KR20060041559A - Open-typed thin film battery - Google Patents

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KR20060041559A
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Abstract

개방형 박막 전지는, 세퍼레이터(separator); 상기 세퍼레이터의 양측에 각각 배치되며 양극 활물질을 함유하는 양극 활물질층과 음극 활물질을 함유하는 음극 활물질층; 상기 양극 활물질층과 상기 음극 활물질층의 외측에 배치되는 박막 집전층; 및 상기 박막 집전층의 외측에 배치되는 전기 절연성의 외부 필름층을 포함한다. 상기 세퍼레이터는 물 또는 전해액을 함유하지 아니하며, 그 사용 시에 외부로부터 물 또는 전해액이 유입될 수 있도록 형성된다.An open type thin film battery includes a separator; A cathode active material layer including a cathode active material layer and a cathode active material layer disposed on both sides of the separator and containing a cathode active material; A thin film current collector layer disposed outside the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer; And an electrically insulating outer film layer disposed outside the thin film current collector layer. The separator does not contain water or an electrolyte and is formed so that water or an electrolyte may flow from the outside during its use.

박막, 필름형, 전해액, 전지Thin Film, Film, Electrolyte, Battery

Description

개방형 박막 전지{OPEN-TYPED THIN FILM BATTERY}Open Thin Film Battery {OPEN-TYPED THIN FILM BATTERY}

도1은 본 발명의 실시예에 의한 개방형 박막 전지의 사시도이다.1 is a perspective view of an open type thin film battery according to an embodiment of the present invention.

도2는 도1의 개방형 박막 전지의 분해 사시도이다.FIG. 2 is an exploded perspective view of the open type thin film battery of FIG. 1.

도3은 본 발명의 다른 실시예에 의한 개방형 박막 전지의 사시도이다.3 is a perspective view of an open type thin film battery according to another embodiment of the present invention.

도4는 도3의 개방형 박막 전지의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view of the open-type thin film battery of FIG. 3.

본 발명은 개방형 박막 전지에 관한 것이다.The present invention relates to an open type thin film battery.

일반적으로 전지(battery)는 그 내부에 들어 있는 화학물질의 전기화학적 산화-환원 반응 시에 발생하는 화학에너지를 전기에너지로 변환하는 장치를 의미하며, 그 사용상 특성에 따라 전지 속의 에너지가 고갈되면 폐기해야 하는 1차전지(primary battery)와 계속 충전하면서 여러 번 재사용이 가능한 2차전지(rechargeable battery)로 구분될 수 있다.In general, a battery means a device that converts chemical energy generated during electrochemical oxidation-reduction reaction of chemical substances into electrical energy, and is disposed of when the energy in the battery is depleted according to its use characteristics. It can be divided into a primary battery to be recharged and a rechargeable battery that can be reused many times while being continuously charged.

1차전지의 주된 형태는 원통형, 각기둥형, 및 버튼형 등이 있다. 종래의 1차전지는 시계, 리모콘(remote controller), 카세트(cassette), 랜턴(lantern) 등의 에너지원으로 주로 사용되었으나, 최근에는 디지털 카메라, 무선 키보드, MP3 플레 이어, CD 플레이어, 도어 락 시스템(door lock system) 등 새로운 기기들의 에너지원으로 사용되고 있는 추세이다. 이러한 형태의 전지들은, 양극(positive electrode), 음극(negative electrode), 및 전해액(electrolyte)의 종류에 따라, 망간전지, 알칼라인 전지, 수은 전지, 은 전지, 리튬 전지, 공기아연 전지 등으로 나뉠 수 있으며, 이러한 전지들은 적게는 수십 mAhr의 전류용량으로부터 많게는 수백 Ahr까지의 높은 용량을 가질 수 있다. 이러한 1차전지들은 수명의 연장이 중요한 기술적 이슈(issue)이며, 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.The main forms of the primary battery are cylindrical, prismatic, and button type. Conventional primary batteries have been mainly used as energy sources such as watches, remote controllers, cassettes, lanterns, etc., but recently, digital cameras, wireless keyboards, MP3 players, CD players, door lock systems ( It is being used as an energy source for new devices such as door lock systems. These types of batteries can be divided into manganese batteries, alkaline batteries, mercury batteries, silver batteries, lithium batteries, air zinc batteries, etc., depending on the type of positive electrode, negative electrode, and electrolyte. These cells can have high capacities from as little as several tens of mAhr up to hundreds of Ahr. These primary batteries are an important technical issue (extension of life), many researches on this.

