KR101781140B1 - 박형 인쇄 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하나의 전지 내에서 두 개 이상의 단위전지를 서로 직렬 연결함과 아울러 인쇄공법에 의해 제조하므로 제품 생산성이 향상될 뿐만 아니라 출력 전압을 두 배 이상으로 상승시켜 제품의 상품성이 한층 향상되는 박형 인쇄 전지에 관한 것이다.

Description

박형 인쇄 전지{Thin printable battery}

본 발명은 박형 인쇄 전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나의 전지 내에서 두 개 이상의 단위전지를 효과적이고 간단하게 서로 직렬 연결하여 출력 전압을 두 배 이상으로 상승시키는 박형 인쇄 전지에 관한 것이다.

전자 기기의 발달과 더불어 전원 역할을 하는 전지는 여러 형태로 진보되어 왔으며 금속 케이스를 사용한 정형화된 전지에서 얇은 시트 형태의 박형 전지들이 개발되고 있다.

최근 사물인터넷 기술과 함께 센서태그, RFID 태그 등이 이슈화 되고 있고 이 밖에 보안카드, 교통카드와 미용 및 의료용 패치 기술 등의 급격한 발전에 힘입어 부드럽고 얇은 플렉시블 박형 전지의 수요가 증가하는 추세에 있다. 이들 기술을 구현하는 장치는 라벨 형태를 띠거나 얇고 유연성의 물리적 특성이 요구됨에 따라 전원으로서 박형 인쇄전지가 주목받고 있다.

박형 인쇄전지는 복잡한 형상을 쉽게 구현할 뿐만 아니라 전지 두께를 수백 미크론 이내로 제조하는 것이 가능하다. 구체적으로 박형 전지는 필름 모양의 얇은 전지를 일컫는 것으로서 일반전지와 마찬가지로 양극, 음극, 전해질을 포함하는데, 집전체와 전극, 그리고 포장재를 얇고 유연성 있게 구현함으로써 박형 전지를 만들 수 있다.

현재 개발되어 있는 박형 전지는 망간아연전지, 리튬금속전지 등이 있다. 박형 망간전지는 매우 저렴하다는 장점에도 불구하고 리튬전지에 비해 전압이 낮고 출력특성이 취약하다는 단점 때문에 시장을 확대하는 데 한계가 있었다. 전기화학적 특성상 리튬 전지는 구동 전압이 3.0V이고 망간 아연전지는 1.5V의 전압을 보인다. 고 전압을 필요로 하는 전자 기기에는 수 개의 전지를 전기적으로 직렬 연결하면 제품의 생산성이 떨어지고 제조 단가가 상승되어 망간 전지의 장점이 상쇄되어 제품 경쟁력이 떨어지는 문제점을 안게 되었다.

현재 개발된 박형 전지는 격리막을 사이에 두고 양극과 음극이 대면하는 대면형 전지와 동일한 평면에 양극과 음극이 공존하고 전해액이 양극과 음극을 동시에 덮는 동일평면형 전지로 구분된다.

대한민국 공개특허공보 제10-2007-0004884호는 동일한 평면에 양극과 음극을 동시에 배치시킨 후 전해질로 양극과 음극을 동시에 덮도록 하는 이른바 동일평면형 전지를 고안하였다.

이러한 동일평면형 구조는 전지를 매우 얇게 제조하는 것이 가능하게 하였고 수 개의 전지를 직렬로 연결하여 전지의 전압을 승압하기 위한 용이한 구조로 인식되었다. 이러한 박형 망간 아연전지의 양극은 이산화망간 분말을 포함한 전극 물질로 인쇄하여 제조하고 음극인 아연은 스트립 형태로 도입한 것이다. 음극으로 스트립 형태의 아연 금속 도입은 반응 면적의 한계로 전지의 출력이 낮다는 것이 문제점으로 지적되었고 생산성을 높이는데 한계가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허공보 제10-1051977호는 동일한 평면에 양극과 음극을 동시에 위치시키는 동일평면형 전지를 구현하되, 양극과 음극 모두 인쇄공법으로 제조 가능하게 고안되었다. 아연 분말을 도입한 슬러리로 음극 형태를 바꿈으로써 양극과 음극의 전극 물질을 동일한 서브스트레이트 상에 인쇄 기법으로 전지를 제조하는 것이 가능하였다.

