KR101161154B1 - Thin film battery contaning substrate with extention metal and multi-layered thin film battery module fabricated using the same - Google Patents

Thin film battery contaning substrate with extention metal and multi-layered thin film battery module fabricated using the same Download PDF

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Abstract

본 발명은 박막전지 및 이를 이용한 적층형 박막전지 모듈에 관한 것으로, 서로 이격된 위치에 상부면과 배면이 관통되도록 형성되는 제1관통전지전극과 제2관통전지전극을 포함하는 기판 및 상기 기판에 순차적으로 적층되는 제1전극단자, 제1활물질 박막, 고체 전해질 박막, 제2전극단자 및 제2활물질 박막을 포함하는 박막전지 적층체를 포함하되, 상기 제1전극단자가 제1관통전지전극과 연결되고, 상기 제2전극단자가 상기 제2관통전지전극과 연결된 구조를 포함하여, 상기 박막전지 적층체에서 형성된 전류가 상기 기판의 이면으로 전달되어 외부로 출력되도록 하고, 적층 구조가 용이하여 전지의 용량 증가를 자유롭게 수행하고, 모듈 구조를 제조하기 위한 비용 및 시간을 절감시킬 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.The present invention relates to a thin film battery and a stacked thin film battery module using the same. A substrate comprising a first through battery electrode and a second through battery electrode formed so as to penetrate a top surface and a back surface at positions spaced from each other, and sequentially on the substrate. And a thin film battery stack including a first electrode terminal, a first active material thin film, a solid electrolyte thin film, a second electrode terminal, and a second active material thin film, wherein the first electrode terminal is connected to the first through cell electrode. And a structure in which the second electrode terminal is connected to the second through cell electrode, such that a current formed in the thin film battery stack is transferred to the rear surface of the substrate to be output to the outside, and the stack structure is easy. The present invention relates to an invention that allows for freely increasing capacity and savings in cost and time for manufacturing a modular structure.

Description

기판 내장형 단자를 포함하는 박막전지 및 이를 이용하여 제조된 적층형 박막전지 모듈{THIN FILM BATTERY CONTANING SUBSTRATE WITH EXTENTION METAL AND MULTI-LAYERED THIN FILM BATTERY MODULE FABRICATED USING THE SAME}Thin film battery comprising a substrate embedded terminal and a stacked thin film battery module manufactured using the same.

본 발명은 박막전지 및 이를 이용하여 제조된 적층형 박막전지 모듈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 박막전지가 형성되는 기판 내에 박막전지 적층체가 형성된 이면으로 연결되는 확장 전지단자를 포함하는 박막전지를 제공함으로써, 단위셀 간의 병렬 적층이 용이하여 박막전지의 용량 증대가 자유롭고, 전지의 패키징을 생략하여 제조 비용을 감소시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
The present invention relates to a thin film battery and a stacked thin film battery module manufactured using the same, and more particularly, by providing a thin film battery including an extended battery terminal connected to a rear surface of a thin film battery stack in a substrate on which a thin film battery is formed. In addition, the present invention relates to a technology capable of freely increasing the capacity of a thin film battery due to easy parallel lamination between unit cells and reducing manufacturing costs by omitting the packaging of the battery.

박막전지는 일반 전지의 모든 구성 요소들을 박막형태의 고체를 사용하여 기판 상에 얇게 구현한 것을 말한다.The thin film battery refers to a thin film of all components of a general battery implemented on a substrate using a solid in the form of a thin film.

기존 분말형태의 활물질을 사용하는 벌크형 리튬전지의 경우 양, 음극 전류집전체, 전극 활물질, 분리막, 액체전해질 또는 폴리머 전해질, 알루미늄 파우치 등의 사용으로 인해 총 두께를 0.3mm 이하로 제어하기 어렵지만, 박막전지는 전지 구성 요소 모두를 포함하더라도 0.1mm 이하로 제어가 가능하므로 두께 의존성이 큰 초소형 전자 디바이스의 동력원으로 매우 적합한 것이다.In the case of bulk lithium batteries using an active material in the form of a powder, it is difficult to control the total thickness to 0.3 mm or less due to the use of a positive electrode, a negative electrode current collector, an electrode active material, a separator, a liquid electrolyte or a polymer electrolyte, and an aluminum pouch. The battery can be controlled to less than 0.1mm even if it contains all of the battery components, making it an excellent power source for ultra-small thickness electronic devices.

그 대표적인 예가 전원이 내장되는 스마트 카드 시스템으로서 이러한 카드 시스템은 국제적으로 규격화되어 있어 상부와 하부 커버를 제외하고 전지가 탑재될 수 있는 공간 및 두께는 매우 제한적이라고 할 수 있다. A typical example is a smart card system with a built-in power supply. Since such a card system is internationally standardized, the space and thickness in which a battery can be mounted except for the upper and lower covers may be very limited.

또한, 카드 제조 공정 중 고온 및 고압의 라미네이션 공정은 기존 벌크형 전지에 있어서 사용상의 많은 제약을 가져올 수밖에 없다.In addition, the lamination process of high temperature and high pressure in the card manufacturing process is bound to bring many restrictions on the use of the existing bulk battery.

나아가, 박막전지에 있어 무엇보다도 큰 장점은 바로 안전성이다. 박막전지는 산화물계 고체 세라믹 박막을 전해질로 사용하기 때문에 발화, 폭발의 위험이 거의 없다고 볼 수 있으며, 음극으로 사용하는 리튬의 경우에도 수 마이크론 이내의 박막형태로 증착되므로 매우 안전하다고 할 수 있다. Furthermore, the biggest advantage of the thin film battery is safety. The thin film battery has almost no risk of ignition and explosion because the oxide-based solid ceramic thin film is used as an electrolyte, and even lithium used as a negative electrode is deposited in a thin film form within several microns, which is very safe.

특히 인체 삽입형, 인체 부착형 전원의 경우 이러한 안전성은 가장 최우선적으로 고려되어야 할 조건이라고 할 수 있다.In particular, in the case of the human body insert type and the human body type attaching power source, such safety is a condition to be considered as the top priority.

그러나, 이러한 두께 특성 및 안전성을 보유하고 있음에도 불구하고, 박막전지는 여전히 낮은 용량으로 인해 많은 전자 디바이스의 동력원으로의 사용하는 데 많은 제약이 있다.However, despite having such thickness characteristics and safety, thin film cells still have many limitations in their use as a power source for many electronic devices due to their low capacity.

