KR102455787B1 - Flexible battery and supplementary battery including the same - Google Patents

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Abstract

플렉서블 배터리가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리는 전극조립체; 및 상기 전극조립체 및 전해액이 수용되는 수용부와, 상기 수용부의 테두리를 따라 형성되어 상기 수용부의 테두리를 밀봉하는 실링부를 포함하는 외장재;를 포함하고, 상기 실링부 중 적어도 일부는 상기 외장재의 길이방향 및 폭방향 중 적어도 어느 하나의 방향과 평행하게 형성되는 접이선을 매개로 상기 수용부의 상면 또는 하면으로 접이되며, 상기 플렉서블 배터리는, 밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위하여 길이방향을 따라 교대로 형성되는 복수 개의 산부 및 골부를 포함하는 패턴을 포함하되, 상기 패턴은, 상기 외장재의 적어도 일면에 형성되는 제1패턴; 및 상기 제1패턴과 서로 일치하도록 상기 전극조립체에 형성되는 제2패턴;을 포함한다.A flexible battery is provided. A flexible battery according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly; and an enclosure including a receiving part in which the electrode assembly and the electrolyte are accommodated, and a sealing part formed along the rim of the accommodating part to seal the rim of the receiving part, wherein at least a portion of the sealing part is in the longitudinal direction of the housing. And the upper surface or the lower surface of the receiving part is folded through a folding line formed parallel to at least one of the width directions, and the flexible battery is alternated along the longitudinal direction for contraction and relaxation in the longitudinal direction when bending. Including a pattern including a plurality of peaks and valleys formed as, wherein the pattern, the first pattern formed on at least one surface of the exterior material; and a second pattern formed on the electrode assembly to coincide with the first pattern.

Description

플렉서블 배터리 및 이를 포함하는 보조배터리{Flexible battery and supplementary battery including the same}Flexible battery and supplementary battery including the same

본 발명은 플렉서블 배터리 및 이를 포함하는 보조배터리에 관한 것이다.The present invention relates to a flexible battery and an auxiliary battery including the same.

전자제품의 디지털화와 고성능화 등으로 소비자의 요구가 바뀜에 따라 시장 요구도 박형 및 경량화와 고에너지 밀도에 의한 고용량을 지니는 전원 공급 장치의 개발로 흐름이 바뀌고 있는 상황이다.As consumer demands change due to digitalization and high performance of electronic products, the market demand is also changing to the development of a power supply device with high capacity due to thinness and weight reduction and high energy density.

이러한 소비자의 요구를 충족시키기 위해 고에너지 밀도 및 대용량의 리튬이온 이차전지, 리튬이온 고분자전지, 슈퍼커패시터(전기이중층 커패시터(Electric double layer capacitor) 및 수도 커패시터(Pseudo capacitor)) 등과 같은 전원 공급 장치가 개발되고 있다.In order to meet these consumer demands, power supplies such as high energy density and large capacity lithium ion secondary batteries, lithium ion polymer batteries, and supercapacitors (electric double layer capacitors and pseudo capacitors) have been developed. is being developed

최근, 휴대용 전화기, 노트북, 디지털 카메라 등 모바일 전자기기의 수요가 지속적으로 증가하고 있고, 특히 두루마리형 디스플레이, 플렉서블 전자종이(flexible e-paper), 플렉서블 액정표시장치(flexible liquid crystal display, flexible-LCD), 플렉서블 유기발광다이오드(flexible organic light-emitting diode, flexible-OLED) 등이 적용된 플렉서블 모바일 전자기기에 대한 관심이 증가하고 있다. 이에 따라, 플렉서블 모바일 전자기기를 위한 전원 공급 장치 역시 플렉서블한 특성을 갖는 것이 요구되고 있다.Recently, the demand for mobile electronic devices such as portable telephones, notebook computers, and digital cameras is continuously increasing, and in particular, a roll-type display, a flexible e-paper, and a flexible liquid crystal display (flexible liquid crystal display, flexible-LCD) ), flexible organic light-emitting diodes (flexible-OLEDs), etc. are applied, and interest in flexible mobile electronic devices is increasing. Accordingly, a power supply device for a flexible mobile electronic device is also required to have flexible characteristics.

이와 같은 특성을 반영할 수 있는 전원 공급 장치 중 하나로 플렉서블 배터리가 개발되고 있다.A flexible battery is being developed as one of the power supply devices that can reflect these characteristics.

플렉서블 배터리는 플렉서블한 성질을 지닌 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-메탈 하이드라이드 배터리, 니켈-수소 배터리, 리튬이온 배터리 등을 들 수 있다. 특히, 리튬이온 배터리는 납 축전지와, 니켈-카드뮴 배터리, 니켈-수소 배터리, 니켈-아연 배터리 등 다른 배터리와 비교하여 단위 중량당 에너지 밀도가 높고 급속 충전이 가능하기 때문에 높은 활용도를 갖는다.The flexible battery may include a nickel-cadmium battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-metal hydride battery, and a lithium ion battery having flexible properties. In particular, the lithium-ion battery has a high energy density per unit weight compared to other batteries such as a lead-acid battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-hydrogen battery, and a nickel-zinc battery because it can be rapidly charged.

상기 리튬이온 배터리는 액체 전해질을 사용하는데, 주로 금속캔을 용기로 하여 용접한 형태로 사용되고 있다. 하지만, 금속캔을 용기로 사용하는 원통형 리튬이온 배터리는 형태가 고정되므로 전기 제품의 디자인을 제한하는 단점이 있고 부피를 줄이는데 어려움이 있다.The lithium ion battery uses a liquid electrolyte, and is mainly used in a welded form using a metal can as a container. However, a cylindrical lithium-ion battery using a metal can as a container has a fixed shape, so there is a disadvantage in limiting the design of an electric product, and there is a difficulty in reducing the volume.

특히, 앞서 언급했듯이 모바일 전자기기는 발전되어 박막화되고 소형화될 뿐만 아니라 플렉서블하여, 기존의 금속캔을 사용한 리튬이온 배터리나, 각형 구조의 배터리는 상기와 같은 모바일 전자기기에 적용하기 용이하지 않은 문제점이 있다.In particular, as mentioned above, mobile electronic devices are developed, thinned and miniaturized as well as flexible, so that lithium-ion batteries using conventional metal cans or batteries with a prismatic structure are not easy to apply to mobile electronic devices as described above. have.

따라서, 상기와 같은 구조적인 문제를 해결하기 위해 최근, 전해질을 두 전극과 세퍼레이터를 포함하는 파우치에 넣고 실링하여 사용하는 파우치형 배터리가 개발되고 있다.Therefore, in order to solve the structural problem as described above, recently, a pouch-type battery in which an electrolyte is placed in a pouch including two electrodes and a separator and sealed to be used has been developed.

이러한 파우치형 배터리는 가요성(flexible)을 갖는 소재로 제작되어 다양한 형태로 제조가 가능하며, 높은 질량당 에너지밀도를 구현할 수 있다는 장점이 있다.Such a pouch-type battery is made of a flexible material, can be manufactured in various forms, and has the advantage of realizing a high energy density per mass.

즉, 도 1에 도시된 바와 같이 파우치형 배터리(1)는 외장재(10)의 내부에 전극조립체(20)가 전해액과 함께 봉지된 형태로 구비되며, 상기 전극조립체(20)의 양극 및 음극에 구비된 한 쌍의 전극단자(21,22)가 외장재(10)의 외부로 일정길이 돌출된다.That is, as shown in FIG. 1 , the pouch-type battery 1 is provided in a form in which the electrode assembly 20 is encapsulated together with the electrolyte inside the casing 10 , and the positive and negative electrodes of the electrode assembly 20 are A pair of provided electrode terminals 21 and 22 protrude to the outside of the exterior material 10 by a predetermined length.

이때, 상기 외장재(10)는 내부에 봉지된 전해액이 외부로 누설되는 것을 방지하기 위하여 테두리 측을 밀봉하는 실링부가 소정의 폭을 갖도록 형성된다.In this case, the exterior material 10 is formed to have a sealing portion for sealing the edge to have a predetermined width in order to prevent the electrolyte sealed therein from leaking to the outside.

이에 따라, 상기 전극조립체 및 전해액을 수용하기 위한 수용부는 상기 실링부에 해당하는 면적만큼 좁게 형성할 수 밖에 없는 한계가 있다.Accordingly, there is a limitation in that the accommodating part for accommodating the electrode assembly and the electrolyte can be formed as narrow as the area corresponding to the sealing part.

한편, 상기 외장재(10)는 내부 수지층, 금속층 및 외부 수지층이 적층된 구조이다. 이 중 내부 수지층은 상기 실링부를 형성하기 위하여 한 쌍의 외장재(10)의 테두리를 맞접하는 과정에서 접착제가 도포되는데, 접착제에 의해 경화가 일어나면 밴딩과정에서 크랙이 발생할 확률이 매우 높아진다.Meanwhile, the exterior material 10 has a structure in which an inner resin layer, a metal layer, and an outer resin layer are stacked. Among them, an adhesive is applied to the inner resin layer in a process of abutting the edges of the pair of exterior materials 10 to form the sealing part.

이로 인해, 상기 크랙을 통해 내부에 수용된 전해액이 누설되고, 누설된 전해액이 내부 수지층에 적층된 금속층을 통해 이동됨으로써 전기적인 쇼트가 발생하게 된다.For this reason, the electrolyte contained therein leaks through the crack, and the leaked electrolyte moves through the metal layer laminated on the internal resin layer, thereby causing an electrical short.

한편, 최근 휴대용 전자기기가 소형화됨에 따라 이에 사용되는 배터리 역시 소형화가 요구된다. 그러나, 이러한 소형화의 요구에 맞춰 배터리를 소형으로 제작하는 과정에서 배터리 자체의 충전용량이 부족한 문제가 있다.On the other hand, as portable electronic devices have recently been miniaturized, a battery used therefor is also required to be miniaturized. However, there is a problem in that the charging capacity of the battery itself is insufficient in the process of making the battery small in response to the demand for miniaturization.

KRUS 10-2012-002349110-2012-0023491 AA

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 실링부의 일부를 접이시켜 전극조립체가 수용되는 수용부의 면적을 넓혀줌으로써 배터리의 전체적인 용량을 증대시킬 수 있는 플렉서블 배터리 및 이를 포함하는 보조배터리를 제공하는데 다른 목적이 있다. The present invention has been devised in view of the above points, and provides a flexible battery capable of increasing the overall capacity of the battery by folding a part of the sealing part to expand the area of the accommodating part in which the electrode assembly is accommodated, and an auxiliary battery including the same but has a different purpose.

또한, 본 발명은 수용부의 면적을 넓히기 위하여 실링부를 접는 접이선이 수용부의 상부측에 배치됨으로써 접이과정에서 외장재를 구성하는 내부 수지층이 접착제의 경화에 의해 파손(또는 크랙)되는 것을 방지할 수 있는 플렉서블 배터리 및 이를 포함하는 보조배터리를 제공하는데 또 다른 목적이 있다. In addition, the present invention can prevent the inner resin layer constituting the exterior material from being damaged (or cracked) by curing of the adhesive in the folding process by placing a folding line for folding the sealing part on the upper side of the receiving part in order to widen the area of the accommodating part. It is another object to provide a flexible battery and an auxiliary battery including the same.

또한, 본 발명은 외장재 및 전극조립체에 각각 형성되는 패턴이 서로 일치하도록 형성됨으로써 반복적인 밴딩이 발생하더라도 배터리로서 요구되는 물성의 저하를 방지하거나 최소화할 수 있는 플렉서블 배터리 및 이를 포함하는 보조배터리를 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention provides a flexible battery capable of preventing or minimizing deterioration of physical properties required as a battery even when repetitive bending occurs by forming patterns formed on the exterior material and the electrode assembly to match each other, and an auxiliary battery including the same but has a different purpose.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전극조립체; 및 상기 전극조립체 및 전해액이 수용되는 수용부와, 상기 수용부의 테두리를 따라 형성되어 상기 수용부의 테두리를 밀봉하는 실링부를 포함하는 외장재;를 포함하고, 상기 실링부 중 적어도 일부는 상기 외장재의 길이방향 및 폭방향 중 적어도 어느 하나의 방향과 평행하게 형성되는 접이선을 매개로 상기 수용부의 상면 또는 하면으로 접이되며, 상기 플렉서블 배터리는, 밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위하여 길이방향을 따라 교대로 형성되는 복수 개의 산부 및 골부를 포함하는 패턴을 포함하되, 상기 패턴은, 상기 외장재의 적어도 일면에 형성되는 제1패턴; 및 상기 제1패턴과 서로 일치하도록 상기 전극조립체에 형성되는 제2패턴;을 포함하는 플렉서블 배터리를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is an electrode assembly; and an enclosure including a receiving part in which the electrode assembly and the electrolyte are accommodated, and a sealing part formed along the rim of the accommodating part to seal the rim of the receiving part, wherein at least a portion of the sealing part is in the longitudinal direction of the housing. And the upper surface or the lower surface of the receiving part is folded through a folding line formed parallel to at least one of the width directions, and the flexible battery is alternated along the longitudinal direction for contraction and relaxation in the longitudinal direction when bending. Including a pattern including a plurality of peaks and valleys formed as, wherein the pattern, the first pattern formed on at least one surface of the exterior material; and a second pattern formed on the electrode assembly to coincide with the first pattern.

