KR101729702B1 - 입체 배열구조를 갖는 신축성 에너지 저장소자 및 신축성 전자 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 입체 배열구조를 갖는 신축성 에너지 저장소자로서, 평면상에서 가로 및 세로 방향으로 소정 간격마다 배치된 복수개의 에너지 저장 셀; 및 상기 복수개의 저장 셀 중 서로 이웃하는 저장 셀을 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부;를 포함하고, 상기 복수개의 저장 셀 중 임의의 제1 저장 셀은, 세로 방향으로 이웃하는 제2 저장 셀 및 가로 방향으로 이웃하는 제3 저장 셀과 각각 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 제2 및 제3 저장 셀의 각각의 일부가 상기 제1 저장 셀 위로 오버랩됨으로써 상기 에너지 저장소자가 수축가능한 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자가 제공된다.

Description

입체 배열구조를 갖는 신축성 에너지 저장소자 및 신축성 전자 디바이스 {Flexible energy storage device and flexible electronic device having three-dimensional array structure}
본 발명은 신축성 에너지 저장소자 및 신축성 전자 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 다축 방향으로 신축가능하고 신규한 입체 배열구조를 갖는 신축성 에너지 저장소자 및 신축성 전자 디바이스에 관한 것이다.
최근 각종 신축성 유연기기나 웨어러블 디바이스의 급부상으로 관련 요소 기술의 중요성이 증대되고 있다. 그 중에서도 중요한 요소 기술 중 하나는 신축성 유연기기 또는 웨어러블 디바이스에 적용 가능하게 신축성과 유연성을 갖는 에너지 저장소자를 개발하는 것이다.
이와 관련하여 도1은 종래의 예시적인 신축성 에너지 저장소자(예컨대 배터리 소자)를 도시하였다. 이러한 종래 구성에 따르면 에너지 저장소자는 다수의 단위전지 셀(1)이 평면상에서 격자 모양으로 배열되어 있고 각 단위전지 셀(1)에 대해 서로 이웃하는 단위전지 셀(1)이 신축성의 상호연결부(2)에 의해 물리적 및 전기적으로 연결되어 있다.
그러나 이러한 종래 구조는 상용셀에 비해 절대용량이 작고 구동전압도 낮은 문제점이 있다. 더욱이 도1에 도시한 에너지 저장소자 구조는 에너지 저장소자가 최대로 수축했을 때의 모습인데 상호연결부(20)로 인해 단위전지 셀(1)이 서로 이격되어 있어 단위면적당 많은 에너지를 저장할 수 없는 문제가 있다.
따라서 에너지 저장소자를 접고 펼칠 수 있는 구조를 만들거나 각각의 단위전지 셀을 신축 가능한 연결체로 연결하여 유연성 및 신축성을 높임과 동시에 단위면적당 가능한 많은 단위전지 셀이 배치될 수 있는 에너지 저장소자 구조에 대한 필요성이 대두된다. 또한 이러한 에너지 저장소자 구조는 단위저장 셀을 다양한 기능의 전자회로소자로 대체함으로써 신축성 전자 디바이스를 개발하는 것에도 적용될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제2014-0105447호 (2014년 09월 01일 공개) 대한민국 공개특허공보 제2015-0125946호 (2015년 11월 10일 공개)
본 발명의 일 실시예에 따르면, 다축으로 신축 가능하고 단위면적당 높은 에너지 저장용량을 갖는 입체 배열구조의 신축성 에너지 저장소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다축으로 신축 가능하고 단위면적당 높은 밀집도를 가질 수 있는 신축성 전자 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입체 배열구조를 갖는 신축성 에너지 저장소자로서, 평면상에서 가로 및 세로 방향으로 소정 간격마다 배치된 복수개의 에너지 저장 셀; 및 상기 복수개의 저장 셀 중 서로 이웃하는 저장 셀을 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부;를 포함하고, 상기 복수개의 저장 셀 중 임의의 제1 저장 셀은, 세로 방향으로 이웃하는 제2 저장 셀 및 가로 방향으로 이웃하는 제3 저장 셀과 각각 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 제2 및 제3 저장 셀의 각각의 일부가 상기 제1 저장 셀 위로 오버랩됨으로써 상기 에너지 저장소자가 수축가능한 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입체 배열구조를 갖는 신축성 에너지 저장소자로서, 다수의 열(row)로 배열된 복수개의 에너지 저장 셀; 및 상기 복수개의 저장 셀 중 서로 이웃하는 저장 셀을 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부;를 포함하고, 각각의 상기 열(row)에서, 다수개의 상기 저장 셀이 소정 간격마다 배치되고, 상기 다수의 열 중 n번째(단 n은 자연수) 열의 제1 저장 셀은, 상기 복수개의 상호연결부 중 제1 및 제2 상호연결부의 각각에 의해, (n+1)번째 열의 상기 제1 저장 셀과 이웃하는 제2 및 제3 저장 셀과 각각 연결되고, 외부로부터 힘이 가해지지 않은 상태에서, 상기 제1 및 제2 상호연결부 각각의 상면이 상기 제1 저장 셀의 상면을 향해 소정 각도 절곡되고, 상기 제2 및 제3 저장 셀의 각각의 하면이 상기 제1 및 제2 상호연결부 각각의 하면을 향해 소정 각도 절곡되어 3차원적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 입체 배열구조를 갖는 신축성 전자 디바이스로서, 평면상에서 가로 및 세로 방향으로 소정 간격마다 배치된 복수개의 아일랜드 구조물; 및 상기 복수개의 아일랜드 구조물 중 서로 이웃하는 아일랜드 구조물을 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부;를 포함하고, 상기 복수개의 아일랜드 구조물 중 임의의 제1 아일랜드 구조물은, 세로 방향으로 이웃하는 제2 아일랜드 구조물 및 가로 방향으로 이웃하는 제3 아일랜드 구조물과 각각 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 의해 전기적으로 연결되고, 상기 제2 및 제3 아일랜드 구조물의 각각의 일부가 상기 제1 아일랜드 구조물 위로 오버랩됨으로써 상기 전자 디바이스가 수축가능한 것을 특징으로 하는 신축성 전자 디바이스가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에너지 저장소자가 다축으로 신축 가능하고 단위면적당 높은 에너지 저장용량을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 신축성 전자 디바이스가 다축으로 신축 가능하고 단위면적당 높은 전자회로소자 밀집도를 갖는 장점이 있다.