상기에 기술한 문제점을 해결하기 위해서는 일정한 형태로 증착된 박막전지 단위셀을 병렬 적층하여 양극과 음극을 각각 연결함으로서, 전지 용량을 증가시키는 모듈형태가 필수적이라 할 수 있으나, 단자부가 박막으로 구성되어 손상되거나, 전기적 연결이 나쁜 관계로 그 적층이 용이하지 못한 문제가 있다. In order to solve the problems described above, by connecting a positive electrode and a negative electrode by stacking thin film battery unit cells deposited in a certain shape in parallel, a module form that increases battery capacity may be essential, but the terminal part is formed of a thin film. There is a problem that the stacking is not easy due to damage or bad electrical connection.

상술한 바와 같이, 박막전지는 일반 리튬이차 전지에서 구현하기 어려운 약 0.1mm 이하의 얇은 두께를 가지면서도, 고출력을 낼 수 있는 특성을 갖는다. 또한, 장기 싸이클링 성능이 우수한 장점을 가지고 있다. 그러나, 음극을 구성하는 소재로 리튬을 사용할 경우 박막전지를 보호할 패키지나 커버와 같은 보호막을 형성하기 어려운 문제가 있고, 얇은 두께에 따른 전지의 절대적 부피가 작아서 용량이 작은 단점을 가지고 있다.
As described above, the thin film battery has a thin thickness of about 0.1 mm or less, which is difficult to implement in a general lithium secondary battery, and has a high output capability. In addition, the long-term cycling performance has an advantage. However, when lithium is used as a material for forming a negative electrode, it is difficult to form a protective film such as a package or a cover to protect a thin film battery, and the battery has a disadvantage of small capacity due to the small absolute volume of the battery.

본 발명의 목적은 박막전지가 형성되는 기판 내에 박막전지 적층체와 접속되는 확장형 관통전지단자를 기판 내장형으로 형성함으로써, 박막전지 단위셀을 적층하는 것이 유리하고, 박막전지 보호를 위한 패키지 또는 실링 과정이 용이해질 수 있도록 하는 박막전지를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to form a thin film battery unit cell by forming an extended through-cell terminal connected to the thin film battery stack in the substrate on which the thin film battery is formed, the substrate built-in, package or sealing process for protecting the thin film battery It is to provide a thin film battery to facilitate this.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 단자를 포함하는 박막전지를 병렬 적층한 후, 테두리부를 실링하는 간단한 공정만으로도, 용이한 병렬 적층이 되도록 하여 박막전지의 용량 증대를 자유롭게 하고, 전지의 패키징 절차를 생략하여 제조 비용을 감소시킬 수 있도록 하는 적층형 박막전지 모듈을 제공하는 기술에 관한 것이다.
In addition, another object of the present invention is to laminate the thin film battery including the terminal as described above, and then simply by the simple process of sealing the rim, so that easy parallel stacking to increase the capacity of the thin film battery, packaging the battery The present invention relates to a technology for providing a stacked thin film battery module which can reduce manufacturing costs by omitting a procedure.

본 발명의 일 실시예에 따른 박막전지는 박막전지 적층체의 전극단자와 연결되며, 기판을 관통하여 상기 박막전지 적층체가 형성된 이면으로 노출되는 관통전지전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
The thin film battery according to an embodiment of the present invention is connected to the electrode terminal of the thin film battery stack, characterized in that it comprises a through battery electrode is exposed to the back surface through which the thin film battery stack is formed.

아울러, 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막전지는 서로 전기적으로 이격된 위치에 상부면과 배면이 관통되도록 형성되는 제1관통전지전극과 제2관통전지전극을 포함하는 기판 및 상기 기판에 적층되는 제1전극단자, 제1활물질 박막, 고체 전해질 박막, 제2전극단자 및 제2활물질 박막을 포함하는 박막전지 적층체를 포함하되, 상기 제1전극단자가 제1관통전지전극과 연결되고, 상기 제2전극단자가 상기 제2관통전지전극과 연결된 구조를 포함하여, 상기 박막전지 적층체에서 형성된 전류가 상기 기판의 이면으로 전달되어 외부로 출력되도록 하는 기판 내장형 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the thin film battery according to another embodiment of the present invention is laminated on the substrate and the substrate including a first through-cell electrode and a second through-cell electrode which is formed so as to penetrate the upper surface and the rear surface in the electrically spaced apart position And a thin film battery stack including a first electrode terminal, a first active material thin film, a solid electrolyte thin film, a second electrode terminal, and a second active material thin film, wherein the first electrode terminal is connected to a first through cell electrode, and And a second electrode terminal including a structure connected to the second through battery electrode, and including a substrate-embedded electrode to allow a current formed in the thin film battery stack to be transferred to the rear surface of the substrate and output to the outside.

여기서, 상기 기판은 테두리에 실링용 단차부를 포함하고, 상기 제1관통전지전극 및 제2관통전지전극은 각각 상기 기판 표면에 노출 또는 돌출된 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.Here, the substrate includes a sealing step in the rim, and the first through the battery electrode and the second through the battery electrode is characterized in that formed in the form or exposed to the surface of the substrate, respectively.

다음으로, 상기 박막전지는 상기 기판 상부에 상기 박막전지 적층체를 밀봉하기 위한 보호막을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 보호막은 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 실리콘산질화물(SiON), 지르코니아(ZrO2), 실리콘카바이드(SiC), 이산화티타늄(TiO2), 파릴렌(parylene), 폴리요소(polyurea), 폴리아크릴레이트(poly acrylate) 및 이의 공중합체로 이루어지는 그룹 중 하나 이상의 유, 무기막 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 및 금속 합금으로 이루어지는 그룹 중 하나 이상으로 형성되는 금속 재질의 막인 것을 특징으로 한다.
Next, the thin film battery may further include a protective film for sealing the thin film battery laminate on the substrate. At this time, the protective film is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON), zirconia (ZrO 2 ), silicon carbide (SiC), titanium dioxide (TiO 2 ), parylene ( parylene, polyurea, polyacrylate and copolymers thereof, oils, inorganic films or aluminum (Al), nickel (Ni), titanium (Ti), copper (Cu) , Tantalum (Ta), tungsten (W), molybdenum (Mo), and a metal film formed of at least one of the group consisting of a metal alloy.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈은 상술한 박막전지를 단위셀로 하여, 상기 단위셀 복수개가 순차적으로 적층된 박막전지 병렬 적층 구조로 이루어지며, 적층된 상기 각 단위셀의 테두리부를 밀봉하는 실링부재를 포함하여 일체형 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the stacked thin film battery module according to an embodiment of the present invention includes a thin film battery as a unit cell, and a plurality of unit cells are formed in a parallel stacked structure in which a plurality of unit cells are sequentially stacked, and each of the stacked unit cells It characterized in that formed in an integral structure including a sealing member for sealing the rim.