삭제delete

본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 접이선은 적어도 일부가 상기 수용부 측에 위치하도록 형성될 수 있으며, 상기 접이선은 상기수용부와 실링부를 구분하는 경계선으로부터 상기 수용부의 내측으로 일정간격 이격되도록 형성될 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, at least a portion of the fold line may be formed to be positioned on the side of the receiving unit, and the fold line is spaced apart from the boundary line dividing the receiving unit and the sealing unit by a predetermined interval to the inside of the receiving unit. can be formed.

또한, 상기 실링부 중 상기 접이선을 경계로 상기 수용부의 상면측 또는 하면측으로 접이된 부분은 접착층을 매개로 상기 수용부의 상면 또는 하면에 고정될 수 있다.In addition, a portion of the sealing portion that is folded toward the upper or lower surface of the accommodating portion with the fold line as a boundary may be fixed to the upper or lower surface of the accommodating portion through an adhesive layer.

또한, 상기 전극조립체의 양극 및 음극과 각각 전기적으로 연결되어 상기 외장재의 외측으로 노출되는 한 쌍의 전극단자를 포함하고, 상기 수용부의 상면 또는 하면으로 접이되는 실링부는 상기 한 쌍의 전극단자를 포함하지 않는 실링부일 수 있다.In addition, the electrode assembly includes a pair of electrode terminals electrically connected to the anode and the cathode respectively and exposed to the outside of the casing, and the sealing part folded to the upper or lower surface of the receiving part includes the pair of electrode terminals. It may be a sealing part that does not do it.

삭제delete

또한, 상기 산부 및 골부는 호형단면, 다각단면 및 이들이 상호 조합된 단면 중 어느 하나의 단면을 갖도록 구비될 수 있다.In addition, the ridges and valleys may be provided to have any one of arc-shaped cross-sections, polygonal cross-sections, and cross-sections in which they are combined.

또한, 상기 패턴은 상기 전극조립체 및 외장재의 길이방향을 따라 전체적으로 형성되거나 부분적으로 형성될 수 있으며, 각각의 산부 및 골부는 상기 전극조립체 및 외장재의 폭방향과 평행한 방향으로 연속적 또는 비연속적으로 형성될 수 있다.In addition, the pattern may be formed entirely or partially along the longitudinal direction of the electrode assembly and the casing, and each of the peaks and valleys is continuously or discontinuously formed in a direction parallel to the width direction of the electrode assembly and the casing. can be

이때, 서로 이웃하는 복수 개의 산부 또는 골부간의 간격은 등간격 또는 부등간격을 갖도록 형성되거나 등간격과 부등간격이 상호 조합된 형태로 구비될 수 있으며, 상기 패턴은 길이방향을 따라 연속적으로 형성되거나 비연속적으로 형성될 수 있다.At this time, the intervals between a plurality of adjacent peaks or valleys may be formed to have equal or unequal intervals, or may be provided in a form in which equal intervals and unequal intervals are combined with each other, and the pattern may be formed continuously along the longitudinal direction or not It can be formed continuously.

또한, 상기 외장재는 상기 전극조립체 및 전해액을 수용하는 수용부를 형성하기 위한 제1영역과, 상기 제1영역을 둘러싸도록 배치되어 실링부를 형성하기 위한 제2영역을 포함하고, 상기 패턴 중 외장재에 형성되는 패턴은 상기 제1영역에만 형성될 수 있다.In addition, the exterior material includes a first area for forming a accommodating portion for accommodating the electrode assembly and the electrolyte, and a second area disposed to surround the first area to form a sealing portion, and is formed on the exterior material of the pattern The pattern to be used may be formed only in the first region.

또한, 상기 전극조립체는, 집전체의 일부 또는 전부에 활물질이 코팅되어 구성되는 양극 및 음극과, 상기 양극과 음극 사이에 배치되는 분리막을 포함하고, 상기 분리막은 미세 기공을 갖는 다공성 부직포층과, 상기 부직포층의 일면 또는 양면에 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노 섬유를 함유한 나노섬유웹층을 포함할 수 있다. 이때, 상기 활물질은 크랙을 방지하고 집전체로부터의 박리를 방지할 수 있도록 PTFE를 포함할 수 있다.In addition, the electrode assembly includes a positive electrode and a negative electrode comprising a part or all of the current collector coated with an active material, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the separator includes a porous nonwoven layer having micropores; A nanofiber web layer containing polyacrylonitrile nanofibers may be included on one or both surfaces of the nonwoven layer. In this case, the active material may include PTFE to prevent cracks and to prevent peeling from the current collector.

또한, 상기 외장재는 제1수지층, 금속층 및 제2수지층이 순차적으로 적층되고, 상기 제2수지층이 외부로 노출될 수 있다.In addition, in the exterior material, a first resin layer, a metal layer, and a second resin layer may be sequentially stacked, and the second resin layer may be exposed to the outside.

또한, 상기 제1수지층은 PPa(acid modified polypropylene), CPP(casting polyprolypene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에폭시 수지 및 페놀 수지 중 선택된 1종의 단일층으로 형성되거나 2종 이상이 적층되어 구성될 수 있다.In addition, the first resin layer is PPa (acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), LLDPE (Linear Low Density Polyethylene), LDPE (Low Density Polyethylene), HDPE (High Density Polyethylene), polyethylene terephthalate, polypropylene, It may be formed of a single layer selected from ethylene vinyl acetate (EVA), an epoxy resin, and a phenol resin, or may be configured by stacking two or more types.

또한, 상기 금속층은 알루미늄, 구리, 인청동(phosphorbronze, PB), 알루미늄청동(aluminium bronze), 백동, 베릴륨-구리(Berylium-copper), 크롬-구리, 티탄-구리, 철-구리, 코르손 합금 및 크롬-지르코늄 구리 합금 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the metal layer is aluminum, copper, phosphorbronze (PB), aluminum bronze (aluminium bronze), cupronickel, beryllium-copper (Berylium-copper), chromium-copper, titanium-copper, iron-copper, Corson alloy and It may include at least one selected from among chromium-zirconium copper alloys.

또한, 상기 제2 수지층은 나일론, PET(polyethylene terephthalate), COP(Cyclo olefin polymer), PI(polyimide) 및 불소계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the second resin layer may include at least one selected from nylon, polyethylene terephthalate (PET), cyclo olefin polymer (COP), polyimide (PI), and a fluorine-based compound.

또한, 상기 불소계 화합물은 PTFE(polytetra fluoroethylene), PFA(perfluorinated acid), FEP(fluorinated ethelene propylene copolymer), ETFE(polyethylene tetrafluoro ethylene), PVDF(polyvinylidene fluoride), ECTFE(Ethylene Chlorotrifluoroethylene) 및 PCTFE(polychlorotrifluoroethylene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the fluorine-based compound is PTFE (polytetra fluoroethylene), PFA (perfluorinated acid), FEP (fluorinated ethelene propylene copolymer), ETFE (polyethylene tetrafluoro ethylene), PVDF (polyvinylidene fluoride), ECTFE (Ethylene Chlorotrifluoroethylene) and PCTFE (polychlorotrifluoroethylene) It may include one or more selected.

또한, 상기 금속층 및 제1수지층 사이에는 접착층이 배치되고, 상기 접착층은 실리콘, 폴리프탈레이트, PPa(acid modified polypropylene) 또는 PEa(acid modified polyethylene) 중에서 선택된 1종 이상을 함유할 수 있다.In addition, an adhesive layer is disposed between the metal layer and the first resin layer, and the adhesive layer may contain at least one selected from silicone, polyphthalate, PPa (acid modified polypropylene) or PEa (acid modified polyethylene).

또한, 상기 금속층 및 제2수지층 사이에는 드라이 라미네이트층(dry lamination layer)이 배치될 수 있으며, 상기 드라이 라미네이트층은 평균두께가 1 ㎛ ~ 7 ㎛일 수 있다.In addition, a dry lamination layer may be disposed between the metal layer and the second resin layer, and the dry lamination layer may have an average thickness of 1 μm to 7 μm.

또한, 상기 전해액은 겔 폴리머 전해액을 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte may include a gel polymer electrolyte.

한편, 본 발명은 상술한 플렉서블 배터리; 상기 외장재의 표면을 덮는 하우징; 및 충전 대상기기와의 전기적인 연결을 위한 적어도 하나의 단자부;를 포함하는 보조배터리로 구현될 수 있다.On the other hand, the present invention is the above-described flexible battery; a housing covering the surface of the exterior material; and at least one terminal unit for electrical connection with a charging target device; may be implemented as an auxiliary battery comprising a.

본 발명에 의하면, 실링부의 일부를 접이시켜 전극조립체가 수용되는 수용부의 면적을 넓혀줌으로써 배터리의 전체적인 용량을 증대시킬 수 있다. According to the present invention, it is possible to increase the overall capacity of the battery by folding a part of the sealing part to expand the area of the receiving part in which the electrode assembly is accommodated.

또한, 본 발명은 수용부의 면적을 넓히기 위하여 실링부를 접는 접이선이 수용부의 상부측에 배치됨으로써 접이과정에서 외장재를 구성하는 내부 수지층이 접착제의 경화에 의해 파손(또는 크랙)되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the present invention can prevent the inner resin layer constituting the exterior material from being damaged (or cracked) by curing of the adhesive in the folding process by placing a folding line for folding the sealing part on the upper side of the receiving part in order to widen the area of the accommodating part. have.

또한, 외장재 및 전극조립체에 각각 형성되는 패턴이 서로 일치하도록 형성됨으로써 반복적인 밴딩이 발생하더라도 배터리로서 요구되는 물성의 저하를 방지하거나 최소화할 수 있다.In addition, since the patterns respectively formed on the exterior material and the electrode assembly are formed to match each other, it is possible to prevent or minimize the deterioration of physical properties required as a battery even when repetitive bending occurs.

도 1은 종래의 배터리를 나타낸 도면으로서, a)는 전체개략도이고 b)는 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리를 나타낸 전체개략도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에서 실링부를 접이하기 전 상태를 나타낸 개략도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리의 단면도로서, 도 4a는 실링부를 접이하기 전 상태이고, 도 4b는 실링부가 접이된 상태를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에서 실링부를 포함하는 일부가 접이된 다양한 형태를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에서 패턴이 수용부 측에만 형성되는 경우를 나타낸 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에서 전극조립체와 외장재에 적용되는 다양한 패턴을 나타낸 예시도로서, 서로 이웃하는 골부 또는 산부들간의 다양한 간격을 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에서 전극조립체와 외장재에 적용되는 다양한 패턴을 나타낸 예시도로서, 패턴이 전체길이에 대하여 연속적으로 형성되거나 비연속적으로 형성되는 경우를 나타낸 예시도,
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에 적용되는 패턴의 다양한 단면형상을 나타낸 개략도,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리에서 패턴이 프리즘 패턴으로 형성되는 경우를 나타낸 개략도,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리의 세부구성을 나타낸 확대도,
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리의 성능을 나타낸 그래프로서, 도 15a는 밴딩 전후 배터리 용량의 변화를 나타낸 그래프이고, 도 15b는 접힌 부분에 순간적인 외력을 가했을 경우 시간에 따른 배터리의 전압변화를 나타낸 그래프, 그리고,
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리가 하우징에 내장되어 보조배터리로 구현된 형태를 나타낸 개략도이다.
1 is a view showing a conventional battery, a) is an overall schematic view, b) is a cross-sectional view,
2 is an overall schematic diagram showing a flexible battery according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic diagram showing a state before folding the sealing part in the flexible battery according to an embodiment of the present invention;
4A and 4B are cross-sectional views of a flexible battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 4A is a state before the sealing part is folded, and FIG. 4B is a view showing a state in which the sealing part is folded;
5 is a view showing various forms in which a part including a sealing part is folded in a flexible battery according to an embodiment of the present invention;
6 is a view showing a case in which a pattern is formed only on the receiving part side in the flexible battery according to an embodiment of the present invention;
7 is an exemplary view showing various patterns applied to the electrode assembly and the exterior material in the flexible battery according to an embodiment of the present invention, and is a view showing various intervals between adjacent valleys or ridges;
8 is an exemplary view illustrating various patterns applied to an electrode assembly and a casing in a flexible battery according to an embodiment of the present invention, and is an exemplary view showing a case in which the pattern is formed continuously or discontinuously over the entire length;
9 to 12 are schematic views showing various cross-sectional shapes of patterns applied to a flexible battery according to an embodiment of the present invention;
13 is a schematic diagram showing a case in which a pattern is formed in a prism pattern in a flexible battery according to an embodiment of the present invention;
14 is an enlarged view showing a detailed configuration of a flexible battery according to an embodiment of the present invention;
15A and 15B are graphs showing the performance of a flexible battery according to an embodiment of the present invention. FIG. 15A is a graph showing a change in battery capacity before and after bending, and FIG. 15B is a time when an instantaneous external force is applied to the folded part. A graph showing the voltage change of the battery according to
16 is a schematic diagram illustrating a form in which a flexible battery is embedded in a housing and implemented as an auxiliary battery according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부가한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are added to the same or similar components throughout the specification.

본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 전극조립체(110) 및 외장재(120)를 포함한다.The flexible battery 100 according to an embodiment of the present invention includes an electrode assembly 110 and a casing 120 as shown in FIGS. 2 and 3 .

상기 전극조립체(110)는 상기 외장재(120)의 내부에 전해액과 함께 봉지되는 것으로, 도 3 및 도 14에 도시된 바와 같이 양극(112), 음극(116) 및 분리막(114)을 포함한다.The electrode assembly 110 is sealed together with the electrolyte inside the casing 120 , and includes an anode 112 , a cathode 116 , and a separator 114 as shown in FIGS. 3 and 14 .

