KR20070038148A - 향상된 전지 탭 및 패키징 설계 - Google Patents

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KR20070038148A
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로버트 더블유 싱글레튼
마이클 지 스크럭스
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솔리코어 인코포레이티드
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Abstract

전지, 특히 얇고 편평하게 패키지된 전지의 향상된 전지 패키징 및 구조를 제공한다. 상기 전지 패키징 구조는 z축 전도성 테이프와 같은 전기 전도성 접착 테이프로 코팅된 집전체 탭들을 제공함으로써 납땜 과정의 필요성을 제거하고, 지지하는 전지 패키징 및/또는 지지 프레임 재료들을 제공함으로써 집전체 탭들을 지지하고 균일한 전지 경계를 제공할 수 있다. 특히, 상기 전지들을 스마트 카드, RFID 태그 및 의료 장치에 사용할 때, 더 나은 결과를 얻을 수 있다.
집전체 탭, 전기 전도성 접착 테이프, 내부 및 외부 프레임, 전지 패키징

Description

향상된 전지 탭 및 패키징 설계{IMPROVED BATTERY TAB AND PACKAGING DESIGN}
본 발명은 개선된 구조 및 패키징을 가진 전지들에 관한 것이다.
폴리머 전해질 전지 및 리튬 전지와 같은 박형 패키지 전지는 가벼운 무게, 긴 수명 및 높은 전력 밀도 때문에 다양한 응용들에서 널리 사용된다. 이들 전지는 통상 전지 셀로부터 외부 부하로 전기 에너지를 인출하기 위해 각각 음극과 양극에 연관된 음극 집전체 탭(anode current collector tab)과 양극 집전체 탭(cathode current collector tab)을 가지고 제조된다. 그러나, 이들 전지의 크기 및 무게를 최소화는 것이 바람직하기 때문에, 집전체 탭들은 일반적으로 전지 셀로부터 전지 패키징의 외부로 연장된 얇은 탭들로 설계된다. 그 결과, 음극 및 양극 집전체 탭들은 일반적으로 끊어지거나 찢어지고 처리 및 설치 동안에 손상되기 쉽다. 게다가, 상기 집전체 탭들은 상기 음극 및 양극 밖으로 돌출되므로, 상기 전지 셀 주변에 불규칙한 경계가 형성된다. 스마트 카드 또는 스마트 라벨과 같은 박형 장치에 상기 셀을 적층할 때, 상기 돌출된 탭들 사이의 공간에 의해 싱크(sink) 또는 포켓(pocket)이 형성되어, 상기 장치의 외관에 부정적인 영향을 미치는 표면 결함이 생길 수 있다. 종래의 박형 패키지 전지 설계의 또 다른 중요한 단점은, 상기 돌출된 집전체 탭들은 상기 탭들과 이들이 설치되어야 하는 상기 장치의 전기 회로 사이에 전기적 접속을 형성하기 위해 통상 납땜 또는 용접 단계를 필요로 한다는 점이다. 전지들이 설치된 장치의 기하학적 구조에 따라, 이 납땜 또는 용접 단계는 수행되기 어렵거나 불가능할 수도 있다.
따라서, 상기 집전체 탭들이 손상될 위험 없이 또는 적층시 장치 내에 싱크홀들 또는 포켓들을 생성하지 않고 다양한 장치들에 쉽게 설치될 수 있는 박형의 패키징된 전지가 요구된다.
개선된 구조 및 패키징을 가진 전지들이 제공된다. 상기 전지들은 하기 이점들 중 적어도 하나를 제공하도록 설계된다: 1) 여기서 제공된 전지들 중 일부는 외부 전자 장치에 연결되기 위해 납땜 또는 용접 단계를 필요로 하지 않는다. 2)여기서 제공된 전지들 중 일부는 강화된 집전체 탭들을 포함한다. 3)여기서 제공된 전지들 중 일부는 전지들이 스마트 카드 또는 스마트 라벨과 같은 작거나 평평한 전기 장치들 내에 포함될 때 표면 결함 제거를 돕는 정사각형 또는 직사각형의 규칙적인 경계 형상을 가진다. 여기서 제공된 전지 구조는 적층 전지 구조를 포함한, 얇고 평평한 전지들의 설계에 적합하다.
일반적으로, 전지들은 음극, 양극, 및 상기 음극과 양극 사이에 개재된 전해질을 포함하는 셀을 포함한다. 음극 집전체 탭은 음극의 에지 밖으로 연장될 수 있고, 양극 집전체 탭은 양극의 에지 밖으로 연장될 수 있다.
제 1 실시예에서, 본 발명은 (a)전지 셀; (b)상기 전지 셀로부터 외부로 연장된 적어도 하나의 집전체 탭; 및 (c)상기 전지 셀로부터 연장된 집전체 탭 상에 배치된 전기 전도성 접착 테이프를 포함하는 전지를 제공한다. 몇몇 실시예들에서, 상기 전지들은 상기 전지 셀로부터 외부로 연장된 두 개의 집전체 탭들, 및 하나 또는 양 집전체 탭들 상에 배치된 전기 전도성 접착 테이프를 포함하여, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 상기 탭들이 그 자리에 용접 또는 납땜 되지 않고도 외부 전자 장치에 전기적으로 접속할 수 있도록 한다. 일부 전지 설계들에서, 전기 전도성 접착 테이프의 별개 조각은 각 집전체 탭 상에 놓인다. 이들 실시예에서, 상기 테이프는 등방성의 전도성을 띨 수 있다. 다른 전지 설계들에서, z축 이방성의 전기 전도성 접착 테이프(예컨대, 테이프의 면에 수직인 방향으로만 전도하는 테이프)의 스트립은 두 집전체 탭들의 상부에 배치되어 이들을 연결한다. 이러한 설계에서, 상기 테이프 스트립은 상기 두 개의 탭들 사이에 정의된 공간을 부분적으로 또는 전체적으로 덮고 전지를 위해 더 규칙적인 경계를 형성한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 전지들은 상기 전지 셀의 주변에 배치되는 프레임을 포함한다. 이 프레임의 일부는 적어도 하나의 집전체 탭에 인접하고 이에 접촉하도록 배치될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 이중 프레임 설계를 가진 전지를 제공하고, 상기 전지는 (a)전지 셀;(b)상기 전지 셀로부터 연장된 말단을 가진 적어도 하나의 집전체 탭; (c)상기 전지 셀의 주변에 배치되는 탭 지지 프레임; 및 (d)상기 탭 지지 프레임의 반대편에 배치되고 실질적으로 평행한 대향 프레임을 포함하며, 상기 적어도 하나의 집전체 탭은 상기 탭 지지 프레임과 상기 대향 프레임 사이에 배치되고, 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 일부는 상기 대향 프레임의 에지를 넘어 연장될 뿐 상기 탭 지지 프레임의 에지를 넘지 않는다.