여기서, 상기 박막전지 병렬적층 구조는 전도성 페이스트, 전도성 에폭시 및 전도성 테이프 중 하나 이상으로 단자부와 전극부를 연결하는 것을 특징으로 한다.Here, the thin film battery parallel stacked structure is characterized by connecting the terminal portion and the electrode portion by at least one of a conductive paste, a conductive epoxy and a conductive tape.

이때, 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 박막전지 병렬적층 구조는 하부에 형성되는 제1박막전지 및 그 상부에 형성되는 제2박막전지를 포함하되, 상기 제1박막전지의 제1전극단자와 상기 제2박막전지의 제1관통전지전극이 접속되고, 상기 제1박막전지의 제2전극단자 또는 제2활물질 박막과 상기 제2박막전지의 제2관통전지전극이 접속되어, 외부와 접속되는 전지전극이 모듈의 하부에 노출되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.In this case, the thin film battery parallel stacked structure according to the embodiment of the present invention includes a first thin film battery formed on the bottom and a second thin film battery formed on the upper side, and the first electrode terminal of the first thin film battery The first through battery electrode of the second thin film battery is connected, the second electrode terminal or the second active material thin film of the first thin film battery and the second through battery electrode of the second thin film battery are connected and connected to the outside. The battery electrode is characterized by having a structure that is exposed to the lower portion of the module.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 박막전지 병렬적층 구조는 하부에 형성되는 제1박막전지 및 그 상부에 형성되는 제2박막전지를 포함하되, 상기 제1박막전지의 제1전극단자와 상기 제2박막전지의 제1전극단자가 접속되고, 상기 제1박막전지의 제2활물질 박막 또는 제2전극단자와 상기 제2박막전지의 제2활물질 박막이 또는 제2전극단자가 접속되어, 외부와 접속되는 전지전극이 모듈의 상부 및 하부 양면에 노출되는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the thin film battery parallel stacked structure according to another embodiment of the present invention includes a first thin film battery formed on the lower portion and the second thin film battery formed on the top, and the first electrode terminal of the first thin film battery A first electrode terminal of the second thin film battery is connected, a second active material thin film or a second electrode terminal of the first thin film battery and a second active material thin film of the second thin film battery or a second electrode terminal is connected, The battery electrode connected to the outside is characterized in that it has a structure exposed to both the upper and lower sides of the module.

여기서, 상기 박막전지 병렬적층 구조는 최 상부 및 최 하부 중 하나 이상에 더 형성되어 밀봉 구조를 유지하도록 하는 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the thin film battery parallel stacked structure is further formed on one or more of the top and bottom, characterized in that it further comprises a cover to maintain the sealing structure.

또한, 상기 박막전지 병렬적층 구조는 최 상부 및 최 하부 중 하나 이상에 노출되는 전지전극을 보호하면서, 상기 모듈의 외측벽을 감싸는 형태의 외부 전지전극을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, the thin film battery parallel stacked structure further comprises an external battery electrode of a type surrounding the outer wall of the module while protecting the battery electrode exposed to at least one of the top and bottom.

본 발명에 따른 박막전지는 박막전지가 형성되는 기판 내에 박막전지 적층체가 형성된 이면으로 연결되는 확장형 관통전지단자를 포함하는 박막전지를 제공함으로써, 병렬 적층이 용이하여 박막전지의 용량 증대가 자유롭고, 그 활용성을 극대화 시킬 수 있는 효과를 제공한다.The thin film battery according to the present invention provides a thin film battery including an extended through battery terminal connected to a back surface on which a thin film battery stack is formed in a substrate on which a thin film battery is formed. It provides the effect to maximize the utilization.

아울러, 본 발명에 의한 적층형 박막전지 모듈은, 상술한 기판 내장형 전지전극을 포함하는 박막전지 단위셀을 적층할 때, 전지의 물성을 저하시키지 않으면서 각 단위셀의 전극들을 용이하게 연결시킬 수 있으며, 별도의 패키징 공정을 생략하고 간단한 실링만으로도 박막전지 적층체의 보호가 가능하도록 하여, 전지의 제조 비용을 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.In addition, the stacked thin film battery module according to the present invention can easily connect the electrodes of each unit cell without deteriorating the physical properties of the battery when the thin film battery unit cell including the above-described substrate embedded battery electrode is stacked. By eliminating a separate packaging process, the thin film battery laminate can be protected by a simple sealing, thereby reducing the manufacturing cost of the battery.

또한 본 발명에 의한 적층형 박막전지 모듈의 제조 방법은, 박막전지 모듈 의 상부 또는 하부에 밀봉가능한 덮개를 실링하여 전지사용 기간을 증가시킬 수 있는 효과를 제공한다.
In addition, the method for manufacturing a stacked thin film battery module according to the present invention provides an effect of increasing the battery life by sealing a sealable cover on the upper or lower portion of the thin film battery module.

도 1은 본 발명에 따른 기판 내장형 단자를 포함하는 박막전지를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈을 나타낸 사시도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈을 나타낸 사시도이다.1 is a cross-sectional view showing a thin film battery including a board embedded terminal according to the present invention.
2 is a cross-sectional view illustrating a stacked thin film battery module according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a stacked thin film battery module according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view illustrating a stacked thin film battery module according to another exemplary embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a stacked thin film battery module according to another exemplary embodiment of the present invention.
6 is a perspective view illustrating a stacked thin film battery module according to another exemplary embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 발명에 따른 기판 내장형 단자를 포함하는 박막전지 및 이를 이용하여 제조된 적층형 박막전지 모듈에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a thin film battery including a substrate embedded terminal according to the present invention and a stacked thin film battery module manufactured using the same will be described in detail.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent with reference to the embodiments and drawings described in detail below.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims.

여기서, 상기 기판 내장형이라 함은 기판을 관통하여 외부로 노출되는 단자 형태를 정의하는 것으로 한다.
Here, the substrate embedded type is to define a terminal form that is exposed to the outside through the substrate.

도 1은 본 발명에 따른 기판 내장형 단자를 포함하는 박막전지를 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a thin film battery including a board embedded terminal according to the present invention.

도 1을 참조하면, 먼저 단위셀을 이루는 박막전지(200)의 기판(100)이 구비된다. 이때, 기판(100)의 일측에는 기판(100)을 관통하여 구비되는 제1관통전지전극(180) 및 제2관통전지전극(170)이 구비된다.Referring to FIG. 1, first, a substrate 100 of a thin film battery 200 forming a unit cell is provided. At this time, one side of the substrate 100 is provided with a first through-cell electrode 180 and a second through-cell electrode 170 provided through the substrate 100.

