KR100686974B1 - A high-voltage microbattery using electrolyte isolation of serially connected unit cells in a single chip and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고 전압 미소 전지의 결합도 및 이 미소 전지의 단위전지들의 연결상태를 도식적으로 나타낸 회로도이고,1 is a circuit diagram schematically showing a coupling degree of a high voltage microcell and a connection state of unit cells of the microcell according to the first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 미소 전지의 유로 층의 평면도이고,FIG. 2 is a plan view of a flow path layer of the microcell shown in FIG. 1;
도 3은 도 1에 도시된 미소 전지의 전극 층의 평면도이고,FIG. 3 is a plan view of an electrode layer of the microcell shown in FIG. 1;
도 4는 도 2에 도시된 유로 층에 전해질을 채워 넣는 과정을 나타낸 개략도이고,4 is a schematic diagram illustrating a process of filling an electrolyte into a flow path layer illustrated in FIG. 2;
도 5는 유로 층의 변형예를 나타낸 평면도이고,5 is a plan view showing a modification of the flow path layer,
도 6은 유로 층의 다른 변형예를 나타낸 평면도이고,6 is a plan view showing another modification of the flow path layer,
도 7은 유로 층의 또 다른 변형예를 나타낸 평면도이고,7 is a plan view showing another modification of the flow path layer,
도 8은 전극 층의 변형예를 나타낸 평면도이고,8 is a plan view showing a modification of the electrode layer,
도 9는 도 2의 유로 층과 도 8의 전극 층이 결합되어 형성되는 본 발명의 제2실시예에 따른 고 전압 미소 전지의 결합도 및 이 미소 전지의 단위전지들의 연결상태를 도식적으로 나타낸 회로도이다.FIG. 9 is a circuit diagram schematically illustrating a coupling degree of a high voltage microcell and a connection state of unit cells of the microcell according to the second embodiment of the present invention formed by combining the flow path layer of FIG. 2 and the electrode layer of FIG. 8. to be.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
100 : 유로 층 110 : 단위전지 셀100: euro layer 110: unit battery cell
112 : 공기배출구 114 : 버퍼공간112: air outlet 114: buffer space
120 : 중앙유로 122 : 제1출구120: Central Euro 122: Exit 1
124 : 제2출구 126 : 유체저항 돌기124: second exit 126: fluid resistance projection
130 : 주입구 140 : 배출구130: inlet 140: outlet
150 : 전해질 저장공간150: electrolyte storage space
200 : 전극 층 210 : 단위 전극200: electrode layer 210: unit electrode
220 : 전극패턴 220: electrode pattern
본 발명은 미소 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 단일 칩 상에 다수의 단위전지를 직렬로 연결하여 이를 통해 높은 전압을 얻을 수 있는 고 전압 미소 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a microcell, and more particularly, to a high voltage microcell that can obtain a high voltage through a plurality of unit cells connected in series on a single chip.
또한, 본 발명은 미소 전지 제작방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전해질과 공기주입을 통해 단일 칩 상에 다수의 단위전지를 용이하게 형성할 수 있는 고 전압 미소전지 제조방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method for fabricating a micro cell, and more particularly, to a method for fabricating a high voltage micro cell, which can easily form a plurality of unit cells on a single chip through electrolyte and air injection.
현재 활발이 연구되고 있는 마이크로 전자기계 시스템(MEMS: Micro- electromechanical System) 구동기, 랩온어칩(Lap on a chip: 손톱만한 크기의 칩 하나로 실험실에서 할 수 있는 연구를 수행할 수 있도록 만든 장치) 등에 사용되는 정전형/ 압전형 드라이버, 밸브, 펌프 등의 소자들은 마이크로 시스템에서 30V 이상의 높은 전압과 수 ㎼의 낮은 전력으로 구동된다.Micro-electromechanical system (MEMS) actuators, Lap on a chip (devices designed to conduct research that can be done in the lab) The electrostatic / piezoelectric drivers, valves and pumps used are driven by high voltages above 30V and low power in microsystems.