이러한 전지 설계에서, 상기 지지 프레임 재료는 상기 집전체 탭용 지지체의 역할을 하고, 상기 전지에 보다 규칙적인 경계를 제공한다. 그러나, 상기 집전체 탭은 노출되어 상기 지지 프레임의 반대 방향으로부터 전기적 접촉을 할 수 있게 된다. 결과적으로, 전기 전도성 접착 테이프는 상기 탭과 상기 전지가 설치될 장치 내의 전기 접촉 사이에 전기 접속을 제공하기 위해 상기 집전체 탭의 노출 표면상에 적용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 발명은 단일 프레임 설계를 가진 전지를 제공한다. 상기 전지는 (a)전지 셀; (b)상기 전지 셀로부터 연장된 말단을 가진 적어도 하나의 집전체; (c)상기 전지 셀의 하부에 배치되어 있고, 상기 전지 셀의 주변부 밖으로 연장된 외부 에지를 가진 탭 지지체 프레임; 및 (d)상기 전지 셀의 하부에 배치된 하부 패키징 재료를 포함하고, 상기 적어도 하나의 집전체 탭은 탭 지지체 프레임에 의해 지지되어 있다. 일반적으로, 상기 전지는 또한 상기 전지 셀 상부에 배치된 상부 패키징 재료를 또한 포함한다. 상기 상부 및 하부 패키징 재료는 함께 전지 셀용 파우치를 형성할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 상부 패키징 재료는 상기 집전체 탭의 말단으로 연장되지 않은 외부 에지를 가지고 있어, 상기 집전체 탭의 일부가 상부 패키징 재료의 외부 에지를 넘어 연장되나, 탭 지지 프레임의 외부 에지 밖으로는 연장되지 않는다.
이전의 실시예에서와 같이, 상기 지지 프레임 재료는 집전체 탭을 위한 지지체의 역할을 하며, 상기 전지에 보다 규칙적인 경계를 제공한다. 그러나, 집전체 탭은 노출되어 있고, 지지체 프레임의 반대 방향으로부터 전기적으로 접촉할 수 있게 된다. 전기 전도성 접착 테이프는 상기 집전체 탭의 노출된 표면상에 적용될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 프레임 없는 설계를 가진 전지를 제공하며, 이 전지는, (a)전지 셀; (b)상기 전지 셀로부터 연장된 말단을 가진 적어도 하나의 집전체 탭; (c)상기 전지 셀 하부에 배치되어 있고, 상기 전지 셀의 주변부 밖으로 연장된 외부 에지를 가진 하부 패키징 재료를 포함하며, 상기 하부 패키징 재료는 상기 집전체를 지지한다. 일반적으로, 상기 전지는 또한 상기 전지 셀 상부에 배치된 상부 패키징 재료를 포함한다. 상기 상부 및 하부 패키징 재료들은 함께 상기 전지 셀용 파우치를 형성할 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 상부 패키징 재료는 상기 집전체 탭의 말단으로 연장되지 않은 외부 에지를 가지고 있어, 상기 집전체 탭의 일부가 상기 상부 패키징 재료의 외부 에지 밖으로 연장되나, 상기 하부 패키징 재료의 외부 에지를 벗어나지 않는다. "하부 패키징 재료" 및 "상부 패키징 재료"는 패키징 재료의 개별 조각들로 구성되거나 예컨대, 전지 셀 상에 포개진 패키징 재료의 단일 연속 조각으로 구성된다. 후자의 경우에, 용어 "상부 패키징 재료" 및 "하부 패키징 재료"는 단순히 패키징 재료의 연속 조각의 다른 부분을 말한다.
이 설계에서, 하부 패키징 재료는 상기 집전체 탭을 위한 지지체의 역할을 하며, 상기 전지에 보다 규칙적인 경계를 제공한다. 그러나, 상기 집전체 는 노출되어 상기 하부 패키징 재료의 반대편으로부터 전기적으로 접촉할 수 있게 되어 있다. 전기 전도성 접착 테이프는 상기 집전체 탭의 노출된 표면 상부에 적용될 수 있다. 일부 경우에, 이 설계는 패키지된 전지가 불균일한 단면 높이를 가지게 하며, 패키지된 전지의 단면 높이는 단부들(예컨대, 여기서 패키지 재료들 및/또는 전도성 테이프가 만남)에서보다는 중심(여기에 전지 셀이 위치됨)에서 더 높다. 이러한 예들에서, 상기 전지는 보다 균일한 단면 높이를 제공하기 위해 상기 패키지된 전지의 높아진 중심의 주위에(전지 셀의 주위에) 놓이도록 설계된 외부 프레임을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 적어도 하나의 집전체 탭 및 전지로 전원이 공급되는 장치들 사이에 전기적 접속을 형성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 전기 전도성 접착 테이프를 상기 집전체 탭과 상기 전지로 전원이 공급되는 장치의 전기 접촉 사이에 배치하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 적어도 하나의 집전체 탭을 포함하는 전지를 형성하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 상기 집전체 탭에 전기 전도성 테이프를 적용하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 전지 셀로부터 외부로 연장된 적어도 하나의 집전체 탭을 가진 전지 셀을 포함하는 전지를 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 (a) 상기 전지 셀의 주변에 배치된 탭 지지 프레임을 제공하는 단계; (b) 상기 탭 지지 프레임의 반대편에 그리고 탭 지지 프레임에 실질적으로 평행하게 배치된 대향 프레임을 제공하는 단계, (c)상기 탭 지지 프레임과 대향 프레임 사이에 적어도 하나의 집전체 탭을 배치하여, 상기 집전체 탭의 일부가 상기 대향 프레임의 에지 밖으로 연장되나, 상기 탭 지지 프레임의 에지 밖으로 연장되지 않도록 하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 전지 셀로부터 외부로 연장된 적어도 하나의 집전체 탭을 가진 전지 셀을 포함하는 전지를 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, (a) 상기 전지 셀의 주변에 배치된 탭 지지 프레임을 제공하는 단계; (b) 상기 전지 셀 상부에 배치되고 전지 셀의 주변부 밖으로 연장된 상부 패키징 재료를 제공하는 단계; (c) 상기 탭 지지 프레임과 상부 패키징 재료 사이에 적어도 하나의 집전체 탭을 배치하여, 상기 집전체 탭의 일부가 상기 상부 패키지 재료의 에지 밖으로 연장되나 상기 탭 지지 프레임의 에지 밖으로 연장되지 않도록 하는 단계; (d) 상기 탭 지지 프레임의 하부에 배치된 하부 패키징 지지 프레임을 배치하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 상기 발명은 전지 셀로부터 외부로 연장된 적어도 하나의 집전체 탭을 가진 전지 셀을 포함하는 전지를 형성하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, (a)상기 전지 셀 하부에 배치되며 상기 셀의 주변부 밖으로 연장된 하부 패키징 재료를 제공하는 단계, (b) 상기 전지 셀 상부에 배치되며 상기 셀의 주변부 밖으로 연장된 하부 패키징 재료를 제공하는 단계, (c) 상기 하부 패키징 재료와 상부 패키징 재료 사이에 적어도 하나의 집전체 탭을 배치하여, 상기 집전체 탭의 일부가 상기 상부 패키징 재료의 에지 밖으로 연장되나 상기 하부 패키징 재료의 에지 밖으로 연장되는 않도록 하는 단계, (d) 상기 상부 패키징 재료의 상부 또는 상기 하부 패키징 재료의 하부에 배치되어 있고, 상기 전지 셀의 주변에 놓인 외부 프레임을 제공하는 단계를 포함한다.
