KR102455351B1 - 신축성 배터리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 신축성 배터리에 관한 것으로, 일 실시예에 따르면, 소정 길이의 제1 탄성 전극; 제1 탄성 전극을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제2 탄성 전극; 및 제1 탄성 전극과 제2 탄성 전극 사이에 개재된 분리막;을 포함하는 것인, 신축성 배터리를 개시한다.

Description

신축성 배터리 {Stretchable battery}
본 발명은 배터리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신축 가능하고 휘어질 수 있는 신축성 배터리에 관한 것이다.
최근 고성능 웨어러블 기기나 이식형 전자기기의 시장이 빠르게 커짐에 따라 이에 적용 할 전력원으로서 형태 변화가 가능한 전지에 대한 필요성이 증대되고 있다. 현재 리튬전지는 구부러지거나 휘거나 신장되지 않는 딱딱한 형태가 일반적이며 이로 인해 일반적인 리튬전지는 웨어러블 기기의 전원으로서 적합하지 않다.
일반적인 신축성 배터리는 배터리의 전극은 단단한 재료로 구성하고 전극과 전극을 연결하는 연결부를 구불구불하게 만들거나 종이접기 형태 또는 나선형 코일처럼 구조적으로 신축성을 부여하여 제작한다. 그러나 이 경우 전극 영역이 신축성을 갖지 않기 때문에 배터리가 전체적으로 유연성을 갖지 못하며 신축성을 높이기 위해 전극 연결부 영역을 크게 할 경우 에너지 저장 밀도가 낮아지는 단점이 있다.
또한 전극 영역의 템플릿을 PDMS 등의 신축성 재질로 하여 전극을 형성할 수도 있으나 이 경우에도 에너지 밀도가 낮을 뿐만 아니라 여러 번의 신축 동작시 저항 증가로 인해 성능이 감소하는 단점이 있다.
특허문헌1: 한국 공개특허 제2010-082679호 (2010년 07월 19일 공개) 특허문헌2: 미국 공개특허 제2015-0380355호 (2015년 12월 31일 공개)
본 발명은 이러한 종래 신축성 배터리의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극 구조 자체를 신축 가능한 구조로 만들어 전극의 유연성을 높임으로써 기계적 안정성이 우수하면서 신축성이 뛰어난 배터리 구조를 제시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신축성 배터리로서, 소정 길이의 제1 탄성 전극; 제1 탄성 전극을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제2 탄성 전극; 및 제1 탄성 전극과 제2 탄성 전극 사이에 개재된 분리막;을 포함하는 것인, 신축성 배터리를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 신축성 배터리로서, 소정 길이의 막대형 전극; 상기 막대형 전극을 적어도 부분적으로 둘러싸는 탄성 전극; 및 상기 막대형 전극과 상기 탄성 전극 사이에 개재된 분리막;을 포함하는 것인, 신축성 배터리를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 배터리의 전극 자체를 스프링 형상으로 구성하여 신축이 가능하고 복원력도 뛰어난 신축성 배터리를 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면 배터리의 전극을 스프링 형상으로 구성하여 원래 길이 대비 20% 이상 신축이 가능하고 탄성에 의한 복원력도 높일 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 여러 개의 신축성 배터리를 연결하여 길이방향으로 확장시키는 것도 가능하므로 다양한 실시 상황에서 맞추어 다양한 형태와 길이 및 탄성을 갖는 에너지 저장소자를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 배터리를 설명하는 도면,
도2는 일 실시예에 따른 신축성 배터리의 분해도,
도3은 일 실시예에 따른 신축성 배터리의 신장 상태를 나타내는 도면,
도4는 일 실시예에 따른 신축성 배터리를 제조하는 방법을 설명하는 도면,
도5는 대안적 실시예에 따른 신축성 배터리를 설명하는 도면,
도6 및 도7은 일 실시예에 따라 신축성 배터리를 길이방향으로 확장한 신축성 배터리를 설명하는 도면,
도8은 대안적 실시예에 따라 신축성 배터리를 길이방향으로 확장한 신축성 배터리를 설명하는 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 구성요소간의 위치 관계를 설명하기 위해 '상부', '하부', '좌측', '우측', '전방', '후방' 등과 같이 상대적 위치를 나타내는 용어는 절대적 기준으로서의 방향이나 위치를 의미하지 않을 수 있으며 각 도면을 참조하여 본 발명을 설명할 때 해당 도면을 기준으로 설명의 편의를 위해 사용되는 상대적 표현일 수 있다.