아울러, 이러한 높은 전압을 요구하는 소자를 구동시키기 위해서는 전원공급장치, DC/DC 컨버터(예를 들어 전압승압기) 등이 필요한데 전원공급장치의 소형화 기술은 현재까지 미미한 상태이다. 따라서, 미소 구동기 시스템 전체의 소형화를 위해서는 구동기 및 컨버터 외에 고전압을 갖는 전원공급장치의 소형화가 절실히 필요하다.In addition, a power supply device, a DC / DC converter (for example, a voltage booster), and the like are required to drive a device requiring such a high voltage, and the power supply device's miniaturization technology is insignificant. Therefore, miniaturization of the power supply device having a high voltage in addition to the driver and the converter is urgently required for miniaturization of the entire micro driver system.
이와 같은 필요에 의해 개발된 종래의 마이크로 전지 기술로는 미국공개특허 제2004-0191626호와 미국특허 제6,610,440호가 있다.Conventional micro-cell technologies developed by such a need include US Patent Publication No. 2004-0191626 and US Patent No. 6,610,440.
미국공개특허 제2004-0191626호에는 3차원 적층 방식을 통하여 전지용량을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 특허는 1.5V의 전압에서 전지용량 향상을 꾀하였으므로 보다 높은 전압을 요구하는 구동기에 사용하기 위해서는 직렬로 다시 연결해야 하는 단점이 있다.US Patent Publication No. 2004-0191626 discloses a technique for improving the battery capacity through a three-dimensional lamination method. However, this patent seeks to improve the battery capacity at a voltage of 1.5V, so there is a drawback of having to reconnect in series to use a driver requiring a higher voltage.
미국특허 제6,610,440호에는 전자소자 및 마이크로 전자기계 시스템 구동기에 집적화하여 사용할 수 있는 마이크로 전지에 관한 기술이 개시되어 있다. 그러나 이 특허는 멀티 층 공정을 통해서 전극을 형성해야 하므로, 1.5V 이상의 전압을 내기 위해서는 단위 전지간에 와이어 연결을 해야 한다. U. S. Patent No. 6,610, 440 discloses a technique for a microcell that can be integrated and used in an electronic device and a microelectromechanical system driver. However, this patent requires the electrode to be formed through a multi-layer process, so wire connections between unit cells are required to produce voltages above 1.5V.
아울러, 이 특허는 단위 전지에 전해질을 각각 주입해야 하는 불편함이 있 다. 따라서, 간편한 방법으로 고전압을 내면서, 다수의 단위 전지에 전해질을 쉽게 주입할 수 있는 미소 전지가 요구된다.In addition, this patent is inconvenient to inject each electrolyte into the unit cell. Accordingly, there is a need for a microcell that can easily inject an electrolyte into a plurality of unit cells while applying a high voltage in a simple manner.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단일 칩 상에 집적화된 전극에 의해 연결되는 다수의 단위전지 셀을 갖는 고전압 미소 전지를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a high voltage micro battery having a plurality of unit battery cells connected by electrodes integrated on a single chip.
또한, 본 발명은 한 번의 전해질 주입 및 공기 주입만으로 다수의 단위전지 셀을 형성할 수 있는 고전압 미소 전지 제작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a high-voltage micro-battery manufacturing method capable of forming a plurality of unit battery cells by only one injection of electrolyte and air injection.
본 발명의 한 특징에 따르면, 전극패턴이 형성된 전극 층; 일 측에 공기배출구가 형성되고 소정의 크기를 갖는 복수의 단위전지 셀, 상기 단위전지 셀들과 연결되는 중앙유로, 상기 중앙유로의 일 단에 형성되는 주입구, 및 상기 중앙유로의 타 단에 형성되는 배출구를 구비한 유로 층; 및 상기 각각의 단위전지 셀에 각각 충진되는 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 고전압 미소 전지가 제공된다.According to one feature of the invention, the electrode layer is formed electrode pattern; Air outlets are formed at one side and a plurality of unit battery cells having a predetermined size, a central flow path connected to the unit battery cells, an injection hole formed at one end of the central flow path, and formed at the other end of the central flow path A flow path layer having an outlet port; And an electrolyte filled in each of the unit battery cells.