다른 실시예들에서, 본 발명은 전지 탭과 외부 장치 사이에 전기적 접속을 제공하기 위해 z축 전도성 테이프를 사용한다. 또한, 상기 전지로부터 연장된 두 탭들을 포함하는 패키지된 리튬 전지를 제공하며, 상기 탭들은 z축 전도성 테이프 및 상기 탭들의 말단들과 실질적으로 동일 평면상에 있는 프레임 부재 또는 패키징 재료와 접촉한다. 대안적인 실시예에서, 상기 (하부) 패키징 재료 또는 프레임 부재의 외부 에지는 상기 적어도 하나의 집전체의 말단과 실질적으로 동일한 평면상에 있지 않으며, 상기 집전체의 말단은 상기 (하부) 패키징 재료 또는 프레임 부재의 외부 에지 밖으로 연장되어 있다.
상기 전지는 광범위의 장치들에 사용될 수 있다. 그러나, 상기 전지는 특히 스마트 카드, 스마트 라벨, RFID 태그, 의료 장치, 및 고온/고압 적층 처리를 필요로 하고 내장형 전원 공급기로부터 이득을 얻을 수 있는 다른 소형 장치 내부에서의 사용에 더 적합하다. 바람직한 실시예는 전지를 예로 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예들은 예컨대 수퍼커패시터(supercapacitor) 및 막-전극 어셈블리(MEA)와 같은 다른 타입의 전기 화학적 시스템으로 설명할 수 있다.
상기 실시예들 중 일부의 기본적이고 새로운 특징은 전지 구조를 집전체 탭을 납땜 또는 용접할 필요 없이 형성할 수 있다는 것이다. 다른 특징은 집전체 탭과 외부 장치들 사이에 전기적 접속을 제공하기 위해 경화성있는(curable) 전도성 접착제를 포함한 전도성 접착제를 사용하는 것이다. 이들 특징은 중요한 제조상의 향상을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서 이중 프레임 설계를 가진 전지의 구성요소들을 나타내는 분해도.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일 실시예에서 이중 프레임 설계를 가진 전지의 구성요소들을 나타내는 조립도.
도 3은 다층 구조의 외부 패키징 재료의 확대도.
도 4는 다층 구조의 프레임 재료의 확대도.
도 5는 음극, 양극, 전해질, 및 음극 집전체 탭을 가진 전지 셀의 제조를 위한 조립 공정도.
도 6은 도 5의 조립 공정에 의해 제조된 복수 전지 셀들을 패키징하기 위한 조립 공정도.
도 7은 집전체 탭들을 지지하도록 단일 조각 프레임을 사용하는 일실시예의 분해도.
도 8은 집전체 탭들을 지지하기 위해 프레임 대신 패키징 재료를 사용하는 일실시예의 분해도.
도 9a 및 도 9b는 조립 상태의 도 8의 전지의 사시도.
도 10a 및 도 10b는 큰 두께 균일성을 제공하기 위한 외부 프레임 실시예를 나타낸 것으로, 도 10a는 분해도이고, 도 10b는 사시 조립도.
향상된 패키징 및 구조를 가진 전지들 및 이들 전지의 제조 방법이 제공된다. 몇몇 실시예들에서, 여기서 제공된 전지들은 외부 전자 장치에 연결되기 위해 납땜 또는 용접 단계를 필요로 하지 않는다. 다른 실시예들에서, 강화된 집전체 탭들을 가진 전지들이 제공된다. 또 다른 실시예들에서, 사각형 또는 직사각형의 규칙적인 경계 형상을 가진 전지들이 제공된다. 마지막으로, 여기서 제공된 전지들 중 일부는 이러한 특징들 중 둘 이상의 조합을 포함한다.
상기 전지들은 음극, 양극, 및 음극과 양극 사이에 배치된 전해질을 가진 전지 셀을 포함한다. 전기 에너지를 상기 전지 셀로부터 외부 장치로 전달하기 위한 음극 집전체 탭이 음극에 부착되어 음극의 주변부 외부로 연장되어 있다. 마찬가지로, 양극 집전체 탭은 양극에 부착되어 양극의 주변부 외부로 연장되어 있다.여기서 제공된 전지 설계는 금속 수화물(Ni-MH) 전지, 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 전지, 리튬 이온 및 리튬 금속 전지 등의 광범위한 전지들에 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이들 전지들은 고체, 액체 또는 폴리머 전해질을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용된 적절한 전지들의 예가 Wensley 등이 출원한 미국 특허 출원 제 10/437,778 호; 제 10/437,559 호 및 제 10/437,546 호(출원일: 2003년 5월 13일)에 공지되어 있으며, 이는 참고 문헌으로서 본 명세서에 기재되어 있다. 다른 적절한 전지들은 미국 가특허 출원 제 60/545,179호(출원일: 2004년 2월 18일, 출원 제 11/016,751호도 참조)에 공지되어 있으며, 참고 문헌으로서 본 명세서에 기재되어 있다. 다른 전지들 및 전지 구성요소들은, 예컨대, Gustafson 등에 의해 출원된 미국 특허 제 5,888,672 호 및 제 6,451,480호에 공지되어 있으며, 참고 문헌으 로서 본 명세서에 기재되어 있다.
다른 전지 구성요소들, 전지 구조 및 패키징은 당업자에게 알려져 있으며, 예컨대, Langan 등이 출원한 미국 특허 출원 제 2003/0059673호, Dasgupta 등이 출원한 미국 특허 제 6,080,508호; Kim 등이 출원한 제 6,251,537호; Thomas 등이 출원한 제 6,515,449호; Harada 등이 출원한 제 5,965,298호; Moriwaki 등이 출원한 제 6,610,445호; Usui 등이 출원한 제 6,656,232호; Hope 등이 출원한 제 5,057,385호; Chang이 출원한 제 5,326,653호; Grange-Cossou 등이 출원한 제 5,456,813호; Maggert 등이 출원한 제 6,045,946호; Watanabe 등이 출원한 제 6,106,975호; Daroux 등이 출원한 제6,145,280호; 및 Daroux 등이 출원한 제 6,267,790에 설명된 기술을 포함하는 본 발명에 사용되도록 적용할 수 있다.