한편, 액정 디스플레이, 전자계산기, IC 카드, 온도센서, 압력감지부저, 또는 약물전달을 위한 이온토포레시스 장치 등에 사용되기 위해, 필요한 전류용량을 목적에 맞는 양만 소모하고 폐기시킬 수 있는 소형 박막전지의 필요성이 대두되고 있다.On the other hand, in order to be used in liquid crystal display, electronic calculator, IC card, temperature sensor, pressure sensing buzzer, or iontophoresis device for drug delivery, small thin film battery that can consume and dispose only the required current capacity for the purpose The need for this is emerging.

박막전지는 크게 두 종류로 분류될 수 있다. 첫째 종류는 습식 전해액(liquid electrolyte)을 포함하는 박막전지(즉, 액상전지)이고, 둘째 종류는 고상 전해액(solid electrolyte)을 포함하는 박막전지이다. 고상 전해질은 일반적으로 액상전해질에 친수성 고분자를 물에 녹여 액상 전해질의 점도를 높임으로써 전해액의 증발이나 누액을 방지할 수 있는 장점을 가지고 있으나, 이온의 전달 측면에서는 액상 전해질 보다는 이온이 친수성 고분자를 통하여 확산되는 속도가 제한되기 때문에 그 작동이 온도에 크게 의존하며 많은 경우에는 고온 하에서만 잘 작동하는 것이 일반적이다. 이와 같은 고상 전해질을 사용하는 박막전지의 이온의 제한된 확산속도는 발생된 전기에너지 대 그 포텐셜 화학에너지(potential chemical energy) 의 비(ratio)가 낮은 특징을 야기하므로 액상전지에 비해 큰 단점을 가진다.Thin film batteries can be classified into two types. The first type is a thin film battery containing a liquid electrolyte (ie, a liquid battery), and the second type is a thin film battery containing a solid electrolyte. Solid electrolytes generally have the advantage of preventing evaporation or leakage of electrolyte solution by dissolving hydrophilic polymers in water to increase the viscosity of liquid electrolytes. Because the rate of diffusion is limited, its operation is highly dependent on temperature and in many cases it is usually well to work well only at high temperatures. The limited diffusion rate of ions in the thin film battery using the solid electrolyte causes a low ratio of the generated electric energy to its potential chemical energy, and thus has a large disadvantage compared to liquid batteries.

일반적으로 박막전지는 외부 필름층, 박막 집전층, 정/음극 활물질층, 및 전해액이 포함된 세퍼레이터층(separator layer)을 포함한다.In general, a thin film battery includes an outer film layer, a thin film current collector layer, a positive / negative electrode active material layer, and a separator layer including an electrolyte solution.

세퍼레이터층은 전해액을 포함하며, 정/음극 활물질층은 세퍼레이터층의 양측에 각각 배치되며, 양극 활물질층은 양극 활물질을 함유하고 음극 활물질층은 음극 활물질을 함유한다. 박막 집전층은 정/음극 활물질층의 외측에 배치되며, 금속 호일(foil)의 형태, 박막 형태의 도전성 카본 필름(conductive carbon film), 절연성 필름 위에 도전성 카본 잉크(conductive carbon ink) 혹은 도전성 카본 페이스트(conductive carbon paste)가 스크린 인쇄(screen print) 혹은 코팅(coating) 되어진 층으로 할 수 있다. 외부 필름층으로는 전지의 내부가 외부로부터 격리되어 있는 여부에 따라 밀폐형과 개방형이 있으며, 이러한 필름층은 기본적으로 전기 절연성이 우수해야 하며 기체가 투과되지 않아야 한다. 이러한 특징을 가지는 외부 필름층은 단일층 또는 복합층으로 형성될 수 있다.The separator layer includes an electrolyte solution, and the positive and negative electrode active material layers are disposed on both sides of the separator layer, respectively, the positive electrode active material layer contains a positive electrode active material, and the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material. The thin film current collector layer is disposed outside the positive / negative electrode active material layer and is formed of a metal foil, a conductive carbon film in the form of a thin film, a conductive carbon ink or a conductive carbon paste on the insulating film. (conductive carbon paste) may be a screen printed or coated layer. The outer film layer includes a sealed type and an open type depending on whether the inside of the battery is isolated from the outside, and the film layer should basically have excellent electrical insulation and no gas permeation. The outer film layer having this feature may be formed of a single layer or a composite layer.

