KR101130477B1 - 휴대폰 배터리 팩 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대폰 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩 내부에 전하활성유도층을 마련하고, 다수의 배터리 셀을 병렬로 마련하여서 된 휴대폰 배터리팩에 관한 것이다.
본 발명은 배터리 내부 반응물질의 이온화 특성을 이용하여 반응물질에 에너지를 가하면, 친화되기 쉬운 극성으로 이온화되어 양/음극의 극성을 띄고 있다가, 필요시 전기적 에너지로 변환되는 배터리 셀(1)이 내장된 휴대폰의 배터리 팩(10)에 있어서, 전해질이 충전되는 배터리팩 본체(11) 내부에 전하의 움직임을 활발하게 유도하는 전하활성유도층(12)을 마련하고, 배터리셀(1) 다수를 병렬로 전극에 연결시켜서 됨을 특징으로 한다.
본 발명은 배터리 팩 내부에 전하활성유도층을 마련하여, 전하의 움직임이 일정하면서도 활발히 움직이도록 유도하고, 다수의 배터리 셀을 병렬로 마련하여, 짧은 시간에 충전이 이루어지고 긴 시간 동안 방전이 이루어지도록 함으로써, 충전시간 대비 방전시간을 현저히 증대시킬 수 있다.

Description

휴대폰 배터리 팩{BATTERY PACK FOR CELL PHONE}

본 발명은 휴대폰 배터리 팩에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리 팩 내부에 전하활성유도층을 마련하고, 다수의 배터리 셀을 병렬로 마련하여서 된 휴대폰 배터리팩에 관한 것이다.

일반적으로, 배터리에는 우리가 흔히 1회용으로 사용하고 버리는 알카리전지, 수은전지 등의 1차전지, 재충전이 가능하여 반복 사용할 수 있는 니카드전지, 니켈수소전지, 리튬이온전지 등의 2차전지로 나눌 수 있다.

이들은 모두 화학전지로서, 전지내부의 반응물질의 이온화 특성을 이용하여 반응물질에 에너지를 가하면, 친화되기 쉬운 극성으로 이온화되어 양/음극의 극성을 띄고 있다가, 필요시 전기적 에너지로 변환되는 것으로, 이러한 반응이 비가역적인 것을 1차전지, 가역적인 것을 2차전지로 구분하며, 흔히 전자를 건전지, 후자를 축전지(또는 충전지)라고 부르고 있다.

상기, 축전지는 자동차에서 주로 사용하는 납축전지, 가전용으로 사용하는 니카드전지, 니켈수소전지 등으로 발전해왔으며, 휴대폰에서는 고효율 무공해의 리튬이온 전지를 사용하고 있으나, 최근에는 휴대폰의 안전성 및 소형 경량화를 위해 리튬폴리머 전지를 사용하는 업체가 늘어나고 있다.

상기, 리튬이온전지는 첨부 도면 도 1에 도시된 바와 같이, 활성물질로 양극(+)에 리튬이온 및 코발트, 몰리브덴 등 특정의 금속군과 산소로 결합된 화합물에 집전체로 알루미늄박을, 음극(-)에는 탄소 질 재료에 집전체로 동박으로이루어진 배터리셀(C)을 리튬염을 용해한 비프로톤성 유기용매로 이루어진 전해액이 충전된 캔(H) 내부에 수용하여, 리튬이온이 양극과 음극을 왕복할 수 있도록 한 것으로, 양음 양극에서 전자의 산화, 환원반응을 일으켜 충/방전 효과를 얻을 수 있다.

충전 시에는 충전기로부터 음극의 탄소재질에 공급된 전자에 의해 양극에서 음극으로 이동한 리튬 이온이 안정화되어 에너지를 갖게 되고, 방전 시에는 음극으로부터 양극으로 리튬이온이 되돌아가면서 외부회로에 전류가 흘러 에너지를 잃게 된다.