본 발명은 직선 또는 곡선형 구조들을 포함하는 다양한 전지 형상들을 포함한다. 바람직한 형상은 정사각형 및 직사각형이다. 상기 형상은 굽었거나 곡선형일 수 있다. 상기 전지의 형태는 상기 스마트 카드의 포켓과 같이 더 큰 구조 안에 딱 맞도록 적응되는 것이 바람직하다. 많은 경우에, 저렴한 제조 및 견고한 구조를 위해 상기 형상은 직사각형 또는 원형과 같이 단순하다.
상기 음극 집전체 탭 및 양극 집전체 탭은, 바람직하게는, 도전성 망 또는 막형 재료로 형성된다. 상기 전지들의 몇몇 실시예들에서, 상기 집전체 탭들은 알루미늄, 구리 또는 니켈과 같은 금속 호일들로 구성된다. 전기 증착된 구리 또는 니켈 플래싱된 구리(nickel flashed copper)에 기초한 탭들이 사용될 수 있다. 상기 집전체 탭은 예컨대 전기 증착된 구리 탭(18 미크론)일 수 있다. 상기 집전체 탭들은 바람직하게는 박형이어서 이들 주변에 패키징 재료들을 쉽게 밀봉할 수 있다. 예컨대, 상기 집전체 탭들의 두께는 약 10 mils 이하이고, 바람직하게는, 약 1 mils 이하이다 (여기서, 1 mil=1/1000 inch). 그러나, 이들 범위 밖의 두께를 가진 집전체 탭들도 사용될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 집전체 탭들은 음극 또는 양극에 인접한 더 큰 집전체막으로부터 돌출된 연장부를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 상기 탭은 집전체막, 음극 또는 양극 상에 배치되어 그 에지의 외부로 연장된 재료의 스트립을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 양태는 상기 집전체 탭들을 상기 장치의 회로에 납땜이나 용접할 필요 없이 다양한 전자 장치들에 쉽게 설치될 수 있는 전지를 제공한다. 본 발명의 이 양태는 적어도 하나의 집전체 탭을 포함하는 전지를 제공한다. 예컨대, 상기 전지는 주변부로부터 외부로 연장된 음극 집전체 탭을 가진 음극, 주변부로부터 외부로 연장된 양극 집전체 탭을 가진 양극, 상기 음극과 양극 사이에 배치된 전해질, 및 상기 음극 집전체 탭 및/또는 상기 양극 집전체 탭상에 배치된 전기 전도성 접착 테이프를 포함할 수 있다. 이 구성에서, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 상기 전지가 설치될 상기 장치 내에 각각의 집전체 탭과 하나 이상의 전기적 접촉들 사이에 전기적 접속을 형성한다. 이러한 전기적 접속은 전지 탭들을 납땜 또는 용접할 필요성을 제거한다. 도 1 및 도 2에 대한 부가적인 설명은 하기와 같다.
일부 전지 설계들에서, 전기 전도성 접착 테이프의 개별 조각을 상기 두 집전체 탭들 각각 상에 놓을 수 있다. 이러한 설계에서, 상기 전기 전도성 접착 테 이프는 등방성의 전기 전도성 또는 이방성의 전기 전도성을 가질 수 있다. 등방성 전도 테이프들은 모든 축을 따라 전기 전도성을 띄는 것은 아니다. 예컨대, z축 등방성 전도 테이프는, 일반적으로, z축(예컨대, 상기 테이프 면에 수직하는 방향)을 따라 전기를 전도한다. 대안적인 전지 설계에서는, 전기 전도성 접착 테이프의 스트립이 두 집전체 탭들 상부에 놓여 상기 탭들을 연결한다. 상기 두 집전체 탭들의 전기적 분리를 유지하기 위해서, 이 설계에서는, 일반적으로 상기 z축을 따라 전도되는 이방성 전도 테이프가 사용된다. 두 탭들을 가로지르는 전기 전도성 접착 테이프의 스트립의 사용은 상기 테이프가 상기 탭들 사이의 공간을 메우고, 상기 전지 셀의 경계를 더욱 균일하게 하며, 상기 전지가 스마트 카드나 라벨과 같은 얇은 장치에 적층되는 경우, 싱크(sink) 홀들 또는 다른 표면 결함이 형성되는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있어 유용하다.
상기 전기적 접촉을 형성하기 위해 사용된 상기 전기 전도성 접착 테이프들은 통상 내부에 분산된 전기 전도성 입자들을 가진 접착제들로 형성될 수 있다. 상기 전기적 전도성 테이프들은, 선택적으로, 상기 전지가 장치 내에 장착되기 전 또는 후, 그러나 통상 전에, 상기 접착 테이프를 노출하기 위해 쉽게 제거될 수 있는 공개 라이너를 포함할 수 있다. 다양한 접착제들이 상기 전기 전도성 테이프들을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이들은 압력 민감성 접착제, 열 민감성 접착제 및 열 경화성 접착제들을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 전기 전도성 접착 테이프를 구성하는데 사용될 수 있는 특정 종류의 접착제들은 아크릴 접착제, 실리콘 접착제, 에폭시 접착제 및 폴리에테르 아미드 접착제를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 일반적으로 이방성 특성을 제공하기 위해 이방성 형상을 가질 수 있는 전기 전도성 섬유들 및 입자들은 상기 접착제들 내에 분산될 수 있고, 니켈 입자들, 금으로 코팅된 폴리머 입자들 및 은으로 코팅된 유리 입자들을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 전기 전도성 접착 테이프들은 3M사에서 시판하는 것들이 적합하다. 3M사에서 시판하는 이방성 전기 전도성 테이프들의 특정예로, 전기 전도성 테이프 9703, Z축 접착 필름 5460R, Z축 접착 필름 5552R, Z축 접착 필름 7313 및 Z축 접착 필름 7303이 있다. 본 발명의 전지들의 제조시 사용될 수 있는 등방성 전도(z축) 테이프의 다른 적합한 예가 Ishibashi 등에 의해 발표된 AMP Journal of Technology, 5, 24-30 (1996)에 기재되어 있다.
테이프, 이방성 테이프 및 이방성 도전 테이프를 설명하는 추가적인 기술 문헌의 예로, 미국 특허 제 6,260,262호(3M); 제 5,422,200호; 제 6,517,618호; 제6,293,470호 및 특허 공개 제 2003/0002132호; 제 2003/0209792호; 및 제 2001/0015483호를 들 수 있다.