그러나, 이와 같이 구성되는 일반적인 박막 전지는 얇게 구현하여 사용목적에 맞게 전류용량을 계산하여 미세전류가 필요한 다양한 분야에 적용되어지는 장점이 있는 반면에, 낮은 전류용량과 얇은 필름형태의 재료들을 사용하므로 자연발생적인 자가방전 및 내부 가스 발생에 의한 압력에 의한 극판의 벌어짐에 의한 장기 보관시의 전류용량의 저하에 따른 성능의 보존 문제, 밀폐형이 아닌 형태에서는 장기 보관시의 외부 필름과 실링 부위를 통한 전해액의 증발이나 손실에 의해 이루어지는 성능 저하의 문제 등에 의해 장기보관에 의한 성능 안정성이 문제된다.However, the general thin film battery configured as described above has the advantage of being applied to various fields requiring a thin current by calculating the current capacity according to the intended use by implementing a thin film, while using a low current capacity and a thin film type material. The problem of preservation of performance due to the decrease of current capacity during long-term storage due to spontaneous self-discharge and the pressure caused by internal gas generation, and in the case of non-closed type, through external film and sealing part Performance stability due to long-term storage is a problem due to a problem of deterioration caused by evaporation or loss of electrolyte solution.

본 발명은 상기 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 장기간 보관하는 경우에도 전류용량의 손실이 최소화될 수 있는 개방형 박막 전지를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide an open thin film battery which can minimize the loss of current capacity even when stored for a long time.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 개방형 박막 전지는, 세퍼레이터(separator); 상기 세퍼레이터의 양측에 각각 배치되며 양극 활물질을 함유하는 양극 활물질층과 음극 활물질을 함유하는 음극 활물질층; 상기 양극 활물질층과 상기 음극 활물질층의 외측에 배치되는 박막 집전층; 및 상기 박막 집전층의 외측에 배치되는 전기 절연성의 외부 필름층을 포함한다. 상기 세퍼레이터는 물 또는 전해액을 함유하지 아니하며, 그 사용 시에 외부로부터 물 또는 전해액이 유입될 수 있도록 형성된다.An open type thin film battery according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a separator (separator); A cathode active material layer including a cathode active material layer and a cathode active material layer disposed on both sides of the separator and containing a cathode active material; A thin film current collector layer disposed outside the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer; And an electrically insulating outer film layer disposed outside the thin film current collector layer. The separator does not contain water or an electrolyte and is formed so that water or an electrolyte may flow from the outside during its use.

물 또는 전해액의 유입을 위해서, 상기 외부 필름층에는 물 또는 전해액이 유입될 수 있는 주입구가 형성될 수도 있고, 상기 세퍼레이터의 일부가 외부로 노출되도록 상기 세퍼레이터는 상기 외부 필름층 보다 크게 형성될 수도 있다.In order to introduce water or an electrolyte, an injection hole through which water or an electrolyte may be introduced may be formed in the outer film layer, and the separator may be formed larger than the outer film layer so that a part of the separator is exposed to the outside. .

상기 외부 필름층은 단일층 또는 복합층의 절연성 필름으로 형성될 수 있다.The outer film layer may be formed of an insulating film of a single layer or a composite layer.

상기 박막 집전층은 도전성 금속 또는 도전성 카본으로 형성될 수 있다.The thin film current collector layer may be formed of a conductive metal or conductive carbon.

상기 양극 활물질은 도전성 카본, 이산화망간, 이산화납, 산화니켈, 산화은, 산화구리 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The cathode active material may include any one of conductive carbon, manganese dioxide, lead dioxide, nickel oxide, silver oxide, and copper oxide.

상기 음극 활물질은 아연, 철, 마그네슘, 알루미늄, 카드뮴, 납, 및 주석 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The negative active material may include any one of zinc, iron, magnesium, aluminum, cadmium, lead, and tin.

상기 세퍼레이터는 셀룰로오스 종이, 비닐론, 펄프, 필터 페이퍼, 및 부직포 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.The separator may be formed of any one or more of cellulose paper, vinylon, pulp, filter paper, and nonwoven fabric.

상기 전해액은 염화암모늄, 염화아연, 황산, 황화납, 황화망간, 수산화칼슘, 및 수산화나트륨 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The electrolyte may include any one or more of ammonium chloride, zinc chloride, sulfuric acid, lead sulfide, manganese sulfide, calcium hydroxide, and sodium hydroxide.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 개방형 박막 전지(100)는, 세퍼레이터(separator)(101), 세퍼레이터(101)의 양측에 각각 배치되는 양극 활물질층(103)과 음극 활물질층(105), 양극 활물질층(103)과 음극 활물질층(105)의 외측에 각각 배치되는 한 쌍의 박막 집전층(107), 및 박막 집전층(107)의 외측에 배치되는 한 쌍의 외부 필름층(109)을 포함한다.1 and 2, an open type thin film battery 100 according to an embodiment of the present invention includes a separator 101 and a cathode active material layer 103 disposed on both sides of the separator 101, respectively. A pair of thin film collector layers 107 disposed on the outside of the negative electrode active material layer 105, the positive electrode active material layer 103, and the negative electrode active material layer 105, and a pair of the pair disposed on the outside of the thin film collector layers 107. An outer film layer 109.