본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)된다고 언급하는 경우 그것은 다른 구성요소에 직접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)되거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소를 개재하여 간접적으로 연결(또는 결합, 체결, 부착 등)될 수 있다는 것을 의미한다. 또한 본 명세서의 도면들에 있어서 구성요소들의 길이, 두께, 또는 넓이는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이며 어느 한 구성요소와 다른 구성요소의 상대적 크기도 구체적 실시예에 따라 달라질 수 있다.
본 명세서에서 구성요소의 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '~를 포함한다', '~로 구성된다', 및 '~으로 이루어진다'라는 표현은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
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 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 배터리를 개략적으로 도시한 도면이고 도2는 일 실시예에 따른 신축성 배터리의 개략적인 분해 사시도이다.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 신축성 배터리는 제1 탄성 전극(10), 제2 탄성 전극(20), 분리막(30), 전해질(40), 및 신축성 커버(50)로 구성될 수 있다. 제1 탄성 전극(10)은 탄성을 갖는 전극으로서 신축가능하고 휘어질 수 있는 성질을 가진다. 일 실시예에서 제1 탄성 전극(10)은 스프링 형상 또는 용수철 형상일 수 있다.
일 실시예에서 제1 탄성 전극(10)이 음극으로 사용된다. 이 경우 제1 탄성 전극(10)이 집전체로 역할을 하며 제1 탄성 전극(10)의 표면에 음극 활물질이 코팅될 수 있다. 제1 탄성 전극(10)은 전기전도도가 높은 물질을 이용하는 것이 바람직하며 예를 들어 Cu(구리), Al(알루미늄), Ti(티타늄), Au(금), Pt(백금), Ag(은), 스테인리스스틸 혹은 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 일 실시예에서 음극 활물질로서 리튬이나 리튬 합금을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않으며 배터리 종류나 양극 활물질의 종류에 따라 공지된 다양한 재질의 음극 활물질이 사용될 수 있음은 물론이다.
제2 탄성 전극(20)은 제1 탄성 전극(10)을 적어도 부분적으로 둘러싸도록 배치된다. 일 실시예에서 제2 탄성 전극(20)은 탄성을 갖는 전극으로 예컨대 스프링 형상의 전극일 수 있다. 도시한 것처럼 직경이 상대적으로 작은 제1 탄성 전극(10)을 직경이 상대적으로 큰 제2 탄성 전극(20)에 적어도 부분적으로 끼워서 제1 및 제2 탄성 전극(10,20)을 동축 형태로 배치할 수 있다.
일 실시예에서 제2 탄성 전극(20)은 양극으로 역할을 한다. 이 경우 제2 탄성 전극(20)은 양극 집전체로 기능할 수 있고 제2 탄성 전극(20)의 표면에 양극 활물질이 코팅될 수 있다. 제2 탄성 전극(20)은 예를 들어 Cu(구리), Al(알루미늄), Ti(티타늄), Au(금), Pt(백금), Ag(은), 스테인리스스틸 혹은 이들의 합금으로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 또한 양극 활물질로서 예컨대 이산화망간(MnO2)을 사용할 수 있으나 배터리 종류나 음극 활물질의 종류에 따라 공지의 다양한 재료의 양극 활물질을 사용할 수 있음을 물론이다.