도1은 종래의 신축성 에너지 저장소자를 설명하기 위한 도면,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자를 완전히 펼쳤을 때의 평면도,
도3은 일 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자의 사시도,
도4는 일 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자를 완전히 수축했을 때의 평면도,
도5는 일 실시예에 따라 신축성 에너지 저장소자가 수축할 때 저장 셀의 움직임을 설명하기 위한 도면,
도6은 대안적 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자의 평면도,
도7 내지 도10은 대안적 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자의 저장 셀 형상을 설명하기 위한 도면,
도11은 대안적 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자의 평면도,
도12는 일 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자의 단면을 설명하기 위한 도면,
도13은 도12의 A-A' 선을 따라 절단한 예시적인 단면구조를 설명하기 위한 도면,
도14는 도12의 A-A' 선을 따라 절단한 다른 예시적인 단면구조를 설명하기 위한 도면,
도15는 도12의 B-B' 선을 따라 절단한 예시적인 단면구조를 설명하기 위한 도면,
도16은 도12의 C-C' 선을 따라 절단한 예시적인 단면구조를 설명하기 위한 도면,
도17 내지 도19는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자의 기술적 효과를 설명하기 위한 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자를 펼쳤을 때의 평면도이고, 도3은 에너지 저장소자의 사시도이고 도4는 에너지 저장소자를 수축했을 때의 평면도이다.
도2를 참조하면, 일 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자(100)는 평면상에서 일정 간격으로 배열된 복수개의 에너지 저장 셀(10)(이하에서 간단히 "저장 셀"이라고도 함) 및 서로 이웃하는 저장 셀(10)들을 기계적으로 및/또는 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부(20)를 포함한다.
복수개의 에너지 저장 셀(10)의 각각은 예를 들어 단위전지 셀로서 기능하는 구조물이다. 예를 들어 저장 셀(10)의 각각은 "파우치"라고도 불리는 전지셀 구조를 가질 수 있으며, 일 예로서 캐소드층, 전해질의 분리막, 및 애노드층이 차례로 적층된 구성을 가진다. 저장 셀(10)의 예시적인 구성은 도12 내지 도16을 참조하여 아래에서 후술하기로 한다.
복수개의 저장 셀(10)의 각각은 서로간에 소정 이격 거리를 두고 배열되며 각각의 저장 셀(10)이 서로 독립되어 있다. 따라서 이렇게 배열된 저장 셀(10) 구조물을 당업계에서 "아일랜드(island)"라 칭하기도 한다. 본 명세서에서는 저장 셀(10)을 기능적 관점, 즉 에너지를 저장하는 단위전지 셀이라는 의미에서 "저장 셀"이라 칭하고, 구조적 관점, 즉 서로 이격되어있고 상호연결부(20)에 의해 연결되는 단위구조물이라는 의미에서 "아일랜드"라 칭하기로 하며, 특별히 구별의 실익이 없으면 '저장 셀'과 '아일랜드'를 혼용하여 부르기로 한다.
도시한 실시예에서 각각의 저장 셀(10)은 육각형 형상을 가지며, 각각의 상호연결부(20)는 서로 이웃하는 저장 셀(10)의 한 변과 각각 면접촉하도록 평행사변형 형상을 갖는 것으로 도시하였다. 그러나 저장 셀(10)과 상호연결부(20)의 이러한 도시된 형상은 일 실시예에 따른 예시적 형상이며 다양한 변형례가 가능하다.
또한 도시한 실시예에서 상호연결부(20)가 저장 셀(10)간의 물리적 전기적 연결 기능을 가지지만, 대안적 실시예에서, 상호연결부(20)도 에너지 저장 영역으로 활용할 수 있다. 예를 들어 서로 이웃하는 저장 셀(10) 간의 전기적 연결을 위한 도선 영역으로 상호연결부(20)의 일부 영역만 사용하면 되므로, 상호연결부(20)의 나머지 영역에 예컨대 상술한 파우치 형태의 전지 셀 구조를 형성하여 에너지 저장 영역으로 사용할 수 있다.
도2는 에너지 저장소자(100)가 펼쳐진 상태를 나타내고, 도4는 에너지 저장소자(100)가 완전히 수축하여 저장 셀(10)과 상호연결부(20)가 오버랩되어 적층(stack)된 상태이고, 도3은 도2와 도4의 중간 상태, 즉 상호연결부(20)가 조금씩 절곡되어 있어 에너지 저장소자(100)가 입체적인 구조를 갖는 상태를 도식적으로 나타내고 있다.
일 실시예에서, 외부로부터 에너지 저장소자(100)에 아무런 힘이 인가되지 않는 상태에서 에너지 저장소자(100)는 도3과 같이 입체적인 구조를 유지할 수 있다. 이 상태에서 에너지 저장소자(100)를 신장시키면 도2와 같이 펼쳐질 수 있으며, 일 실시예에서 에너지 저장소자(100)가 완전히 펼쳐지면 저장 셀(10)과 상호연결부(20)가 동일 평면상에 배열될 수 있다.
반대로, 외부의 힘에 의해 에너지 저장소자(100)를 수축시키면 도4와 같이 저장 셀(10)들간의 간격이 줄어들면서 적층될 수 있다. 에너지 저장소자(100)가 수축될 때 각각의 상호연결부(20)는 미리 정해진 일정한 방향으로 절곡되면서 저장 셀(10) 간의 간격이 줄어든다.
에너지 저장소자(100)가 수축할 때의 저장 셀(10)과 상호연결부(20)의 움직임을 설명하기 위해, 예를 들어 도면에서와 같이 복수개의 저장 셀(10)이 다수의 열(row)로 배열되고 이 때 각 열은 도면에 도시한 것처럼 대각선 방향으로 배치되어 있다고 가정한다. 즉 도2에 도시한 것처럼 좌상단의 저장 셀(10)이 제1열에 속하고, 우하단 방향으로 갈수록 제2열, 제3열,... 제n열, 제(n+1)열이 배열되어 있다.
이 때 도2와 도3의 비교에서 알 수 있듯이 제2열의 저장 셀(10)은 그 앞(즉 제1열)의 저장 셀(10)을 부분적으로 오버랩하는 방향으로 움직이면서 에너지 저장소자(100)가 수축한다. 즉 제2열의 저장 셀의 각각은 그와 이웃하는 제1열의 저장 셀을 오버랩하고, 제3열의 저장 셀의 각각은 그와 이웃하는 제2열의 저장 셀을 오버랩하고, 이런 방식으로 제(n+1)열의 저장 셀의 각각은 그와 이웃하는 제n열의 저장 셀을 오버랩하는 방향으로 움직이면서 에너지 저장소자(100)가 수축하게 된다.