본 발명의 제 2 양태는 하나 이상의 지지된 집전체 탭들을 가진 전지를 제공한다. 본 발명의 이 양태에 따른 실시예에서, 상기 전지 셀은 그 주변에 프레임을 포함한다. 상기 주변 프레임은 음극 주위의 또는 일반적으로 상기 음극 측에 연관된 제 1 프레임, 및 양극 주위의 또는 일반적으로 양극 측에 연관된 제 2 프레임을 포함한다. 적어도 하나의 집전체 탭은 상기 두 프레임들 사이에서 상기 전지의 에지로부터 외부로 연장될 수 있다. 하나의 프레임(즉, "탭 지지 프레임")의 한 단부는 다른 프레임(즉, 대향 프레임)의 대응 단부보다 길어서 상기 탭 지지 프레임 은 일측에서 상기 집전체 탭용 지지체를 제공하나, 상기 탭을 노출시켜 대향 측으로부터 접근 가능하도록 둔다. 전술한 바와 같이, 상기 탭의 노출된 측면 상에 상기 집전체 탭 및 상기 전지가 장착될 전자 장치 사이에 전기적 접촉을 제공하기 위해 전기 전도성 접착 테이프가 형성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 주변 프레임은 하나 이상의 지점에서 또는 하나 이상의 에지를 따라 상기 두 프레임들이 실질적으로 함께 밀봉되는 포켓 또는 소매 형태로 형성되어, 상기 전지 셀은 상기 주변 프레임 내로 미끄러져 들어갈 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 상기 탭 지지 프레임의 탭 지지 단부는 상기 지지 프레임의 앞쪽 에지가 상기 집전체 탭의 말단과 동일 평면 또는 밖으로 연장되어, 상기 탭 지지 프레임은 규칙적인 전지 경계를 제공하도록 충분히 길다. 몇몇 실시예들에서, 상기 프레임은 실질적으로 전지 셀이 삽입된 중심 개구부를 가진다. 다른 실시예들에서, 상기 프레임은 상기 전지 셀의 주변부를 덮고 외부로 연장된 연속적인 재료층일 수 있어, 상기 층의 외부 에지는 상기 전지의 틀을 형성한다. 아래에서, 도면들에 대한 추가 설명이 제공된다.
열가소성 플라스틱을 포함하여 종래 전지 프레임 재료들이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 프레임 재료는 통상 상기 전지 셀 자체의 두께와 실질적으로 동일한 총 두께를 가진 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 플라스틱으로, 상기 프레임은 한 조각 또는 둘 이상의 조각으로 구성된다. 몇몇 실시예들에서, 상기 프레임은 MR PVA 층들(24 미크론 층과 9 미크론 층) 사이에 개재된 PET층(200 미크론)을 포함할 수 있다. 각각의 프레임은 상기 집전체 탭들을 향해 마주보는 표면인 내부 표면 및 상기 집전체 탭들로부터 떨어져 마주보는 대향면인 외부 표면 을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 프레임 재료는 폴리머층 및 상기 프레임들을 서로에, 상기 탭들에 및/또는 외부 패키징 층에 밀봉하도록 적응되는 하나 이상의 밀봉제(sealant) 층들을 포함하는 다층 구조 재료일 수 있다. 예컨대, 탭 밀봉제는 상기 집전체 탭들을 프레임에 부착하기 위해 선택적으로 적어도 상기 탭 지지 프레임의 상기 내부 표면의 일부에 적용될 수 있다. 대안으로, 상기 탭 밀봉제는 집전체 탭들이 상기 탭 지지 프레임과 접촉하기 전에 상기 집전체 탭들에 도포될 수 있다. 이러한 탭 밀봉제는 바람직하게는 그 자체에 열 밀봉할 뿐 아니라, 상기 전지의 집전체 탭들에 강하게 본딩하는 재료이며, 약 90℃와 100℃ 사이에서 활성화되는 것이 바람직하다. 몇몇 실시예들에서, 상기 밀봉제는 낮은 온도 압력 활성화된 밀봉제일 수 있다.
상기 전지 셀들은 일반적으로, 상기 전지 셀을 둘러싸는, 전기적으로 절연되고 바람직하게는 수분 및 증기 저항성 패키징 재료를 포함한다. 상기 패키징 재료는 하나 이상의 접착층들, 하나 이상의 전기적 절연층들 및 하나 이상의 수분 및/또는 증기 차단층들을 포함하는 다층 구조의 패키지 재료일 수 있다. 예컨대, 상기 외부 패키지 재료는 스마트 카드와 같은 전자 장치 내에 부착하게 하도록 외부 표면의 적어도 일부 상에 코팅된 바인더 접착체를 가질 수 있다. 상기 바인더 접착제는 바람직하게는 적어도 약 100℃의 온도에서 활성화되는 열 활성화된 접착제이다. 바인더 접착제는 또한 상기 전지 셀 및/또는 프레임에 외부 패키징 재료를 접착하도록 상기 패키징 재료의 내부 표면의 적어도 일부에 도포될 수 있다. 이 내부 바인더 접착제는, 바람직하게는, 외부 바인더 접착제의 활성화 온도보다 낮은 활성화 온도를 가진다. 일 실시예에서, 상기 외부 패키징 재료는, (ⅰ)상기 탭 지지 프레임 또는 대향 프레임 중 하나의 상기 외부 표면 상부에 배치되고 이에 부착된 상부 패키징 층, 및 (ⅱ)상기 탭 지지 프레임 또는 대향 프레임 중 하나의 상기 외부 표면 하부에 배치되고 이에 부착된 하부 패키징 층을 포함한다.
패키징 재료들, 음극 및 양극 재료들, 폴리머 전해질 재료들 및 집전체 및/또는 집전체 탭 재료들을 포함해서 상기 전지의 다양한 구성요소들로 사용될 수 있는 적절한 재료들은 상술한 미국 특허 제 5,057,385 호, 제 5,326,653 호 및 제 6,145,280 호(본 명세서에 참고 문헌으로서 포함됨), 및 함께 계류중인 Wensley의 특허 출원에 개시되어 있다.