여기서, 기판(100)은 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화실리콘(SiO2), 쿼츠(quartz), 유리(glass), 운모(mica) 등과 같은 세라믹 시트(ceramic sheet), 유리시트(glass sheet), 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아미드이미드(Polyamide Imide), 폴리술폰(Polysulfone), 폴리페닐렌술폰(Polyphenylene sulfide), 폴리에테르에테르케톤(Polyetherether Ketone), 폴리에테르케톤(Polyether Ketone) 등과 같은 고분자시트(polymer sheet), 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 스테인레스 스틸(SUS)등의 금속 시트(Metal sheet) 중 한 종류의 기판이 사용될 수 있다. 단, 금속 시트를 사용하는 경우는 전극이 일부 생략될 수도 있다.The substrate 100 may include a ceramic sheet such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), silicon oxide (SiO 2 ), quartz, glass, mica, or the like. sheet, glass sheet, polytetrafluoroethylene, polyimide, polyamide imide, polysulfone, polyphenylene sulfone, polyether ether Substrates of polymer sheet such as polyetherether ketone, polyether ketone, etc., or metal sheet such as titanium (Ti), nickel (Ni) or stainless steel (SUS) This can be used. However, in the case of using a metal sheet, some of the electrodes may be omitted.

본 발명에서는 상기와 같은 단위셀을 이루는 기판(100)의 일측에 드릴링 공정 또는 기타 식각 공정을 이용하여 관통공을 형성한 후, 상기 관통공 내에 전도성 도전물질을 매립하여 제1관통전지전극(180) 및 제2관통전지전극(170)을 형성한다.In the present invention, after the through-holes are formed in one side of the substrate 100 forming the unit cell by using a drilling process or other etching process, the first conductive battery electrode 180 is embedded by filling a conductive conductive material in the through-holes. ) And a second through cell electrode 170.

이와 같이, 기존에는 기판 표면에 구비되며, 외부로 돌출된 형태로 구비되던 전지전극들을, 본 발명에서는 기판(100)에 내장된 형태로 형성함으로써, 단위셀을 이루는 박막전지(200)의 외관을 정형화 시킬 수 있다.As such, the battery electrodes, which are conventionally provided on the surface of the substrate and protruded to the outside, are formed in a form embedded in the substrate 100 in the present invention, thereby forming an appearance of the thin film battery 200 forming a unit cell. Can be standardized.

따라서, 단위셀 적층이 용이해질 수 있다. 즉, 단위셀과 단위셀을 병렬 연결하는 적층시 제1관통전지전극(180) 및 제2관통전지전극(170)을 통하여 접속이 이루어지도록 함으로써, 특별한 배선장치 없이도 직접 적층이 가능하도록 할 수 있다. 그리고 이와 같은, 적층이 이루어지면 적층형 박막전지 모듈의 두께를 감소시킬 수 있으므로, 동일 두께 대비 박막전지의 용량을 더 크게 형성할 수 있다.
Thus, unit cell stacking can be facilitated. In other words, when the unit cells and the unit cells are connected in parallel to each other in a stack, the first through battery electrodes 180 and the second through battery electrodes 170 may be connected to each other, thereby enabling direct stacking without a special wiring device. . When the stacking is performed, the thickness of the stacked thin film battery module can be reduced, and thus the capacity of the thin film battery can be made larger than the same thickness.

다음으로, 기판(100) 상부에 제1전극단자(120), 제1활물질 박막(130), 고체 전해질 박막(140), 제2전극단자(110) 및 제2활물질 박막(150)을 포함하는 박막전지 적층체를 형성한다.Next, the first electrode terminal 120, the first active material thin film 130, the solid electrolyte thin film 140, the second electrode terminal 110 and the second active material thin film 150 are formed on the substrate 100. A thin film battery laminate is formed.

여기서, 제1전극단자(120)는 제1관통전지전극(180)과 접속되도록 하고, 제2전극단자(110)는 제2관통전지전극(170)과 접속되도록 하여, 각 활물질 박막으로부터 집전된 전류를 각각의 관통전지전극을 통하여 박막전지의 외부로 전달시키는 구조를 갖는다.Here, the first electrode terminal 120 is connected to the first through-cell electrode 180, the second electrode terminal 110 is connected to the second through-cell electrode 170, the current is collected from each active material thin film A current is transmitted to the outside of the thin film battery through each through battery electrode.

이때, 제1활물질 박막(130) 및 제2활물질 박막(150)은 전지의 양극 또는 음극을 나타내는 것으로, 제1활물질 박막(130)이 양극이 될 경우 제2활물질 박막(150)은 음극이 되고, 그 반대의 경우도 가능하다. In this case, the first active material thin film 130 and the second active material thin film 150 represent the positive or negative electrode of the battery. When the first active material thin film 130 becomes the positive electrode, the second active material thin film 150 becomes the negative electrode. The reverse is also possible.

여기서, 활물질 박막이 양극으로 사용될 경우에는 LiCoO2, LiMn2O4, LiNiO2, LiFePO4, LiNiVO4, LiCoMnO4, LiCo1 /3Ni1 /3Mn1 /3O2, V2O5, MnO2 및 MoO3 중 하나 이상의 소재를 포함할 수 있으며, 음극으로 사용될 경우에는 Li, Sn3N4, Si 및 Li-Me합금 중 하나 이상의 소재들을 포함할 수 있다.Here, if the thin film of active material to be used as an anode is LiCoO 2, LiMn 2 O 4, LiNiO 2, LiFePO 4, LiNiVO 4, LiCoMnO 4, LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2, V 2 O 5, MnO 2 And MoO 3 may include one or more materials, and when used as a cathode, may include one or more materials of Li, Sn 3 N 4 , Si, and Li-Me alloys.

다음으로, 상기 양극 또는 음극의 전류를 집전시켜서 박막전지 적층체의 외부로 전달하는 제1전극단자(120) 및 제2전극단자(110)는 각각 백금(Pt), 금(Au), ITO(Indium Tin Oxide), 인코넬(Inconel), 구리(Cu), 니켈(Ni) 등과 같은 금속류 및 전도성 산화물막을 이용하여 형성할 수 있다.Next, the first electrode terminal 120 and the second electrode terminal 110 which collect current of the positive electrode or the negative electrode and transfer the current to the outside of the thin film battery stack are platinum (Pt), gold (Au), and ITO ( It may be formed using metals such as Indium Tin Oxide, Inconel, Copper, Cu, and Ni and a conductive oxide film.

그 다음으로, 고체 전해질 박막(140)은 Li2O-B2O3, Li2O-V2O5-SiO2, Li2SO4-Li2O-B2O3, Li3PO4, LiPON 및 LiBON 중 하나 이상을 포함하는 소재로 형성될 수 있다.
Next, the solid electrolyte thin film 140 is one of Li 2 OB 2 O 3 , Li 2 OV 2 O 5 -SiO 2 , Li 2 SO 4 -Li 2 OB 2 O 3 , Li 3 PO 4 , LiPON and LiBON It may be formed of a material containing the above.