상기 양극(112)은 양극집전체(112a) 및 양극 활물질(112b)을 포함하고, 상기 음극(116)은 음극집전체(116a) 및 음극 활물질(116b)을 포함하며, 상기 양극집전체(112a) 및 음극집전체(116a)는 소정의 면적을 갖는 판상의 시트형태로 구현될 수 있다.The positive electrode 112 includes a positive electrode current collector 112a and a positive electrode active material 112b, the negative electrode 116 includes a negative electrode current collector 116a and a negative electrode active material 116b, and the positive electrode current collector 112a ) and the negative electrode current collector 116a may be implemented in the form of a plate-shaped sheet having a predetermined area.

즉, 상기 양극(112) 및 음극(116)은 각각의 집전체(112a,116a)의 일면 또는 양면에 활물질(112b,116b)이 압착 또는 증착되거나 도포될 수 있다. 이때, 상기 활물질(112b,116b)은 집전체(112a,116a)의 전체면적에 대하여 구비될 수도 있고 일부 면적에 대하여 부분적으로 구비될 수도 있다.That is, the positive electrode 112 and the negative electrode 116 may be compressed, deposited, or coated with active materials 112b and 116b on one or both surfaces of the respective current collectors 112a and 116a. In this case, the active materials 112b and 116b may be provided over the entire area of the current collectors 112a and 116a, or may be provided partially over a partial area of the current collectors 112a and 116a.

여기서, 상기 음극집전체(116a) 및 양극집전체(112a)는 박형의 금속호일로 이루어질 수 있고 구리, 알루미늄, 스테인리스 스틸, 니켈, 티타늄, 크롬, 망간, 철, 코발트, 아연, 몰리브덴, 텅스텐, 은, 금 및 이들이 혼합된 형태로 이루어질 수도 있다.Here, the negative electrode current collector 116a and the positive electrode current collector 112a may be made of thin metal foil, and may include copper, aluminum, stainless steel, nickel, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, zinc, molybdenum, tungsten, It may be made of silver, gold, or a mixture thereof.

또한, 상기 양극집전체(112a) 및 음극집전체(116a)는 각각의 몸체로부터 외부기기와의 전기적인 연결을 위한 음극단자(118a) 및 양극단자(118b)가 각각 형성될 수 있다(도 2 참조). 여기서, 상기 양극단자(118b) 및 음극단자(118a)는 상기 양극집전체(112a) 및 음극집전체(116a)로부터 연장되어 외장재(120)의 일측에 돌출되는 형태로 구비될 수도 있고, 외장재(120)의 표면상, 일례로 상기 실링부(126) 상에 노출되도록 구비될 수도 있다.In addition, the positive electrode current collector 112a and the negative electrode current collector 116a may have a negative electrode terminal 118a and a positive electrode terminal 118b for electrical connection with an external device from each body (FIG. 2). Reference). Here, the positive terminal 118b and the negative terminal 118a may extend from the positive electrode current collector 112a and the negative electrode current collector 116a to protrude from one side of the exterior material 120, and the exterior material ( It may be provided so as to be exposed on the surface of the 120 , for example, on the sealing part 126 .

한편, 상기 양극 활물질(112b)은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하며, 이러한 양극 활물질의 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiNiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, V2O5, V6O13, LiNi1-x-yCoxMyO2(0 ≤ x≤ 1, 0 ≤y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속)와 같은 리튬-전이 금속 산화물, NCM(Lithium Nickel Cobalt Manganese)계 활물질 중 하나를 사용할 수 있고, 이들이 1종 이상 혼합된 혼합물을 사용할 수 있다.Meanwhile, the positive active material 112b includes a positive active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, and representative examples of such positive active materials include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , LiNi 1-xy Co x M y O 2 (0 ≤ x≤ 1, 0 ≤y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1, M is Al, One of lithium-transition metal oxides and NCM (Lithium Nickel Cobalt Manganese)-based active materials such as Sr, Mg, and La (metals such as Sr, Mg, La) may be used, and a mixture of one or more thereof may be used.

또한, 상기 음극 활물질(116b)은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하며, 이러한 음극 활물질로는 결정질 또는 비정질의 탄소, 탄소 섬유, 또는 탄소 복합체의 탄소계 음극 활물질, 주석 산화물, 이들을 리튬화한 것, 리튬, 리튬합금 및 이들이 1종 이상 혼합된 혼합물로 구성된 군에서 선택될 수 있다. 여기서, 탄소는 탄소나노튜브, 탄소나노와이어, 탄소나노섬유, 흑연, 활성탄, 그래핀 및 그래파이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In addition, the negative active material 116b includes an anode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions, and the negative active material includes crystalline or amorphous carbon, carbon fiber, or carbon of a carbon composite. It may be selected from the group consisting of a negative electrode active material, tin oxide, lithiated ones thereof, lithium, lithium alloys, and mixtures of one or more thereof. Here, the carbon may be at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, carbon nanowires, carbon nanofibers, graphite, activated carbon, graphene, and graphite.

그러나 본 발명에 사용되는 양극 활물질 및 상기 음극 활물질을 이에 한정하는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 양극 활물질 및 음극 활물질이 모두 사용될 수 있음을 밝혀둔다.However, the positive electrode active material and the negative electrode active material used in the present invention are not limited thereto, and it should be noted that both the positive electrode active material and the negative electrode active material commonly used may be used.

이때, 본 발명에서는 양극 활물질(112b) 및 음극 활물질(116b)이 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 성분을 함유할 수 있다. 이는, 밴딩시 상기 양극 활물질(112b) 및 음극 활물질(116b)이 각각의 집전체(112a,116a)로부터 박리되거나 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.In this case, in the present invention, the positive active material 112b and the negative active material 116b may contain a polytetrafluoroethylene (PTFE) component. This is to prevent the positive active material 112b and the negative active material 116b from peeling off or cracking from the respective current collectors 112a and 116a during bending.

이와 같은 PTFE 성분은 양극 활물질(112b) 및 음극 활물질(116b) 각각의 총중량에서 0.5 ~ 20 wt%일 수 있고, 바람직하게는 5wt% 이하일 수 있다.The PTFE component may be 0.5 to 20 wt%, preferably 5 wt% or less, based on the total weight of each of the positive active material 112b and the negative active material 116b.

한편, 상기 양극(112)과 음극(116) 사이에 배치되는 분리막(114)은 부직포층(114a)과, 상기 부직포층(114a)의 일면 또는 양면에 형성되는 나노섬유웹층(114b)을 포함할 수 있다.On the other hand, the separator 114 disposed between the anode 112 and the cathode 116 may include a nonwoven fabric layer 114a and a nanofiber web layer 114b formed on one or both surfaces of the nonwoven fabric layer 114a. can

여기서, 상기 나노섬유웹층(114b)은 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 나노섬유 및 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride) 나노섬유 중에서 선택된 1종 이상을 함유한 나노섬유일 수 있다.Here, the nanofiber web layer 114b may be a nanofiber containing at least one selected from polyacrylonitrile nanofibers and polyvinylidene fluoride nanofibers.

바람직하게는, 상기 나노섬유웹층(114b)은 방사성을 확보하면서도 고내열성을 가질 수 있도록 폴리아크릴니트릴 나노섬유만으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 폴리아크릴로니트릴 나노섬유는 평균직경 0.1 ~ 2㎛일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 ~ 1.0㎛일 수 있다.Preferably, the nanofiber web layer 114b may be composed of only polyacrylnitrile nanofibers so as to have high heat resistance while ensuring radioactivity. Here, the polyacrylonitrile nanofiber may have an average diameter of 0.1 to 2 μm, preferably 0.1 to 1.0 μm.

이는, 상기 폴리아크릴로니트릴 나노섬유의 평균직경이 0.1㎛ 미만이면 분리막이 충분한 내열성을 확보하지 못하는 문제가 있을 수 있고, 2㎛를 초과하면 분리막의 기계적 강도는 우수하나 분리막의 탄성력이 오히려 감소할 수 있기 때문이다.If the average diameter of the polyacrylonitrile nanofibers is less than 0.1 μm, there may be a problem in that the separator cannot secure sufficient heat resistance, and when it exceeds 2 μm, the mechanical strength of the separator is excellent, but the elasticity of the separator is rather reduced. because it can

또한, 상기 분리막(114)은 전해액으로 겔 폴리머 전해액이 사용되는 경우 상기 겔 폴리머 전해액의 함침성을 최적화시킬 수 있도록 복합 다공성 분리막이 사용될 수 있다.In addition, when a gel polymer electrolyte is used as the electrolyte, the separator 114 may be a composite porous separator to optimize the impregnation property of the gel polymer electrolyte.

즉, 상기 복합 다공성 분리막은 지지체(matrix)로서 사용되며 미세 기공을 갖는 다공성 부직포와, 방사 가능한 고분자 물질로 형성되어 전해액을 함침하고 있는 다공성 나노섬유 웹을 포함할 수 있다.That is, the composite porous separator is used as a matrix and may include a porous nonwoven fabric having micropores, and a porous nanofiber web formed of a spinnable polymer material and impregnated with an electrolyte.

여기서, 상기 다공성 부직포는 PP 부직포, PE 부직포, 코어로서 PP 섬유의 외주에 PE가 코팅된 이중 구조의 PP/PE 섬유로 이루어진 부직포, PP/PE/PP의 3층 구조로 이루어지며, 상대적으로 융점이 낮은 PE에 의해 셧다운 기능을 갖는 부직포, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethyleneterephthalate) 섬유로 이루어진 PET 부직포, 또는 셀룰로즈 섬유로 이루어진 부직포 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 그리고, 상기 PE 부직포는 융점이 100 ~ 120℃ 일 수 있고, PP 부직포는 융점이 130 ~ 150℃ 일 수 있으며, PET 부직포는 융점이 230 ~ 250℃일 수 있다.Here, the porous nonwoven fabric consists of a PP nonwoven fabric, a PE nonwoven fabric, a nonwoven fabric consisting of a double structure PP/PE fiber coated with PE on the outer periphery of the PP fiber as a core, and a three-layer structure of PP/PE/PP, and has a relatively melting point. Any one of a nonwoven fabric having a shutdown function by this low PE, a PET nonwoven fabric made of polyethyleneterephthalate (PET) fibers, or a nonwoven fabric made of cellulose fibers can be used. And, the PE nonwoven fabric may have a melting point of 100 to 120° C., the PP nonwoven fabric may have a melting point of 130 to 150° C., and the PET nonwoven fabric may have a melting point of 230 to 250° C.

이때, 상기 다공성 부직포는 두께가 10 내지 40㎛ 범위로 설정되고, 기공도가 5 내지 55%, 걸리값(Gurley value)은 1 내지 1000 sec/100c로 설정되는 것이 바람직하다.In this case, the porous nonwoven fabric has a thickness of 10 to 40 μm, a porosity of 5 to 55%, and a Gurley value of 1 to 1000 sec/100c.

한편, 상기 다공성 나노섬유 웹은 각각 전해액에 팽윤이 이루어지는 팽윤성 고분자를 단독으로 사용하거나 팽윤성 고분자에 내열성을 강화할 수 있는 내열성 고분자가 혼합된 혼합 고분자를 사용할 수 있다.On the other hand, the porous nanofiber web may use either a swellable polymer that swells in an electrolyte solution alone or a mixed polymer in which a heat-resistant polymer capable of enhancing heat resistance is mixed with the swellable polymer.

이와 같은 상기 다공성 나노섬유 웹은 단일 또는 혼합 폴리머를 용매에 용해시켜 방사용액을 형성한 후, 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 방사하면 방사된 나노섬유가 콜렉터에 축적되어 3차원 기공 구조를 갖는 다공성 나노섬유 웹을 형성하게 된다.The porous nanofiber web is formed by dissolving a single or mixed polymer in a solvent to form a spinning solution, and then spinning the spinning solution using an electrospinning device, the spun nanofibers are accumulated in the collector and have a three-dimensional pore structure. A porous nanofiber web is formed.

여기서, 상기 다공성 나노섬유 웹은 용매에 용해되어 방사용액을 형성한 후 전기방사방법으로 방사되어 나노섬유를 형성할 수 있는 폴리머라면 모두 사용이 가능하다. 일례로, 상기 폴리머는 단일 폴리머 또는 혼합 폴리머일 수 있으며, 팽윤성 폴리머, 비팽윤성 폴리머, 내열성 폴리머, 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머가 혼합된 혼합 폴리머, 팽윤성 폴리머와 내열성 폴리머가 혼합된 혼합 폴리머 등이 사용될 수 있다.Here, as long as the porous nanofiber web is dissolved in a solvent to form a spinning solution and then spun by an electrospinning method, any polymer capable of forming nanofibers can be used. As an example, the polymer may be a single polymer or a mixed polymer, and a swellable polymer, a non-swellable polymer, a heat-resistant polymer, a mixed polymer of a swellable polymer and a non-swellable polymer, a mixed polymer of a swellable polymer and a heat-resistant polymer, etc. may be used. can

이때, 상기 다공성 나노섬유 웹이 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머(또는 내열성 폴리머)의 혼합 폴리머를 사용하는 경우, 팽윤성 폴리머와 비팽윤성 폴리머는 9:1 내지 1:9 범위의 중량비, 바람직하게는 8:2 내지 5:5 범위의 중량비로 혼합될 수 있다.At this time, when the porous nanofiber web uses a mixed polymer of a swellable polymer and a non-swellable polymer (or a heat-resistant polymer), the swellable polymer and the non-swellable polymer have a weight ratio in the range of 9:1 to 1:9, preferably 8: It may be mixed in a weight ratio ranging from 2 to 5:5.