그러므로 제 1 실시예는 (a)전지 셀, (b)상기 전지 셀로부터 연장된 적어도 하나의 집전체 탭, 및 (c)상기 전지 셀로부터 연장된 적어도 하나의 집전체 탭 상에 배치되는 전기 전도성 접착제 테이프를 포함하는 전지이다. 바람직한 실시예에서, 상기 전지 셀은 상기 전지 셀로부터 연장된 적어도 2개의 집전체 탭들을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 전지 셀은 실질적으로 편평하고 직사각형이며, 상기 전지 셀로부터 연장된 집전체 탭도 실질적으로 편평하고 직사각형이다. 바람직한 실시예에서, 상기 전지는 (a)음극, (b)양극, (c)상기 음극과 양극 사이에 배치된 전해질을 포함하는 전지 셀, 및 상기 전지 셀로부터 연장된 적어도 두 개의 집전체 탭을 포함하며, 여기서, 제 1 집전체 탭은 음극으로부터 연장된 음극 집전체 탭이고, 제 2 집전체 탭은 양극으로부터 연장된 양극 집전체 탭이다. 바람직한 실시예에서, 상기 셀은 실질적으로 직사각형의 편평한 셀로, 두 길이 변들과 두 너 비 변들을 가지고, 상기 셀의 일 너비 변으로부터 연장된 적어도 두 개의 집전체 탭들을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 셀은 두 개의 길이 변들과 두 개의 너비 변들을 가진 실질적으로 직사각형의 평편한 셀로, 상기 셀의 일 길이 변으로부터 연장된 적어도 두 개의 집전체 탭들을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 실질적으로 편평하고 직사각형이다. 바람직한 실시예에서, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 상기 테이프의 면에 수직인 방향으로 전도되는 이방성 전기 전도성 테이프이다. 바람직한 실시예에서, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 상기 셀의 너비와 실질적으로 동일한 길이를 가진다. 바람직한 실시예에서, 상기 집전체 탭은 탭 연장 길이 만큼 상기 셀로부터 연장되어, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 상기 탭 연장 길이와 실질적으로 동일한 너비를 가진다. 바람직한 실시예에서, 상기 셀은 적어도 두 개의 집전체 탭들을 가지며, 이들 각각은 집전체 탭들에 대한 길이와 동일한 탭 연장 길이만큼 상기 셀로부터 연장되고, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 상기 탭 연장 길이와 실질적으로 동일한 너비를 가진다. 상기 탭 연장 길이는 종래의 방법으로 측정될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 전지는 두 단부가 있는 길이를 가지며, 각 단부의 두께는 실질적으로 동일하다. 바람직한 실시예에서, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 이방성 전기 전도성 테이프로, 상기 테이프 면에 수직인 방향으로 전도되고, 여기서, 상기 셀은 음극 및 양극을 가지며, 또한 음극 집전체 탭 및 양극 집전체 탭을 가지고 있고, 상기 테이프는 음극 및 양극 집전체 탭들 상에 배치되며, 상기 전지는 실질적으로 직사각형으로 형성된다. 바람직한 실시예에서, 상기 셀은 적어도 두 개의 집전체 탭 들을 포함하고, 전기 전도성 접착 테이프의 개별 조각들은 각각 상호 접촉 없이 상기 집전체 탭들 상에 배치된다. 바람직한 실시예에서, 상기 전기 전도 접착 테이프는 전도성 섬유들이나 입자들이 내부에 분산된 접착제를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 압력 민감성 접착 테이프이다. 바람직한 실시예에서, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 열 민감성 접착 테이프이다. 바람직한 실시예에서, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 방출 라이너(release liner)를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 전지 프레임은 상기 셀의 주변에 배치된다. 바람직한 실시예에서, 전지 프레임은 상기 셀의 주변에 배치되고, 제 1 프레임 조각 및 제 2 프레임 조각을 포함하는 적어도 두 개의 프레임 조각들을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 프레임은 폴리머층 및 적어도 하나의 열 밀봉된 층을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 전지 프레임은 상기 셀의 주변에 배치되고, 외부 패키징 재료는 상기 셀 상에 배치된다. 바람직한 실시예에서, 상기 제 1 및 제 2 프레임 조각들 중 하나는 다른 하나에 대해 연장되고, 연장된 조각은 상기 집전체 탭 또는 탭들을 지지할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 연장된 프레임 조각의 선두 에지 및 상기 탭 또는 탭들의 말단부는 실질적으로 동일 평면상에 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 전지는 상기 셀로부터 연장된 적어도 2 개의 탭들을 포함하며, 각 탭의 말단부는 상기 연장된 프레임 조각의 선두 에지와 동일 평면상에 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 전지는 리튬 금속 또는 리튬 이온 전지이다. 바람직한 실시예에서, 상기 전지는 폴리머 전해질 전지이다. 바람직한 실시예에서, 상기 셀은 폴리머 매트릭스 전해질을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 폴리머 매트릭스 전해질은 폴리이미드, 적어도 하나의 리튬 염 및 적어도 하나의 용매를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 리튬 염은 상기 폴리이미드에 의해 제공된 이미드환(ring) 1몰(mol)당 적어도 리튬 0.5몰의 농도로 존재한다. 바람직한 실시예에서, 상기 폴리머 매트릭스 전해질은 실질적으로 광학적으로 깨끗하다. 바람직한 실시예에서, 상기 음극은 리튬 분말 및 폴리머 바인더를 포함한다. 상기 폴리머 바인더는 열 저항성을 가진 고온 폴리머일 수 있다. 예컨대, 이는 적어도 100℃ 또는 150℃의 용융점을 가질 수 있다. 상기 폴리머 바인더는 상기 리튬 분말과 반응하지 않도록 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 폴리머 바인더는 폴리이미드이다. 바람직한 실시예에서, 상기 리튬 분말은 평균 입자 크기가 약 20 미크론 이하이다. 바람직한 실시예에서, 상기 양극은 폴리이미드, 전자 전도성 필러 및 금속 산화물을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 상기 전해질 막은 약 10 내지 50 중량비의 용매를 포함하며, 바람직하게는 약 15 내지 40 중량비, 더욱 바람직하게는 약 20 내지 30 중량비의 용매를 포함한다.