본 발명의 실시예에 의하면, 완성품 상태의 개방형 박막 전지의 세퍼레이터(101)는 물 또는 전해액을 함유하지 아니하며, 사용 시에 외부로부터 물 또는 전해액이 세퍼레이터(101)로 유입될 수 있도록 형성된다.According to the embodiment of the present invention, the separator 101 of the open-type thin film battery in the finished state does not contain water or an electrolyte, and is formed so that water or an electrolyte may flow into the separator 101 from the outside during use.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 도1에 도시된 바와 같이, 외부 필름층(109)에 물 또는 전해액이 유입될 수 있는 주입구(111)가 형성된다. 박막 전지를 사용하기 직전에 이 주입구(111)를 통하여 물 또는 전해액을 주입함으로써, 박막 전지가 사용 가능한 상태가 된다.According to one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, an injection hole 111 through which water or an electrolyte may flow into the outer film layer 109 is formed. Just before using a thin film battery, water or electrolyte solution is inject | poured through this injection port 111, and a thin film battery can be used.

세퍼레이터(101)는 셀룰로오스 종이(cellulose paper), 비닐론(vinylon), 펄프(pulp), 필터 페이퍼(filter paper), 및 부직포 중 어느 하나 이상으로 형성될 수 있다.The separator 101 may be formed of any one or more of cellulose paper, vinylon, pulp, filter paper, and nonwoven fabric.

양극 활물질층(103)은 양극 활물질을 함유하며, 양극 활물질은 도전성 카본, 이산화망간(manganese dioxide, MnO2), 이산화납(lead dioxide, PbO2), 산화니켈(nickel oxide, NiO), 산화은(silver oxide, AgO), 산화구리(copper oxide, CuO) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The positive electrode active material layer 103 contains a positive electrode active material, and the positive electrode active material includes conductive carbon, manganese dioxide (MnO 2), lead dioxide (PbO 2), nickel oxide (NiO), and silver oxide (silver oxide). AgO), copper oxide (copper oxide, CuO) may include any one.

음극 활물질층(105)은 음극 활물질을 함유하며, 음극 활물질은 아연(zinc), 철(iron), 마그네슘(magnesium), 알루미늄(aluminum), 카드뮴(cadmium), 납(lead), 및 주석(tin) 중 어느 하나를 포함할 수 있다.The negative electrode active material layer 105 contains a negative electrode active material, and the negative electrode active material is zinc, iron, magnesium, aluminum, cadmium, lead, and tin. It may include any one of).

양극 활물질층(103)과 음극 활물질층(105)의 외측에 배치되는 박막 집전층(107)은 도전성 금속 또는 도전성 카본으로 형성될 수 있다.The thin film collector layer 107 disposed outside the positive electrode active material layer 103 and the negative electrode active material layer 105 may be formed of a conductive metal or conductive carbon.

박막 집전층(107)은, 구리, 아연, 알루미늄, 니켈 등의 호일(foil) 형태이거나, 박막 형태의 도전성 카본 필름(conductive carbon film), 절연성 필름 위에 도전성 카본 잉크(conductive carbon ink) 혹은 도전성 카본 페이스트(conductive carbon paste)가 스크린 인쇄(screen print) 혹은 코팅(coating) 되어진 층으로 할 수 있다.The thin film current collector layer 107 may be in the form of a foil such as copper, zinc, aluminum, or nickel, or a conductive carbon film or conductive carbon on a thin film conductive carbon film or insulating film. The conductive carbon paste may be a screen printed or coated layer.

박막 집전층(107)의 외측에 배치되는 전기 절연성의 외부 필름층(109)은 단일층 또는 복합층의 절연성 필름으로 형성될 수 있다.The electrically insulating outer film layer 109 disposed outside the thin film current collecting layer 107 may be formed of an insulating film of a single layer or a composite layer.