본 발명의 고 전압 미소 전지의 공기배출구에는 돌연 확대되는 버퍼공간이 형성된다. 이처럼 공기배출구에 버퍼공간이 더 형성되면 전해질의 누출을 최소화할 수 있다.An air outlet of the high voltage microcell of the present invention is provided with a buffer space that is suddenly enlarged. Thus, when the buffer space is further formed in the air outlet, it is possible to minimize the leakage of the electrolyte.
또한, 본 발명의 고 전압 미소 전지의 복수의 단위전지 셀은 주입구로부터 유입되는 전해질이 동시에 채워질 수 있도록 배치될 수 있다. 이처럼 복수의 단위전지 셀에 전해질이 동시에 채워지면 대용량의 전압을 신속하게 얻을 수 있다.In addition, the plurality of unit battery cells of the high voltage micro-battery of the present invention may be arranged to simultaneously fill the electrolyte flowing from the injection port. As such, when a plurality of unit battery cells are filled with electrolyte at the same time, a large capacity voltage can be obtained quickly.
또한, 본 발명의 고 전압 미소 전지의 복수의 단위전지 셀은 주입구로부터 유입되는 전해질이 순차적으로 채워질 수 있도록 배치될 수 있다. 이처럼 복수의 단위전지 셀에 전해질이 순차적으로 채워지면 시간에 따라 다양한 전압을 얻을 수 있다.In addition, the plurality of unit battery cells of the high voltage micro-battery of the present invention may be arranged to sequentially fill the electrolyte flowing from the injection hole. As such, when the electrolyte is sequentially filled in the plurality of unit battery cells, various voltages may be obtained according to time.
또한, 본 발명은 고 전압 미소 전지의 복수의 단위전지 셀의 부피를 각각 달리하여 단위전지 셀의 전기 용량을 달리 할 수 있다. 이처럼 복수의 단위전지 셀의 부피를 각각 다르게 하면 보다 다양한 전압을 얻을 수 있다.In addition, the present invention may vary the capacitance of the unit battery cell by varying the volume of the plurality of unit battery cells of the high voltage micro battery. As such, when the volumes of the plurality of unit battery cells are different, more various voltages can be obtained.
또한, 본 발명의 고 전압 미소 전지의 주입구는 전해질과 공기가 각각 분리되어 주입될 수 있도록 나누어질 수 있다. 이처럼 전해질과 공기를 분리하여 주입하면 전해질 주입과 공기 주입공정이 보다 신속하고 간단하게 이루어진다.In addition, the injection hole of the high voltage microcell of the present invention may be divided so that the electrolyte and the air can be separately injected. In this way, when the electrolyte and the air are separated and injected, the electrolyte injection and the air injection process are faster and simpler.
또한, 본 발명의 고 전압 미소 전지의 중앙유로와 배출구의 사이에는 전해질을 수용하는 전해질 저장공간이 더 형성될 수 있다. 이처럼 배출구 부분에 전해질 저장공간을 형성하면 전해질이 외부로 누출되는 양을 최소화하여 전해질로 인한 오염을 줄일 수 있다.In addition, an electrolyte storage space for accommodating an electrolyte may be further formed between the central channel of the high voltage microcell and the outlet of the present invention. Thus, by forming the electrolyte storage space in the outlet portion can minimize the amount of electrolyte leakage to the outside to reduce the contamination caused by the electrolyte.