한편 대안적 실시예에서 제1 탄성 전극(10)에 양극 활물질을 코팅하고 제2 탄성 전극(20)에 음극 활물질을 코팅하여 제1 및 제2 탄성 전극(10,20)이 각각 양극과 음극으로 기능하도록 구성할 수도 있다.
분리막(30)은 제1 탄성 전극(10)과 제2 탄성 전극(20) 사이에 개재되어 배치되며 두 전극(10,20)이 전기적으로 통전하지 않도록 이격시킨다. 이를 위해 예컨대 도2에 도시한 것처럼 분리막(30)은 제1 탄성 전극(10)의 외부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 통 형상을 가질 수 있다. 분리막(30)은 절연성을 갖는 임의의 재질로 구성될 수 있고, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 합성수지 또는 미세 다공성 필름, 부직포 등이 사용될 수 있다.
일 실시예에서 분리막(30)이 벨로우즈 형상으로 구성되어 신축성을 가진다. 따라서 제1 및 제2 탄성 전극(10,20)이 신축하거나 휘어지는 움직임에 추종하여 분리막(30)도 함께 신축하거나 휘어질 수 있다. 대안적 실시예에서 분리막(30)은 신축 가능하고 휘어질 수 있는 임의의 재질이나 형상으로 구현될 수 있다.
신축성 커버(50)는 절연체로서 공기 중의 수분 및 외부충격에 대하여 전극을 보호하기 위해 제2 탄성 전극(20)을 둘러싸며 내부 공간을 밀폐하도록 구성된다. 도시한 것처럼 신축성 커버(50)도 벨로우즈 형상을 가짐으로써 신축하거나 휘어질 수 있도록 구성되지만, 대안적 실시예에서 신축가능하고 휘어질 수 있는 임의의 재질이나 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어 신축성 커버(50)는 PVC, HDPE 또는 에폭시 수지 등 고분자 수지로 구성될 수 있다.
신축성 커버(50)의 내부에 제1 탄성 전극(10), 분리막(30), 및 제2 탄성 전극(20)이 수용되고 그 외의 내부 공간이 적어도 부분적으로 전해질로 충진된다. 전해질은 본 발명의 구체적 실시 형태에 따라 액체, 고체, 또는 겔 형태의 전해질이 사용될 수 있다.
제1 탄성 전극(10)과 제2 탄성 전극(20)을 외부와 전기적으로 연결하기 위해 각 전극에서 전선(15,25)이 연장 형성될 수 있다. 스프링 형상의 제1 탄성 전극(10)의 적어도 하나의 단부측에서 제1 탄성 전극(10)이 신축성 커버(50) 외부로 연장되어 전선(15)으로 기능할 수 있고, 제2 탄성 전극(20)의 적어도 하나의 단부측에서 제2 탄성 전극(20)이 신축성 커버(50) 외부로 연장되어 전선(25)으로 기능할 수 있다. 도1에 도시한 것처럼 두 전선(15,25)이 신축성 커버(50)의 좌측 단부와 우측 단부에서 각각 뻗어나올 수 있고 대안적 실시예에서 두 전선(15,25)이 신축성 커버(50)의 한쪽 단부에서만 뻗어 나오도록 구성할 수도 있다.
한편 제1 탄성 전극(10)과 제2 탄성 전극(20)의 각각의 양 단부측이 신축성 커버(50)와 결합되어서 위치가 고정되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 예를 들어 제1 탄성 전극(10)의 양 단부 또는 양 단부에 인접한 부분이 신축성 커버(50)의 내측의 양 단부 또는 양 단부에 인접한 소정 부위에 각각 부착되어 일체로 결합되고, 제2 탄성 전극(20)의 양 단부 또는 양 단부에 인접한 부분이 신축성 커버(50)의 내측의 단부 또는 양 단부에 인접한 소정 부위에 각각 부착되어 일체로 결합될 수 있으며, 이에 의해 제1 및 제2 탄성 전극(10,20)이 신축성 커버(50)의 신축 또는 휘어짐에 추종하여 함께 신축하거나 휘어질 수 있다.