예를 들어, 외부 필름층(109)은 절연성이 우수한 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Polypropylene), 폴리올레핀(polyolefine), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리에스터(polyester), 폴리에틸렌나프탈레이트 (polyethylenenaphthalate), 폴리이미드(polyimide), 및 나일론(nylon) 중 어느 하나를 주 원료로 하여 형성될 수 있다. 한편, 외부 필름층(109)이 복합층으로 형성되는 경우에는 밀봉(sealing) 특성이 우수한 폴리올레핀 필름(polyolefine film)에 알루미늄층 등을 라미네이션(lamination)하거나 절연성이 우수한 폴리에스터 필름(polyester film)에 나일론층을 라미네이션한 필름 등으로 할 수 있다.For example, the outer film layer 109 may be formed of polyethylene, polypropylene, polyolefine, polyvinyl chloride, polyester, and polyethylene naphthalate. It can be formed by using any one of, polyimide, and nylon (nylon) as the main raw material. On the other hand, when the outer film layer 109 is formed of a composite layer, an aluminum layer or the like is laminated on a polyolefine film having excellent sealing properties or a polyester film having excellent insulation. It can be set as the film which laminated the nylon layer.

개방형 박막 전지(100)의 세퍼레이터(101)로 유입되는 전해액은, 염화암모늄(ammonium chloride), 염화아연(zinc chloride), 황산(sulfuric acid), 황화납(lead sulfide), 황화망간(manganese sulfide), 수산화칼슘(calcium hydroxide), 및 수산화나트륨(sodium hydroxide) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The electrolyte flowing into the separator 101 of the open-type thin film battery 100 is ammonium chloride, zinc chloride, sulfuric acid, lead sulfide, manganese sulfide. It may include any one or more of calcium hydroxide, calcium hydroxide, and sodium hydroxide.

예를 들어, 박막 집전층(107)은 외부 필름층(109) 위에 호일(foil) 형태나 인쇄, 코팅 등의 방법으로 필름화시킨 층으로 할 수 있다. 그리고, 박막 집전층(107) 위에 양극 활물질층(103) 및 음극 활물질층(105)을 인쇄, 코팅 및 캐스팅의 방법을 통하여 도포하여 박막의 활물질층을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 활물질층을 세퍼레이터를 기준으로 열접착 또는 다양한 접착방식에 의해 접착함으로써 박막 전지가 조립될 수 있다.For example, the thin film current collector layer 107 may be a layer formed on the outer film layer 109 by filming by a method such as foil form, printing, or coating. In addition, the cathode active material layer 103 and the anode active material layer 105 may be coated on the thin film current collector layer 107 through printing, coating, and casting to form an active material layer of a thin film. The thin film battery may be assembled by attaching the active material layer thus formed by thermal bonding or various bonding methods based on the separator.

도3 및 도4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 개방형 박막 전지(200)는, 세퍼레이터(separator)(201), 세퍼레이터(201)의 양측에 각각 배치되는 양극 활물질층(203)과 음극 활물질층(205), 양극 활물질층(203)과 음극 활물질층(205)의 외측에 각각 배치되는 한 쌍의 박막 집전층(207), 및 박막 집전층(207)의 외측에 배치되는 한 쌍의 외부 필름층(209)을 포함한다. As shown in FIGS. 3 and 4, the open-type thin film battery 200 according to another embodiment of the present invention includes a separator active material layer 203 disposed on both sides of the separator 201 and the separator 201, respectively. ) And a pair of thin film collector layers 207 and outer sides of the thin film collector layer 207 that are disposed outside the cathode active material layer 205, the cathode active material layer 203, and the anode active material layer 205, respectively. A pair of outer film layers 209.                     

완성품 상태의 개방형 박막 전지의 세퍼레이터(201)는 물 또는 전해액을 함유하지 아니하며, 사용 시에 외부로부터 물 또는 전해액이 세퍼레이터(201)로 유입될 수 있도록 형성된다. 본 실시예에서는, 세퍼레이터(201)가 외부 필름층(109) 보다 크게 형성됨으로써, 도3에 도시된 바와 같이 조립된 상태에서 세퍼레이터(201)의 일부가 외부로 노출되게 된다. 따라서, 사용 직전에 물 또는 전해액을 세퍼레이터(201)의 노출된 부분에 적심으로써 물 또는 전해액을 박막 전지(200)의 내부로 유입시킬 수 있게 되고, 그 결과 박막 전지(200)가 사용 가능한 상태가 된다.The separator 201 of the open-type thin film battery in a finished state does not contain water or an electrolyte, and is formed so that water or an electrolyte may flow into the separator 201 from the outside during use. In the present embodiment, the separator 201 is formed larger than the outer film layer 109, so that a part of the separator 201 is exposed to the outside in the assembled state as shown in FIG. Therefore, water or electrolyte can be introduced into the thin film battery 200 by soaking water or electrolyte in the exposed portion of the separator 201 immediately before use, and as a result, the state in which the thin film battery 200 can be used is do.