도 1 내지 도 10은 바람직한 실시예들을 나타낸다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 전지(100)의 일 실시예의 구성요소는 보여준다. 이들 도면에 도시된 설계에서는, 이중 프레임 구조가 사용되었다. 도 1은 분해된 상태의 전지를 나타내는 반면, 도 2는 조립된 상태의 전지를 나타낸다. 상기 전지는 음극 집전체 탭(104) 및 양극 집전체 탭(106)을 포함한 전지 셀(102)을 포함한다. 상기 집전체 탭들은 상기 전지 셀로부터 외부로 연장된 말단들(105, 107) 을 가진다. 상기 전지(100)는 상기 전지 셀(102) 하부에 배치된 탭 지지 프레임(108) 및 상기 전지 셀(102)의 상부에 배치된 대향 프레임(110)을 더 포함한다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 탭 지지 프레임 (108)의 일 말단(114, 상기 탭 지지 말단)은 상기 대향 프레임(110)의 대응 말단(116)의 외부 에지(117)보다 더 멀리 외부로 연장된 외부 에지(115)를 가진다. z축 이방성 전기 전도성 접착 테이프(118, 투명 테이프로 나타냄)의 스트라이프는 상기 음극 및 양극 집전체 탭들(104, 106) 상의 상기 대향 프레임(110)의 말단(116)에 배치된다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 전기 전도성 테이프는 상기 집전체 탭들(104, 106)의 말단부들(105, 107)과 동일 평면상 또는 실질적으로 동일한 평면상에 있을 수 있는 외부 에지(121), 및 대향 프레임(110)의 외부 에지(117)를 향하는 내부 에지(123)를 가진다. 상기 전기 전도성 접착 테이프(118)는 상기 전기 전도성 접착 테이프(118)를 노출하기 위해 쉽게 제거될 수 있는 방출 라이너(120, 부분적으로 벗겨진 것으로 도시됨)를 포함하는데, 이는 일단 상기 전지가 장치 내로 삽입되면 상기 장치에 전기적 접촉을 형성한다. 대안으로, 상기 라이너는 상기 전지의 제조 중 또는 전지가 전기 장치에 삽입되기 전, 언제라도 제거될 수 있다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 탭 지지 프레임(108)은 한쪽에서 상기 음극 및 양극 집전체 탭들(104, 106)을 지지하고, 다른 한쪽에서는 상기 전기 전도성 접착 테이프(118)가 상기 탭들이 전기적으로 접속할 수 있도록 한다. 선택적으로, 탭 밀봉제층 (접착 재료)은 상기 탭 지지 프레임(108)의 상기 탭 지지 말단(114)의 상기 내부 표면(119)에 도포되어 상기 집전체 탭들(104, 106)이 그 프레임에 접착할 수 있게 한 다. 또한, 상기 전지는 외부 패키징 재료를 포함할 수 있는데, 여기서는 상기 대향 프레임(110) 상부에 배치된 상부 패키징 층(122) 및 상기 탭 지지 프레임(108)에 배치된 하부 패키징 층(124)으로 구성된 이원(two part) 재료로 나타난다. 상기 상부 및 하부 패키징 층들(122, 124)은 적절한 접착제 또는 열 밀봉막(도시되지 않음)에 의해 상기 대향 프레임(110) 및 탭 지지 프레임(108)에 부착될 수 있다.
도 3은 상기 전지 셀(102)을 수용하는데 사용될 수 있는 다층 구조의 외부 패키징 재료의 확대도이다. 이러한 재료는 그 주변으로부터 상기 전지 셀(102)을 전기적으로 절연시키고 상기 외부 패키징 재료를 프레임들(108, 110)에 열 밀봉하는 절연성 열 밀봉층(300)을 포함한다. 증기 차단막(302, 알루미늄 막 또는 다중 알루미늄 호일막)은 상기 열 밀봉층(300) 상부에 배치되고, 상기 전지를 전자 장치에 부착하기 위한 바인더 층(304)은 상기 증기 차단막(302) 상부에 배치된다. 도 3의 외부 패키징 재료는 상부 및 하부 패키징 재료로 사용될 수 있으며, 상기 상부 및 하부 패키징 재료들 모두는 원한다면 도 3에 도시된 바와 같이 설계될 수 있다.
도 4는 상기 전지 셀(102)을 만들기 위해 사용될 수 있는 다층 구조의 프레임 재료의 확대도이다. 이 재료는 두 개의 열 밀봉층들(402, 404) 사이에 개재된 폴리머층(400)을 포함하여 상기 폴리머 층(400)을 상기 집전체 탭들(104, 106) 주위 및 상기 상부 및 하부 패키징 층들(122, 124)에 열 밀봉하는 역할을 한다. 내부 접착층과 상기 전지 집전체 또는 프레임 사이의 접착력이 우수하면, 유연성이 또한 우수해진다.
도 5는 음극, 양극, 전해질, 및 음극 집전체를 가진 바이셀(bicell) 전지를 제조하기 위한 조립 공정을 나타낸 것이다. 이 공정에서, 양극의 표면을 코팅하는 폴리머 전해질을 가진 양극(500)을 제공한다. 접착을 위해, 적은 양의 접착 용매(502)가 폴리머 전해질이 상부에 코팅된 양극(500) 상에 분사될 수 있다. 상기 용매를 도포한 후, 상기 폴리머 전해질이 상부에 코팅된 양극(500)의 면적보다 약간 작은 면적을 가진 리튬 금속 음극과 같은 음극(504)을 상기 폴리머 전해질이 상부에 코팅된 양극(500) 상에 놓는다. 권취되지 않은 상태로 공급되고 니켈 집전체 재료과 같은 한 롤의 탭 재료(507)로부터 잘려나온 음극 집전체 탭(506)은 상기 음극 상부에 놓여져서, 상기 전지 셀의 주변부로부터 외부로 연장된다. 상기 음극(504)에 의해 덮이지 않는 상기 폴리머 전해질로 상부가 코팅된 양극(500)의 일부는 접혀서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 폴리머 전해질이 상부에 코팅된 양극(500)과 상기 음극(504)이 겹쳐지게 된다. 그 결과, 패키징할 준비가 된 음극 집전체 탭(506)을 가진 얇은 전지 바이셀(508, bicell)이 형성된다.