상기, 리튬폴리머 전지의 기본적 원리는 리튬이온 전지와 같으나, 액상의 전해액을 고분자화하여 폴리머 상태로 결합함으로써, 전해액이 분해되어 발생하는 가스 또는 누액을 방지함으로써, 더욱 안정화되고 높은 에너지 밀도를 갖도록 한다.

상기와 같은 종래 휴대폰 배터리팩은 단일의 배터리 셀로 이루어져 있어, 충전용량이 제한적일 수밖에 없어, 방전시간 즉, 사용시간(24 Hour ~ 48 Hour 정도)이 짧은 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 본 발명은, 배터리 팩 내부에 전하활성유도층을 마련하여서 전하의 움직임이 일정하면서도 활발히 움직이도록 유도하고, 다수의 배터리 셀을 병렬로 그리고 복수로 마련하여 짧은 시간에 충전이 이루어지고 긴 시간 동안 방전이 이루어지도록 하는 휴대폰 배터리 팩을 제공하는데 목적을 두고 있다.

본 발명은 배터리 내부 반응물질의 이온화 특성을 이용하여 반응물질에 에너지를 가하면, 친화되기 쉬운 극성으로 이온화되어 양/음극의 극성을 띄고 있다가, 필요시 전기적 에너지로 변환되는 배터리 셀(1)이 내장된 휴대폰의 배터리 팩(10)에 있어서, 전해질이 충전되는 배터리팩 본체(11) 내부에 전하의 움직임을 활발하게 유도하는 전하활성유도층(12)을 마련하고, 배터리셀(1) 다수를 병렬로 전극에 연결시켜서 됨을 특징으로 한다.

본 발명은 배터리 팩 내부에 전하활성유도층을 마련하여, 전하의 움직임이 일정하면서도 활발히 움직이도록 유도하고, 다수의 배터리 셀을 병렬로 마련하여, 짧은 시간에 충전이 이루어지고 긴 시간 동안 방전이 이루어지도록 함으로써, 충전시간 대비 방전시간을 현저히 증대시킬 수 있다.

도 1은 종래 배터리팩의 구성을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 외관을 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 내부 구성을 도시한 분리 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내부 구성 및 구조를 보다 상세히 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배터리 셀의 구성을 도시한 단면도.

상기와 같이 제시하는 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명은 첨부 도면 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 배터리 내부 반응물질의 이온화 특성을 이용하여 반응물질에 에너지를 가하면, 친화되기 쉬운 극성으로 이온화되어 양/음극의 극성을 띄고 있다가, 필요시 전기적 에너지로 변환되는 배터리 셀(1)이 내장된 휴대폰의 배터리 팩(10)에 있어서, 전해질이 충전되는 배터리팩 본체(11) 내부에 전하의 움직임을 활발하게 유도하는 전하활성유도층(12)을 마련하고, 배터리셀(1) 다수를 병렬로 전극에 연결시켜서 될 수 있다.

본 발명을 설명하기에 앞서 참고로, 첨부된 도면에는 배터리팩(10)의 전극구체적인 구조는 생략하였으나, 통상 배터리셀(1)을 수용하는 일측 개방향 함체형상의 배터리팩 본체와, 상기 배터리팩 본체의 개방단에 고정되는 양극단자와 음극단자 등 단자부분이 마련된 플레이트와, 상기 배터리팩 본체와 플레이트 내지는 단자 연결부분의 기밀 및 단락을 방지하는 개스킷 및 절연체로 이루어질 수 있다.

여기서, 본 발명 중 상기 배터리셀(1)은 분리막 사이로 리튬금속산화물로 이뤄진 양극과, 흑연과 같은 탄소계화합물로 이뤄진 음극과, 상기 양극과 음극 물질 주변에 리튬염 성분의 전해질이 채워진 것일 수 있다.