이러한 기술은 양극과 음극 모두 인쇄 공법으로 제조됨에 따라 기공이 발달된 전극 구조를 갖출 수 있어 어느 정도의 출력 개선과 생산성을 높이는 기술로 받아들여 지고 있다. 동일 평면형 구조를 가진 박형 전지가 대면형 구조를 가진 박형 전지에 비해 상대적으로 적은 전기 용량과 낮은 출력을 보이게 되는데, 대한민국 등록특허공보 제10-1111210호에 언급되었듯이 대면형 박형 전지는 격리막을 사이에 두고 양극과 음극이 대면하는 전지 구조로서 전지의 전기화학적 반응은 양극과 음극 면의 수직 방향으로 진행되어 전극 물질의 전기적 이용률을 높이고 반응 저항을 크게 줄일 수 있는 반면, 동일평면형 전지 구조인 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0004884호 및 대한민국 등록특허공보 제10-1051977호에 언급된 전지는 동일평면상에 위치한 양극과 음극 사이에 전극 측 방향으로 전기화학적 반응이 진행됨으로써 전극 물질의 이용률이 저하되고 반응 저항이 크게 상승하게 된다.

장착 기기에서 요구하는 출력을 맞추기 위해 전지의 내부 저항을 줄이려는 시도와 수 개의 전지를 직렬 연결하는 등 박형 망간 아연 전지의 단점인 저출력 문제를 해결하기 위한 방법들이 다 각도로 검토되어 왔다.

동일 평면형 전지는 수 개의 단위 셀을 직렬로 연결하여 출력 전압을 올리는 데는 효과적이지만 전기적 용량을 키우는 데 어려움이 있었다. 이에 비해 수 개의 전지를 각각 낱개로 조립한 후에 후 공정에서 전기적으로 서로 연결하는 방법으로 출력을 높이는 대면형 박형 전지는 원하는 전압과 큰 전기적 용량을 유지할 수 있지만 생산성이 떨어져 제품의 경쟁력 저하로 이어져 왔다.

이러한 저출력 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 대면형 박형 전지 구조를 유지 하되, 전지 내부에서 수 개의 단위 전지를 용이하게 직렬 연결하여 승압할 수 있는 방법을 제시함으로써 박형 망간 아연전지의 전기용량과 출력을 현저히 개선시키고자 하였다.

이에 상술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 하나의 전지 내에서 두 개 이상의 단위전지를 서로 직렬 연결함과 아울러 인쇄공법에 의해 제조하므로 제품 생산성이 향상될 뿐만 아니라 출력 전압을 두 배 이상으로 상승시켜 제품의 상품성이 한층 향상되는 박형 인쇄 전지를 제공함에 있다.

본 발명은 동일한 시트지에 두 개 이상의 단위전지가 직렬로 연결된 박형 인쇄 전지로서,

상기 시트지 상에 형성된 제1 집전층;

상기 제1 집전층과 분리되어 상기 시트지 상에 형성되고 상기 제1 집전층과 동일한 면에 위치하는 제2 집전층;

상기 시트지 상에 형성되고 제1 집전층과 제2 집전층으로부터 측 방향으로 이격 배치되는 제3 집전층;

상기 제1 집전층 일부 상에 형성된 제1 전극층;

상기 제2 집전층 일부 상에 형성되고 상기 제1 전극층과 극성이 반대인 극성을 갖는 제2 전극층;

상기 제3 집전층 일부 상에 형성되고 제1 전극층과 동일한 극성을 갖는 제3 전극층;

상기 제3 집전층 일부 상에 형성되고 상기 제3 전극층으로부터 측 방향으로 배치되고 제2 전극층과 동일한 극성을 갖는 제4 전극층;

상기 제1 전극층과 제2 전극층을 각각 덮고 이온전도성 전해질을 머금는 격리막;