통상적으로, 비팽윤성 폴리머의 경우 일반적으로 내열성 폴리머인 것이 많으며 팽윤성 폴리머와 비교할 때 분자량이 크기 때문에 융점도 상대적으로 높다. 이에 따라, 비팽윤성 폴리머는 융점이 180℃ 이상인 내열성 폴리머인 것이 바람직하고, 팽윤성 폴리머는 융점이 150℃이하, 바람직하게는 100~150℃ 범위 내의 융점을 가지는 수지인 것이 바람직하다.In general, in the case of a non-swellable polymer, it is generally a heat-resistant polymer, and as compared with a swellable polymer, the melting point is relatively high because of its large molecular weight. Accordingly, the non-swellable polymer is preferably a heat-resistant polymer having a melting point of 180° C. or higher, and the swellable polymer is preferably a resin having a melting point of 150° C. or less, preferably within the range of 100 to 150° C.

한편, 본 발명에 사용 가능한 팽윤성 폴리머는 전해액에 팽윤이 일어나는 수지로서 전기 방사법에 의하여 초극세 나노섬유로 형성 가능한 것이 사용될 수 있다.On the other hand, the swellable polymer usable in the present invention is a resin that swells in the electrolyte, and can be formed into ultrafine nanofibers by electrospinning.

일례로, 상기 팽윤성 폴리머는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 퍼풀루오로폴리머, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리비닐리덴 클로라이드 및 이들의 공중합체 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에테르 및 폴리에틸렌글리콜 디알킬에스터를 포함하는 폴리에틸렌글리콜 유도체, 폴리(옥시메틸렌-올리 고-옥시에틸렌), 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드를 포함하는 폴리옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리(비닐피롤리돈-비닐아세테이트), 폴리스티렌 및 폴리스티렌아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 메틸메타크릴레이트 공중합체를 포함하는 폴리아크릴로니트릴 공중합체, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 공중합체 및 이들 중 1종 이상이 혼합된 혼합물이 사용될 수 있다.In one example, the swellable polymer is polyvinylidene fluoride (PVDF), poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), perfluoropolymer, polyvinyl chloride or polyvinylidene chloride and copolymers thereof and Polyethylene glycol derivatives including polyethylene glycol dialkyl ethers and polyethylene glycol dialkyl esters, poly(oxymethylene-oligo-oxyethylene), polyoxides including polyethylene oxide and polypropylene oxide, polyvinyl acetate, poly(vinyl blood) Rollidone-vinyl acetate), polystyrene and polystyrene acrylonitrile copolymer, polyacrylonitrile copolymer including polyacrylonitrile methyl methacrylate copolymer, polymethyl methacrylate, polymethyl methacrylate copolymer and A mixture in which one or more of these is mixed may be used.

또한, 상기 내열성 폴리머 또는 비팽윤성 폴리머는 전기방사를 위해 유기용매에 용해될 수 있고 유기 전해액에 포함되는 유기 용매에 의해 팽윤성 폴리머보다 팽윤이 더디게 일어나거나 팽윤이 일어나지 않으며, 융점이 180℃ 이상인 수지가 사용될 수 있다.In addition, the heat-resistant polymer or non-swellable polymer can be dissolved in an organic solvent for electrospinning, and swelling occurs more slowly than the swellable polymer or does not swell by the organic solvent contained in the organic electrolyte, and a resin having a melting point of 180° C. or higher can be used

일례로, 상기 내열성 폴리머 또는 비팽윤성 폴리머는 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리{비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]} 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등을 사용할 수 있다.For example, the heat-resistant polymer or non-swellable polymer may include polyacrylonitrile (PAN), polyamide, polyimide, polyamideimide, poly(meta-phenylene isophthalamide), polysulfone, polyetherketone, polyethylene tere. Aromatic polyesters such as phthalates, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, etc., polytetrafluoroethylenes, polydiphenoxyphosphazenes, poly{bis[2-(2-methoxyethoxy)phosphazenes]} Phosphazenes, polyurethane copolymers including polyurethane and polyether urethane, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, and the like can be used.

한편, 상기 부직포층(114a)을 구성하는 부직포는 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐알코올(PVA, polyvinyl alcohol), 폴리설폰(polysulfone), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아마이드(polyamide), 폴리에틸렌옥사이드(PEO, polyethylene oxide), 폴리에틸렌(PE, polyethylene), 폴리프로필렌(PP,polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET, polyethylene terephthalate), 폴리우레탄(PU, polyurethane), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, poly methylmethacrylate) 및 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile) 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.On the other hand, the nonwoven fabric constituting the nonwoven fabric layer 114a is cellulose, cellulose acetate, polyvinyl alcohol (PVA, polyvinyl alcohol), polysulfone, polyimide, polyetherimide, polyamide ( polyamide), polyethylene oxide (PEO, polyethylene oxide), polyethylene (PE, polyethylene), polypropylene (PP, polypropylene), polyethylene terephthalate (PET, polyethylene terephthalate), polyurethane (PU, polyurethane), polymethyl methacrylate At least one selected from (PMMA, poly methylmethacrylate) and polyacrylonitrile may be used.

여기서, 상기 부직포층은 무기첨가제를 더 포함할 수 있으며, 상기 무기첨가제는 SiO, SnO, SnO2, PbO2, ZnO, P2O5, CuO, MoO, V2O5, B2O3, Si3N4, CeO2, Mn3O4, Sn2P2O7, Sn2B2O5, Sn2BPO6, TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, Li2CO3, CaCO3, LiAlO2, SiO2, Al2O3 및 PTFE 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. Here, the nonwoven layer may further include an inorganic additive, and the inorganic additive is SiO, SnO, SnO 2 , PbO 2 , ZnO, P 2 O 5 , CuO, MoO, V 2 O 5 , B 2 O 3 , Si 3 N 4 , CeO 2 , Mn 3 O 4 , Sn 2 P 2 O 7 , Sn 2 B 2 O 5 , Sn 2 BPO 6 , TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, It may include at least one selected from BaO, Na 2 O, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiAlO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 and PTFE.

그리고 상기 무기첨가제인 무기물 입자는 평균입경이 10 ~ 50 nm일 수 있으며, 바람직하게는 10 ~ 30 nm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 10 ~ 20 nm일 수 있다. And the inorganic particles as the inorganic additive may have an average particle diameter of 10 to 50 nm, preferably 10 to 30 nm, and more preferably 10 to 20 nm.

더불어, 상기 분리막의 평균두께는 10 ~ 100㎛일 수 있고, 바람직하게는 10 ~ 50㎛일 수 있다. 이는, 분리막의 평균두께가 10㎛ 미만이면 분리막이 너무 얇아서 배터리의 반복적인 구부러짐 및/또는 펴짐에 의한 분리막의 장기적인 내구성을 확보할 수 없을 수 있고, 100㎛를 초과하면 플렉서블 배터리의 박육화에 불리하므로 상기 범위 내의 평균두께를 갖는 것이 좋다.In addition, the average thickness of the separator may be 10 ~ 100㎛, preferably 10 ~ 50㎛. This is because, if the average thickness of the separator is less than 10 μm, the separator is too thin to ensure long-term durability of the separator due to repeated bending and/or unfolding of the battery. It is preferable to have an average thickness within the above range.

그리고 상기 부직포층은 평균두께 10 ~ 30㎛으로, 바람직하게는 15~ 30㎛로 형성시키고, 상기 나노섬유웹층은 평균두께 1 ~ 5㎛를 갖는 것이 좋다.And the nonwoven layer has an average thickness of 10 ~ 30㎛, preferably formed to 15 ~ 30㎛, the nanofiber web layer preferably has an average thickness of 1 ~ 5㎛.

상기 외장재(120)는 일정면적을 갖는 판상의 부재로 이루어지며, 내부에 상기 전극조립체(110) 및 전해액을 수용함으로써 외력으로부터 상기 전극조립체(110)를 보호하기 위한 것이다.The exterior material 120 is made of a plate-shaped member having a predetermined area, and is to protect the electrode assembly 110 from external force by accommodating the electrode assembly 110 and the electrolyte therein.

이를 위해, 상기 외장재(120)는 한 쌍의 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)로 구비되고, 테두리 측이 접착제를 통해 밀봉됨으로써 내부에 수용된 상기 전해액 및 전극조립체(110)가 외부로 노출되는 것을 방지하고 외부로 누설되는 것을 방지하게 된다.To this end, the exterior material 120 is provided with a pair of the first exterior material 121 and the second exterior material 122, and the electrolyte solution and the electrode assembly 110 accommodated therein by sealing the edge side through an adhesive is external. to prevent exposure and leakage to the outside.

즉, 상기 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)는 전극조립체 및 전해액을 수용하기 위한 수용부(125)를 형성하는 제1영역과, 상기 제1영역을 둘러싸도록 배치되어 전해액이 외부로 누설되는 것을 차단하기 위한 실링부(126)를 형성하는 제2영역을 포함한다(도 3 참조).That is, the first casing 121 and the second casing 122 are disposed to surround the first area forming the accommodating part 125 for accommodating the electrode assembly and the electrolyte, and the first area, so that the electrolyte is discharged from the outside. and a second region forming a sealing part 126 for blocking leakage into the ventilator (see FIG. 3 ).

이러한 외장재(120)는 상기 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)가 두 개의 부재로 이루어진 후 상기 실링부(126)를 구성하는 테두리측이 모두 접착제를 통해 밀봉될 수도 있고, 하나의 부재로 이루어지고 폭방향 또는 길이방향을 따라 반으로 접혀진 후 맞접하는 나머지 부분이 접착제를 통해 밀봉될 수도 있다.In the case of the exterior material 120 , after the first exterior material 121 and the second exterior material 122 are formed of two members, all of the rim sides constituting the sealing part 126 may be sealed through an adhesive, and one It may be made of a member and folded in half along the width direction or the length direction, and then the remaining portions in contact with each other may be sealed with an adhesive.

이와 같은 상기 외장재(120)는 제1수지층(121a,122a)과 제2수지층(121c,122c)의 사이에 금속층(121b,122b)이 개재되는 형태로 구비될 수 있다. 즉, 상기 외장재(120)는 제1수지층(121a,122a), 금속층(121b,122b) 및 제2수지층(121c,122c)이 순차적으로 적층되고, 상기 제1수지층(121a,122a)은 내측에 배치되어 전해액과 접하고 상기 제2수지층(121c,122c)은 외부로 노출된다.The exterior material 120 may be provided in a form in which metal layers 121b and 122b are interposed between the first resin layers 121a and 122a and the second resin layers 121c and 122c. That is, in the exterior material 120 , first resin layers 121a and 122a, metal layers 121b and 122b and second resin layers 121c and 122c are sequentially stacked, and the first resin layers 121a and 122a are sequentially stacked. is disposed on the inside to contact the electrolyte, and the second resin layers 121c and 122c are exposed to the outside.

이를 통해, 서로 마주하는 제1수지층(121a,122a)의 테두리 측이 접착제를 통해 밀봉됨으로써 중앙영역에 상기 전해액 및 전극조립체(110)를 수용하기 위한 수용부(125)가 형성되고, 상기 수용부(125)의 테두리를 따라 실링부(126)가 형성된다.Through this, the rim sides of the first resin layers 121a and 122a facing each other are sealed with an adhesive, so that the receiving part 125 for accommodating the electrolyte and the electrode assembly 110 is formed in the central region, and the receiving part 125 is formed. A sealing part 126 is formed along the edge of the part 125 .

이때, 상기 제1수지층(121a,122a)은 PPa(acid modified polypropylene), CPP(casting polyprolypene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에폭시 수지 및 페놀 수지 중 하나의 단일층 구조 또는 이들의 적층 구조를 포함할 수 있고, 바람직하게는 PPa(acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene) 중 선택된 하나의 단일층으로 구성될 수 있고, 이들 중 2종 이상이 적층되어 구성될 수도 있다.In this case, the first resin layers 121a and 122a are PPa (acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), LLDPE (Linear Low Density Polyethylene), LDPE (Low Density Polyethylene), HDPE (High Density Polyethylene), polyethylene terephthalate. It may include a single layer structure of one of phthalate, polypropylene, ethylene vinyl acetate (EVA), an epoxy resin, and a phenol resin, or a laminate structure thereof, preferably PPa (acid modified polypropylene), CPP (casting polyprolypene), It may consist of a single layer selected from Linear Low Density Polyethylene (LLDPE), Low Density Polyethylene (LDPE), and High Density Polyethylene (HDPE), and two or more of them may be stacked.

그리고, 상기 제1수지층(121a,122a)은 평균두께가 20㎛ ~ 90㎛일 수 있다.In addition, the first resin layers 121a and 122a may have an average thickness of 20 μm to 90 μm.

이는, 상기 제1수지층(121a,122a)의 평균두께가 20㎛ 미만이면 제1외장재(121) 및 제2외장재(122)의 테두리 측을 밀봉하는 과정에서 서로 맞접하는 제1수지층(121a,122a)간의 접합력이 떨어지거나 전해액의 누설을 방지하기 위한 기밀성을 확보하는데 불리할 수 있고, 평균두께가 90㎛를 초과하게 되면 비경제적이며 박형화에 불리하기 때문이다.This is, when the average thickness of the first resin layers 121a and 122a is less than 20 μm, the first resin layer 121a abuts against each other in the process of sealing the edge side of the first exterior material 121 and the second exterior material 122 . , 122a) may decrease or it may be disadvantageous in securing airtightness to prevent leakage of electrolyte, and if the average thickness exceeds 90 μm, it is uneconomical and disadvantageous to thinning.