또한, 본 발명의 고 전압 미소 전지의 중앙유로와 단위전지 셀을 연결하는 통로는 중앙유로와 전해질 저장공간을 연결하는 통로보다 넓은 것이 좋다. 이처럼 하면 단위전지 셀에 전해질이 원활하게 유입된다.In addition, the passage connecting the central flow path and the unit battery cell of the high voltage micro battery of the present invention may be wider than the passage connecting the central flow path and the electrolyte storage space. In this way, electrolyte flows smoothly into the unit battery cell.
또한, 본 발명의 고 전압 미소 전지의 공기배출구는 중앙유로와 전해질 저장 공간을 연결하는 통로보다 좁은 것이 좋다. 이처럼 하면 전해질이 공기배출구로 배출되는 양을 줄일 수 있다.In addition, the air outlet of the high voltage micro-cell of the present invention is preferably narrower than the passage connecting the central flow path and the electrolyte storage space. In this way, the amount of electrolyte discharged to the air outlet can be reduced.
또한, 본 발명의 고 전압 미소 전지의 단위전지 셀들은 다각형으로 배열될 수 있다. 이처럼 하면 공간활용을 높일 수 있고, 전기회로를 보다 다양하게 구성할 수 있다.In addition, the unit battery cells of the high voltage micro battery of the present invention may be arranged in a polygon. In this way, the space utilization can be increased, and the electric circuit can be configured in various ways.
또한, 본 발명의 고 전압 미소 전지의 전극 층은 적어도 한 쌍의 상기 단위전지 셀을 직렬로 연결하는 미세 전극 패턴을 가질 수 있다. 이처럼 하면 단위전지 셀보다 높은 전압을 얻을 수 있다.In addition, the electrode layer of the high voltage micro-battery of the present invention may have a fine electrode pattern connecting the at least one pair of unit battery cells in series. In this way, a voltage higher than that of a unit battery cell can be obtained.
또한, 본 발명의 고 전압 미소 전지의 전극 층은 적어도 한 쌍의 상기 단위전지 셀을 병렬로 연결하는 미세 전극 패턴을 가질 수 있다. 이처럼 하면 단위전지 셀보다 큰 전정용량을 얻을 수 있다.In addition, the electrode layer of the high voltage micro battery of the present invention may have a fine electrode pattern for connecting at least a pair of the unit battery cells in parallel. In this way, a larger capacitance than a unit battery cell can be obtained.
아울러, 본 발명의 다른 특징에 따르면, a) 전해질이 채워지는 다수의 단위전지 셀과, 상기 다수의 단위전지 셀을 연결하는 중앙유로와, 중앙유로의 일 단에 전해질 또는 공기가 소통되는 주입구, 및 상기 중앙유로의 타 단에서 전해질 또는 공기가 배출되는 배출구를 갖는 유로 층을 형성하는 단계, b) 상기 유로 층에 전극 패턴이 형성된 전극 층을 접합시키는 단계, c) 상기 주입구를 통해 전해질을 주입하여 상기 단위전지 셀과 상기 중앙유로에 전해질을 채워 넣는 단계, 및 d) 상기 주입구를 통해 공기를 주입하여 상기 중앙유로에 채워진 전해질을 상기 배출구로 배출시켜 다수의 단위전지를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미소 전지 제작방법이 제공된다.In addition, according to another feature of the present invention, a) a plurality of unit battery cells filled with an electrolyte, a central flow path connecting the plurality of unit battery cells, the injection hole in which the electrolyte or air is communicated to one end of the central flow path, And forming a flow path layer having a discharge port through which the electrolyte or air is discharged at the other end of the central flow path, b) bonding an electrode layer having an electrode pattern to the flow path layer, and c) injecting electrolyte through the injection hole. And filling the electrolyte into the unit cell and the central channel, and d) injecting air through the injection port to discharge the electrolyte filled in the central channel to the discharge port to form a plurality of unit cells. There is provided a method for producing a micro battery, characterized in that.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 고 전압 미소 전지의 결합도 및 이 미소 전지의 단위전지들의 연결상태를 도식적으로 나타낸 회로도이고, 도 2는 도 1에 도시된 미소 전지의 유로 층의 평면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 미소 전지의 전극 층의 평면도이다.1 is a circuit diagram schematically showing a coupling degree of a high voltage microcell and a connection state of unit cells of the microcell according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view illustrating a flow path layer of the microcell shown in FIG. 3 is a plan view of an electrode layer of the microcell shown in FIG. 1.