아울러, 본 발명에서는 상술한 박막전지 적층체를 보호하기 위하여 보호막(160)을 더 형성할 수 있다. 이때, 보호막은 산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 실리콘산질화물(SiON), 지르코니아(ZrO2), 실리콘카바이드(SiC), 이산화티타늄(TiO2), 파릴렌(parylene), 폴리요소(polyurea), 폴리아크릴레이트(poly acrylate) 및 이의 공중합체로 이루어지는 그룹 중 하나 이상의 유,무기막 또는 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 및 금속 합금으로 이루어지는 그룹 중 하나 이상으로 형성되는 금속 재질의 막으로 형성하는 것이 바람직하다.
In addition, in the present invention, the protective film 160 may be further formed to protect the thin film battery laminate. At this time, the protective film is aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON), zirconia (ZrO 2 ), silicon carbide (SiC), titanium dioxide (TiO 2 ), parylene (parylene) ), Polyurea, polyacrylates and copolymers of one or more of the group consisting of aluminum or aluminum (Al), nickel (Ni), titanium (Ti), copper (Cu), It is preferable to form a film of a metallic material formed of at least one of a group consisting of tantalum (Ta), tungsten (W), molybdenum (Mo) and a metal alloy.

본 발명에 따른 박막전지는 상술한 바와 같이, 기판을 관통하여 구비되는 확장형의 제1관통전지전극(180) 및 제2관통전지전극(170)을 갖는다.As described above, the thin film battery according to the present invention has an extended first through battery electrode 180 and a second through battery electrode 170 provided through a substrate.

따라서, 박막전지간의 적층이 용이해 질 수 있도록 하고, 제조 공정을 간소화시킬 수 있으며, 그 구체적인 적층 구조에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
Therefore, the stacking between the thin film cells can be facilitated, and the manufacturing process can be simplified. The detailed stacking structure is as follows.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈을 나타낸 단면도이다. 2 is a cross-sectional view illustrating a stacked thin film battery module according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 제1단위셀을 이루는 제1기판(300), 제1양극(320) 및 제2음극(310)이 구비되고, 제2단위셀을 이루는 제2기판(305), 제2양극(325) 및 제2음극(315)이 구비된다.Referring to FIG. 2, a first substrate 300, a first anode 320, and a second cathode 310 forming a first unit cell are provided, and a second substrate 305 and a second unit cell are formed. The second anode 325 and the second cathode 315 are provided.

이때, 각 단위셀의 양극들(320, 325)은 상기 도 1의 제1전극단자 및 제1활물질 박막이 결합된 일례를 나타낸 것이다.In this case, the anodes 320 and 325 of each unit cell show an example in which the first electrode terminal and the first active material thin film of FIG. 1 are combined.

그리고, 각 단위셀의 음극들(310, 315)은 상기 도 1의 제2전극단자 및 제2활물질 박막이 결합된 일례를 나타낸 것이다.The cathodes 310 and 315 of each unit cell show an example in which the second electrode terminal and the second active material thin film of FIG. 1 are combined.

또한, 여기서는 고체 전해질 박막은 생략된 형태로 도시하였는데, 상기와 같은 사항들에 의해서 본 발명이 제한되는 것은 아니다.In addition, the solid electrolyte thin film is shown here in an omitted form, but the present invention is not limited by the above matters.

이상의 전제하에서 도 2에 도시된 실시예는 단위셀을 이루는 박막전지를 일방향으로 정렬시킨 후 순차적으로 적층한 박막전지 모듈을 나타낸 것이다.Under the foregoing premise, the embodiment shown in FIG. 2 illustrates a thin film battery module sequentially stacked after aligning thin film cells forming a unit cell in one direction.

따라서, 본 실시예에서는 하부에 형성되는 제1단위셀의 제1양극(320)과 제2단위셀의 제1관통전지전극(385)이 접속되고, 제1단위셀의 제1음극(310)과 제2단위셀의 제2관통전지전극(375)이 접속되어, 외부와 접속되는 전지전극이 모듈의 하부에 노출되는 구조를 갖는다.Therefore, in the present exemplary embodiment, the first anode 320 of the first unit cell and the first through cell electrode 385 of the second unit cell are connected to each other, and the first cathode 310 of the first unit cell is connected. And the second through battery electrode 375 of the second unit cell are connected, and the battery electrode connected to the outside is exposed to the lower part of the module.

이때, 각 단위셀에는 박막전지 적층체를 밀봉시키는 보호막이 더 형성될 수 있는데, 이와 같은 경우에는 도시된 바와 같이 제1단위셀과 제2단위셀이 이격된 형태로 나타날 수 있다.In this case, each unit cell may further include a protective film for sealing the thin film battery stack. In this case, the first unit cell and the second unit cell may be spaced apart from each other.

그러나 실제적으로는 직접 접속도 가능한 구조를 취하고 있으며, 제1단위셀의 양극(320)과 제2단위셀의 제1관통전지전극(385)은 별도의 배선에 의해서 연결될 수도 있다.However, in practice, it has a structure that can be directly connected, and the anode 320 of the first unit cell and the first through-cell electrode 385 of the second unit cell may be connected by separate wiring.

이때, 상기 박막전지 병렬적층 구조는 상기 양극 또는 음극을 포함하는 단자부와, 상기 관통전지전극을 포함하는 전극부는 전도성 페이스트, 전도성 에폭시 및 전도성 테이프 중 하나 이상과 같은 별도의 배선 구조에 의해 연결될 수 있다.In this case, the thin film battery parallel stacked structure may be connected to a terminal unit including the positive electrode or the negative electrode and the electrode unit including the through battery electrode by a separate wiring structure such as at least one of a conductive paste, a conductive epoxy, and a conductive tape. .

또한, 각 단위셀의 관통전지전극들을 기판 표면에서 돌출된 형태로 형성하여 상기와 같은 별도의 배선 없이 직접 접속이 가능하도록 할 수도 있다.In addition, the through battery electrodes of each unit cell may be formed to protrude from the surface of the substrate so that direct connection is possible without the separate wiring as described above.

따라서, 본 발명에 따른 관통전지전극들은 전자와 같이 별도의 배선 구조를 이용할 경우 기판에 단순 노출될 형태의 실시예를 제공하고, 후자와 같이 전극부 및 단자부가 직접 접속되는 구조를 이용할 경우, 기판의 표면 상부로 돌출된 형태의 실시예를 제공할 수 있다.
Accordingly, the through battery electrodes according to the present invention provide an embodiment in which a simple wiring structure is exposed to a substrate when using a separate wiring structure, such as the former, and when using the structure in which the electrode portion and the terminal portion are directly connected, It can provide an embodiment of the form protruding above the surface of the.