도3 및 도4에 도시된 본 발명의 실시예에 의한 박막 전지의 나머지 부분은 상기한 실시예에서와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.3 and 4, the remaining part of the thin film battery according to the embodiment of the present invention is the same as in the above-described embodiment, and thus description thereof will be omitted.

즉, 종래의 박막 전지는 그 제조 시부터 세퍼레이터가 전해액을 함유하고 있었기 때문에 실제 박막 전지가 사용되는 시점까지 이 전해액의 미세한 화학반응이 필연적으로 발생하게 되어 박막 전지의 수명 및 내구성이 악화되는 문제가 있었으나, 본 발명의 실시예에 의하면 최초 제조된 박막 전지의 세퍼레이터는 전해액을 함유하지 않고 사용 직전에 전해액 또는 물을 세퍼레이터로 유입시킴으로써 전해액의 미세 반응의 진행에 의해 박막 전지의 수명의 저하를 방지할 수 있게 된다.That is, in the conventional thin film battery, since the separator contains an electrolyte solution from the time of its manufacture, a fine chemical reaction of the electrolyte is inevitably generated until the actual thin film battery is used, and thus the life and durability of the thin film battery are deteriorated. However, according to the embodiment of the present invention, the separator of the first manufactured thin film battery does not contain an electrolyte solution, and the electrolyte or water is introduced into the separator immediately before use so that the life of the thin film battery can be prevented from being reduced by the progress of the fine reaction of the electrolyte solution. It becomes possible.

이하에서, 실험예를 통하여 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 일회용 박막전지의 성능 안정성에 대해 설명한다.Hereinafter, the performance stability of the disposable thin film battery according to the embodiment of the present invention as described above through the experimental example.

실험예1Experimental Example 1

50㎛ 두께의 폴리염화비닐 위에 도전성 페이스트(conductive paste)를 스크린 인쇄(screen print) 혹은 코팅하고 80℃의 오븐에서 2시간 이상 충분히 건조시 킨 후 박막 집전체를 준비하고 음극에는 아연분말 30g과 20%농도의 폴리아크릴산과 양극에서는 이산화망간 30g과 도전성카본 5g 그리고 20%의 폴리아크릴산 10g을 고루 섞어 각각 집전체 위에 2× 3㎝로 도포를 한 후 80℃의 오븐에서 2시간 이상 충분히 건조하여, 각각 양극과 음극을 준비한다. 여기에 물 12g에 아염-염화물 16.8g을 녹인 전해액을 필터 페이퍼 스트립(filter paper strip)에 적심 혹은 담금 기술에 의해 완전히 적신 후 꺼내어 2.5× 3.5㎝의 크기로 잘라 준비하여, 이들을 접착제를 이용하여 조립한 후 전압을 측정하여 보았더니, 1.5± 0.02V의 전압을 유지하였다.After screen printing or coating a conductive paste on a 50 μm-thick polyvinyl chloride, and sufficiently drying in an oven at 80 ° C. for at least 2 hours, a thin film current collector is prepared. In the% polyacrylic acid and the positive electrode, 30 g of manganese dioxide, 5 g of conductive carbon, and 10 g of 20% polyacrylic acid were evenly mixed and applied to the current collector at 2 × 3 cm, and then dried sufficiently in an oven at 80 ° C. for at least 2 hours. Prepare the positive and negative electrodes. Here, an electrolyte solution of 16.8 g of chlorine-chloride was dissolved in 12 g of water and completely wetted by a filter paper strip or immersed, and then taken out, cut into a size of 2.5 × 3.5 cm, and prepared by using an adhesive. After measuring the voltage, it maintained a voltage of 1.5 ± 0.02V.

실험예2Experimental Example 2

상기한 실험예1에서의 기술된 바와 같은 방법으로 전해액의 구성요소 중 물12g에 암모늄-염화물을 8.4g을 녹인 전해액을 사용하여 조립한 후 전압을 측정하여 보았더니, 1.5± 0.03V의 전압을 유지하였다.After assembling using an electrolyte solution in which 8.4 g of ammonium chloride was dissolved in 12 g of water among the components of the electrolyte solution in the same manner as described in Experimental Example 1, the voltage was measured. Maintained.

실험예3Experimental Example 3

상기한 실험예1에서의 기술된 바와 같은 방법으로 전해액의 구성요소 중 물12g에 수산화칼륨 0.3g을 녹인 전해액을 사용하여 조립한 후 전압을 측정하여 보았더니, 1.5± 0.015V의 전압을 유지하였다.After assembling using an electrolyte solution in which 0.3 g of potassium hydroxide was dissolved in 12 g of water among the components of the electrolyte solution as described in Experimental Example 1, the voltage was measured, and the voltage was maintained at 1.5 ± 0.015 V. .