대안적 실시예에서, 신축성의 분리막(30)의 양 단부도 신축성 커버(50)의 소정 부위에 각각 부착되어 결합되고 이에 의해 분리막(30)도 신축성 커버(50)의 움직임에 추종하여 함께 움직일 수 있다. 또는 다른 대안적 실시예에서 분리막(30)의 양 단부가 제1 탄성 전극(10)이나 제2 탄성 전극(20)의 소정 부위에 각각 부착될 수도 있으며 이 경우 분리막(30)이 제1 탄성 전극(10) 또는 제2 탄성 전극(20)의 움직임에 추종하여 함께 움직일 수 있다.
도3은 상술한 일 실시예에 따른 신축성 배터리의 신장 상태를 개략적으로 도시하였다. 신축성 배터리의 신축성 커버(50)의 어느 한쪽 또는 양쪽 단부를 잡아당겨서 신장시키면, 각 탄성 전극(10,20) 및 분리막(30)의 각각의 양 단부가 신축성 커버(50)의 양 단부에 각각 부착되어 있으므로, 도3에 도시한 것처럼 신축성 커버(50)가 늘어남에 따라 내부의 제1 및 제2 탄성 전극(10,20)과 분리막(30)도 함께 늘어날 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 신축성 배터리는 제1 및 제2 탄성 전극(10,20)을 스프링 형상으로 구성함으로써 길이방향으로 20% 이상 신축이 가능하고 탄성에 의한 복원력도 뛰어나므로 구체적 실시 상황에 맞게 다양한 형상으로 변형하여 적절한 구조의 에너지 저장 소자를 만들 수 있다.
도4는 일 실시예에 따른 신축성 배터리를 제조하는 예시적 방법의 흐름도이다.
도면을 참조하면, 우선 단계(S10)에서 제1 탄성 전극(10)과 제2 탄성 전극(20)에 각각 활물질을 코팅한다. 예를 들어 스프링 형상의 제1 탄성 전극(10)의 표면에 음극 활물질을 코팅하고 스프링 형상의 제2 탄성 전극(20)의 표면에 양극 활물질을 코팅한다. 전극 표면에 활물질을 코팅하는 방법으로서 예를 들어 활물질 슬러리를 전극에 도포하거나 전기도금 또는 양극산화처리 등 공지의 코팅 방법이 사용될 수 있다.
다음으로 단계(S20)에서 제1 탄성 전극(10)을 분리막(30)으로 랩핑(wrapping)한다. 예를 들어 부직포나 다른 임의의 재질의 신축성 분리막(30)으로 제1 탄성 전극(10)의 외면을 둘러싸서 랩핑할 수 있다. 이 때 일 실시예에서 분리막(30)와 양 단부와 제1 탄성 전극(10)의 양 단부를 부착하여 서로 결합할 수도 있다.
그 후 단계(S30)에서 제1 탄성 전극(10)과 분리막(30)을 제2 탄성 전극(20)에 삽입한다. 일 실시예에서 이 단계에서 제1 탄성 전극(10)을 제2 탄성 전극(20)에 삽입한 후 각 탄성 전극(10,20)의 양 단부를 절연성 연결부재로 서로 체결하여 고정시킬 수 있다. 즉 두 전극(10,20)의 양 단부를 서로 전기적으로 절연시키면서 체결하여 두 전극(10,20)이 서로의 움직임에 추종하여 함께 신축하거나 휘어질 수 있도록 한다.