상기 금속층(121b,122b)은 제1수지층(121a,122a)과 제2수지층(121c,122c) 사이에 개재되어 외부로부터 수용부 측으로 습기가 침투되는 것을 방지하고 전해액이 수용부에서 외부로 누출되는 것을 방지하기 위한 것이다. The metal layers 121b and 122b are interposed between the first resin layers 121a and 122a and the second resin layers 121c and 122c to prevent moisture from penetrating from the outside toward the receiving part, and the electrolyte from the receiving part to the outside. This is to prevent leakage.

이를 위해, 상기 금속층(121b,122b)은 습기 및 전해액이 통과할 수 없도록 밀도가 조밀한 금속층으로 이루어질 수 있다. 이와 같은 금속층(121b,122b)은 포일(foil)류의 금속박판이나 후술할 제2수지층(121c,122c) 상에 통상의 공지된 방법, 예를 들어 스퍼터링, 화학기상증착 등의 방법을 통해 형성되는 금속증착막을 통해 형성될 수 있고, 바람직하게는 금속박판으로 형성될 수 있으며, 이를 통해 패턴 형성시 금속층의 크랙이 방지되어 전해액이 외부로 누출되거나 외부로부터의 투습을 방지할 수 있다.To this end, the metal layers 121b and 122b may be formed of a dense metal layer so that moisture and electrolyte cannot pass therethrough. Such metal layers 121b and 122b are formed on a foil-type metal thin plate or a second resin layer 121c and 122c to be described later by a known method, for example, sputtering, chemical vapor deposition, or the like. It may be formed through the formed metal deposition film, and preferably, it may be formed of a metal thin plate, which prevents cracks in the metal layer during pattern formation, thereby preventing electrolyte leakage to the outside or moisture permeation from the outside.

일례로, 상기 금속층(121b,122b)은 알루미늄, 구리, 인청동(phosphorbronze, PB), 알루미늄청동(aluminium bronze), 백동, 베릴륨-구리(Berylium-copper), 크롬-구리, 티탄-구리, 철-구리, 코르손 합금 및 크롬-지르코늄 구리 합금 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.For example, the metal layers 121b and 122b may include aluminum, copper, phosphorbronze (PB), aluminum bronze, cupronickel, beryllium-copper, chromium-copper, titanium-copper, iron- It may include at least one selected from copper, a Corson alloy, and a chromium-zirconium copper alloy.

이때, 상기 금속층(121b,122b)은 선팽창 계수가 1.0 ~ 1.7×10-7/℃일 수 있으며, 바람직하게는 1.2 ~ 1.5×10-7/℃일 수 있다. 이는, 선팽창 계수가 1.0 ×10-7/℃ 미만이면 충분한 유연성을 확보할 수 없어 밴딩시 발생되는 외력에 의해 크랙(crack)이 발생할 수 있고, 선팽창 계수가 1.7 ×10-7/℃을 초과하게 되면 강성이 저하되어 형태의 변형이 심하게 일어날 수 있기 때문이다.In this case, the metal layers 121b and 122b may have a coefficient of linear expansion of 1.0 to 1.7×10 −7 /°C, preferably 1.2 to 1.5×10 −7 /°C. This is, if the coefficient of linear expansion is less than 1.0 × 10 -7 /℃, sufficient flexibility cannot be secured, so cracks may occur due to external force generated during bending, and the coefficient of linear expansion exceeds 1.7 × 10 -7 /℃ This is because the rigidity is lowered and the shape deformation can occur severely.

이와 같은 금속층(121b,122b)은 평균두께는 5㎛ 이상일 수 있으며, 바람직하게는 5㎛ ~ 100㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30㎛ ~ 50㎛일 수 있다. The metal layers 121b and 122b may have an average thickness of 5 μm or more, preferably 5 μm to 100 μm, and more preferably 30 μm to 50 μm.

이는, 금속층의 평균두께가 5㎛ 미만이면 수용부 내부로 습기가 침투되거나 수용부 내부의 전해액이 외부로 누수될 수 있기 때문이다.This is because, when the average thickness of the metal layer is less than 5 μm, moisture may penetrate into the accommodating part or the electrolyte inside the accommodating part may leak to the outside.

상기 제2수지층(121c,122c)은 외장재(120)의 노출면 측에 위치하여 외장재의 강도를 보강하고 외부에서 인가되는 물리적인 접촉에 의하여 외장재에 스크래치와 같은 손상이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.The second resin layers 121c and 122c are located on the exposed side of the exterior material 120 to reinforce the strength of the exterior material and prevent damage such as scratches to the exterior material by physical contact applied from the outside. will be.

이와 같은 제2수지층(121c,122c)은 나일론, PET(polyethylene terephthalate), COP(Cyclo olefin polymer), PI(polyimide) 및 불소계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 나일론 또는 불소계 화합물을 포함할 수 있다.The second resin layers 121c and 122c may include at least one selected from nylon, polyethylene terephthalate (PET), cyclo olefin polymer (COP), polyimide (PI), and a fluorine-based compound, preferably nylon or It may contain a fluorine-based compound.

여기서, 상기 불소계 화합물은 PTFE(polytetra fluoroethylene), PFA(perfluorinated acid), FEP(fluorinated ethelene propylene copolymer), ETFE(polyethylene tetrafluoro ethylene), PVDF(polyvinylidene fluoride), ECTFE(Ethylene Chlorotrifluoroethylene) 및 PCTFE(polychlorotrifluoroethylene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.Here, the fluorine-based compound is PTFE (polytetra fluoroethylene), PFA (perfluorinated acid), FEP (fluorinated ethelene propylene copolymer), ETFE (polyethylene tetrafluoro ethylene), PVDF (polyvinylidene fluoride), ECTFE (Ethylene Chlorotrifluoroethylene) and PCTFE (polychlorotrifluoroethylene) It may include one or more selected.

이때, 상기 제2수지층(121c,122c)은 평균두께가 10㎛ ~ 120㎛일 수 있다.In this case, the second resin layers 121c and 122c may have an average thickness of 10 μm to 120 μm.

이는, 상기 제2수지층(121c,122c)의 평균두께가 10㎛ 미만이면 기계적 물성을 확보할 수 없으며, 120㎛를 초과하는 것은 기계적 물성의 확보에는 유리하나 비경제적이고 박형화에 불리하기 때문이다.This is because, if the average thickness of the second resin layers 121c and 122c is less than 10 μm, mechanical properties cannot be secured, and if it exceeds 120 μm, it is advantageous to secure mechanical properties, but is uneconomical and disadvantageous in reducing the thickness.

한편, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')는 상기 금속층(121b,122b)과 제1수지층(121a,122a) 사이에 접착층을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the flexible batteries 100 and 100 ′ according to the present invention may further include an adhesive layer between the metal layers 121b and 122b and the first resin layers 121a and 122a.

상기 접착층은 금속층(121b,122b)과 제1수지층(121a,122a) 간의 접착력을 높여주는 역할과 함께, 외장재의 내부에 수용되는 전해액이 외장재의 금속층(121b,122b)에 도달하는 것을 방지하여 산성의 전해액으로 금속층(121b,122b)이 부식되거나 제1수지층(121a,122a)과 금속층(121b,122b)이 박리되는 것을 예방할 수 있다. 또한, 플렉서블 배터리(100,100')의 사용과정 중에 이상 과열 등과 같은 문제가 발생하여 플렉서블 배터리가 팽창하는 경우에도 전해액이 누출되는 것을 방지하여 안전성에 대한 신뢰성을 부여할 수 있다.The adhesive layer serves to increase the adhesive force between the metal layers 121b and 122b and the first resin layers 121a and 122a, and prevents the electrolyte contained in the exterior material from reaching the metal layers 121b and 122b of the exterior material. It is possible to prevent the metal layers 121b and 122b from being corroded or the first resin layers 121a and 122a and the metal layers 121b and 122b from being peeled off by the acidic electrolyte. In addition, even when a problem such as abnormal overheating occurs during the use of the flexible batteries 100 and 100 ′ and the flexible battery expands, the electrolyte can be prevented from leaking, thereby providing reliability for safety.

이와 같은 상기 접착층은 상기 제1수지층(121a,122a)과 유사한 물질로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 접착층은 실리콘, 폴리프탈레이트, 산 변성 폴리프로필렌(PPa, acid modified polypropylene) 및 산 변성 폴리에틸렌(Pea, acid modified polyethylene) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The adhesive layer may be made of a material similar to that of the first resin layers 121a and 122a. For example, the adhesive layer may include at least one selected from silicone, polyphthalate, acid modified polypropylene (PPa), and acid modified polyethylene (Pea, acid modified polyethylene).

이때, 상기 접착층은 평균두께가 5㎛ ~ 30㎛일 수 있고, 바람직하게는 10㎛ ~ 20㎛일 수 있다. 이는, 상기 접착층의 평균두께가 5㎛를 초과하면 안정적인 접착력 확보가 어려울 수 있고, 30㎛를 초과하면 박형화에 불리하다.In this case, the adhesive layer may have an average thickness of 5 μm to 30 μm, preferably 10 μm to 20 μm. This is, when the average thickness of the adhesive layer exceeds 5 μm, it may be difficult to secure a stable adhesive force, and when it exceeds 30 μm, it is disadvantageous for thinning.

한편, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')는 상기 금속층(121b,122b)과 제2수지층(121c,122c) 사이에 드라이 라미네이트층(dry lamination layer)이 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the flexible batteries 100 and 100 ′ according to the present invention may further include a dry lamination layer between the metal layers 121b and 122b and the second resin layers 121c and 122c.

상기 드라이 라미네이트층은 상기 금속층(121b,122b)과 제2수지층(121c,122c)을 접착시키는 역할을 담당하며, 공지의 수성 및/또는 유성의 유기용제형 접착제를 건조시켜 형성시킬 수 있다.The dry laminate layer serves to bond the metal layers 121b and 122b and the second resin layers 121c and 122c, and may be formed by drying a known water-based and/or oil-based organic solvent-type adhesive.

이때, 상기 드라이 라미네이트층은 평균두께 1㎛ ~ 7㎛일 수 있으며, 바람직하게는 2㎛ ~ 5㎛로, 더욱 바람직하게는 2.5㎛ ~ 3.5㎛일 수 있다.In this case, the dry laminate layer may have an average thickness of 1 μm to 7 μm, preferably 2 μm to 5 μm, and more preferably 2.5 μm to 3.5 μm.

이는, 상기 드라이 라미네이트층의 평균두께가 1㎛ 미만이면 접착력이 너무 약해서 금속층(121b,122b)과 제2수지층(121c,122c)간의 박리가 발생할 수 있고, 7㎛를 초과하면 불필요하게 드라이 라미네이트층의 두께가 두꺼워져 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성하는데 불리한 영향을 미칠 수 있기 때문이다.This is, if the average thickness of the dry laminate layer is less than 1 μm, the adhesive force is too weak, so peeling between the metal layers 121b and 122b and the second resin layers 121c and 122c may occur. This is because the thickness of the layer may become thick, which may adversely affect the formation of a pattern for contraction and relaxation.

한편, 상기 전극조립체(110)와 함께 수용부에 봉지되는 전해액은 통상적으로 사용되는 액상의 전해액이 사용될 수 있다.On the other hand, as the electrolyte to be sealed in the accommodating part together with the electrode assembly 110, a liquid electrolyte that is commonly used may be used.

일례로, 상기 전해액은 비수성 유기용매와 리튬염의 용질이 포함된 유기 전해액을 사용할 수 있다. 여기서, 상기 비수성 유기용매로는 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 사용할 수 있다. 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC), 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르로는 부티로락톤(BL), 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤(valerolactone), 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트 등이 사용될 수 있으며, 상기 에테르로는 디부틸에테르 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐케톤이 있으나, 본 발명은 비수성 유기용매의 종류에 한정되는 것은 아니다.For example, as the electrolyte, an organic electrolyte containing a non-aqueous organic solvent and a solute of a lithium salt may be used. Here, as the non-aqueous organic solvent, carbonate, ester, ether or ketone may be used. Examples of the carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethylpropyl carbonate (EPC), methylethyl carbonate (MEC), ethylene carbonate (EC) , propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), etc. may be used, and the esters include butyrolactone (BL), decanolide, valerolactone, and mevalonolactone. ), caprolactone, n-methyl acetate, n-ethyl acetate, n-propyl acetate, etc. may be used, and dibutyl ether may be used as the ether, and polymethylvinyl ketone may be used as the ketone. However, the present invention is not limited to the type of the non-aqueous organic solvent.

또한, 본 발명에 사용되는 전해액은 리튬염을 포함할 수 있으며, 상기 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 하며, 그 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x + 1SO2)(CyF2x + 1SO2)(여기서, x 및 y는 유리수이다.) 및 LiSO3CF3로 이루어진 군에서 선택되는 것을 하나 이상 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.In addition, the electrolyte used in the present invention may include a lithium salt, the lithium salt acts as a source of lithium ions in the battery to enable the operation of a basic lithium battery, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN(C x F 2x + 1 SO 2 ) ) (C y F 2x + 1 SO 2 ) (where x and y are rational numbers) and LiSO 3 CF 3 may include one or more selected from the group consisting of, or a mixture thereof.

이때, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')에 사용되는 전해액은 액상의 전해액이 사용될 수도 있지만, 바람직하게는 겔 폴리머 전해액이 사용될 수 있다. 이를 통해, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')는 전해액으로서 겔 상태의 폴리머 전해액을 사용함으로써 플렉서블 배터리의 전해액으로 액상을 사용하는 경우 밴딩시 발생할 수 있는 누액 및 누출의 발생을 방지할 수 있게 된다.In this case, as the electrolyte used in the flexible batteries 100 and 100' according to the present invention, a liquid electrolyte may be used, but preferably, a gel polymer electrolyte may be used. Through this, the flexible batteries 100 and 100' according to the present invention use a polymer electrolyte in a gel state as an electrolyte, so that when a liquid is used as the electrolyte of the flexible battery, leakage and leakage that may occur during bending can be prevented. .