이와 관련하여 도5를 참조하여 신축성 에너지 저장소자(100)가 수축할 때 저장 셀과 상호연결부의 움직임을 설명하기로 한다. 도5는 도2의 저장 셀(10) 배열구조에서 제n열에 속하는 임의의 제1 저장 셀(11), 및 상호연결부(20)를 통해 이 저장 셀(11)에 연결되어 있으며 제(n+1)열에 속하는 제2 및 제3 저장 셀(12,13)을 포함하는 영역(S)을 확대한 것이다.
도5(a)를 참조하면, 제1 저장 셀(11)은 상호연결부(21)에 의해 제2 저장 셀(12)과 연결되고 상호연결부(22)에 의해 제3 저장 셀(13)과 연결되어 있다. 도시한 실시예에서 상호연결부(21,22)의 길이(b)는 제1 저장 셀(11)의 측면 길이(a)와 동일하다.
이러한 구성에서 에너지 저장소자(100)가 수축하는 경우, 상호연결부(21)는 상호연결부(21)와 제1 저장 셀(11) 사이의 절곡선(F)을 따라 절곡되고, 제2 저장 셀(12)은 상호연결부(21)와 제2 저장 셀(12) 사이의 절곡선(도시 생략)을 따라 절곡된다.
구체적으로, 상호연결부(21)의 상면이 제1 저장 셀(11)의 상면을 향하면서 절곡되고 제2 저장 셀(12)은 제2 저장 셀(12)의 하면이 상호연결부(21)의 하면을 향하면서 절곡된다. 또한 이와 동시에, 상호연결부(22)의 상면이 제1 저장 셀(11)의 상면을 향하면서 절곡되고 제3 저장 셀(13)은 제3 저장 셀(13)의 하면이 상호연결부(22)의 하면을 향하면서 절곡된다.
이와 같이 상호연결부(21,22)와 제2 및 제3 저장 셀(12,13)이 각각 정해진 방향으로 동시에 절곡됨으로써 도5(b)에 도시한 것처럼 제2 및 제3 저장 셀(12,13)의 각각의 일부가 제1 저장 셀(11) 위로 오버랩되면서 적층된다. 따라서 도2에 도시한 모든 임의의 저장 셀(10)과 상호연결부(20)가 상술한 방식으로 절곡됨으로써 도4에서와 같이 에너지 저장소자(100)가 완전히 수축할 수 있게 된다.
이 때 에너지 저장소자(100)가 수축할 때, 동일한 열에 속하는 서로 이웃하는 저장 셀(10)끼리는 간섭되지 않고 또한 서로 이웃하는 상호연결부(20)끼리도 서로 간섭되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도5(b)에 도시한 것처럼 에너지 저장소자(100)가 완전히 수축한 경우에도 제1 저장 셀(11)의 중심축(D)을 기준으로 제1 저장 셀(11)의 왼쪽에 배치된 제2 저장 셀(12)은 중심축(D)의 오른쪽으로 넘어가지 않는 범위 내에서 제1 저장 셀(11)과 오버랩되고, 중심축(D)을 기준으로 오른쪽에 배치된 제3 저장 셀(13)은 중심축(D)의 왼쪽으로 넘어가지 않는 범위 내에서 제1 저장 셀(11)과 오버랩되는 것이 바람직하다.
또한 마찬가지로 제1 저장 셀(10)에 연결된 2개의 상호연결부(21,22)도, 에너지 저장소자(100)가 완전히 수축하더라도 2개의 상호연결부(21,22)가 서로간에 오버랩되지 않는 범위 내에서 제1 저장 셀(11)의 표면 위로 절곡되는 것이 바람직하다.
이상 상술한 일 실시예에 따른 에너지 저장소자(100)는 도17 내지 도19에 도시한 바와 같이 자유롭게 굽힘과 신축이 가능한 이점이 있다.
우선 도3에 표시한 X, Y, Z축 좌표와 같이 방향을 설정한 경우, 도17은 X축 (또는 Y축) 방향에서의 에너지 저장소자(100)의 단면을 개략적으로 나타낸 것으로, 도17(a)는 에너지 저장소자(100)가 수축한 상태를 나타내며, 저장 셀(10)만 도식적으로 표시하였고 상호연결부(20)는 도시를 생략하였다. 이 때 만일 에너지 저장소자(100)를 X 방향 또는 Y 방향으로 볼록하게 구부리면 도17(b)와 같이 벤딩되고, 오목하게 구부리면 도17(c)와 같이 벤딩됨을 알 수 있다.
도18은 대각선 방향의 단면도로서, 도18(a)는 도3의 ①번 대각선 방향에 따른 에너지 저장소자의 단면을 개략적으로 나타낸 것으로, 에너지 저장소자를 구부릴 경우 오른쪽 그림과 같이 구부러질 수 있다. 또한 도18(b)와 도18(c)는 각각 도3의 ②번 대각선 방향 및 ③번 대각선 방향에 따른 에너지 저장소자의 단면을 각각 개략적으로 나타낸 것으로, 각각의 대각선 방향을 따라 에너지 저장소자를 구부릴 경우 각 도면의 오른쪽 그림과 같이 구부러질 수 있다.
그러므로 본 발명에 따른 에너지 저장소자는 X, Y, Z 방향 뿐만 아니라 어느 임의의 대각선 방향으로 굽히더라도 굽힘 동작시 저장 셀(10)끼리 서로 간섭하지 않으면서 자유롭게 구부려질 수 있는 패턴구조를 가진다.
도19는 에너지 저장소자가 최대로 신축된 상태에서 X축 방향과 Y축 방향으로 (또는 Y축 방향과 X축 방향으로) 순차적으로 수축 또는 신장하는 경우를 나타내었다. 도면을 참조하면, 예컨대 최대로 수축된 상태에서 X축 방향으로 신축하는 경우, 저장 셀(11)의 윗층에 오버랩되어 있던 저장 셀(13)이 이동하면서 동일 층의 저장 셀(12)과는 오버랩되지 않고, 저장 셀(14)은 저장 셀(12)의 윗쪽에 오버랩된 상태에서 신축 이동 할 때 아래 층의 저장 셀(11,12)이나 동일 층의 저장 셀(13)과도 부딪히지 않는다.