다음으로 단계(S40)에서 제2 탄성 전극(20) 및 그 내부에 배치된 분리막(30)과 제1 탄성 전극(10)을 신축성 커버(50) 내에 넣고 위치를 고정시킨다. 예를 들어 제2 탄성 전극(20)의 양 단부를 신축성 커버(50)의 내측 단부의 소정 위치에 결합하여 고정시킬 수 있다. 이 때 제1 탄성 전극(10) 및/또는 분리막(30)의 양 단부도 신축성 커버(50)의 단부측 소정 위치에 결합하여 고정시킬 수도 있다. 또한 이 단계(S40)에서 각 전극(10,20)의 적어도 한쪽 단부를 신축성 커버(50)의 외부로 돌출시켜 외부와 연결하는 전선(15,25)을 형성할 수 있다. 이와 같이 제1 및 제2 탄성 전극(10,20)과 분리막(30)의 위치를 고정한 후 단계(S50)에서 신축성 커버(50) 내부 공간에 전해질을 주입하고 커버(50)의 양 단부를 밀봉하여 신축성 배터리를 완성한다.
도5는 대안적 실시예에 따른 신축성 배터리를 개략적으로 도시한 것으로 도5(a)는 외부로부터 힘이 가해지지 않는 상태이고 도5(b)는 외부의 힘에 의해 신장된 상태를 개략적으로 나타낸다.
도5의 대안적 실시예에서 신축성 배터리는 탄성 전극(20), 분리막(30), 전해질(40), 신축성 커버(50), 및 막대형 전극(60)으로 구성될 수 있다.
막대형 전극(60)은 도1의 실시예의 제1 탄성 전극(10)을 대체하는 구성요소로서 막대형상을 갖는 전극이다. 예를 들어 막대형 전극(60)은 두께가 얇은 스트립 형상일 수도 있고 소정 두께나 직경을 갖는 다각형 기둥 또는 원기둥 형상을 가질 수도 있다. 막대형 전극(60)은 신축성을 갖지는 않지만 어느 정도의 휘어짐에 대한 복원력을 가질 수 있다.
일 실시예에서 막대형 전극(60)은 배터리의 음극으로 역할을 하며 이 경우 막대형 전극(60)이 리튬이나 리튬 합금으로 구성될 수 있다. 그러나 대안적 실시예에서 막대형 전극(60)이 다른 재질로 구성될 수도 있음은 물론이다. 막대형 전극(60)의 적어도 한쪽 단부에는 외부와의 전기적 연결을 위한 전선(65) 또는 전극이 연결되어 신축성 커버(50) 외부로 돌출될 수 있다.
분리막(30)이 막대형 전극(60)의 표면 둘레를 둘러싸도록 구성된다. 분리막(30)은 벨로우즈와 같이 신축가능한 형상일 수 있다. 분리막(30)은 도1의 실시예에서 설명한 분리막과 동일 또는 유사한 형상과 재질 및 기능을 가지므로 설명을 생략한다.
분리막(30)으로 랩핑된 막대형 전극(60)이 적어도 부분적으로 탄성 전극(20) 내부에 배치된다. 탄성 전극(20)은 스프링과 같은 형상을 가지며 신축가능하고 휘어질 수 있는 성질을 갖는 전극이다. 일 실시예에서 탄성 전극(20)의 표면에 양극 활물질이 코팅될 수 있다. 막대형 전극(60)과 분리막(30)을 내부에 구비한 탄성 전극(20)이 신축성 커버(50)에 수용되어 있다. 신축성 커버(50)는 벨로우즈와 같이 신축가능한 형상을 가진다. 신축성 커버(50)의 내부 공간에는 전해질(40)이 충진된다. 도5의 실시예에서 탄성 전극(20), 전해질(40), 및 신축성 커버(50)는 도1의 실시예의 각 구성요소와 각각 동일 또는 유사한 구성과 기능을 가지므로 설명을 생략한다.
한편 신축성 커버(50)의 신축 움직임에 추종하여 탄성 전극(20)이 움직일 수 있도록 탄성 전극(20)의 양 단부가 신축성 커버(50)의 내측의 소정 위치에 각각 부착되어 고정될 수 있다. 또한 막대형 전극(60)은 한쪽 단부가 신축성 커버(50)의 대응하는 한쪽 단부에 부착되어 고정될 수 있다.
