の側面と、前記１対の曲折部との間に離隔空間を含むことを特徴とする請求項９に記載の可撓性二次電池。
- 前記離隔空間には、弾性体が位置し、
前記接合部は、前記弾性体と重畳するように延長されたことを特徴とする請求項１３に記載の可撓性二次電池。 - 前記電極組立体は、正極板、負極板、及びそれらの間に介在されるセパレータを含み、
前記外装材は、前記電極組立体を、時計周り方向または逆時計周り方向に覆い包む密封シートを含み、
前記接合部は、前記密封シートの一端部と他端部とが互いに接合されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の可撓性二次電池。 - 前記密封シートは、可撓性二次電池の一端部及び他端部で重畳されて２層を形成し、前記重畳された２層は、互いに接合されてシーリング部を形成したことを特徴とする請求項
１５に記載の可撓性二次電池。 - 前記接合部において、前記一端部と前記他端部は、互いに同一材質から形成された層同士当接して接合されたことを特徴とする請求項１５に記載の可撓性二次電池。
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