도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 본 발명의 미소 전지는 유로 층(100)과 전극 층(200) 그리고 유로 층(100)에 주입되는 전해질로 구성된다.As shown in FIG. 1A, the microcell of the present invention is composed of an electrolyte injected into the
유로 층(100)은 다수의 단위전지 셀(110)을 포함하고, 전극 층(200)은 단위전지 셀(110)을 연결하는 전극 팬턴(220)을 갖는다. 전해질이 채워진 단위전지 셀(110)들은 각각 소정의 전압을 갖는 단위전지 구실을 한다. 그리고 전극 층(200)은 이들 단위전지를 직렬 및 직·병렬로 연결하여 고 전압을 갖는 하나의 미소 전지로 만든다.The
유로 층(100)에 결합된 전극 층(200)은 다수의 단위전지 셀(110)을 연결한다. 각각의 전극(210)은 전해질과 단위전지 셀(110)에 형성하는 단위전지의 양극과 음극 구실을 하며, 전극 패턴(220)은 단위전지 셀(110)을 연결하는 회로 구실을 한다. 도 3에 도시된 전극 패턴(220)은 도 2에 도시된 유로 층(100)의 단위전지 셀(110)을 직렬로 연결하는 형태이다. 따라서, 도 2에 도시된 유로 층(100)에 도 3에 도시된 전극 층(200)이 접합되면 도 1의 (b)와 같은 회로가 구성되어 높은 전압을 갖는 미소 전지가 형성된다.The
다음에서는 본 실시예에 따른 유로 층(100)과 전극 층(200)에 대하여 상세히 설명하겠다.Next, the
도 2에 도시된 바와 같이 유로 층(100)에는 다수의 단위전지 셀(110), 중앙유로(120), 주입구(130), 배출구(140) 등이 형성된다. 단위전지 셀(110)은 유로 층(100)에 일정간격으로 배열된다. 단위전지 셀(110)은 전해질을 수용하는 소정의 밀폐공간을 형성한다. 전해질이 채워진 단위전지 셀(110)은 소정의 전압을 갖는 단위전지 구실을 한다. 각각의 단위전지 셀(110)은 중앙유로(120)와 소통되며 내부에 채워진 공기가 배출될 수 있는 공기배출구(112)를 갖는다. 공기배출구(112)에는 돌연 확대되어 전해질이 밖으로 유출되지 않게 하는 버퍼공간(114)이 형성된다.As shown in FIG. 2, a plurality of
중앙유로(120)는 다수의 단위전지 셀(110)과 연결된다. 중앙유로(120)의 일 단에는 주입구(130)가 형성되고 타 단에는 배출구(140)가 형성된다. 주입구(130)와 배출구(140)로는 전해질 및 공기가 각각 소통된다. 한편 단위전지 셀(11)과 중앙유로(120), 중앙유로(120)와 배출구(140)가 연결되는 제1출구(122)와 제2출구(124) 부근에는 유체의 저항을 크게 하는 유체저항 돌기(126)가 형성된다.The
주입구(130)를 통해 유입되는 전해질은 각각의 단위전지 셀(110)에 모두 채워진 후 배출구(140)로 빠져나간다. 이를 위해 본 발명에서는 중앙유로(120)와 단위전지 셀(110)이 연결되는 제1출구(122)의 단면적을 중앙유로(120)와 배출구(140)가 연결되는 제2출구(124)의 단면적보다 크게 하였다. 아울러, 전술한 바와 같이 제1출구(122)와 제2출구(124) 부근에 유체저항 돌기(126)를 형성시켜 유체의 저항을 크게 하였다. 또한 공기배출구(112)의 단면적을 제2출구(124)보다 작게 하여 단 위전지 셀(110)에 전해질이 채워진 상태에서 중앙유로(120)에 압력이 가해질 때 공기배출로(112)를 통해 전해질이 배출되지 않도록 하였다.The electrolyte introduced through the