또한 상호연결부의 경우에도, 예컨대 도19에서 서로 이웃하는 2개의 상호연결부(21,23)가 형태가 동일하고 평행하게 배치되어 있기 때문에 에너지 저장소자가 접히거나 펼쳐질 때 서로간에 간섭이 없다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장소자(100)는 다수의 에너지 저장 셀(10)이 오리가미(종이접기) 방식으로 연결된 모듈로서, 저장 셀(10)과 상호연결부(20)가 접히고 펼쳐지는 원리로 기계적 변형 시에 저장 셀(10)의 손상을 최소화 할 수 있다. 또한 상호연결부(20)가 접힐 때 동일 열에 속하는 서로 이웃하는 저장 셀(10)끼리 및 서로 이웃하는 상호연결부(20)끼리 간섭되거나 오버랩되지 않도록 구성함으로써 각각의 저장 셀(10)과 상호연결부(20)가 움직일 때 서로의 동선을 방해하지 않으므로 임의의 방향(즉, 가로, 세로, 대각선 방향)으로 자유로운 굽힘 및 신축이 가능하다.
이 때 에너지 저장소자(10)는 도2와 같이 최대로 펼쳐져서 평면적으로 배열될 수도 있고, 최대로 수축한 경우 도4와 같이 작은 면적내로 수축하여 적층될 수 있으므로 종래에 비해 신축성이 훨씬 우수하고 높은 에너지 저장밀도를 가질 수 있다.
이러한 구조적 특징은 에너지 저장소자로서 안정적인 개방전압(Voc: Open circuit voltage)을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 에너지 저장소자의 유연성 및 안정성을 높이기 위한 소재(전극, 전해질 등)의 변경이 필요 없기 때문에 상용 배터리와 같은 높은 용량, 전압 특성을 유지할 수 있다. 또한 본 발명에서는 저장 셀(10)과 상호연결부(20)가 반복되는 패턴구조를 가지므로 제품의 대량생산에 용이하고 원하는 크기로 늘리거나 나눠 쓸 수 있는 확장성을 가지며, 하나의 저장 셀 또는 상호연결부가 손상되더라도 전체적으로 기능을 유지할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 저장 셀(10)과 상호연결부(20)의 에너지 저장 소자 구조는 다양한 모양과 신축성을 가진 유연 기기 및 웨어러블 기기에 쉽게 적용할 수 있고 에너지 저장소자 뿐만 아니라 다른 신축성 전자 디바이스의 구조로 응용될 수 있다.
도6은 대안적 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자(200)를 나타내며, 에너지 저장소자(200)가 펼쳐졌을 때의 평면도를 개략적으로 도시하였다.
도6에 따른 신축성 에너지 저장소자(200)는 평면상에서 소정거리 이격되어 배열된 복수개의 에너지 저장 셀(10) 및 서로 이웃하는 저장 셀(10)들을 기계적으로 및/또는 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부(20)를 포함한다.
도2의 에너지 저장소자(100)와 비교하면, 도6의 에너지 저장소자(200)에서는 저장소자(200)의 최외곽에 배열된 저장 셀(10)의 셀 면적이 확장되어 있고 최외곽의 내측에 배열된 저장 셀(10)들은 도2의 실시예와 동일한 형상임을 알 수 있다.
상술하였듯이 에너지 저장소자(200)가 수축할 때 동일 열에 속한 서로 이웃하는 저장 셀(10)간에 움직임에 간섭이 없어야 하며 이를 위해 도2 내지 도5의 실시예처럼 저장 셀(10)이 육각형 형상을 갖게 되었으나, 최외곽 저장 셀의 외측에는 저장 셀이 더 이상 존재하지 않기 때문에 이러한 모양의 제한이 없으며, 따라서 도6의 실시예와 같이 최외곽 저장 셀이 내측의 육각형 형상의 셀 보다 면적이 넓은 사각형 또는 오각형 형상을 가질 수 있다.
도7 내지 도10은 대안적 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자의 저장 셀 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도7(a)을 참조하면, 이 대안적 실시예에 따른 저장 셀(11,12,13) 및 상호연결부(41,42)의 배열구조는 도5(a)의 배열구조의 변형된 실시예로서, 저장 셀(11,12,13)의 각각의 형상은 도5(a)의 저장 셀(11,12,13)과 동일 또는 유사하고, 다만 도7(a)의 상호연결부(41,42)가 도5(a)의 상호 연결부(21,22)보다 짧은 길이를 가진다.
이러한 구성에서, 에너지 저장소자가 수축하는 경우 상호연결부(41)의 상면이 제1 저장 셀(11)의 상면을 향하면서 절곡되고 제2 저장 셀(12)은 제2 저장 셀(12)의 하면이 상호연결부(41)의 하면을 향하면서 절곡된다. 또한 이와 동시에, 상호연결부(42)의 상면이 제1 저장 셀(11)의 상면을 향하면서 절곡되고 제3 저장 셀(13)은 제3 저장 셀(13)의 하면이 상호연결부(42)의 하면을 향하면서 절곡된다.
이와 같이 상호연결부(41,42)와 제2 및 제3 저장 셀(12,13)이 동시에 절곡됨으로써 도7(b)와 같이 제2 및 제3 저장 셀(12,13)의 각각의 일부가 제1 저장 셀(11) 위로 오버랩되면서 적층되는데, 이 실시예에 따르면 상호연결부(41,42)의 길이가 도5의 상호연결부(21,22)에 비해 짧기 때문에 오버랩되는 영역이 작아짐을 알 수 있다.
즉 도7의 대안적 실시예에 따르면 상호연결부(41,42)의 길이를 조절함으로써 제1 저장 셀(11) 위로 오버랩되는 제2 및 제3 저장 셀(12,13)의 면적을 다양하게 변경할 수 있음을 이해할 것이다.
다만 이 대안적 실시예에서도, 에너지 저장소자가 수축할 때 동일한 열에 속하는 서로 이웃하는 저장 셀(10)끼리 간섭하지 않고 또한 서로 이웃하는 상호연결부(20)끼리도 간섭하지 않도록 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도7(a)에 도시한 저장 셀(11)의 중심축(D)을 기준으로 제1 저장 셀(11)의 왼쪽에 배치된 제2 저장 셀(12)은 중심축(D)의 오른쪽으로 넘어가지 않는 범위 내에서 제1 저장 셀(11)과 오버랩되고, 중심축(D)을 기준으로 오른쪽에 배치된 제3 저장 셀(13)은 중심축(D)의 왼쪽으로 넘어가지 않는 범위 내에서 제1 저장 셀(11)과 오버랩되는 것이 바람직하다.