상기 이온전도성 전해질을 밀봉하고 제1 단위전지와 제2 단위전지의 전해질을 분리하는 양면 접착 필름;

상기 제2 전극층과 제3 전극층 사이 시트지 중앙 부위를 접음으로서, 상기 제1 전극층과 제 4전극층이 마주하여 형성되는 제1 단위전지;

상기 제2 전극층과 제 3전극층이 마주하여 형성되는 제2 단위전지; 및

상기 제1 단위전지와 제2 단위전지가 상기 제3 집전층으로 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명 박형 인쇄 전지에 따르면, 두 개의 단위 전지를 하나의 전지 내에서 직렬 연결하는 것이 가능하고 이는 저 전압의 박형 망간 아연전지의 활용성을 넓히고 제조 공정을 단순화시켜 원가 절감과 생산성을 획기적으로 확보할 수 있는 이점을 가지게 되는 것이다.

도 1은 박형 인쇄전지의 시트지 위에 집전층을 나타낸 평면도.
도 2는 도 1의 제1 집전층과 제3 집전층 위에 제1 전극층과 제3 전극층이 인쇄된 평면도.
도 3은 도 2의 제2 집전층과 제3 집전층 위에 제 2 전극층과 제4 전극층이 인쇄된 평면도.
도 4는 도3의 제1 전극층과 제2 전극층 가장 자리에 이형지를 벗겨낸 양면접착 필름을 배치시킨 평면도.
도 5는 도 4의 제1 전극층과 제2 전극층 상에 이온전도성 전해질을 머금는 격리막을 배치시킨 평면도.
도 6은 도 5에서 제2 전극층과 제3 전극층 사이의 시트지 중앙부위를 접어 제1 단위전지와 제2 단위전지가 형성된 평면도.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 상태의 평면도
도 10은 도 7 내지 도 9의 과정을 통해 제1 단위전지와 제2 단위전지가 형성된 평면도
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 박형 인쇄 전지의 전압 특성을 나타낸 그래프.
도 12는 망간 아연 박형 전지의 단위 전지의 전압 특성을 나타낸 방전 그래프.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

본 발명은, 동일한 시트지(100)에 두 개 이상의 단위전지가 직렬로 연결된 박형 인쇄 전지로서, 상기 시트지(100) 상에 형성된 제1 집전층(110)이 구성되고, 상기 제1 집전층(110)과 분리되어 상기 시트지(100) 상에 형성되고 상기 제1 집전층(110)과 동일한 면에 위치하는 제2 집전층(120)이 구성되며, 상기 시트지(100) 상에 형성되고 제1 집전층(110)과 제2 집전층(120)으로부터 측 방향으로 이격 배치되는 제3 집전층(130)이 구성되고, 상기 제1 집전층(110) 일부 상에 형성된 제1 전극층(210)이 구성되며, 상기 제2 집전층(120) 일부 상에 형성되고 상기 제1 전극층(210)과 극성이 반대인 극성을 갖는 제2 전극층(220)이 구성되고, 상기 제3 집전층(130) 일부 상에 형성되고 제1 전극층(210)과 동일한 극성을 갖는 제3 전극층(230)이 구성되며, 상기 제3 집전층(130) 일부 상에 형성되고 상기 제3 전극층(230)으로부터 측 방향으로 배치되고 제2 전극층(220)과 동일한 극성을 갖는 제4 전극층(240)이 구성되고, 상기 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220)을 각각 덮고 이온전도성 전해질을 머금는 격리막(400)이 구성되며, 상기 이온전도성 전해질을 밀봉하고 제1 단위전지(500)와 제2 단위전지(600)의 전해질을 분리하는 양면 접착 필름(300)이 구성되고, 상기 제2 전극층(220)과 제3 전극층(230) 사이 시트지(100) 중앙 부위를 접음으로서, 상기 제1 전극층(210)과 제 4전극층(240)이 마주하여 형성되는 제1 단위전지(500)가 구성되며, 상기 제2 전극층(220)과 제 3전극층(230)이 마주하여 형성되는 제2 단위전지(600)가 구성되고, 상기 제1 단위전지(500)와 제2 단위전지(600)가 상기 제3 집전층(130)으로 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 부드럽고 유연성이 뛰어난 시트지(100)에 제1 집전층(110)과 제2 집전층(120) 및 제3 집전층(130)이 동시에 인쇄되며, 상기 제1 집전층(110)과 제2 집전층(120) 및 제3 집전층(130)의 인쇄는, 시트지(100) 위에 카본잉크를 인쇄한 후 150℃이상에서 30분 동안 건조하여 형성하게 된다.