실험예4Experimental Example 4

상기한 실험예1에서의 기술된 바와 같은 방법으로 전해액의 구성요소 중 30%의 황산수용액을 전해액으로 사용하여 조립한 후 전압을 측정하여 보았더니, 2.0± 0.035V의 전압을 유지하였다. After assembling using 30% sulfuric acid solution among the components of the electrolyte as the electrolyte by the method as described in Experimental Example 1, the voltage was measured, and the voltage was maintained at 2.0 ± 0.035V.                     

비교예1Comparative Example 1

50㎛ 두께의 폴리염화비닐 위에 도전성 페이스트를 스크린 인쇄 혹은 코팅하고 80℃의 오븐에서 2시간 이상 충분히 건조 후 박막 집전체를 준비하고 음극에는 아연분말 30g과 20%농도의 폴리아크릴산과 양극에서는 이산화망간 30g과 도전성 카본 5g 그리고 20%의 폴리아크릴산 10g을 고루 섞어 각각 집전체 위에 2× 3㎝로 도포를 한 후 80℃의 오븐에서 2시간 이상 충분히 건조하여, 각각 양극과 음극을 준비한다. 여기에 물12g에 아염-염화물 16.8g을 녹인 전해액을 필터 페이퍼 스트립에 적심 혹은 담금 기술에 의해 완전히 적신 후 꺼내어 80℃의 오븐에서 약 1시간 이후 물기가 완전히 제거될 때까지 건조 후 꺼내어 2.5× 3.5㎝의 크기로 잘라 준비하여, 이들을 접착제를 이용하여 조립한 후 전압을 측정하였더니 전압이 측정기기에 의해 잡히지 않았다.Screen-print or coat a conductive paste on 50 μm thick polyvinyl chloride, dry it sufficiently for at least 2 hours in an oven at 80 ° C, and prepare a thin film current collector. 30 g of zinc powder for cathode, 20 g of polyacrylic acid, and 30 g of manganese dioxide for anode And 5 g of conductive carbon and 10 g of 20% polyacrylic acid were evenly applied to the current collectors at 2 × 3 cm, and then sufficiently dried in an oven at 80 ° C. for at least 2 hours to prepare a positive electrode and a negative electrode, respectively. Then, the electrolyte solution of 16.8 g of chlorine-chloride was dissolved in 12 g of water, and then completely wetted by a filter paper strip or immersed, and then removed from the oven at 80 ° C. until dryness was completely removed after about 1 hour. The cut was prepared in the size of cm, these were assembled using an adhesive, and the voltage was measured. The voltage was not caught by the measuring device.

비교예2Comparative Example 2

상기한 비교예1에서의 기술된 바와 같은 방법으로 전해액의 구성요소 중 아무것도 묻히지 않은 필터 페이퍼를 2.5× 3.5㎝의 크기로 잘라 준비하여, 이들을 접착제를 이용하여 조립한 후 전압을 측정하였더니 전압이 측정기기에 의해 잡히지 않았다.In the same manner as described in Comparative Example 1, filter paper, in which none of the components of the electrolyte were buried, was cut to a size of 2.5 × 3.5 cm, prepared, assembled with an adhesive, and the voltage was measured. It was not caught by the measuring device.

상기의 실험예와 비교예를 통하여 박막전지를 제조하여 실온[표1], 30℃[표2], 45℃[표3], 60℃[표4]에서 일정 기간 방치한 후 전류용량의 변화는 다음과 같다. A thin film battery was prepared through the above experimental and comparative examples, and the current capacity was changed after being left at room temperature [Table 1], 30 ° C [Table 2], 45 ° C [Table 3], and 60 ° C [Table 4] for a certain period of time. Is as follows.                     