도 3에 도시된 바와 같이 전극 층(200)에는 다수의 단위 전극(210)과 이들 단위 전극(210)을 임의의 회로형태로 연결하는 전극패턴(220)이 형성된다. 전극 층(200)은 유로 층(100)과 전해질에 의해 형성되는 다수의 단위전지를 직렬 또는 직·병렬로 연결하여 높은 전압이 발생되게 한다.As illustrated in FIG. 3, the
다음에서는 도 4를 토대로 유로 층(100)의 단위전지 셀에 전해질이 채워지고 공기에 의해 분리되는 과정을 설명하겠다. 도 4는 도 2에 도시된 유로 층에 전해질을 채워 넣는 과정을 나타낸 개략도이다.Next, an electrolyte is filled in the unit battery cell of the
도 4에 도시된 바와 같이 유로 층(100)의 주입구(130)를 통해 전해질(300)을 주입한다. 그러면 주입된 전해질(300)은 중앙유로(120)를 지나면서 각각의 단위전지 셀(110)에 동시에 채워진다. 단위전지 셀(110) 및 중앙유로(120)에 채워져 있던 공기는 공기배출구(112)와 배출구(140)를 통해 각각 배출된다. As shown in FIG. 4, the
모든 단위전지 셀(110)에 전해질(300)이 채워지면 이번엔 주입구(130)를 통해 공기를 주입한다. 주입된 공기는 중앙유로(120)에 채워진 전해질(300)을 압박하여 배출구(140)쪽으로 밀어낸다. 이때, 전술한 바와 같이 공기배출구(112)의 단면적은 배출구(140)로 통하는 제2출구(124)보다 매우 작으므로, 중앙유로(120)에 채워졌던 모든 전해질은 제2출구(124)를 통해 배출구(140)로 빠져 나간다. 주입구(130)를 통해 주입되는 공기압력이 큰 경우에는 단위전지 셀(110)에 채워졌던 일부 전해질(300)이 버퍼공간(114)으로 배출될 수 있다.When the
이처럼 전해질(300)이 채워지고 중앙유로(120)에 의해 분리되는 단위전지 셀(110)은 각각 소정의 전압을 갖는 단위전지를 형성한다. 따라서, 본 발명에 따르면 전해질 주입과 공기주입의 간단한 공정을 통해 소정의 전압을 갖는 다수의 단위전지를 갖는 고 전압 미소 전지를 하나의 기판에 제작할 수 있다.As such, the
도 5는 유로 층의 변형예를 나타낸 평면도이다.5 is a plan view showing a modification of the flow path layer.
일반적으로 전해질은 유해성분을 포함하고 있으므로 유로 층(100a) 외측으로 배출시키는 것은 바람직하지 않다. 이러한 점을 감안하여 본 변형예에서는 배출구(140)측에 전해질이 저장될 수 있는 전해질 저장공간(150)을 형성하였다. 아울러, 전해질과 공기가 각각 분리되어 주입될 수 있도록 주입구(130)를 전해질이 주입되는 제1주입구(132)와 공기가 주입되는 제2주입구(134)로 분리하였다.Generally, since the electrolyte contains harmful components, it is not preferable to discharge the electrolyte to the outside of the
유로 층(100a)을 이와 같은 형태로 변형하면 단위전지 셀(110)에 전해질을 채워 넣은 후 공기를 주입할 때 유로(120)의 채워진 전해질이 대부분 전해질 저장공간(150)으로 이동되므로 전해질 배출로 인한 환경오염을 최소화 시킬 수 있다. 아울러, 전해질과 공기가 제1주입구(132)와 제2주입구(134)를 통해 분리되어 주입되므로 전해질 및 공기 주입장치와 주입공정이 간단해진다.When the
도 6은 유로 층의 다른 변형예를 나타낸 평면도이고, 도 7은 유로 층의 또 다른 변형예를 나타낸 평면도이다.6 is a plan view showing another modification of the flow path layer, Figure 7 is a plan view showing another modification of the flow path layer.