상기 집전층의 두께는 약 40㎛ 내외 정도로 집전층 내에 카본 잉크의 용매가 잔존 하지 않도록 충분히 건조하여야 한다.

박형 인쇄 전지에 적용되는 시트지(100)는 기체의 투과도와 유연성, 그리고 집전층과의 호환성 등을 고려하여 선정된다.

전지의 전류를 집전시키는 역할을 하는 집전층의 두께는 박형 전지의 사용 조건과 맞물려 설계되는데 일반적으로 전기적 저항, 전지의 벤딩 조건 등을 감안하여 형성된다.

집전층은 통상 카본 잉크로 인쇄 공법에 의해 제조되는데 빠른 시간 내에 용매를 증발시키기 위해서 진공 건조 공법을 적용하기도 하며 용매의 잔량 정도에 따라 전기적 저항도 영향을 받게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 집전층(110)과 제3 집전층(130)의 일부 상에 각 각 제1 전극층(210)과 제3 전극층(230)이 동시에 형성된다.

상기 제1 전극층(210)과 제3 전극층(230)을 형성하기 위해 카본블랙과 이산화망간을 섞은 후 고속 혼합기를 사용하여 1시간 동안 건 혼합을 실시하고, 건 혼합된 혼합물에 바인더 용액을 붓고 행성교반기를 통해 유동성이 있는 슬러리를 형성한다.

상기 슬러리에 혼합된 바인더는 폴리에틸렌 옥사이드와 폴리비닐피롤리돈으로 다 성분 바인더가 사용되었다.

상기 제1 집전층(110) 일부와 제3 집전층(130) 일부에 상기 준비된 슬러리로 인쇄한 후 50분 동안 80℃로 설정된 건조기에서 건조시켜 제1 전극층(210)과 제3 전극층(230)이 동시에 형성되도록 한다. 건조 후 양극층의 두께는 약 80㎛이고 조성은 이산화망간 90중량%, 카본블랙 5중량%, 바인더 5중량% 이다. 상기 제1 전극층(210)과 제3 전극층(230)은 동일한 극성으로 양극으로 작동하도록 하였다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제2 집전층(120) 일부와 제3 집전층(130) 일부에 각각 제2 전극층(220)과 제4 전극층(240)이 동시에 배치된다.

상기 제2 전극층(220)과 제4 전극층(240)의 제조를 위한 혼합물은 평균 30㎛ 직경을 가진 아연분말과 카본블랙, 그리고 유기 용매에 녹인 바인더 용액과 혼합하여 슬러리 형태로 형성한다. 준비된 슬러리를 제2 집전층(120)과 제3 집전층(130) 일부 위에 인쇄한 후 30분 동안 60℃로 설정된 건조기에서 건조시켜 제2 전극층(220)과 제4 전극층(240)이 형성되도록 한다.

건조 후 전극층의 두께는 약 50㎛이었고 제2 전극층(220)과 제4 전극층(240)은 전기적으로 동일한 극성이고 음극으로 작동하도록 하였으며 그 조성은 아연 93 중량%, 카본블랙 3 중량%, 바인더 4 중량 % 이다.

실시예에서 적용한 제1 전극층(210), 제2 전극층(220), 제3 전극층(230), 그리고 제4 전극층(240)의 크기는 길이 13.7mm, 폭 30mm로 동일하다.

상기 제3 집전층(130) 상에 위치한 제 3전극층(230)과 제4 전극층(240)은 제3 집전층(130)를 매개체로 하여 전류가 흐를 수 있도록 형성된다.