이상에서 설명한 바와 같이, 상기와 같은 모든 접속 수단은 기판 범위 내, 즉 단위셀을 이루는 기판 영역 내에서 수직 구조로만 구비될 뿐, 기판의 외곽에 부가적으로 부착되는 수단을 요구하지 않는다.As described above, all the connection means as described above are provided only in a vertical structure within the substrate range, that is, within the substrate region constituting the unit cell, it does not require a means for additionally attached to the outer periphery of the substrate.

따라서, 본 발명에 따르면 적층형 박막전지 모듈의 부피를 최소화 할 수 있으며, 기판에 내장된 형태의 관통전지전극들을 통하여 직접적인 적층이 가능하므로, 모듈의 두께 또한 최소화시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to minimize the volume of the stacked thin film battery module and to directly stack through the through battery electrodes embedded in the substrate, thereby minimizing the thickness of the module.

상기와 같은 구조의 모듈이 완성되면, 각 단위셀 보호를 위한 실링재(390, 395)를 더 형성하여 모듈의 수명을 연장될 수 있도록 한다.When the module having the above structure is completed, the sealing members 390 and 395 for protecting each unit cell are further formed to extend the life of the module.

이때, 실링재(390, 395)는 유리-유리 실링을 위한 시트 형태가 단위셀 사이의 영역에 삽입될 수 있도록 하는 것이 바람직하나, 각 단위셀의 테두리부를 밀봉시키는 형태가 되면 어느 것이든 제한은 없다.At this time, the sealing member 390, 395 is preferably such that the sheet form for the glass-glass sealing can be inserted in the area between the unit cells, but there is no limitation as long as it is a form to seal the edge of each unit cell. .

따라서, 도시된 바와 같이 기판에 미리 실링용 단차부(390a, 395a)를 형성하고, 각 실링용 단차부(390a, 395a) 사이를 완벽하게 밀봉시킬 수 있는 구조의 실링재를 이용하여, 적층형 박막전지 모듈(400)의 외관이 일체형 구조를 가질 수 있도록 형성할 수 있다.Therefore, as shown in the drawing, a laminated thin film battery is formed by using a sealing material having a structure capable of forming sealing step portions 390a and 395a in advance on a substrate and sealing the sealing step portions 390a and 395a completely. The appearance of the module 400 may be formed to have an integrated structure.

아울러, 최 상부의 단위셀 상부에는 밀봉용 덮개(410)를 더 형성하여서 전체 단위셀들이 모두 밀봉된 형태의 적층형 박막전지 모듈(400)을 완성할 수 있다. In addition, a sealing cover 410 is further formed on the uppermost unit cell to complete the stacked thin film battery module 400 in which all the unit cells are sealed.

이때, 제1단위셀의 제1관통전지전극(380) 및 제2관통전지전극(370)이 노출된 하부에도 덮개를 형성할 수 있는데, 이 경우에는 각 관통전지전극이 덮개 외부에 노출될 수 있는 형태가 되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 밀봉용 덮개는 관통형 전극을 포함한 기판을 활용하여 표면으로의 단자 노출이 가능하다.
In this case, a cover may be formed on a lower portion of the first unit cell in which the first through cell electrode 380 and the second through cell electrode 370 are exposed. In this case, each through battery electrode may be exposed to the outside of the cover. It is desirable to have a form that is present. In addition, the sealing cover can expose the terminal to the surface by using a substrate including a through-type electrode.

다음으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈을 나타낸 사시도이다.Next, Figure 3 is a perspective view showing a stacked thin film battery module according to an embodiment of the present invention.

도 3은 상기 도 2의 적층형 박막전지 모듈(400)을 뒤집어서 도시한 것으로 제1단위셀의 제1관통전지전극(380) 및 제2관통전지전극(370)이 노출된 형태를 보이기 위해 도시한 것이다.FIG. 3 is a view illustrating the stacked thin film battery module 400 of FIG. 2 turned upside down to show a shape in which the first through cell electrode 380 and the second through cell electrode 370 of the first unit cell are exposed. will be.

아울러, 적층형 박막전지 모듈(400)의 적층 구조를 명확히 하기 위하여 각 기판(300, 305) 및 실링재(390, 395)들의 두께를 표시하였으나, 실제 모듈 전체 두께는 0.1mm 이하로 나타나는 초박막형 박막전지 모듈이다.
In addition, although the thicknesses of the substrates 300 and 305 and the sealing members 390 and 395 are shown to clarify the stacked structure of the multilayer thin film battery module 400, the actual module overall thickness is 0.1 mm or less. Module.

이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈(400)은 하부에 전지전극이 노출된 구조를 갖는데, 본 발명에 따른 기판 내장형 단자를 갖는 박막전지 단위셀을 이용할 경우에는, 하기 도4에서와 같이 모듈의 상부 및 하부 양면에 전지전극이 노출되는 구조로도 형성할 수 있다.The stacked thin film battery module 400 according to the exemplary embodiment of the present invention described above has a structure in which a battery electrode is exposed at a lower portion thereof. In the case of using a thin film battery unit cell having a built-in terminal according to the present invention, FIG. As shown in 4, the battery electrodes may be formed on the upper and lower surfaces of the module.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈을 나타낸 단면도이다. 4 is a cross-sectional view illustrating a stacked thin film battery module according to another exemplary embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 하부 구조로 도시된 제1단위셀의 제1음극(510)과 상부 구조로 도시된 제2단위셀의 제2음극(515)이 직접 접속된 구조의 적층형 박막전지 모듈(600)을 볼 수 있다.Referring to FIG. 4, a stacked thin film battery module having a structure in which a first cathode 510 of a first unit cell illustrated in a lower structure and a second cathode 515 of a second unit cell illustrated in an upper structure are directly connected to each other ( 600).

이와 같이, 제1단위셀의 제1음극(510)과 제2단위셀의 제2음극(515)이 직접 접속되는 경우에는 자연스럽게 단위셀들이 밀봉된 구조가 형성되어 전체 모듈의 두께를 더 감소시킬 수 있다.As such, when the first cathode 510 of the first unit cell and the second cathode 515 of the second unit cell are directly connected to each other, a structure in which the unit cells are naturally sealed is formed to further reduce the thickness of the entire module. Can be.

이때, 제1단위셀의 제1양극(520)과 제2단위셀의 제2양극(525)이 접속되는 구조는 별도의 배선이나 돌출된 형태의 제1관통전지전극(580, 585)을 이용하여 형성할 수 있다.In this case, the first anode 520 of the first unit cell and the second anode 525 of the second unit cell are connected to each other by using a first wiring battery electrode 580 or 585 having a separate wiring or protruding shape. Can be formed.