상기 겔 폴리머 전해질은 비수성 유기용매와 리튬염의 용질, 겔 폴리머 형성용 모노머와 중합 개시제를 포함하는 유기 전해액을 겔화 열처리시켜 겔 폴리머 전해질을 형성할 수 있다. The gel polymer electrolyte may be formed by subjecting an organic electrolyte solution including a non-aqueous organic solvent, a solute of a lithium salt, a monomer for forming a gel polymer, and a polymerization initiator to gelation heat treatment to form a gel polymer electrolyte.

이와 같은 겔 폴리머 전해질은 상기 유기 전해액을 단독으로 열처리할 수도 있지만, 플렉서블 배터리의 내부에서 구비된 분리막에 상기 유기 전해액을 함침시킨 상태에서 열처리하여 모노머를 in-situ 중합하여 겔 상태의 겔 폴리머가 분리막(114)의 기공에 함습된 형태로 구현할 수 있다. 플렉서블 배터리내에서 in-situ 중합 반응은 열 중합을 통해 진행되며, 중합 시간은 대략 20분 내지 12시간 정도 소요되고, 열 중합은 40 내지 90℃에서 수행될 수 있다. Although such a gel polymer electrolyte may be heat-treated by the organic electrolyte alone, a separator provided inside the flexible battery is heat-treated in a state in which the organic electrolyte is impregnated to in-situ polymerization of monomers to form a gel polymer in a gel state as a separator It can be implemented in the form impregnated in the pores of (114). In the flexible battery, the in-situ polymerization reaction proceeds through thermal polymerization, the polymerization time is approximately 20 minutes to 12 hours, and the thermal polymerization may be performed at 40 to 90°C.

이때, 상기 겔 폴리머 형성용 모노머는 중합 개시제에 의해 중합 반응이 이루어지면서 중합체가 겔 폴리머를 형성하는 모노머라면 어떤 것도 사용 가능하다. 예를 들어, 메틸메타크릴레이트(MMA), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 폴리프로필렌 옥사이드(PPO), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리메타크릴레이트(PMA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 그 중합체에 대한 모노머나, 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜아크릴레이트와 같은 2개 이상의 관능기를 가지는 폴리아크릴레이트를 예시할 수 있다.In this case, as the monomer for forming the gel polymer, any monomer may be used as long as the polymer is a monomer that forms a gel polymer while the polymerization reaction is performed by the polymerization initiator. For example, methyl methacrylate (MMA), polyethylene oxide (PEO), polypropylene oxide (PPO), polyacrylonitrile (PAN), polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethacrylate (PMA), Polymethyl methacrylate (PMMA) or a monomer for a polymer thereof, or polyacrylate having two or more functional groups such as polyethylene glycol dimethacrylate and polyethylene glycol acrylate can be exemplified.

또한, 상기 중합 개시제의 예로는 벤조일퍼옥사이드(Benzoyl peroxide), 아세틸퍼옥사이드(Acetyl peroxide), 디라우릴퍼옥사이드(Dilauryl peroxide), 디-터트부틸퍼옥사이드(Di-tertbutylperoxide), 큐밀하이드로퍼옥사이드(Cumyl hydroperoxide), 하이드로겐퍼옥사이드(Hydrogen peroxide) 등의 유기과산화물류나 히드로과산화물류와, 2,2-아조비스(2-시아노부탄)(2,2-Azobis(2-cyanobutane)), 2,2-아조비스(메틸부티로나이트릴)(2,2-Azobis(Methylbutyronitrile)) 등의 아조화합물류 등이 있다. 상기 중합 개시제는 열에 의해 분해되어 라디칼을 형성하고, 자유라디칼 중합에 의해 모노머와 반응하여 겔 폴리머 전해질, 즉 겔 폴리머를 형성한다. In addition, examples of the polymerization initiator include benzoyl peroxide, acetyl peroxide, dilauryl peroxide, di-tertbutylperoxide, cumyl hydroperoxide ( Organic peroxides or hydroperoxides such as Cumyl hydroperoxide) and hydrogen peroxide, 2,2-Azobis (2-cyanobutane) (2,2-Azobis (2-cyanobutane)), 2, and azo compounds such as 2-azobis(methylbutyronitrile) (2,2-Azobis(Methylbutyronitrile)). The polymerization initiator is decomposed by heat to form radicals, and reacts with monomers by free radical polymerization to form a gel polymer electrolyte, that is, a gel polymer.

상기 겔 폴리머 형성용 모노머는 유기 전해액에 대하여 1 내지 10 중량% 로 사용되는 것이 바람직하다. 상기 모노머의 함량이 1 미만이면 겔형의 전해질이 형성되기 어렵고 10 중량%를 초과하는 경우에는 수명 열화의 문제가 있다. 또한, 상기 중합 개시제는 상기 겔 폴리머 형성용 모노머에 대하여 0.01~5 중량%로 포함될 수 있다.The monomer for forming the gel polymer is preferably used in an amount of 1 to 10% by weight based on the organic electrolyte. When the content of the monomer is less than 1, it is difficult to form a gel-type electrolyte, and when it exceeds 10 wt%, there is a problem of deterioration of life. In addition, the polymerization initiator may be included in an amount of 0.01 to 5% by weight based on the monomer for forming the gel polymer.

한편, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')는 상기 실링부(126) 중 적어도 일부가 접이선(127)을 매개로 상기 수용부(125)의 상면 또는 하면 중 적어도 어느 일측으로 접이됨으로써 상기 전해액 및 전극조립체(110)를 수용하기 위한 수용부(125)의 면적을 넓힐 수 있도록 한다.On the other hand, in the flexible batteries 100 and 100 ′ according to the present invention, at least a portion of the sealing portion 126 is folded to at least one side of the upper surface or the lower surface of the receiving portion 125 via a folding line 127, so that the electrolyte solution and to increase the area of the accommodating part 125 for accommodating the electrode assembly 110 .

여기서, 상기 접이선(127)은 상기 외장재(120)의 길이방향 또는 폭방향 중 적어도 어느 하나의 방향과 평행하도록 배치된다.Here, the folding line 127 is disposed to be parallel to at least one of a longitudinal direction and a width direction of the exterior member 120 .

이를 통해, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')는 상기 수용부(125)의 테두리를 둘러싸는 실링부(126)가 외장재(120)의 상면 또는 하면으로 접혀짐으로써 접혀진 실링부(126)에 해당하는 폭만큼 상기 수용부(125)의 면적을 넓힐 수 있게 된다. 이로 인해, 상기 실링부(126)의 폭만큼 해당하는 데드스페이스를 줄일 수 있게 되므로 상기 플렉서블 배터리(100,100')의 전체 폭 또는 전체 길이는 동일하게 유지하면서도 상기 수용부(125)의 면적을 상대적으로 넓힐 수 있게 된다.Through this, the flexible battery 100 and 100 ′ according to the present invention is the sealing portion 126 that is folded by folding the sealing portion 126 surrounding the rim of the receiving portion 125 to the upper or lower surface of the exterior material 120 . The area of the accommodating part 125 can be widened by a corresponding width. Due to this, since it is possible to reduce the dead space corresponding to the width of the sealing part 126 , the area of the accommodating part 125 is relatively reduced while maintaining the same overall width or total length of the flexible batteries 100 and 100 ′. can be expanded

즉, 상기 플렉서블 배터리(100,100')의 전체적인 크기가 동일하더라도 넓어진 수용부(125)의 면적에 해당하는 면적만큼 전극조립체(110)의 크기를 늘릴 수 있음으로써 동일한 크기를 유지하면서도 상대적으로 고용량의 플렉서블 배터리를 구현할 수 있게 된다.That is, even if the overall sizes of the flexible batteries 100 and 100 ′ are the same, the size of the electrode assembly 110 can be increased by an area corresponding to the enlarged area of the accommodating part 125 , thereby maintaining the same size and relatively high capacity flexible. battery can be implemented.

여기서, 상기 수용부(125)의 상면 또는 하면 중 적어도 일측으로 접이되는 실링부(126)는 상기 양극(112) 및 음극(116)과 각각 전기적으로 연결된 한 쌍의 전극단자(118a,118b)가 포함되지 않는 실링부이다.Here, the sealing portion 126, which is folded to at least one side of the upper surface or the lower surface of the receiving portion 125, includes a pair of electrode terminals 118a and 118b electrically connected to the positive electrode 112 and the negative electrode 116, respectively. Sealing part not included.

즉, 상기 한 쌍의 전극단자(118a,118b)가 상기 외장재(120)의 전단 또는 후단 측에 배치되는 경우 상기 플렉서블 배터리(100,100')는 상기 전극단자(118a,118b)를 포함하지 않는 양 측단 측이 외장재(120)의 길이방향과 평행한 방향으로 배치되는 접이선(127)을 매개로 상기 수용부(125)의 상면 또는 하면 중 적어도 일측으로 접이될 수도 있고(도 5의 (a) 내지 도 5의 (b) 참조), 상기 전극단자(118a,118b)를 포함하지 않는 후단 측이 외장재(120)의 폭방향과 평행한 방향으로 배치되는 접이선(127)을 매개로 상기 수용부(125)의 상면 또는 하면 중 적어도 일측으로 접이될 수도 있으며(도 5의 (d) 참조), 이들이 상호 조합된 형태로 접이될 수도 있다(도 5의 (e) 참조). 더불어, 전체길이에 대하여 일부길이가 외장재(120)의 폭방향과 평행한 방향으로 배치되는 접이선을 매개로 접이될 수도 있다(도 5의 (b) 및 도 5의 (c) 참조).That is, when the pair of electrode terminals 118a and 118b are disposed on the front or rear end of the casing 120 , the flexible batteries 100 and 100 ′ have both side ends that do not include the electrode terminals 118a and 118b. The side may be folded to at least one of the upper surface or the lower surface of the accommodating part 125 via a folding line 127 disposed in a direction parallel to the longitudinal direction of the exterior material 120 (FIG. 5(a) to 5(b)), the receiving part ( 125) may be folded to at least one side of the upper surface or the lower surface (refer to FIG. 5(d)), and may be folded in a combined form (see FIG. 5(e)). In addition, a partial length with respect to the entire length may be folded through a folding line disposed in a direction parallel to the width direction of the exterior material 120 (see FIGS. 5(b) and 5(c)).

이때, 상기 접이선(127)은 상기 실링부(126) 상에 배치되어 실링부(126) 중 일부의 폭이 접이될 수도 있지만, 적어도 일부가 상기 수용부(125)의 테두리로부터 내측으로 일정간격 이격되도록 형성된다(도 3 및 4a 참조). 다시 말하면, 상기 접이선(127)은 상기 수용부(125)와 실링부(126)의 경계선으로부터 상기 수용부(125)의 내측으로 일정간격 이격된다. 더욱 상세하게는 상기 수용부(125)에 수용되는 전극조립체(110)의 측단과 상기 수용부(125) 및 실링부(126)를 구획하는 경계선 사이의 영역에 위치하도록 배치된다.In this case, the folding line 127 is disposed on the sealing part 126 so that the width of a part of the sealing part 126 may be folded, but at least a part of the folding line 127 is at a predetermined interval inward from the rim of the accommodating part 125 . It is formed to be spaced apart (see FIGS. 3 and 4A). In other words, the folding line 127 is spaced apart from the boundary line between the accommodating part 125 and the sealing part 126 to the inside of the accommodating part 125 by a predetermined interval. In more detail, it is arranged to be positioned in a region between the side end of the electrode assembly 110 accommodated in the receiving part 125 and the boundary line dividing the receiving part 125 and the sealing part 126 .

즉, 상기 외장재(120)가 접이되는 지점을 가이드하는 접이선(127)은 적어도 일부가 상기 수용부(125)의 내측에 위치하도록 형성되고 상기 외장재(120)의 길이방향 또는 폭방향 중 적어도 어느 하나의 방향과 평행하도록 배치됨으로써 상기 실링부(126) 중 일부를 접이하는 과정에서 구부러지는 부분이 항상 수용부(125) 측에 위치하게 된다.That is, at least a portion of the folding line 127 guiding the folding point of the exterior member 120 is formed to be located inside the receiving part 125 , and at least one of a longitudinal direction or a width direction of the exterior member 120 . By being arranged to be parallel to one direction, the bent part in the process of folding a part of the sealing part 126 is always positioned on the receiving part 125 side.

이는, 상기 외장재를 구성하는 상기 제1수지층(121a,122a)이 접착제에 의해 경화가 일어나면 크랙이 발생할 확률이 매우 높아진다. 이에 따라, 접이과정에서 상기 접이선(127)이 접착제와 직접 접촉되는 실링부(126) 상에 위치하게 되면 상기 접착제에 의해 제1수지층(121a,122a)이 경화되어 접이 부분에서 크랙이 발생하게 된다. 이로 인해, 상기 크랙을 통해 수용부(125)에 수용된 전해액이 누설되고, 누설된 전해액이 제1수지층(121a,122a)에 적층된 금속층(121b,122b)을 통해 이동됨으로써 전기적인 쇼트가 발생하게 된다.In this case, when the first resin layers 121a and 122a constituting the exterior material are cured by an adhesive, the probability of occurrence of cracks is very high. Accordingly, when the fold line 127 is positioned on the sealing part 126 that is in direct contact with the adhesive during the folding process, the first resin layers 121a and 122a are cured by the adhesive to generate cracks in the foldable part. will do For this reason, the electrolyte contained in the accommodating part 125 leaks through the crack, and the leaked electrolyte moves through the metal layers 121b and 122b stacked on the first resin layers 121a and 122a, thereby causing an electrical short. will do

본 발명에서는 상기 접이선(127)이 접착제가 배치되지 않는 수용부(123) 상에 위치하도록 함으로써 접착제에 의한 제1수지층(121a,122a)의 경화를 방지함으로써 접이에 의해 상기 제1수지층(121a,122a)에 크랙이 발생할 수 있는 위험을 미연에 방지할 수 있게 된다.In the present invention, the first resin layer by folding by preventing the curing of the first resin layers 121a and 122a by the adhesive by placing the fold line 127 on the receiving part 123 where the adhesive is not disposed. It is possible to prevent the risk of cracks occurring in (121a, 122a) in advance.