다음으로 도8(a)을 참조하면, 이 대안적 실시예에 따른 저장 셀(11,12,13) 및 상호연결부(51,52)의 배열구조는 도5(a)의 배열구조의 변형된 실시예로서, 저장 셀(11,12,13)의 각각의 형상은 도5(a)의 저장 셀(11,12,13)과 동일하되 도8(a)의 상호연결부(51,52)의 형상이 도5(a)의 상호 연결부(21,22)와 상이하다.
이 대안적 구성에서, 상호연결부(51)는 육각형의 제1 저장 셀(11)의 하나의 변과 부분적으로 면접촉하면서 연결되고 제2 저장 셀(12)과도 부분적으로 면접촉하면서 연결되며, 따라서 도시한 것처럼 상호연결부(51,52)가 직사각형 또는 정사각형의 평면 형상을 가질 수 있다.
도8(b)는 이 대안적 구성에 따라 에너지 저장소자가 수축한 경우를 나타낸다. 제2 및 제3 저장 셀(12,13)이 제1 저장 셀(11) 위로 부분적으로 오버랩하면서 적층되었지만, 제2 저장 셀(12)과 제3 저장 셀(13)이 서로 접촉하지 않음을 알 수 있다. 즉 도8의 대안적 실시예에 따르면, 제2 및 제3 저장 셀(12,13)을 제1 저장 셀(11)과 연결하는 상호연결부(51,52)의 형상이나 길이를 어떻게 디자인하느냐에 따라 제1 저장 셀(11)과 오버랩되는 면적뿐만 아니라 완전히 접혔을 때의 제2 및 제3 저장 셀(12,13) 간의 이격 거리도 조절할 수 있음을 알 수 있다.
도9는 또 다른 대안적 실시예에 다른 에너지 저장소자의 저장 셀과 상호연결부의 예시적 구성을 나타낸다.
도9(a)를 참조하면, 이 대안적 실시예에 따른 저장 셀(61,62,63)의 각각은 사각형 형상을 가지며, 예를 들어 직사각형 또는 정사각형 형상을 가질 수 있다. 또한 도시한 실시예에서 상호연결부(71)는 제1 저장 셀(61)과 제2 저장 셀(62)의 각각의 모서리를 연결하고 상호연결부(72)는 제1 저장 셀(61)과 제3 저장 셀(63)의 각각의 모서리를 연결할 수 있다.
도9(b)는 이러한 구성에 따라 에너지 저장소자가 수축한 경우를 도식적으로 나타낸다. 제2 및 제3 저장 셀(62,63)이 제1 저장 셀(61) 위로 부분적으로 오버랩하면서 적층되되 제2 저장 셀(62)과 제3 저장 셀(63)은 서로 접촉하지 않는다. 그러나 상호연결부(71,72)의 길이를 조절하면 완전히 접혔을 때 제2 및 제3 저장 셀(62,63)이 접촉하도록 구성할 수도 있다.
도10은 또 다른 대안적 실시예에 다른 에너지 저장소자의 저장 셀과 상호연결부의 예시적 구성을 나타낸다.
도10(a)를 참조하면, 이 대안적 실시예에 따른 저장 셀(81,82,83)의 각각은 원형 형상을 가지며, 대안적으로 타원형 형상일 수도 있다. 도시한 실시예에서 상호연결부(91)는 제1 저장 셀(81)과 제2 저장 셀(82)을 연결하고, 상호연결부(92)는 제1 저장 셀(81)과 제3 저장 셀(83)을 연결한다.
도10(b)는 이 구성에 따라 에너지 저장소자가 수축한 경우를 도식적으로 나타낸다. 제2 및 제3 저장 셀(82,83)이 제1 저장 셀(81) 위로 부분적으로 오버랩하면서 적층되고, 제2 저장 셀(82)과 제3 저장 셀(83)은 서로 접촉하고 있다. 그러나 상호연결부(91,92)의 길이를 조절하면 제2 및 제3 저장 셀(72,73)이 완전히 접혔을 때에도 서로간에 접촉하지 않도록 구성할 수 있다.
이상과 같이 도7 내지 도10의 다양한 실시예를 통해, 에너지 저장소자를 구성하는 저장 셀의 형상, 또는 저장 셀을 연결하는 상호연결부의 형상이나 길이 등을 조정함으로써, 오버랩되는 저장 셀의 면적, 및 완전히 수축했을 때의 동일 열에 속하는 저장 셀 간의 이격 거리를 다양하게 구현할 수 있음을 이해할 것이다.
이제 도11을 참조하여, 에너지 저장소자(100)가 수축할 때의 저장 셀과 상호연결부의 움직임을 또 다른 관점에서 설명하기로 한다.
도11은 대안적 실시예에 따른 신축성 에너지 저장소자의 평면도로서, 일 예로서 도10의 실시예에 따라 원형의 저장 셀(81,82,83) 및 이들을 연결하는 상호연결부(91,92)가 반복되는 구조의 에너지 저장소자가 펼쳐진 상태를 도식적으로 나타내었다.
도시한 실시예에서 에너지 저장소자는 평면상에서 가로(X축) 방향과 세로(Y축) 방향으로 소정 간격마다 배치된 복수개의 에너지 저장 셀, 및 서로 이웃하는 저장 셀을 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부를 포함한다.
이 때 임의의 저장 셀을 기준으로 볼 때 이 저장 셀은 X축 방향으로 이웃하는 저장 셀 및 Y축 방향으로 이웃하는 저장 셀과 상호연결부를 통해 연결된다. 예를 들어 도11에서 제1 저장 셀(81)은 Y축 방향으로 이웃하는 제2 저장 셀(82) 및 X축 방향으로 이웃하는 제3 저장 셀(83)과 각각 제1 및 제2 상호연결부(91,92)를 통해 전기적으로 연결되고, 이런 방식으로 다른 임의의 저장 셀에 대해서도 이 임의의 저장 셀에 각각 X방향과 Y방향으로 이웃하는 저장 셀이 하나씩 연결되는 방식으로 에너지 저장소자가 구성된다고 볼 수 있다.
그리고 이러한 구조에서 예를 들어 제1 저장 셀(81)을 기준으로 볼 때, 에너지 저장소자가 수축할 때 제1 저장 셀(81)의 Y방향과 X방향으로 각각의 이웃하는 제2 및 제3 저장 셀(82,83)의 각각의 일부분이 제1 저장 셀(81) 위로 오버랩되도록 접힘으로써 에너지 저장소자가 수축하게 된다.