위 변형예의 유로 층(100a)은 전해질이 중앙유로(120)를 통해 각각의 단위전지 셀(110)에 동시에 채워진다. 그러나 경우에 따라서 다수의 단위전지 셀(110)에 전해질을 순차적으로 채워 넣어 각기 다른 크기의 전압을 선택적으로 사용할 필요 가 있다. 도 6과 도 7은 바로 이러한 경우에 사용하기 위한 유로 층의 형태를 도시한 것이다.In the
이 변형예에 따른 유로 층(100b)의 중앙유로(120)에는 도 6에 도시된 바와 같이 임의의 간격으로 유체저항 돌기(126a, 126b, 126c)가 형성된다. 각각의 유체저항 돌기(126a, 126b, 126c)는 앞의 실시예의 경우에서와 같이 중앙유로(120)를 소통하는 전해질의 흐름을 방해한다.In the
따라서, 주입구(130)로 전해질을 주입하면 전해질이 중앙유로(120)에 형성된 유체저항 돌기(126a, 126b, 126c)에 의해 차단되어 일부 단위전지 셀(110)에만 채워진다.Therefore, when the electrolyte is injected into the
즉, 주입구(130)로 전해질을 주입하면 제1돌기(126a)에 의해 전해질의 유동이 방해를 받아 주입구(130)로부터 제1돌기(126a)까지 형성된 3개의 단위전지 셀(110)에만 전해질이 채워져 총 3개의 단위전지가 형성된다.That is, when the electrolyte is injected into the
그리고 전해질을 계속 주입하면 제2돌기(126b)까지 전해질이 유입되어 나머지 3개의 단위전지 셀(110)에 전해질이 채워져 총 6개의 단위전지가 형성된다. 아울러 전해질을 더 주입하면 제3돌기(126c)까지 전해질이 유입되어 나머지 2개의 단위전지 셀(110)에 전해질이 채워져 총 8개의 단위전지가 형성된다. 이때 전해질과 공기를 번갈아 가며 주입하면 전해질과 단위전지 셀(110)에 의해 완성되는 단위전지들이 분리되므로 각각 독립된 전지가 된다. 따라서, 이 변형예에 따르면 단위전지의 수를 순차적으로 증대시킬 수 있다.If the electrolyte is continuously injected, the electrolyte is introduced to the
도 7에 도시된 유로 층(100c)은 위와 같은 구실을 하는 유로 층의 또 다른 형태이다. 도 7에 도시된 바와 같이 이 변형예의 유로 층(100c)은 다각형태로 배열된 단위전지 셀(110)과 이 단위전지 셀(110)을 따라 굴곡된 중앙유로(120)를 갖는다. 중앙유로(120)가 굴곡되는 부분에는 전해질의 유입을 방해하는 유체저항 돌기(126a, 126b, 126c)가 각각 형성된다. 이 변형예의 유로 층(100c)은 유체저항 돌기(126a, 126b, 126c)가 중앙유로(120)의 굴곡부위에 형성되어 있으므로 전해질의 분리주입이 원활하게 이루어진다.The flow path layer 100c shown in FIG. 7 is another form of the flow path layer serving as the above. As shown in FIG. 7, the flow path layer 100c of this modification has a
도 8은 전극 층의 변형예를 나타낸 평면도이고, 도 9는 도 2의 유로 층과 도 8의 전극 층이 결합되어 형성되는 본 발명의 제2실시예에 따른 고 전압 미소 전지의 결합도 및 이 미소 전지의 단위전지들의 연결상태를 도식적으로 나타낸 회로도이다.FIG. 8 is a plan view illustrating a modified example of the electrode layer, and FIG. 9 is a coupling diagram of the high voltage microcell according to the second embodiment of the present invention formed by combining the flow path layer of FIG. 2 and the electrode layer of FIG. It is a circuit diagram which shows the connection state of the unit cells of a micro cell.