달리 말하면, 데드스페이스를 최소화하기 위하여 폭방향 또는 길이방향으로 돌출되는 실링부(126)를 포함한 테두리측을 상기 수용부(125)의 일면 측으로 접이하게 되는 경우, 접이되는 부분이 상기 접이선(127)에 의해 가이드되어 접이됨으로써 상기 접이선(127)과 일치하는 부분에 형성된다.In other words, when the edge including the sealing part 126 protruding in the width direction or the length direction is folded toward one side of the receiving part 125 in order to minimize the dead space, the folded part is the folding line 127 . ) is guided and folded, so that it is formed in a portion coincident with the fold line 127 .

이때, 상기 접이선(127)이 상기 수용부(125)와 연결되는 실링부(126)의 경계선에 위치하거나 실링부(126)측에 치우치도록 위치하게 되면, 접이되는 부분이 실링부(126)에 위치하거나 실링부(126) 및 수용부(125)의 경계선에 위치하게 되므로 제1수지층(121a,122a)이 상기 실링부(126) 영역에 존재하는 접착제와 접촉함으로써 접착제에 의한 경화가 발생된다. At this time, when the folding line 127 is positioned at the boundary line of the sealing part 126 connected to the receiving part 125 or located to be biased toward the sealing part 126 , the folded part is the sealing part 126 . ) or located at the boundary line between the sealing part 126 and the receiving part 125, the first resin layers 121a and 122a come into contact with the adhesive present in the sealing part 126 area, so that curing by the adhesive is possible. occurs

이에 따라, 접이과정에서 접착제에 의해 경화된 제1수지층(121a,122a)에 크랙이 발생하게 되면 상기 수용부(125)에 수용된 전해액은 상기 크랙을 통해 누수되어 제1수지층(121a,122a)에 적층된 금속층(121b,122b)으로 이동됨으로써 전기적인 쇼트가 발생할 수 있게 된다.Accordingly, when cracks occur in the first resin layers 121a and 122a cured by the adhesive during the folding process, the electrolyte contained in the accommodating part 125 leaks through the cracks and the first resin layers 121a and 122a ) by moving to the metal layers 121b and 122b stacked on top of each other, thereby causing an electrical short.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 접이되는 위치를 가이드하는 상기 접이선(127)이 실링부(126)의 내측영역, 즉 상기 수용부(125) 및 실링부(126)의 경계선으로부터 상기 수용부(125)의 내측으로 일정간격 이격된 위치에 형성되도록 함으로써 접착제에 의한 경화를 방지하여 접이되는 부분에서의 크랙 발생을 없애줌으로써 전해액의 누설에 의한 전기적인 쇼트를 미연에 방지할 수 있도록 한다.In the present invention, in order to solve this problem, the folding line 127 for guiding the folding position is received from the inner region of the sealing part 126 , that is, from the boundary line between the receiving part 125 and the sealing part 126 . By forming the portion 125 in a position spaced apart from each other by a predetermined distance, it prevents curing by the adhesive, thereby eliminating cracks in the folded portion, thereby preventing an electric short due to leakage of the electrolyte in advance.

이때, 상기 플렉서블 배터리(100,100')에서 수용부(125)의 상면 측 또는 하면 측으로 접이되는 부분은 상기 수용부(125)의 동일면 상으로 접이될 수도 있고(도 2 참조), 서로 반대면 상으로 각각 접이될 수도 있다(도 5의 (a) 참조). At this time, the portion of the flexible battery 100 and 100 ′ that is folded toward the upper or lower surface of the accommodating part 125 may be folded on the same surface of the accommodating part 125 (see FIG. 2 ), or on opposite surfaces. Each may be folded (refer to FIG. 5(a)).

한편, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100)는 전극조립체(110) 및 외장재(120)에 밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴(119,124)이 각각 구비되며, 상기 외장재(120)에 형성되는 제1패턴(124)과 상기 전극조립체(110)에 형성되는 제2패턴(119)이 서로 동일한 방향성을 갖도록 구비된다.On the other hand, the flexible battery 100 according to the present invention is provided with patterns 119 and 124 for contraction and relaxation in the longitudinal direction when bending the electrode assembly 110 and the exterior material 120, respectively, and is formed on the exterior material 120. The first pattern 124 and the second pattern 119 formed on the electrode assembly 110 are provided to have the same directionality.

이와 같은 패턴(119,124)은 상기 플렉서블 배터리(100)의 밴딩시 휘어지는 부분에서 곡률의 변화에 의해 발생되는 길이변화량을 상쇄하여 줌으로써 기재 자체가 수축되거나 이완되는 것을 방지하거나 최소화하게 된다.Such patterns 119 and 124 offset an amount of length change caused by a change in curvature in a bent portion of the flexible battery 100 during bending, thereby preventing or minimizing the shrinkage or relaxation of the substrate itself.

이를 통해, 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120)를 구성하는 기재 자체의 변형량이 방지되거나 최소화되므로 반복적인 밴딩이 일어나더라도 휘어지는 부분에서 국부적으로 일어날 수 있는 기재 자체의 변형량이 최소화됨으로써 전극조립체(110) 및 외장재(120)가 밴딩에 의해 국부적으로 파손되거나 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.Through this, since the amount of deformation of the substrate itself constituting the electrode assembly 110 and the casing 120 is prevented or minimized, the amount of deformation of the substrate itself that may occur locally in the bent portion is minimized even if repeated bending occurs, thereby minimizing the electrode assembly ( 110) and the exterior material 120 can be prevented from being locally damaged by bending or from deterioration in performance.

이때, 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)은 서로 동일한 방향성뿐만 아니라 제1패턴(124)과 제2패턴(119)이 서로 일치하도록 배치된다. 이는, 상기 제1패턴(124)과 제2패턴(119)이 항상 동일한 거동이 일어날 수 있도록 함으로써 밴딩이 일어난 후 원상태로 복귀된다 하더라도 항상 제1패턴(124)과 제2패턴(119)이 최초의 상태를 유지할 수 있도록 하기 위함이다.In this case, the first pattern 124 and the second pattern 119 are arranged so that the first pattern 124 and the second pattern 119 coincide with each other as well as the same directionality. This allows the first pattern 124 and the second pattern 119 to always have the same behavior, so that even if the first pattern 124 and the second pattern 119 are returned to their original state after bending occurs, the first pattern 124 and the second pattern 119 are always the first. in order to maintain the status of

이는, 도 15a 및 도 15b의 그래프를 통해 확인할 수 있다.This can be confirmed through the graphs of FIGS. 15A and 15B .

즉, 온도 25℃, 습도 85%의 환경에서 플렉서블 배터리의 양 단부측에 힘을 가하여 굽혀진 부분에서의 곡률이 25mm가 되도록 밴딩시키고 100회의 충방전을 수행하게 되면, 도 15a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')의 경우 밴딩하지 않았을 때의 용량(130mAh)에 비하여 대략 15% 감소된 용량(110mAh)을 나타내었고 100회가 수행되더라도 성능이 유지되었으나(실시예), 외장재 측에만 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성한 플렉서블 배터리의 경우 최초대비 대략 60% 감소된 용량(52mAh)에서 서서히 떨어지는 성능을 나타내었고 50회가 넘어갈 경우 충방전이 불가능 하였으며(비교예 1), 외장재 및 전극조립체 모두 패턴이 형성되지 않은 단순 판상의 형태로 구비되는 플렉서블 배터리의 경우 최초대비 대략 80% 감소된 용량(26mAh)의 저하가 발생하였고 30회가 넘어갈 경우 충방전이 불가능함을 확인할 수 있었다(비교예 2).That is, when a force is applied to both ends of the flexible battery in an environment of 25° C. and 85% humidity to bend the bent portion so that the curvature becomes 25 mm, and 100 times of charging and discharging are performed, as shown in FIG. 15A , In the case of the flexible batteries 100 and 100' according to the present invention, the capacity (110 mAh) was reduced by approximately 15% compared to the capacity (130 mAh) when not banded, and the performance was maintained even after performing 100 times (Example), but the exterior material In the case of a flexible battery that formed a pattern for contraction and relaxation only on the side, it showed a performance that gradually decreased at a capacity (52mAh) that was reduced by approximately 60% compared to the first, and charging and discharging was impossible after 50 times (Comparative Example 1), and the exterior material And in the case of the flexible battery provided in the form of a simple plate with no pattern formed on both of the electrode assemblies, the capacity (26mAh) decreased by approximately 80% compared to the first, and it was confirmed that charging and discharging was impossible after 30 cycles. (Comparative Example 2).

한편, 온도 25℃, 습도 85%의 환경에서 플렉서블 배터리의 길이 중간을 완전히 접은 상태에서 원상태로 복귀시킨 후 시간에 따른 배터리에서의 전압을 측정한 결과, 도 15b에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')의 경우에는 전압값의 변화가 발생하지 않았으나(실시예), 외장재 측에만 수축 및 이완을 위한 패턴을 형성한 플렉서블 배터리와(비교예 1), 외장재 및 전극조립체 모두 패턴이 형성되지 않은 단순 판상의 형태로 구비되는 플렉서블 배터리(비교예 2)는 전압값의 저하가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, after returning to the original state in the fully folded state in the middle of the length of the flexible battery in an environment of temperature 25 ℃ and humidity of 85%, as a result of measuring the voltage in the battery over time, as shown in Fig. 15b, according to the present invention In the case of the flexible batteries 100 and 100', the voltage value did not change (Example), but the flexible battery in which a pattern for contraction and relaxation was formed only on the side of the exterior material (Comparative Example 1), the pattern of both the exterior material and the electrode assembly It was confirmed that a voltage value decrease occurred in the flexible battery (Comparative Example 2) provided in the form of a simple plate that was not formed.

달리 말하면, 외장재(120) 및 전극조립체(110)에 수축 및 이완을 위한 패턴(119,124)이 서로 일치하도록 형성되는 경우 밴딩이 발생하더라도 성능의 저하가 크게 발생하지 않는 반면에 외장재 측에만 패턴을 형성하거나 외장재 및 전극조립체에 모두 패턴을 형성하지 않는 경우 밴딩에 의해 크랙이 발생하거나 전해액의 누액이 발생하여 배터리로서의 성능 저하가 발생한다는 것을 확인할 수 있었다.In other words, when the patterns 119 and 124 for contraction and relaxation are formed on the exterior material 120 and the electrode assembly 110 to match each other, even if banding occurs, a significant decrease in performance does not occur, whereas a pattern is formed only on the exterior material side. Alternatively, it was confirmed that, if the pattern was not formed on both the exterior material and the electrode assembly, cracks occurred due to banding or electrolyte leakage occurred, resulting in deterioration of performance as a battery.

이와 같이, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')는 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120)에 밴딩시 발생되는 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위한 패턴(119,124)이 서로 일치하도록 형성됨으로써 밴딩이 발생하더라도 상기 전극조립체(110)와 외장재(120)가 전체 길이에 대하여 항상 균일한 간격 또는 접촉상태를 유지할 수 있게 되므로 상기 전극조립체(110)와 함께 봉지되는 전해액이 전체 길이에 대하여 균일하게 분포됨으로써 배터리로서의 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.In this way, the flexible batteries 100 and 100 ′ according to the present invention are formed so that the patterns 119 and 124 for contraction and relaxation in the longitudinal direction generated when bending the electrode assembly 110 and the exterior material 120 coincide with each other. Even when this occurs, since the electrode assembly 110 and the exterior material 120 can always maintain a uniform distance or contact state over the entire length, the electrolyte sealed together with the electrode assembly 110 is uniformly distributed over the entire length. As a result, it is possible to prevent deterioration of performance as a battery.

이를 위해, 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)은 각각의 산부 및 골부가 상기 외장재(120) 및 전극조립체(110)의 폭방향과 평행한 방향으로 형성되며, 상기 외장재(120) 및 전극조립체(110)의 길이방향을 따라 산부 및 골부가 교대로 배치된다. 더불어, 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)을 구성하는 산부 및 골부는 산부는 산부끼리, 골부는 골부끼리 서로 동일한 위치에 형성됨으로써 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)이 서로 합치되도록 한다.To this end, in the first pattern 124 and the second pattern 119, each of the peaks and valleys is formed in a direction parallel to the width direction of the exterior material 120 and the electrode assembly 110, and the exterior material 120 ) and the ridges and valleys are alternately disposed along the longitudinal direction of the electrode assembly 110 . In addition, the first pattern 124 and the second pattern 124 and the second pattern ( 119) to coincide with each other.

구체적으로 설명하면, 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)의 산부 및 골부는 상기 외장재(120) 및 전극조립체(110)의 폭방향과 평행한 직선에 대하여 평행한 방향으로 형성되며, 길이방향을 따라 상기 산부 및 골부가 반복적으로 배치된다.Specifically, the ridges and valleys of the first pattern 124 and the second pattern 119 are formed in a direction parallel to a straight line parallel to the width direction of the exterior material 120 and the electrode assembly 110, , the ridges and valleys are repeatedly arranged along the longitudinal direction.