즉 에너지 저장소자의 수축시, 제1 및 제2 상호연결부(91,92) 각각의 상면과 제1 저장 셀(81)의 상면이 만나는 방향으로 절곡되고 제2 및 제3 저장 셀(82,83)의 각각의 하면과 제1 및 제2 상호연결부(91,92) 각각의 하면이 서로 만나는 방향으로 절곡됨으로써, 제2 및 제3 저장 셀(82,83)의 각각이 제1 저장 셀(81) 위로 오버랩된다.
이 때 제2 및 제3 저장 셀(82,83)이 제1 저장 셀(81) 위로 오버랩될 때 제2 및 제3 저장 셀(82,83)은 서로의 움직임이 간섭되지 않고 또한 제1 및 제2 상호연결부(91,92)도 서로 간섭되지 않도록 구성된다. 이를 위해 예컨대 도11에서 D축을 기준으로 제1 저장 셀(81)의 왼쪽에 배치된 제2 저장 셀(82)과 제1 상호연결부(91)은 중심축(D)의 오른쪽으로 넘어가지 않는 범위 내에서 제1 저장 셀(81)과 오버랩되고, 중심축(D)을 기준으로 오른쪽에 배치된 제3 저장 셀(83)과 제2 상호연결부(92)는 중심축(D)의 왼쪽으로 넘어가지 않는 범위 내에서 제1 저장 셀(81)과 오버랩되는 것이 바람직하다.
이제 도12 내지 도16을 참조하여 저장 셀(10)과 상호연결부(20)의 예시적인 단면구조를 설명하기로 한다.
도12는 도2의 에너지 저장소자(100)의 일부분을 확대한 것으로, 도12에서 A-A'선을 따라 절단한 저장 셀(10)의 단면구조의 실시예를 도13과 도14에 각각 도시하였고, B-B'선을 따라 절단한 상호연결부(20)의 예시적 단면구조를 도15에 도시하였고, C-C'선을 따라 절단한 단면구조를 도16에 도시하였다.
우선 도13을 참조하면, 도13(a)는 상호연결부(20)를 구성하는 양극 도선(120)과 음극 도선(140)이 에너지 저장 셀(10)과 연결되는 제1 실시예의 배선구조의 보여주는 평면도이고, 도13(b)는 A-A'선을 따라 절단한 저장 셀(10)의 개략적인 단면구조를 나타낸다.
도13(b)를 참조하면, 저장 셀(10)은 단위 전지셀 구조를 갖는 파우치(110), 이 파우치(110)의 상부에 적층된 양극 도선(120), 및 파우치(110)의 하부에 적층된 음극 도선(140)을 포함할 수 있다.
파우치(110)는 공지된 임의의 전지셀 구조를 가질 수 있으며, 도면에 도시한 실시예에서 파우치(110)는 위에서 아래방향으로 캐소드 전류 컬렉터층(113), 캐소드층(112), 세퍼레이터(111), 애노드층(115), 애노드 전류 컬렉터층(116)이 차례로 적층된 적층구조를 가질 수 있다. 또한 캐소드 전류 컬렉터층(113)의 상부에는 파우치(110)의 상부면을 구성하는 제1 절연 커버(114)가 적층되고, 애노드 전류 컬렉터층(116)의 하부에는 파우치(110)의 하부면을 구성하는 제2 절연 커버(117)가 적층될 수 있다. 상술한 파우치(110)의 적층구조는 당업계에 공지된 기술이므로 적층구조의 구체적 설명은 생략하기로 한다.
한편 도시한 실시예에서 상호연결부(20)의 양극 도선(120)이 파우치(110)의 상부면에 적층되고 그 위에 절연막(130)이 적층된다. 양극 도선(120)은 파우치(110)의 캐소드층(112)과 전기적으로 연결될 수 있는데, 도시한 실시예의 경우 절연 커버(114)에 적어도 하나의 도전성 스루홀(125)이 형성되어 있고 이 스루홀(125)을 통해 양극 도선(120)이 캐소드 전류 컬렉터층(113)과 캐소드층(112)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상호연결부(20)의 음극 도선(140)은 파우치(110)의 하부면에 적층되고 그 위에 절연막(150)이 적층된다. 음극 도선(140)은 파우치(110)의 애노드층(115)과 전기적으로 연결될 수 있는데, 도시한 실시예서는 절연 커버(117)에 적어도 하나의 도전성 스루홀(145)이 형성되고 이 스루홀(145)을 통해 음극 도선(140)이 애노드 전류 컬렉터층(116) 및 애노드층(115)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도14는 도12의 A-A' 선을 따라 절단한 다른 예시적인 단면구조를 설명하기 위한 도면으로, 도14(a)는 상호연결부(20)를 구성하는 양극 도선(120)과 음극 도선(140)이 에너지 저장 셀(10)과 연결되는 제2 실시예의 배선구조의 보여주는 평면도이고, 도14(b)는 A-A'선을 따라 절단한 저장 셀(10)의 개략적인 단면구조를 나타낸다.
도14(b)를 참조하면, 저장 셀(10)은 단위 전지셀 구조를 갖는 파우치(110), 이 파우치(110)의 상부에 적층된 양극 도선(120), 및 파우치(110)의 하부에 적층된 음극 도선(140)을 포함할 수 있다. 도14(b)의 파우치(110)는 도13(b)의 파우치(110)와 동일 또는 유사한 구성이므로 설명을 생략한다.
상호연결부(20)의 양극 도선(120)과 절연막(130)이 파우치(110)의 상부면에 차례로 적층되어 있다. 도13(b)에서와 유사하게 양극 도선(120)은 스루홀(125)을 통해 파우치(110)의 캐소드층과 전기적으로 연결될 수 있다.
상호연결부(20)의 음극 도선(140)과 절연막(150)이 파우치(110)의 하부면에 적층되는데, 이 때 A-A' 단면상에서 볼 때 음극 도선(140)은 파우치(110) 하부의 일부 영역에만 존재한다. 일 실시예에서 음극 도선(140)은 스루홀(145)을 통해 파우치(110)의 애노드층과 전기적으로 연결될 수 있다.