다음으로, 제1단위셀의 제1기판(500)과 제2단위셀의 제2기판(505) 사이의 테두리부에 실링재(590)를 몰딩하여 적층형 박막전지 모듈(600)을 완성한다. 이때, 실링재(590)의 소재 및 결합 구조는 상기 도 3에 기술한 바와 같다.Next, the sealing thin film battery module 600 is completed by molding the sealing member 590 at an edge portion between the first substrate 500 of the first unit cell and the second substrate 505 of the second unit cell. At this time, the material and the coupling structure of the sealing material 590 is as described in FIG.

다만, 본 실시예에 따를 경우 하나의 실링재만을 필요로 하므로, 상기 도 4에 대한 모듈 구조보다 전체 두께를 더 감소시킬 수 있다. However, according to the present embodiment, since only one sealing material is required, the overall thickness may be further reduced than the module structure of FIG. 4.

하기 도 5는 이를 시각적으로 나타내기 위해 도시된 것으로, 상기 도 4의 실시예에 대한 적층형 박막전지 모듈(600)을 나타낸 사시도이다.5 is a perspective view illustrating the stacked thin film battery module 600 according to the embodiment of FIG. 4.

도 4에 도시된 순차적 적층 구조의 박막전지 모듈(400)과 비교할 때, 도 5의 적층형 박막전지 모듈(600)은 실링재 1개와 덮개가 빠지므로, 그 만큼의 두께를 더 감소시킬 수 있다.Compared with the thin film battery module 400 of the sequential stacked structure shown in FIG. 4, the stacked thin film battery module 600 of FIG. 5 may be further reduced in thickness by one sealing material and a cover.

아울러, 모듈의 상부면 및 하부면에 각각 관통전지전극(570, 575, 580, 585)이 노출될 수 있도록 함으로써, 그 활용 범위를 더 확대시킬 수 있다.
In addition, the through battery electrodes 570, 575, 580, and 585 may be exposed on the upper and lower surfaces of the module, respectively, thereby further expanding the application range.

다음으로, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 적층형 박막전지 모듈을 나타낸 사시도 이다.Next, Figure 6 is a perspective view showing a stacked thin film battery module according to another embodiment of the present invention.

도 6에 따른 실시예는 상술한 모든 구조의 박막전지 병렬적층 구조에 있어서, 최 상부 및 최 하부 중 하나 이상에 노출되는 전지전극(775, 785)을 보호하면서, 모듈(800)의 외측벽을 감싸는 형태의 외부 전지전극(810, 820)을 더 포함하는 구조를 나타낸 것이다.According to the embodiment of FIG. 6, in the above-described thin film battery stacked structure of all the structures, the outer wall of the module 800 is wrapped while protecting the battery electrodes 775 and 785 exposed to at least one of the top and bottom. The structure further includes external battery electrodes 810 and 820.

이와 같이, 외부 전지전극을(810, 820)을 더 형성함으로써, 본 발명에 따른 적층형 박막전지 모듈에서 전지전극이 상부 또는 하부 방향으로만 노출되는 한계를 극복할 수 있으며, 그 활용성을 더 확장시킬 수 있다.
As such, by further forming the external battery electrodes 810 and 820, in the stacked thin film battery module according to the present invention, it is possible to overcome the limitation that the battery electrodes are exposed only in the upper or lower direction, and further expand their utility. You can.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 박막전지는 기판 내에 박막전지 적층체가 형성된 이면으로 연결되는 확장형 관통전지단자를 제공함으로써, 전지 용량 확보를 위한 병렬 적층이 용이해 지도록 한다.As described above, the thin film battery according to the present invention provides an extended through battery terminal connected to the rear surface of the thin film battery stack formed in the substrate, thereby facilitating parallel stacking to secure battery capacity.

따라서, 본 발명은 박막전지의 용량 증대가 자유롭고, 그 활용성을 극대화 시킬 수 있는 박막전지 및 적층형 박막전지 모듈을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a thin film battery and a laminated thin film battery module that can freely increase the capacity of the thin film battery and maximize its utility.

아울러, 본 발명에 의한 적층형 박막전지 모듈은, 상술한 기판 내장형 전지전극을 포함하는 박막전지 단위셀을 적층할 때, 전지의 물성을 저하시키지 않으면서 각 단위셀의 전극들을 용이하게 연결시킬 수 있는 구조를 제공한다.In addition, the stacked thin film battery module according to the present invention can easily connect the electrodes of each unit cell without deteriorating the physical properties of the battery when the thin film battery unit cell including the above-described substrate embedded battery electrode is stacked. Provide structure.

그리고, 별도의 패키징 공정을 생략하고 간단한 실링만으로도 박막전지 적층체의 보호가 가능하도록 하여, 전지의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
In addition, a separate packaging process may be omitted, and the thin film battery laminate may be protected by simple sealing, thereby reducing the manufacturing cost of the battery.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

100, 300, 305, 500, 505, 700, 705 : 기판
110 : 제2전극단자 120 : 제1전극단자
130 : 제1활물질 박막 140 : 고체 전해질 박막
150 : 제2활물질 박막 160 : 보호막
180, 380, 385, 580, 585, 785 : 제1관통전지전극
170, 370, 375, 570, 575, 775 : 제2관통전지전극
200 : 박막전지 310, 315, 510, 515 : 음극
320, 325, 520, 525 : 양극 390, 395, 590, 790 : 실링재
390a, 395b : 실링용 단차부
400, 600, 800 : 적층형 박막전지 모듈
410 : 밀봉용 덮개100, 300, 305, 500, 505, 700, 705: substrate
110: second electrode terminal 120: first electrode terminal
130: first active material thin film 140: solid electrolyte thin film
150: second active material thin film 160: protective film
180, 380, 385, 580, 585, 785: first through cell electrode
170, 370, 375, 570, 575, 775: second through cell electrode
200: thin film battery 310, 315, 510, 515: negative electrode
320, 325, 520, 525: anode 390, 395, 590, 790: sealing material
390a, 395b: sealing step
400, 600, 800: stacked thin film battery module
410: sealing cover

Claims (12)