이때, 상기 패턴(119,124)은 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120)의 폭방향과 평행한 방향으로 연속적으로 형성될 수 있고 비연속적으로 형성될 수도 있으며(도 7 참조), 상기 전극조립체(110) 및 외장재(120)의 전체 길이에 대하여 형성될 수도 있고 일부 길이에 대하여 부분적으로 형성될 수도 있다(도 8 참조).At this time, the patterns 119 and 124 may be continuously formed in a direction parallel to the width direction of the electrode assembly 110 and the casing 120 or may be formed discontinuously (see FIG. 7 ), and the electrode assembly ( 110) and the exterior member 120 may be formed for the entire length or may be formed partially for a partial length (refer to FIG. 8).

여기서, 상기 산부 및 골부는 반원을 포함하는 호형단면, 삼각이나 사각을 포함하는 다각단면 및 호형단면과 다각단면이 상호 조합된 다양한 형상의 단면 중 어느 하나의 단면을 갖도록 구비될 수 있으며, 각각의 산부 및 골부는 동일한 피치 및 폭을 갖도록 구비될 수도 있지만 서로 다른 피치 및 폭을 갖도록 구비될 수도 있다(도 9 내지 도 12 참조). 더불어, 상기 패턴(119,124)은 프리즘 패턴, 엠보싱 패턴과 같은 입방체의 패턴으로 형성될 수도 있다(도 13 참조).Here, the peaks and valleys may be provided to have a cross section of any one of an arc-shaped cross-section including a semicircle, a polygonal cross-section including a triangle or a square, and a cross-section of various shapes in which arc-shaped cross-sections and polygonal cross-sections are combined with each other, and each The peaks and valleys may be provided to have the same pitch and width, but may also be provided to have different pitches and widths (see FIGS. 9 to 12 ). In addition, the patterns 119 and 124 may be formed in a cubic pattern such as a prism pattern or an embossing pattern (see FIG. 13 ).

이를 통해, 외장재(120) 및 전극조립체(110)가 반복적인 밴딩에 의해 길이방향에 대한 수축 및 이완이 반복적으로 일어나더라도 상기 패턴(119,124)을 통해 수축 및 이완의 변화량이 상쇄됨으로써 기재 자체에 가해지는 피로도를 줄일 수 있게 된다.Through this, even if the packaging material 120 and the electrode assembly 110 repeatedly undergo contraction and relaxation in the longitudinal direction due to repeated bending, the amount of change in contraction and relaxation is offset through the patterns 119 and 124 and applied to the substrate itself. It can reduce fatigue.

한편, 상기 제1패턴(124) 및 제2패턴(119)은 도 7에 도시된 바와 같이 서로 이웃하는 산부간의 간격 또는 골부간의 간격이 동일한 간격으로 형성될 수도 있고 서로 다른 간격을 갖도록 구비될 수도 있으며, 동일한 간격과 서로 다른 간격이 조합된 형태로 구비될 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 7 , the first pattern 124 and the second pattern 119 may have the same spacing between adjacent peaks or valleys, or may be provided to have different spacings. In addition, the same interval and different intervals may be provided in a combined form.

일례로, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100,100')가 시계줄과 같은 제품에 적용되는 경우 전체길이에 대하여 상기 패턴(119,124)을 구성하는 산부 및 골부간의 간격이 동일한 간격으로 형성될 수도 있지만, 시계줄을 착용하거나 착용을 해제하는 과정에서 상대적으로 빈번하게 밴딩이 일어나는 결합부위 측에 형성되는 산부와 골부간의 간격을 가깝게 함으로써 상기 패턴(119,124)에 의해 상쇄되는 수축 및 이완의 변화량을 다른 부위에 비하여 상대적으로 크게 할 수도 있다.As an example, when the flexible battery 100 and 100 ′ according to the present invention is applied to a product such as a watch band, the interval between the peaks and valleys constituting the patterns 119 and 124 for the entire length may be formed at the same interval, but The amount of change in contraction and relaxation offset by the patterns 119 and 124 by making the distance between the ridge and trough formed on the side of the joint where banding occurs relatively frequently in the process of wearing or releasing the string closer is compared with other parts. It can also be made relatively large.

더불어, 상기 외장재(120)에 형성되는 제1패턴(124)은 상기 외장재(120) 표면 전체에 형성될 수도 있지만 부분적으로 형성될 수도 있다.In addition, the first pattern 124 formed on the exterior material 120 may be formed on the entire surface of the exterior material 120 or may be partially formed.

일례로, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 플렉서블 배터리(100')는 상기 제1패턴(124)이 상기 전극조립체(110) 및 전해액을 수용하기 위한 수용부(125)를 형성하는 제1영역에만 형성될 수도 있다.For example, as shown in FIG. 6 , in the flexible battery 100 ′ according to the present invention, the first pattern 124 forms a accommodating part 125 for accommodating the electrode assembly 110 and the electrolyte. It may be formed in only one area.

이는, 전해액이 외부로 누수되는 것을 방지하기 위하여 실링부를 구성하는 제2영역 측에는 상기 제1패턴(124)을 형성하지 않음으로써 상기 제1패턴(124)을 따라 전해액이 이동할 수 있는 가능성을 차단하고 제1외장재(121)와 제2외장재(122) 간의 접합력을 향상시켜 기밀성을 높일 수 있도록 하기 위함이다.This blocks the possibility that the electrolyte may move along the first pattern 124 by not forming the first pattern 124 on the side of the second region constituting the sealing part in order to prevent the electrolyte from leaking to the outside. This is to improve airtightness by improving the bonding force between the first exterior material 121 and the second exterior material 122 .

여기서, 상기 제1패턴(124)이 제1영역에만 형성되는 경우 상기 제1패턴(124)은 제1영역의 전체면적에 대하여 형성될 수도 있고 상기 전극조립체(110)의 면적과 일치하는 면적에 해당하는 영역에만 형성될 수도 있음을 밝혀둔다.Here, when the first pattern 124 is formed only in the first region, the first pattern 124 may be formed with respect to the entire area of the first region, or may be formed on the area coincident with the area of the electrode assembly 110 . Note that it may be formed only in the corresponding area.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 플렉서블 배터리(100)는 도 16에 도시된 바와 같이 상기 외장재(120)의 표면을 덮는 하우징(130)을 포함하고, 상기 하우징(130)은 충전 대상기기와의 전기적인 연결을 위한 적어도 하나의 단자부(132)가 구비됨으로써 보조배터리의 형태로 구현될 수 있다. 여기서, 상기 하우징(130)은 플라스틱이나 금속과 같은 강성을 갖는 재질로 이루어질 수도 있지만, 실리콘이나 가죽 등과 같이 플렉서블한 연질의 재료가 사용될 수 있다.On the other hand, the flexible battery 100 according to an embodiment of the present invention includes a housing 130 covering the surface of the exterior material 120 as shown in FIG. 16 , and the housing 130 is a charging target device and At least one terminal unit 132 for electrical connection of the battery may be provided in the form of an auxiliary battery. Here, the housing 130 may be made of a material having rigidity such as plastic or metal, but a flexible and soft material such as silicon or leather may be used.

여기서, 상기 보조배터리는 팔찌, 발찌와 같은 악세사리, 시계줄 등으로 구현되어 상기 충전 대상기기의 충전이 불필요한 경우에는 패션용품으로 사용하고, 상기 충전 대상기기의 충전이 필요한 경우에는 상기 단자부(132)를 통하여 충전대상기기와 전기적으로 연결됨으로써 장소에 구애받지 않고 충전 대상기기의 메인 배터리를 충전할 수 있게 된다.Here, the auxiliary battery is implemented as accessories such as bracelets and anklets, watch straps, etc., and is used as a fashion product when charging of the charging target device is unnecessary, and when charging of the charging target device is required, the terminal unit 132 By being electrically connected to the charging target device through the , it is possible to charge the main battery of the charging target device regardless of location.

여기서, 상기 단자부(131)가 하우징(130)의 단부에 한 쌍으로 구비되는 것을 도시하였지만 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 단자부(131)의 위치는 하우징(130)의 측부에 구비될 수도 있고, 하우징의 상부면 또는 하부면 등과 같이 다양한 위치에 형성될 수 있다. 또한, 상기 단자부(131)는 음극단자와 양극단자가 분리된 형태로 구비될 수도 있고 USB 등과 같이 양극과 음극이 통합된 형태로 구비될 수도 있음을 밝혀둔다.Here, although it is illustrated that the terminal part 131 is provided as a pair at the end of the housing 130 , the present invention is not limited thereto, and the position of the terminal part 131 may be provided on the side of the housing 130 , It may be formed in various positions, such as the upper surface or the lower surface of the. In addition, it should be noted that the terminal unit 131 may be provided in a form in which a negative terminal and a positive terminal are separated, or may be provided in a form in which a positive electrode and a negative electrode are integrated, such as USB.

또한, 본 발명의 플렉서블 배터리는 플렉서블을 요하는 전기적 및/또는 전자적 디바이스의 메인 배터리나 보조 배터리로 사용될 수 있다. 일례로, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리는 스마트 워치의 시계줄, 플렉서블 디스플레이 등과 같은 전자기기 등에 폭넓게 사용될 수 있음을 밝혀둔다.In addition, the flexible battery of the present invention may be used as a main battery or an auxiliary battery of an electrical and/or electronic device requiring flexibility. For example, it is pointed out that the flexible battery according to the present invention can be widely used in electronic devices such as a watch strap of a smart watch and a flexible display.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , changes, deletions, additions, etc. may easily suggest other embodiments, but this will also fall within the scope of the present invention.

100,100' : 플렉서블 배터리 110 : 전극조립체
112 : 양극 112a : 양극집전체
112b : 양극 활물질 114 : 분리막
114a : 부직포층 114b : 나노섬유웹층
116 : 음극 116a : 음극집전체
116b : 음극 활물질 118a : 음극단자
118b : 양극단자 119 : 제2패턴
120 : 외장재 121 : 제1외장재
121a : 제1수지층 121b : 금속층
121c : 제2수지층 122 : 제2외장재
122a : 제1수지층 122b : 금속층
123c : 제2수지층 124 : 제1패턴
125 : 수용부 126 : 실링부
127 : 접이선 130 : 하우징
132 : 단자부
100,100': flexible battery 110: electrode assembly
112: positive electrode 112a: positive electrode current collector
112b: positive active material 114: separator
114a: nonwoven layer 114b: nanofiber web layer
116: negative electrode 116a: negative electrode current collector
116b: negative active material 118a: negative terminal
118b: positive terminal 119: second pattern
120: exterior material 121: first exterior material
121a: first resin layer 121b: metal layer
121c: second resin layer 122: second exterior material
122a: first resin layer 122b: metal layer
123c: second resin layer 124: first pattern
125: accommodating part 126: sealing part
127: folding line 130: housing
132: terminal part

Claims (25)

전극조립체; 및
상기 전극조립체 및 전해액이 수용되는 수용부와, 상기 수용부의 테두리를 따라 형성되어 상기 수용부의 테두리를 밀봉하는 실링부를 포함하는 외장재;를 포함하고,
상기 실링부 중 적어도 일부는 상기 외장재의 길이방향 및 폭방향 중 적어도 어느 하나의 방향과 평행하게 형성되는 접이선을 매개로 상기 수용부의 상면 또는 하면으로 접이되며,
밴딩시 길이방향에 대한 수축 및 이완을 위하여 길이방향을 따라 교대로 형성되는 복수 개의 산부 및 골부를 포함하는 패턴을 포함하되,
상기 패턴은,
상기 외장재의 적어도 일면에 형성되는 제1패턴; 및
상기 제1패턴과 서로 일치하도록 상기 전극조립체에 형성되는 제2패턴;을 포함하는 플렉서블 배터리.
electrode assembly; and
Including; and a housing part in which the electrode assembly and the electrolyte are accommodated, and a sealing part formed along the rim of the accommodating part to seal the rim of the accommodating part;
At least a portion of the sealing portion is folded to the upper or lower surface of the receiving portion via a folding line formed parallel to at least one of the longitudinal direction and the width direction of the exterior material,
Including a pattern including a plurality of peaks and valleys alternately formed along the longitudinal direction for contraction and relaxation in the longitudinal direction during bending,
The pattern is
a first pattern formed on at least one surface of the exterior material; and
A flexible battery comprising a; a second pattern formed on the electrode assembly to coincide with the first pattern.
제 1항에 있어서,
상기 접이선은 상기 수용부와 실링부를 구분하는 경계선으로부터 상기 수용부의 내측으로 일정간격 이격되도록 형성되는 플렉서블 배터리.
The method of claim 1,
The foldable line is formed to be spaced apart from the boundary line dividing the accommodating part and the sealing part to the inside of the accommodating part by a predetermined interval.
제 1항에 있어서,
상기 외장재는 제1수지층, 금속층 및 제2수지층이 순차적으로 적층되어 형성된 것인 플렉서블 배터리.
The method of claim 1,
The packaging material is a flexible battery that is formed by sequentially stacking a first resin layer, a metal layer, and a second resin layer.
삭제delete 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 기재된 플렉서블 배터리;
상기 외장재의 표면을 덮는 하우징; 및
충전 대상기기와의 전기적인 연결을 위한 적어도 하나의 단자부;를 포함하는 보조배터리.
The flexible battery according to any one of claims 1 to 3;
a housing covering the surface of the exterior material; and
Auxiliary battery including; at least one terminal for electrical connection with the charging target device.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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