이와 같이 구성된 도5(a)의 신축성 배터리를 당기면 도5(b)에 도시한 것처럼 신축성 커버(50)가 늘어나면서 이에 결합된 탄성 전극(20)도 함께 늘어난다. 이 때 막대형 전극(60)은 신축성 커버(50)의 한쪽에만 고정되어 있으므로 막대형 전극(60)은 인장력이나 수축력을 받지 않는다. 분리막(30)은 신축성 커버(50)나 탄성 전극(20) 또는 막대형 전극(60)과의 결합 여부에 따라 신축성 커버(50)나 탄성 전극(20)과 함께 늘어날 수도 있고 늘어나지 않을 수도 있다.
도6 및 도7은 일 실시예에 따라 신축성 배터리를 길이방향으로 확장한 신축성 배터리를 설명하는 도면이다.
우선 도6을 참조하면, 일 실시예에 따른 확장형 신축성 배터리(100)는 제1 탄성 전극(10), 분리막(30), 및 제2 탄성 전극(20), 및 신축성 커버(50)로 구성되며 각 구성요소의 구성 및 기능은 도1 내지 도3을 참조하여 설명하였으므로 생략한다. 도6의 실시예에서 신축성 배터리(100)는 신축성 커버(50)의 외부로 돌출된 커넥터(17,27)를 포함한다. 제1 커넥터(17)는 신축성 커버(50)의 일측 단부에 형성되고 제1 탄성 전극(10)과 전기적으로 연결된다. 제2 커넥터(27)는 신축성 커버(50)의 타측 단부에 형성되고 제2 탄성 전극(20)과 전기적으로 연결된다. 제1 커넥터(17)와 제2 커넥터(27)는 예컨대 각각 돌출 구조와 요홈 구조를 가짐으로써 서로 물리적으로 맞물려 결합될 수 있도록 구성된다.
따라서 도6과 같은 신축성 배터리(100)를 단위 유닛으로 하여 복수개의 배터리(100)를 직렬로 연결하여 도7과 같이 확장형 신축성 배터리를 구현할 수 있다. 이 때 각 신축성 배터리(100)의 제1 커넥터(17)는 이웃하는 신축성 배터리(100)의 제2 커넥터(27)와 결합되며 따라서 복수의 신축성 배터리(100)가 전기적으로도 직렬로 연결될 수 있어 필요에 따라 높은 전압의 배터리를 구현할 수 있다.
도8은 대안적 실시예에 따라 신축성 배터리를 길이방향으로 확장한 신축성 배터리를 개략적으로 나타낸다.
도8의 실시예에서 각 신축성 배터리(100')는 제1 탄성 전극(10), 분리막(30), 및 제2 탄성 전극(20), 및 신축성 커버(50)로 구성되며 각 구성요소의 구성 및 기능은 도1 내지 도3을 참조하여 설명하였으므로 생략한다. 도8의 실시예에서 각 신축성 배터리(100')는 양 단부에 각각 제1 커넥터(71)와 제2 커넥터(72)를 포함한다. 제1 커넥터(71)는 제1 탄성 전극(10) 및 제2 탄성 전극(20)과 전기적으로 연결되고, 제2 커넥터(72)도 제1 탄성 전극(10) 및 제2 탄성 전극(20)과 전기적으로 연결된다. 즉 제1 탄성 전극(10)과 제2 탄성 전극(20)은 신축성 배터리(100')의 양방향으로 각각 연장될 수 있도록 구성된다. 또한 제1 커넥터(71)와 제2 커넥터(72)는 각각 돌출 구조와 요홈 구조를 가짐으로써 서로 물리적으로 맞물려 결합될 수 있도록 구성된다.