상기 제2 전극층(220)과 제3 전극층(230) 중간 부분의 시트지(100)를 접으면, 제3 집전층(130) 상에 위치한 제3 전극층(230)은 제2 전극층(220)과 마주하게 되고 제4 전극층(240)은 제1 전극층(210)과 마주하게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220) 가장자리에 양면 접착 필름(300)이 위치하며, 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220)은 양면 접착 필름(300)에 의해 둘러 쌓이게 된다.

이때 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220)을 덮는 부위는 잘라 내어 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220)이 노출되도록 한다.

상기 양면 접착 필름(300)은 전지 내부와 외부를 차단하는 밀봉 역할을 하게 되며 보통 전해액에 대한 내성을 가진 재질이며, 양면 접착 필름(300)의 폭은 전해액이 전지 외부로 세어나가지 않도록 충분한 폭으로 설계 하되 통상 3mm정도가 적당하다.

상기 전해액은 정수에 ZnCl₂ 40 중량 %을 녹인 수용성 전해액을 준비 한 다음 폴리에틸렌옥사이드를 5 중량%가 되도록 첨가하여 끈적끈적한 젤 타입의 전해액을 형성하며 상기 전해액의 점성은 약 6,000 cps의 물성을 가지게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 폭 15.7mm와 높이 32mm로 절단된 격리막(400)은 젤 타입의 전해액에 담구어 전해액이 충분히 격리막에 스며들도록 45℃로 설정된 건조기에 24시간 동안 보관한다.

상기의 전해액이 스며든 두 장의 격리막(400)은 각각 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220) 위를 덮는다. 또 다른 제조 방법으로 먼저 두 장의 격리막을 각 각 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220) 위에 놓은 다음, 후공정으로 액상의 전해액을 격리막에 떨어뜨려 스며들도록 할 수도 있다.

상기 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220) 위에 각각 자리한 전해액은 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220) 사이에 위치한 양면 접착 필름에 의해 분리되어 진다.

도 6에 도시된 바와 같이, 양면 접착 필름(300)의 이형지를 걷어 내고 제2 전극층(210)과 제3 전극층(230) 중앙 부위의 시트지(100)를 접으면, 제1 전극층(210)과 제4 전극층(240)이 전해액이 묻어 있는 격리막(400)을 사이에 두고 마주하게 되고, 제2 전극층(220)과 제3 전극층(230)이 전해액이 묻어 있는 격리막(400)을 사이에 두고 서로 마주하게 된다.

상기 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220) 각각의 가장자리를 둘러싼 양면 접착 필름(300)은 전지를 외부와 차단, 밀봉하는 역할을 하게 된다.

상기 제1 전극층(210)과 제4 전극층(240)이 마주하여 제1 단위전지(500)를 형성하고, 제2 전극층(210)과 제3 전극층(230)이 마주하여 제2 단위전지(600)를 형성한다.

상기 제1 단위전지(500)와 제2 단위전지(600)는 제3 집전층(130)을 통하여 서로 직렬 구조를 하게 되며, 이렇게 조립된 박형 인쇄 전지는 고출력을 나타내게 된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예를 설명하면, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 부드럽고 유연성이 뛰어난 제1 시트지(100')에 제1 집전층(110)과 제2 집전층(120)이 동시에 인쇄되어 자리한다.

제1 시트지(100')와 별개의 제2 시트지(100") 상에 제3 집전층(130)이 인쇄되며, 전지의 전류를 집전시키는 역할을 하는 집전층의 두께는 박형 전지의 사용 조건과 맞물려 설계되는데 일반적으로 전기적 저항, 전지의 벤딩 조건 등을 감안하여 40㎛ 내외가 된다.

또한, 상기 제1 집전층(110)과 제2 집전층(120)의 일부 상에 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220)이 각각 동시에 형성되고, 상기 제3 집전층(130)의 상부에 제3 전극층(230)과 제4 전극층(240)이 동시에 배치된다.