이때, 상기 배터리셀(1)의 병렬연결 개수는 배터리의 사용처, 용량, 규격과 같은 조건에 따라 2개 ~10개 사이에서 연결될 수 있다.

또한, 상기 전해질은 용액일 수 도 있고 젤(Gel) 타입일 수 도 있다.

이와 같은 배터리셀(1)은, 전기 신호가 가해지면 양극의 리튬금속산화물에서 나오는 리튬이온이 전해질을 지나 음극의 탄소계화합물로 이동하면서 전기가 발생하며, 발생된 전기가 시간이 지나면서 양이 많아져 충전이 이루어진다.

반대로, 음극의 리튬이온이 양극으로 흐르면 방전이 되는 것으로, 휴대폰 회로에 필요한 전기를 공급하게 된다.

한편, 본 발명 중 상기 전하활성유도층(12)은 유리재질의 박막으로써, 상기 배터리팩 본체(11)의 내부면에 증착 또는 접착 또는 코팅되어서 이루어질 수 있다.

여기서, 유리와 같은 고체 내부에서의 금속이온의 이동은 이미 잘 알려진 현상이며, 일반적으로, Li + , Na+ 및 K+ 와 같은 알칼리 금속이온들은 유리 표면에서 이동성이 매우 강하고 활발한 이온들이다.

이때, 상기 전하활성유도층(12)은 양이온 퍼센트 값으로 알루미나 또는 탄탈라 필름과 결합하여 식 P1= [Na+ +Li+ +K+ +Cs+ +Rb+ ] + 2[Sr2+ +Bm2+ +Ca2+ /2] - [Al 3+ ] 및 실리카 필름과 결합하여 식 P = P1- 0.6 [B 3+ ] - [Zn2+ +Be2+ +Mg2+ +Ca2+ /2]이 음이 되도록 함으로써, 이동하는 알칼리 이온의 흐름 방향이 유리방향이 되도록 코디네이션(coordination)을 변화시킬 수 있는 충분한 양의 높은 필드 스트렝쓰 이온(field strength ion)을 함유하는 조성 및 이동성알칼리 금속이온의 함량을 가지는 유리 표면상에 실리카, 알루니마 및 탄탈라 필름으로 구성된 군 중 선택된 어느 하나의 장벽층 산화물 필름 또는 상기 필름이 증착된 유리필름일 수 있다.

이때, 본 발명에서는 상기 알칼리 금속이온의 실시예를 리튬이온으로 한다.

또한, 상기 전하활성유도층(12)은 리튬금속산화물로 이뤄진 양극 필름 표면에 증착 또는 코팅 또는 적층되어지되, 접혀서 여러 층으로 이루어질 수 도 있다.

또한, 상기 전하활성유도층(12)은 상기 휴대폰 배터리팩(10)의 내부면에 증착 또는 접착 또는 코팅됨과 동시에, 리튬금속산화물로 이뤄진 양극 필름 표면에 증착 또는 코팅 또는 적층되어지되, 접혀서 여러 층으로 이루어질 수 도 있다.

또 한편, 본 발명 중 상기 병렬로 연결된 다수의 배터리셀(1)은 양/음전극 각각이 하나의 전극와이어를 통해, 해당 전극단자에 용접되어서 연결될 수 있다.

이때, 상기 병렬 연결되는 배터리셀(1)은 절연체로 이루어진 격벽(13)을 통해 각각 차단될 수 도 있다. 상기 격벽(13)의 표면에도 상기 전하활성유도층(12)이 마련될 수 도 있다.

그리고, 본 발명은 적정한 온도유지를 위한 온도감지센서 및 상기 온도감지센서에서 감지된 실시간의 배터리팩(10) 온도를 기준값과 비교하여 그 이상이면 충전을 차단하는 과열방지회로 또는 과열방지소자가 +전극 측에 마련될 수 도 있다. 이때, 상기 온도감지센서 및 과열방지회로 또는 소자는 레지스터 및/또는 다이오드 또는 그들의 조합일 수 있다.