이상과 같은 상호연결부(20)를 구성하는 양극 도선(120)과 음극 도선(140)의 배열 및 이 도선(120,140)이 에너지 저장 셀(10)의 캐소드층 및 애노드층과의 연결구조는 예시적인 구성이며, 상술한 실시예 외에도 도선(120,140)이 다양한 구조로 배치될 수 있고 또한 도선(120,140)과 에너지 저장 셀(10)을 연결하는 연결구조에도 다양한 실시예가 존재함을 이해할 것이다.
도15는 도12의 B-B' 선을 따라 절단한 상호연결부(20)의 예시적인 단면구조를 나타낸다. 일 실시예에서 상호연결부(20)는 양극 도선(120), 음극 도선(140), 및 이 도선(120,140)을 서로 간에 분리시키며 외부로부터 절연하는 절연막(130,150)을 포함할 수 있다.
도시한 실시예에서 양극 도선(120)과 음극 도선(140)은 동일한 평면상에 배치되어 있으며, 따라서 상호연결부(20)의 전체 두께를 줄여서 상호연결부(20)의 절곡이 용이하게 되도록 구성된다. 그러나 상술한 상호연결부(20) 구성은 예시적인 것이며, 구체적 실시 형태에 따라 상호연결부(20)가 다양한 적층구조를 가질 수 있고 양극 및 음극 도선(120,140) 외에 다른 도선을 더 포함할 수도 있다.
도16은 도12의 C-C' 선을 따라 절단한 예시적인 단면구조로서, 이웃하는 저장 셀(10) 사이를 연결하는 상호연결부(20) 구조의 예시적 단면을 나타낸다.
도면을 참조하면, 상호연결부(20)의 양극 도선(120)은 파우치(110)의 상부면을 지나도록 적층되고 음극 도선(140)은 파우치(110)의 하부면을 지나도록 적층되어 있다. 여기서 파우치(110)를 수직 단면구조가 예를 들어 도13과 도14에 도시한 구성이고, 두 개의 파우치(110) 사이의 상호연결부(20)의 수직 단면이 예컨대 도15의 구성일 수 있다.
이 때 도15에 도시한 것처럼 양극 도선(120)과 음극 도선(140)이 동일 평면상에 배치되어 있으므로 도16에서 두 파우치(110) 사이의 상호연결부(20) 영역에서 음극 도선(140)이 양극 도선(120)에 가려서 보이지 않음을 이해할 것이다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 에너지 저장소자의 예시적 구성을 도면을 참조하여 설명하였다. 그러나 상술한 에너지 저장 셀(10)과 상호연결부(20)의 에너지 저장소자 구조가 다른 신축성 전자 디바이스 구조에 적용될 수 있음은 물론이다.
전자 디바이스로 사용되는 일 예로서, 저장 셀(10)로 지칭한 육각형(또는 사각형 또는 원형 등)의 아일랜드 구조물의 표면 또는 내부에 파우치(110)가 아닌 전자회로소자가 실장될 수 있다. 여기서 "전자회로소자"는 예컨대 각종 수동소자나 능동소자, 및 이들이 집적된 다양한 종류의 집적회로 칩 등을 의미할 수 있다. 일 실시예에서 이러한 전자회로소자는 예컨대 광센서, 압력센서, 온도센서 등의 센서 기능을 가질 수도 있으며 e-skin (전자피부) 등에 응용될 수도 있다.
이와 같이 전자회로소자가 구비된 아일랜드 구조물로 이루어진 신축성 전자 디바이스는, 예를 들어, 평면상에서 가로 및 세로 방향으로 소정 간격마다 배치된 복수개의 아일랜드 구조물, 및 상기 복수개의 아일랜드 구조물 중 서로 이웃하는 아일랜드 구조물을 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부를 포함하며, 이 때 상기 복수개의 아일랜드 구조물 중 임의의 제1 아일랜드 구조물은, 세로 방향으로 이웃하는 제2 아일랜드 구조물 및 가로 방향으로 이웃하는 제3 아일랜드 구조물과 각각 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 의해 전기적으로 연결되고, 제2 및 제3 아일랜드 구조물의 각각의 일부가 제1 아일랜드 구조물 위로 오버랩 됨으로써 전자 디바이스가 신축성을 가질 수 있다.
전자 디바이스가 수축할 때, 제1 및 제2 상호연결부 각각의 상면이 제1 아일랜드 구조물의 상면을 향해 절곡되고, 제2 및 제3 아일랜드 구조물의 각각의 하면이 제1 및 제2 상호연결부 각각의 하면을 향해 절곡됨으로써, 제2 및 제3 아일랜드 구조물의 각각이 제1 아일랜드 구조물 위로 오버랩된다.
또한 이러한 신축성 전자 디바이스의 경우에도, 전자 디바이스가 완전히 수축했을 때 제2 및 제3 아일랜드 구조물이 서로간에 오버랩되지 않고 제1 및 제2 상호연결부 서로간에도 오버랩되지 않도록 구성하는 것이 바람직하다.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10, 11, 12, 13, 61, 62, 63, 81, 82, 83: 에너지 저장 셀
20, 21, 22, 41, 42, 51, 52, 71, 72, 91, 92: 상호연결부
100, 200: 에너지 저장소자
110: 파우치
120, 140: 도선

Claims (25)

  1. 입체 배열구조를 갖는 신축성 에너지 저장소자로서,
    평면상에서 가로 및 세로 방향으로 소정 간격마다 배치된 복수개의 에너지 저장 셀; 및
    상기 복수개의 저장 셀 중 서로 이웃하는 저장 셀을 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부;를 포함하고,
    상기 복수개의 저장 셀 중 임의의 제1 저장 셀은, 세로 방향으로 이웃하는 제2 저장 셀 및 가로 방향으로 이웃하는 제3 저장 셀과 각각 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 의해 전기적으로 연결되고,
    상기 에너지 저장소자가 수축할 때, 상기 제1 및 제2 상호연결부 각각의 상면이 상기 제1 저장 셀의 상면을 향해 절곡가능하고, 상기 제2 및 제3 저장 셀의 각각의 하면이 상기 제1 및 제2 상호연결부 각각의 하면을 향해 절곡가능함으로써, 상기 제2 및 제3 저장 셀 중 적어도 하나의 일부가 상기 제1 저장 셀 위로 오버랩되어 상기 에너지 저장소자가 수축가능한 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 저장소자가 완전히 수축했을 때에도 상기 제2 및 제3 저장 셀이 서로간에 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 상호연결부와 상기 제2 상호연결부의 길이가 동일하고,
    상기 에너지 저장소자가 완전히 수축했을 때에도 상기 제1 및 제2 상호연결부가 서로간에 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 셀이 다각형 또는 원형 형상인 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 셀은 위에서 아래방향으로 캐소드층, 세퍼레이터, 및 애노드층의 적층 구조를 갖는 파우치를 포함하고, 상기 상호연결부는 서로간에 절연된 제1 및 제2 도선을 포함하고,
    상기 캐소드층과 상기 제1 도선이 전기적으로 연결되고, 상기 애노드층과 상기 제2 도선이 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 도선은 상기 저장 셀의 상면에 적층되며 상기 캐소드층과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 도선은 상기 저장 셀의 하면에 적층되며 상기 애노드층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 파우치가,