상기 제3 집전층(130) 상에 위치한 제 3전극층(230)과 제4 전극층(240)은 제3 집전층(130)을 매개체로 하여 전류가 흐를 수 있도록 형성된다.

상기 제1 전극층(210)과 제3전극층(230)은 전기적으로 극성이 동일하고 제2전극층(220)과 제4 전극층(240)은 전기적으로 극성이 동일하다.

예를 들어 제1 전극층(210)과 제3 전극층(230)이 양극 역할을 하면 제2 전극층(220)과 제4 전극층(240)은 음극 역할을 하게 된다. 반대로 제1 전극층(210)과 제3 전극층(230)이 음극이면 제2 전극층(210)과 제4 전극층(240)은 양극이 된다.

또한, 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220) 가장자리에 양면 접착 필름(300)이 위치하며 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220)은 양면 접착 필름(300)에 의해 둘러 쌓여 있다.

양면 접착 필름(300)은 전지 내부와 외부를 차단하는 밀봉 역할을 하게 되며 보통 전해액에 대한 내성을 가진 재질이며 양면 접착 필름(300)의 폭은 전해액이 전지 외부로 세어나가지 않도록 충분한 폭으로 설계하되 통상 3mm정도가 적당하다.

수용성 전해액에 고분자를 녹여 일정 점성을 가진 젤 형태의 전해질이 포함된 두 장의 격리막(400)은 각각 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220) 위를 덮게 되며, 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220) 위에 각각 자리한 전해액은 제1 전극층(210)과 제2 전극층(220) 사이에 위치한 양면 접착 필름(300)에 의해 분리되어 진다.

또한, 상기 양면접착 필름(300)의 이형지를 걷어낸 후, 제1 시트지(100') 상부에 제2 시트지(100")를 포개면 제3 집전층(130) 상에 위치한 제3 전극층(230)은 제2 전극층(220)과 마주하게 되고 제4 전극층(240)은 제1 전극층(210)과 마주하게 되어 박형 인쇄 전지의 조립이 완료되는 것이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 조립된 박형 인쇄 전지는 안정화를 위해 24시간 방치 한 후 1/40C로 정전류 방전하여 그 결과를 실험하게 된다.

망간 아연전지로 구성된 제1 단위전지(500)와 제2 단위전지(600)의 직렬연결로 인해 초기 출력 전압은 3.0V이며 2.6V에서 평탄 전압이 형성됨을 알 수 있으며, 전지 출력 전압은 단위전지의 두 배 값을 나타내게 된다.

도 12는 참조용으로 망간 아연전지의 단위전지에 대한 방전결과를 인용하였다. 참조용 단위전지의 전극 크기는 실시예에서 조립된 단위전지의 전극 크기와 동일한 전지이다. 망간 아연전지의 초기 전압은 약 1.5V에서 나타나고 방전이 진행됨에 따라 약 1.3V에서 평탄 전위가 형성됨을 알 수 있다. 이는 도 11의 결과와 비교하면 전압 값은 약 1/2 값을 보인다.

이와 같이 본 발명은 하나의 전지 내에 효과적이고 간단하게 서로 직렬 연결된 두 개의 단위전지를 내장하는 것이 가능하고 출력 전압은 두 배로 상승되는 것이 확인되었다.

본 발명은 화장품, 의약품 분야 패치 뿐만 아니라 박형 전지 시스템이 내장된 기판 상의 임의의 소형 장치에 적용될 수 있다. 예를 들어 스마트 카드 등 소형 전지 또는 전력을 필요로하는 전자 장치에 적용될 수 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 기술 분야의 통상의 지식을 가지 자에게 자명할 것이다.