따라서 도8에 도시한 것처럼 신축성 배터리(100')를 단위 유닛으로 하여 복수개의 배터리(100')를 직렬로 연결하여 확장형 신축성 배터리를 구현할 수 있다. 이 때 각 신축성 배터리(100')의 제1 커넥터(71)는 이웃하는 신축성 배터리(100')의 제2 커넥터(72)와 결합되며 따라서 제1 탄성 전극(10)과 제2 탄성 전극(20)의 길이를 필요한 만큼 길이방향으로 제한없이 확장할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 단위 유닛이 되는 신축성 배터리(100,100')를 복수개 연결하여 도7 또는 도8의 확장형 배터리를 형성함으로써 배터리를 길이 방향으로 원하는 만큼 확장할 수 있으며 구체적 실시 상황에 맞게 다양한 길이의 신축성 배터리로 사용할 수 있다. 특히 본 발명의 신축성 배터리는 길이방향에 대해 휘어지는 특성을 가질 뿐만 아니라 길이방향으로 신축이 가능하고 여러 개의 신축성 배터리를 연결하여 길이방향으로 연장도 가능하며 또한 도6과 도7의 실시예의 경우 신축성 배터리(100)를 직렬로 연결할 때마다 배터리가 전기적으로 도 직렬 연결이 되므로 전위차도 증가하며 그러므로 신축성 배터리(100,100')를 다양한 실시 상황에 맞게 적절한 길이와 탄성 및 전위차를갖는 에너지 저장소자로서 맞춤형으로 연결하여 활용할 수 있는 이점이 있다.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어 본 명세서의 도면에 명시하지 않았지만 도5의 막대형 전극(60)을 구비한 신축성 배터리를 도7 또는 도8과 같이 길이방향으로 연장하여 확장형 신축성 배터리를 구현할 수도 있을 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 제1 탄성 전극 20: 제2 탄성 전극
30: 분리막 40:전해질
50: 신축성 커버 60: 막대형 전극

Claims (10)

  1. 신축성 배터리로서,
    소정 길이의 제1 스프링을 포함하는 제1 탄성 전극;
    상기 제1 탄성 전극보다 큰 직경을 가져 상기 제1 탄성 전극과 이격되며, 상기 제1 탄성 전극을 적어도 부분적으로 둘러싸는 제2 스프링을 포함하는 제2 탄성 전극; 및
    상기 제1 탄성 전극과 상기 제2 탄성 전극 사이에 개재된 분리막;을 포함하는 것인, 신축성 배터리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제2 탄성 전극을 둘러싸며 수용하는 신축성 커버를 더 포함하는 것인, 신축성 배터리.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제1 탄성 전극이 상기 제1 스프링의 표면에 코팅된 음극 활물질을 포함하는 것인, 신축성 배터리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제2 탄성 전극이 상기 제2 스프링의 표면에 코팅된 양극 활물질을 포함하는 것인, 신축성 배터리.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 양극 활물질이 이산화망간을 포함하고 상기 음극 활물질이 리튬 또는 리튬 합금을 포함하는 것인, 신축성 배터리.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제1 탄성 전극이 제1 스프링 및 제1 스프링의 표면에 코팅된 양극 활물질을 포함하고,
    제2 탄성 전극이 제2 스프링 및 제2 스프링의 표면에 코팅된 음극 활물질을 포함하는 것인, 신축성 배터리.
  7. 신축성 배터리로서,
    소정 길이의 막대형 전극;
    상기 막대형 전극보다 큰 직경을 가져 상기 막대형 전극과 이격되며, 상기 막대형 전극을 적어도 부분적으로 둘러싸는 스프링을 포함하는 탄성 전극; 및
    상기 막대형 전극과 상기 탄성 전극 사이에 개재된 분리막;을 포함하는 것인, 신축성 배터리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탄성 전극을 둘러싸며 수용하는 신축성 커버를 더 포함하는 것인, 신축성 배터리.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 막대형 전극이 리튬 또는 리튬 합금 중 하나를 포함하는 것인, 신축성 배터리.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 탄성 전극이 상기 스프링의 표면에 코팅된 양극 활물질을 포함하는 것인, 신축성 배터리.
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