위에서 설명된 전극 층(200)은 유로 층(100)의 단위전지 셀(110)들을 모두 직렬로 연결하므로, 높은 전압을 갖는 미소 전지를 제작할 때 유용하다. 그러나 이와 같은 형태의 미소 전지는 전기용량이 작은 단위전지 셀(110)이 모두 직렬로 연결된 형태이므로 사용크기가 단위전지 셀(110)의 전기용량을 벗어나지 못한다.Since the
도 8에 도시된 전극 층(200a)은 바로 이러한 점을 감안한 형태로서, 도 2에 도시된 유로 층(100)의 단위전지 셀(110)을 병렬과 직렬의 혼합형태로 연결한다. 즉 본 실시예의 전극 층(200a)은 도 9의 (a)에 도시된 바와 같이 도 2에 도시된 유로 층(110)의 5쌍의 단위전지 셀(110)을 각각 직렬로 연결하고 다시 이들 5쌍의 단위전지 셀(110)들을 병렬로 연결하여 도 9의 (b)에 도시된 회로형태의 미소 전지를 형성한다. 이와 같이 형성되는 미소 전지는 단위전지 셀(110)보다 높은 전압과 전 기용량을 갖는 장점이 있다.The electrode layer 200a illustrated in FIG. 8 is a form in view of such a point, and connects the
본 발명은 유로 층을 통해 다수의 단위전지 셀에 전해질을 동시에 주입할 수 있으며, 다시 유로 층에 공기를 주입함으로써 단위전지 셀을 분리시킬 수 있다. 이는 단위 전압을 낼 수 있는 하나의 전지로써 사용가능하며 동시에 전위 합을 통한 전압 크기를 조절할 수 있어 고전압 전지로 사용할 수 있다.According to the present invention, electrolyte can be injected into a plurality of unit battery cells at the same time through a flow path layer, and the unit battery cells can be separated by injecting air into the flow path layer. It can be used as a single cell capable of generating a unit voltage, and at the same time it can be used as a high voltage cell because the voltage magnitude can be adjusted through the sum of potentials.
또한, 본 발명은 전극 층의 패턴을 조정함으로써 다수의 단위전지 셀을 직렬 또는 직렬/병렬의 혼합형태로 연결하여 다양한 고전압과 다양한 형태의 전압을 얻을 수 있다. In addition, the present invention can obtain a variety of high voltages and various types of voltage by connecting a plurality of unit battery cells in series or a mixture of series / parallel by adjusting the pattern of the electrode layer.
또한, 본 발명은 유로의 형태를 변경하여 다수의 단위전지 셀에 동시 또는 순차적으로 전해질을 주입할 수 있으며, 이를 통해 미소 전지의 전압 또는 전류의 증가를 시간에 따라 단계적으로 제어할 수 있다.In addition, the present invention can change the shape of the flow path to inject the electrolyte into a plurality of unit battery cells at the same time or sequentially, through which it is possible to control the increase in voltage or current of the micro-battery over time.
이상에서 고전압 미소 전지 및 그 제작방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical idea of the high voltage micro-cell and the manufacturing method thereof have been described together with the accompanying drawings, this is illustrative of the best embodiments of the present invention and is not intended to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
Claims (13)
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KR1020050109729A KR100686974B1 (en) | 2005-11-16 | 2005-11-16 | A high-voltage microbattery using electrolyte isolation of serially connected unit cells in a single chip and manufacturing method thereof |
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Citations (4)
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2005
- 2005-11-16 KR KR1020050109729A patent/KR100686974B1/en not_active IP Right Cessation
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