박막전지 적층체의 전극단자와 연결되며, 기판을 관통하여 상기 박막전지 적층체가 형성된 이면으로 노출되는 관통전지전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막전지.
And a through battery electrode connected to an electrode terminal of the thin film battery stack and exposed to a rear surface of the thin film battery stack through the substrate.
전기적으로 서로 이격된 위치에 상부면과 배면이 관통되도록 형성되는 제1관통전지전극과 제2관통전지전극을 포함하는 기판; 및
상기 기판에 적층되는 제1전극단자, 제1활물질 박막, 고체 전해질 박막, 제2전극단자 및 제2활물질 박막을 포함하는 박막전지 적층체를 포함하되,
상기 제1전극단자가 제1관통전지전극과 연결되고, 상기 제2전극단자가 상기 제2관통전지전극과 연결된 구조를 포함하여, 상기 박막전지 적층체에서 형성된 전류가 상기 기판의 이면으로 전달되어 외부로 출력되도록 하는 기판 내장형 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막전지.
A substrate comprising a first through battery electrode and a second through battery electrode formed so as to penetrate the upper surface and the rear surface at electrically spaced positions; And
A thin film battery laminate including a first electrode terminal, a first active material thin film, a solid electrolyte thin film, a second electrode terminal, and a second active material thin film stacked on the substrate,
The first electrode terminal is connected to the first through-cell electrode, the second electrode terminal comprises a structure connected to the second through-cell electrode, the current formed in the thin film battery laminate is transferred to the back surface of the substrate Thin film battery comprising a substrate embedded electrode to be output to the outside.
제2항에 있어서,
상기 기판은
테두리에 실링용 단차부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막전지.
The method of claim 2,
The substrate
A thin film battery comprising a stepped portion for sealing at an edge.
제2항에 있어서,
상기 제1관통전지전극 및 제2관통전지전극은
각각 상기 기판 표면에 노출 또는 돌출된 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 박막전지.
The method of claim 2,
The first through battery electrode and the second through battery electrode
The thin film battery, characterized in that formed in each of the exposed or protruding form on the substrate surface.
제2항에 있어서,
상기 박막전지는
상기 기판 상부에 상기 박막전지 적층체를 밀봉하기 위한 보호막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막전지.
The method of claim 2,
The thin film battery
The thin film battery further comprises a protective film for sealing the thin film battery stack on the substrate.
제5항에 있어서,
상기 보호막은
산화알루미늄(Al2O3), 산화실리콘(SiO2), 실리콘산질화물(SiON), 지르코니아(ZrO2), 실리콘카바이드(SiC), 이산화티타늄(TiO2), 파릴렌(parylene), 폴리요소(polyurea), 폴리아크릴레이트(poly acrylate) 및 이의 공중합체로 이루어지는 그룹 중 하나 이상으로 형성되는 유기막 또는 무기막이거나, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 구리(Cu), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 및 금속 합금으로 이루어지는 그룹 중 하나 이상으로 형성되는 금속막인 것을 특징으로 하는 박막전지.
The method of claim 5,
The protective film
Aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (SiO 2 ), silicon oxynitride (SiON), zirconia (ZrO 2 ), silicon carbide (SiC), titanium dioxide (TiO 2 ), parylene, polyurea (organic) or an inorganic film formed of at least one of the group consisting of (polyurea), poly acrylate (poly acrylate) and copolymers thereof, or aluminum (Al), nickel (Ni), titanium (Ti), copper (Cu) And a metal film formed of at least one of a group consisting of tantalum (Ta), tungsten (W), molybdenum (Mo), and a metal alloy.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 박막전지를 단위셀로 하여, 상기 단위셀 복수개가 순차적으로 적층된 박막전지 병렬 적층 구조로 이루어지며, 적층된 상기 각 단위셀의 테두리부를 밀봉하는 실링부재를 포함하여 일체형 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 적층형 박막전지 모듈.
The thin film battery according to any one of claims 1 to 6 as a unit cell, a plurality of unit cells are formed in a parallel laminated structure of thin film cells sequentially stacked, the sealing member for sealing the edge of each of the stacked unit cells Stacked thin film battery module, characterized in that formed in an integral structure including a.
제7항에 있어서,
상기 박막전지 병렬적층 구조는
전도성 페이스트, 전도성 에폭시 및 전도성 테이프 중 하나 이상으로 단자부와 전극부를 연결하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막전지 모듈.
The method of claim 7, wherein
The thin film battery parallel stacked structure
The multilayer thin film battery module comprising connecting the terminal portion and the electrode portion with at least one of a conductive paste, a conductive epoxy, and a conductive tape.
제7항에 있어서,
상기 박막전지 병렬적층 구조는
하부에 형성되는 제1박막전지 및 그 상부에 형성되는 제2박막전지를 포함하되,
상기 제1박막전지의 제1전극단자와 상기 제2박막전지의 제1관통전지전극이 접속되고,
상기 제1박막전지의 제2전극단자 또는 제2활물질 박막과 상기 제2박막전지의 제2관통전지전극이 접속되어, 외부와 접속되는 전지전극이 모듈의 하부에 노출되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 박막전지 모듈.
The method of claim 7, wherein
The thin film battery parallel stacked structure
It includes a first thin film battery formed in the lower portion and the second thin film battery formed in the upper portion,
A first electrode terminal of the first thin film battery is connected to a first through cell electrode of the second thin film battery,
The second electrode terminal or the second active material thin film of the first thin film battery and the second through-cell battery electrode of the second thin film battery are connected, and the battery electrode connected to the outside is exposed to the lower part of the module. Stacked thin film battery module.
제7항에 있어서,
상기 박막전지 병렬적층 구조는
하부에 형성되는 제1박막전지 및 그 상부에 형성되는 제2박막전지를 포함하되,
상기 제1박막전지의 제1전극단자와 상기 제2박막전지의 제1전극단자가 접속되고,
상기 제1박막전지의 제2활물질 박막 또는 제2전극단자와 상기 제2박막전지의 제2활물질 박막 또는 제2전극단자가 접속되어, 외부와 접속되는 전지전극이 모듈의 상부 및 하부 양면에 노출되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 적층형 박막전지 모듈.
The method of claim 7, wherein
The thin film battery parallel stacked structure
It includes a first thin film battery formed in the lower portion and the second thin film battery formed in the upper portion,
A first electrode terminal of the first thin film battery is connected to a first electrode terminal of the second thin film battery,
The second active material thin film or the second electrode terminal of the first thin film battery is connected to the second active material thin film or the second electrode terminal of the second thin film battery, and the battery electrodes connected to the outside are exposed on both upper and lower surfaces of the module. Stacked thin film battery module characterized in that it has a structure.
제7항에 있어서,
상기 박막전지 병렬적층 구조는
최 상부 및 최 하부 중 하나 이상에 더 형성되어 밀봉 구조를 유지하도록 하는 덮개를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막전지 모듈.
The method of claim 7, wherein
The thin film battery parallel stacked structure
The thin film battery module further comprises a cover formed on at least one of the uppermost and the lowermost to maintain the sealing structure.
제7항에 있어서,
상기 박막전지 병렬적층 구조는
최 상부 및 최 하부 중 하나 이상에 노출되는 전지전극을 보호하면서, 상기 모듈의 외측벽을 감싸는 형태의 외부 전지전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 박막전지 모듈.The method of claim 7, wherein
The thin film battery parallel stacked structure
The thin film battery module of claim 1, further comprising an external battery electrode covering the outer wall of the module while protecting the battery electrode exposed to at least one of the uppermost and the lowermost.
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