100: 시트지 110: 제1 집전층
120: 제2 집전층 130: 제3 집전층
210: 제1 전극층 220: 제2 전극층
230: 제3 전극층 240: 제4 전극층
300: 양면 접착 필름 400: 격리막
500: 제1 단위전지 600: 제2 단위전지

Claims (14)

1. 동일한 시트지에 두 개 이상의 단위전지가 직렬로 연결된 박형 인쇄 전지로서,
   상기 시트지 상에 형성된 제1 집전층;
   상기 제1 집전층과 분리되어 상기 시트지 상에 형성되고 상기 제1 집전층과 동일한 면에 위치하는 제2 집전층;
   상기 시트지 상에 형성되고 제1 집전층과 제2 집전층으로부터 측 방향으로 이격 배치되는 제3 집전층;
   상기 제1 집전층 일부 상에 형성된 제1 전극층;
   상기 제2 집전층 일부 상에 형성되고 상기 제1 전극층과 극성이 반대인 극성을 갖는 제2 전극층;
   상기 제3 집전층 일부 상에 형성되고 제1 전극층과 동일한 극성을 갖는 제3 전극층;
   상기 제3 집전층 일부 상에 형성되고 상기 제3 전극층으로부터 측 방향으로 배치되고 제2 전극층과 동일한 극성을 갖는 제4 전극층;
   상기 제1 전극층과 제2 전극층을 각각 덮고 이온전도성 전해질을 머금는 격리막;
   상기 이온전도성 전해질을 밀봉하고 제1 단위전지와 제2 단위전지의 전해질을 분리하는 양면 접착 필름;
   상기 제2 전극층과 제3 전극층 사이 시트지 중앙 부위를 접음으로서, 상기 제1 전극층과 제 4전극층이 마주하여 형성되는 제1 단위전지;
   상기 제2 전극층과 제 3전극층이 마주하여 형성되는 제2 단위전지; 및
   상기 제1 단위전지와 제2 단위전지가 상기 제3 집전층으로 통해 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 박형 인쇄 전지.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 시트지 상에 배치되어 서로 직렬 연결된 2 이상의 단위 전지를 구비하되, 상기 제1 집전층과 제2 집전층 및 제3 집전층을 동시에 인쇄하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박형 인쇄 전지.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 집전층 상에 위치하는 제1 전극층과 제3 집전층 일부 상에 위치하는 제3 전극층을 동시에 인쇄하고 상기 제2 집전층 상에 위치하는 제2 전극층과 제3 집전층 일부 상에 위치하는 제4 전극층을 동시에 인쇄하여 형성되는 것을 특징으로 하는 박형 인쇄 전지.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 각각의 가장자리에 위치하고 상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층 중앙부위의 시트지를 접었을 때 형성된 제1 단위전지와 제2 단위전지의 전해액을 서로 분리하고 상기 제2 단위전지와 제2 단위전지를 밀봉하는 역할의 양면 접착 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 인쇄 전지.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 위를 각각 덮되, 이온전도성 전해질을 함침된 상태로 제공되는 격리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 인쇄 전지.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 시트지 상에 제1 전극층과 제2 전극층 및 제3 전극층과 제4 전극층을 동일한 면에 배치되도록 배열하는 것을 특징으로 하는 박형 인쇄 전지.
   
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제1 전극층과 제2 전극층 및 제3 전극층과 제4 전극층을 상기 시트지의 동일한 면에 배열하여 상기 제2 전극층과 상기 제3 전극층 중앙부위를 접었을 때, 제1 전극층과 제4 전극층이 마주하여 제1 단위전지를 형성하고, 제2 전극층과 제3 전극층이 마주하여 제2 단위전지를 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 박형 인쇄 전지.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 제1 단위전지와 상기 제2 단위전지를 직렬로 연결시킬 수 있도록 구비되고 제2 집전층과 측 방향으로 이격 배치된 제3 집전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 인쇄 전지.
   
9. 청구항 8에 있어서,
   제3 집전층의 일부에 제3 전극층이 자리하여 전기적으로 연결되고, 제3 집전층의 나머지 일부에 제4 전극층이 자리하여 전기적으로 연결되는 구조를 가진 제3 집전층을 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 인쇄 전지.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상호 양극과 음극이 대면하는 대면형 구조를 갖되 서로 직렬로 연결된 상기 제1 단위전지와 제2 단위전지를 동시에 포함하는 것을 특징으로 하는 박형 인쇄 전지.
    
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