[표1]Table 1

Figure 112004051777230-PAT00001
Figure 112004051777230-PAT00001

[표2][Table 2]

Figure 112004051777230-PAT00002
Figure 112004051777230-PAT00002

[표3]Table 3

Figure 112004051777230-PAT00003
Figure 112004051777230-PAT00003

[표4]Table 4

Figure 112004051777230-PAT00004
Figure 112004051777230-PAT00004

이상에서, 본 발명의 실험예와 비교예에 관한 전류용량의 온도와 기간별 변화에 대한 [표1]~[표4]의 결과를 보았을 때 전해액을 포함하지 않은 비교예1과 비교예2의 전류용량에 관한 보존성이 우수하다는 결과를 얻을 수 있다.In the above, when looking at the results of [Table 1] to [Table 4] for the temperature and period-by-period change of the current capacity according to the experimental example and the comparative example of the present invention, the current of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 that does not contain an electrolyte solution It is possible to obtain a result that the storage life with respect to the capacity is excellent.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경 및/또는 수정을 포함한다. In the above, preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above embodiments, and easily changed by those skilled in the art to which the present invention pertains. It includes all changes and / or modifications to the extent deemed acceptable.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 세퍼레이터가 물 또는 전해액을 함유하지 않은 상태에서 보관되다가 사용직전에 물 또는 전해액이 될 수 있으므로, 전해액을 함유한 상태에서 장기간 보관되는 경우에 발생할 수 있는 전류용량의 손실이 방지될 수 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, since the separator is stored in a state that does not contain water or an electrolyte, and may be water or an electrolyte immediately before use, a current that may occur when stored for a long time in an electrolyte state Loss of capacity can be prevented.

Claims (9)

세퍼레이터(separator);A separator; 상기 세퍼레이터의 양측에 각각 배치되며 양극 활물질을 함유하는 양극 활물질층과 음극 활물질을 함유하는 음극 활물질층;A cathode active material layer including a cathode active material layer and a cathode active material layer disposed on both sides of the separator and containing a cathode active material; 상기 양극 활물질층과 상기 음극 활물질층의 외측에 배치되는 박막 집전층;A thin film current collector layer disposed outside the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer; 상기 박막 집전층의 외측에 배치되는 전기 절연성의 외부 필름층을 포함하는 개방형 박막 전지에 있어서,An open type thin film battery comprising an electrically insulating outer film layer disposed outside the thin film current collector layer, 상기 세퍼레이터는 물 또는 전해액을 함유하지 아니하며, 그 사용 시에 외부로부터 물 또는 전해액이 유입될 수 있도록 형성되는 개방형 박막 전지.The separator does not contain water or an electrolyte and is formed so that water or an electrolyte may be introduced from the outside during its use. 제1항에서,In claim 1, 상기 외부 필름층에는 물 또는 전해액이 유입될 수 있는 주입구가 형성되는 개방형 박막 전지.An open type thin film battery in which an injection hole through which water or an electrolyte may be introduced is formed in the outer film layer. 제1항에서,In claim 1, 상기 세퍼레이터의 일부가 외부로 노출되도록 상기 세퍼레이터는 상기 외부 필름층 보다 크게 형성되는 개방형 박막 전지.The separator is formed larger than the outer film layer so that a portion of the separator is exposed to the outside. 제1항에서,In claim 1, 상기 외부 필름층은 단일층 또는 복합층의 절연성 필름으로 형성되는 개방형 박막 전지.The outer film layer is an open type thin film battery formed of an insulating film of a single layer or a composite layer. 제1항에서,In claim 1, 상기 박막 집전층은 도전성 금속 또는 도전성 카본으로 형성되는 개방형 박막 전지.The thin film current collector layer is formed of a conductive metal or conductive carbon. 제1항에서,In claim 1, 상기 양극 활물질은 도전성 카본, 이산화망간, 이산화납, 산화니켈, 산화은, 산화구리 중 어느 하나를 포함하는 개방형 박막 전지.The cathode active material is an open-type thin film battery including any one of conductive carbon, manganese dioxide, lead dioxide, nickel oxide, silver oxide, and copper oxide. 제1항에서,In claim 1, 상기 음극 활물질은 아연, 철, 마그네슘, 알루미늄, 카드뮴, 납, 및 주석 중 어느 하나를 포함하는 개방형 박막 전지.The anode active material is an open thin film battery including any one of zinc, iron, magnesium, aluminum, cadmium, lead, and tin. 제1항에서,In claim 1, 상기 세퍼레이터는 셀룰로오스 종이, 비닐론, 펄프, 필터 페이퍼, 및 부직포 중 어느 하나 이상으로 형성되는 개방형 박막 전지.The separator is an open-type thin film battery formed of any one or more of cellulose paper, vinylon, pulp, filter paper, and nonwoven fabric. 제1항에서,In claim 1, 상기 전해액은 염화암모늄, 염화아연, 황산, 황화납, 황화망간, 수산화칼슘, 및 수산화나트륨 중 어느 하나 이상을 포함하는 개방형 박막 전지.The electrolyte solution is an open-type thin film battery comprising any one or more of ammonium chloride, zinc chloride, sulfuric acid, lead sulfide, manganese sulfide, calcium hydroxide, and sodium hydroxide.
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