    상기 캐소드층 상부를 커버하는 제1 절연 커버; 및
    상기 애노드층 하부를 커버하는 제2 절연 커버;를 포함하고,
    상기 제1 도선은 상기 제1 절연 커버에 형성된 적어도 하나의 스루홀을 통해 상기 캐소드층과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 도선은 상기 제2 절연 커버에 형성된 적어도 하나의 스루홀을 통해 상기 애노드층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 파우치가,
    상기 캐소드층과 상기 제1 절연 커버 사이에 개재된 캐소드 전류 컬렉터층; 및
    상기 애노드층과 상기 제2 절연 커버 사이에 개재된 애노드 전류 컬렉터층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  10. 입체 배열구조를 갖는 신축성 에너지 저장소자로서,
    다수의 열(row)로 배열된 복수개의 에너지 저장 셀; 및
    상기 복수개의 저장 셀 중 서로 이웃하는 저장 셀을 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부;를 포함하고,
    각각의 상기 열(row)에서, 다수개의 상기 저장 셀이 소정 간격마다 배치되고,
    상기 다수의 열 중 n번째(단 n은 자연수) 열의 제1 저장 셀은, 상기 복수개의 상호연결부 중 제1 및 제2 상호연결부의 각각에 의해, (n+1)번째 열의 상기 제1 저장 셀과 이웃하는 제2 및 제3 저장 셀과 각각 연결되고,
    외부로부터 힘이 가해지지 않은 상태에서, 상기 제1 및 제2 상호연결부 각각의 상면이 상기 제1 저장 셀의 상면을 향해 소정 각도 절곡되고, 상기 제2 및 제3 저장 셀의 각각의 하면이 상기 제1 및 제2 상호연결부 각각의 하면을 향해 소정 각도 절곡되어 3차원적으로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 에너지 저장소자가 수축할 때, 상기 제2 및 제3 저장 셀의 각각의 일부가 상기 제1 저장 셀 위로 오버랩됨으로써 상기 에너지 저장소자가 수축가능한 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 에너지 저장소자가 완전히 수축했을 때에도 상기 제2 및 제3 저장 셀이 서로간에 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 상호연결부와 상기 제2 상호연결부의 길이가 동일하고,
    상기 에너지 저장소자가 완전히 수축했을 때에도 상기 제1 및 제2 상호연결부가 서로간에 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 에너지 저장소자가 완전히 펼쳐졌을 때, 상기 제1 내지 제3 저장 셀과 상기 제1 및 제2 상호연결부가 동일 평면상으로 배열될 수 있는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 저장 셀이 다각형 또는 원형 형상인 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 저장 셀은 위에서 아래방향으로 캐소드층, 세퍼레이터, 및 애노드층의 적층 구조를 갖는 파우치를 포함하고, 상기 상호연결부는 서로간에 절연된 제1 및 제2 도선을 포함하고,
    상기 캐소드층과 상기 제1 도선이 전기적으로 연결되고, 상기 애노드층과 상기 제2 도선이 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 파우치가,
    상기 캐소드층과 상기 제1 도선 사이에 개재된 캐소드 전류 컬렉터층; 및
    상기 애노드층과 상기 제2 도선 사이에 개재된 애노드 전류 컬렉터층;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 도선은 상기 저장 셀의 상면에 적층되며 상기 캐소드층과 전기적으로 연결되고, 상기 제2 도선은 상기 저장 셀의 하면에 적층되며 상기 애노드층과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 상호연결부 내에서 상기 제1 및 제2 도선이 동일 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 신축성 에너지 저장소자.
  20. 입체 배열구조를 갖는 신축성 전자 디바이스로서,
    평면상에서 가로 및 세로 방향으로 소정 간격마다 배치된 복수개의 아일랜드 구조물; 및
    상기 복수개의 아일랜드 구조물 중 서로 이웃하는 아일랜드 구조물을 전기적으로 연결하는 복수개의 상호연결부;를 포함하고,
    상기 복수개의 아일랜드 구조물 중 임의의 제1 아일랜드 구조물은, 세로 방향으로 이웃하는 제2 아일랜드 구조물 및 가로 방향으로 이웃하는 제3 아일랜드 구조물과 각각 제1 상호연결부 및 제2 상호연결부에 의해 전기적으로 연결되고,
    상기 전자 디바이스가 수축할 때, 상기 제1 및 제2 상호연결부 각각의 상면이 상기 제1 아일랜드 구조물의 상면을 향해 절곡가능하고, 상기 제2 및 제3 아일랜드 구조물의 각각의 하면이 상기 제1 및 제2 상호연결부 각각의 하면을 향해 절곡가능함으로써, 상기 제2 및 제3 아일랜드 구조물 중 적어도 하나의 일부가 상기 제1 아일랜드 구조물 위로 오버랩되어 상기 전자 디바이스가 수축가능한 것을 특징으로 하는 신축성 전자 디바이스.
  21. 삭제
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 전자 디바이스가 완전히 수축했을 때에도 상기 제2 및 제3 아일랜드 구조물이 서로간에 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 신축성 전자 디바이스.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 상호연결부와 상기 제2 상호연결부의 길이가 동일하고,
    상기 전자 디바이스가 완전히 수축했을 때에도 상기 제1 및 제2 상호연결부가 서로간에 오버랩되지 않는 것을 특징으로 하는 신축성 전자 디바이스.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 아일랜드 구조물의 내부, 상부 및 하부 중 적어도 한 곳에 전자회로소자가 배치되고,
    상기 전자회로소자는 적어도 하나의 수동소자, 적어도 하나의 능동소자, 및 다수의 수동소자 또는 다수의 능동소자가 집적된 집적회로 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축성 전자 디바이스.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 아일랜드 구조물이 다각형 또는 원형 형상인 것을 특징으로 하는 신축성 전자 디바이스.
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