그러면, 과충전 또는 과전압에 의해 배터리팩(10)이 이상적으로 과열되는 것을 모니터링 함으로써, 과열로 인해 배터리팩(10)이 부풀어 오르거나, 심한 경우 폭발하는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 상기 배터리 셀(1)의 전극단자에 전기 신호가 인가되면 양극의 리튬금속산화물에서 나오는 리튬이온이 전해질을 지나 음극의 탄소계화합물로 이동하면서 전기가 발생하며, 발생된 전기가 시간이 지나면서 집적되어 충전이 이루어진다.

이때, 유리재질의 박막으로써, 상기 배터리팩(10)의 내부면에 증착 또는 접착 또는 코팅되어진 상기 전하활성유도층(12)을 통해 전기 즉, 리튬이온 입자가 활발히 흐르게 되어 신속한 충전이 이루어지게 된다.

또한, 상기 전하활성유도층(12)이 리튬금속산화물로 이뤄진 양극 필름 표면에 증착 또는 코팅 또는 적층되어지되, 접혀서 여러 층으로 이루어진 구조에서도 동일한 작용이 이루어지며, 상기 전하활성유도층(12)이 상기 배터리팩(10)의 내부면에 증착 또는 접착 또는 코팅됨과 동시에, 리튬금속산화물로 이뤄진 양극 필름 표면에 증착 또는 코팅 또는 적층되어지되, 접혀서 여러 층으로 이루어진 구조에서는 더욱 더 리튬이온 입자가 활발히 흐르게 되어 신속한 충전이 이루어지게 된다.

이때, 본 발명은 다수의 배터리셀(1)이 병렬로 연결되어 있어, 충전 상태와 반대로, 음극의 리튬이온이 양극으로 흐르면 방전을 시작하여, 휴대폰 회로에 필요한 전기를 공급하게 되는데, 병렬로 연결되어 있어 방전시간을 대폭 늘림으로써, 배터리의 사용시간을 연장시킨다.

이와 같이 되는 본 발명은 배터리 팩 내부에 전하활성유도층(12)이 마련되어 있어, 전하의 움직임이 일정하면서도 활발히 움직이도록 유도하고, 다수의 배터리셀(1)을 병렬로 마련하여, 짧은 시간에 충전이 이루어지고 긴 시간 동안 방전이 이루어지도록 함으로써, 충전시간 대비 방전시간을 현저히 증대시킬 수 있다.

본 발명의 첨부 도면 중 "+", "-"는 전극 단자의 극성을 표시한 것이다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.

10 : 배터리팩 11 : 배터리팩 본체
12 : 전하활성유도층 13 : 격벽
1 : 배터리셀

Claims (2)

1. 배터리 내부 반응물질의 이온화 특성을 이용하여 반응물질에 에너지를 가하면, 친화되기 쉬운 극성으로 이온화되어 양/음극의 극성을 띄고 있다가, 필요시 전기적 에너지로 변환되는 배터리 셀(1)이 내장된 휴대폰의 배터리 팩(10)에 있어서,
   전해질이 충전되는 배터리팩 본체(11) 내부에 전하의 움직임을 활발하게 유도하는 전하활성유도층(12)을 마련하고, 배터리셀(1) 다수를 병렬로 전극에 연결시키되,상기 배터리셀(1)은 분리막 사이로 리튬금속산화물로 이뤄진 양극과, 흑연과 같은 탄소계화합물로 이뤄진 음극과, 상기 양극과 음극 물질 주변에 리튬염 성분의 전해질이 채워져서 이루어지고, 상기 전하활성유도층(12)은 유리재질의 박막으로서, 상기 배터리팩 본체(11)의 내부면에 증착 또는 접착 또는 코팅되어서 이루어짐을 특징으로 하는 휴대폰 배터리 팩.
   
   
   
   
   
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