도 6은 도 5의 조립공정으로 제조된 다층 전지 셀들의 패키징을 위한 조립 공정을 나타낸 것으로, 도 5에 도시된 조립 공정의 단계들을 참조의 편의를 위해 도 6의 상단에 반복하여 나타내었다. 도 6에 도시된 바와 같이, 하부 프레임 재료(600)는 적합한 롤러로부터 풀려나올 수 있고, 상기 프레임 재료는 PET와 같은 재료로, 바람직하게는 전지 셀(508) 자체와 실질적으로 동일한 두께를 가진다. 전지 셀용 개구부들(604) 및, 선택적으로, 하나 이상의 레지스트레이션 홀들(606, registration holes)이 적합한 윈도우 펀치, 프로그래밍가능 레이저 커터, 또는 동등한 수단을 사용하여 하부 프레임 재료(600) 내에 형성될 수 있다. 적절한 롤 러(610)로부터 공급된 양극 집전체 탭(608)은 절단되어 상기 하부 프레임 재료(600)에 적용되어, 부분적으로 프레임 개구부(604)와 겹쳐진다. 선택적으로, 탭 밀봉제는 상기 집전체 탭들(506, 508)을 상기 하부 프레임 재료(600)에 부착하기 위해 상기 하부 프레임 재료(600)의 적어도 일부에 적용될 수 있다. 적절한 롤러로부터 공급되고 바람직하게는 저온 열 밀봉제 및 수분 장벽(moisture barrier)을 포함하는 하부 외부 패키징 층 재료(612)가 이후 상기 하부 프레임 재료(600)에 적용된다. 이후, 도 5의 상기 전지 셀(508)을 상기 하부 프레임 재료(600) 내 및 상기 하부 외부 패키징 층(612) 상에 놓는다. 상기 하부 외부 패키징 재료(612)는 접착을 촉진하기 위해 상기 전지 셀(508)을 그 위에 놓기 전에 (예컨대, 90℃에서) 가열될 수 있다. 전지용 상부 프레임 재료(614)는 하부 프레임 재료(600)의 형성과 유사한 방법으로 형성될 수 있는데, 상부 프레임 재료(614)는 적절한 롤러로부터 풀려나와 개구부들(616)이 상기 상부 프레임 재료(614) 내에 형성된다. z축 이방성 전기 전도성 접착 테이프(618)의 스트립을 상기 상부 프레임 재료(614) 내의 개구부(616) 상부에 놓는다. 다음에, 상기 프레임 재료(614)를 상기 전지 셀(508)의 상부에 놓아 상기 전기 전도성 접착 테이프(618)를 음극 및 집전체 탭들(506, 608) 상부에 배치시킨다. 바람직하게는, 저온 열 밀봉제 및 수분 장벽층을 가지고 있고, 하부 외부 패키징 재료(612)와 동일한 조성을 가진 상부 외부 패키징 층(620)이 적절한 롤러로부터 풀려나와 상기 전지 셀(508)의 상부에 적용된다. 선택적으로, 스마트 카드와 같은 장치 내에 결과적으로 얻어진 전지를 삽입하기 용이하도록 바인더 재료를 상부 및 하부 외부 패키징 층들(620, 612)의 외부 표면들 상 에 포함할 수 있다.
이제, 도 7 내지 도 10을 참조하여 2가지의 추가적인 바람직한 실시예, 즉 A)단일 프레임 실시예 및 B)프레임 없는 실시예를 설명한다. 선택적으로, 외부 프레임이 프레임 없는 실시예에 사용될 수 있다(도 10). 이들 실시예들은 밀봉 층들의 수가 줄어듦에 따라, 장기간 수분 인입에 대한 상기 전지의 안정성을 향상시킬 수 있다. 이는 수분이 리튬 금속에 매우 해로울 수 있으므로, 특히, 리튬 금속 전지들에서 중요하다.
도 7은 단일 프레임 설계를 가진 전지의 구성 요소들의 분해도이다. 이 실시예에서, 도 1에 도시된 두 조각 프레임 대신 한 조각 프레임(700)이 사용된다. 한 조각 프레임(700)과 실질적으로 동일한 형상과 경계 치수들을 가진 하부 패키징 재료(708)가 프레임(700)의 하부에 배치되어 프레임(700)에 부착될 수 있다. 도시된 실시예에서는, 하부 패키징 재료(708)의 외부 에지(715) 및 프레임(700)의 외부 에지(703)는 서로 실질적으로 동일 평면상에 배치된다. 상기 프레임(700)은 상기 전지 셀(706)의 하부에 배치되고, 일반적으로 상기 전지 셀(706)의 주변부를 벗어나 연장된 외부 에지(703)를 가진다. 말단들(711, 713)을 가진 두 집전체 탭들(701, 702)은 상기 전기 셀(706)의 주변부로부터 연장된다. 상기 전지 셀(706)의 길이 및 너비 치수는 상기 프레임 및 하부 패키징 재료의 길이 및 치수만큼 길지 않다. 따라서, 갭(705)이 상기 전지 셀의 주변과 상기 프레임의 외부 에지 사이에 정의된다. 예컨대, 갭(705)의 너비는 약 3mm일 수 있다. 집전체 탭들(701, 702)은 갭(705)을 넘어 연장되어, 상기 탭들의 상기 말단들(711, 713)은 실질적으 로 상기 프레임(703) 및 하부 패키징 재료(715)의 외부 에지들과 동일 평면상에 있다. 따라서, 상기 집전체 탭들(701, 702)은 프레임(700)의 상부에 놓이고 프레임(700)에 의해 지지된다. 또한, 도 7은 집전체들(701, 702) 상부에 배치되며, 이방성 전도 테이프일 수 있는 전기 전도성 테이프(704)의 스트립을 나타낸 것이다. 부분적으로 벗겨진 방출 라이너(707)와 함께 상기 전기 도전성 테이프(704)가 여기에 도시되어 있다. 따라서, 상기 집전체 탭들(701, 702)은 상기 전도성 테이프(704) 및 상기 프레임(700) 사이에 개재되고, 본 실시예에 도시된 바와 같이, 그들의 말단들(711,713)은 상기 전도성 테이프의 외부 에지(717) 및 상기 프레임의 외부 에지(703)와 실질적으로 동일한 평면상에 배치된다. 마지막으로, 상부 패키징 재료(710)는 상기 조립된 전지 셀(706)을 덮도록 설계되나, 하부 패키징 재료(708)만큼 길지 않다. 오히려, 상부 패키징 재료(710)의 외부 에지(712)는 상기 전도성 테이프(704)의 스트립의 내부 에지(714)와 실질적으로 동일한 평면상에 있거나, 작은 갭(도시되지 않음)이 상기 상부 패키징 재료의 외부 에지와 상기 전도성 테이프의 상기 내부 에지 사이에 설계되어 있다. 당업자는 상기 접착 테이프의 스트립과 상기 하부 패키징 재료 사이에 최선의 공간 관계를 결정할 수 있으며, 작은 갭이 사용될지 여부를 결정할 수 있다. 상기 상부 패키징 재료와 상기 접착 테이프의 상부 간의 접촉이 쇼트될 수 있다. 조립 중, 상기 구조의 상부 표면은 상부 패키징 재료 및 전도성 테이프를 포함한다. 바꾸어 말하면, 하부 패키징 재료(708)의 상기 하부 표면의 면적과 동일 또는 실질적으로 동일한 상기 패키징 전지의 상부 표면의 전체 면적은 대략 상부 패키징 재료(710)의 상부 표면의 면적 및 상기 접착 테이프(704)의 상부 표면의 면적의 합과 같다. 이 설계의 한 가지 이점은, 단일 조각 프레임이 사용되었기 때문에, 두 개의 밀봉부만이 존재한다는 점이며, 여기서 (ⅰ)하나의 밀봉부는 상기 프레임(700)을 상기 상부 패키징 재료(710)에 결합하고, (ⅱ)다른 밀봉부는 상기 프레임(700)을 하부 패키징 재료(708)와 결합한다.
도 7에서 분해된 구성요소들의 조립시, 상기 구조는 실질적으로 도 2a 및 도 2b에 도시된 구조처럼 보인다. 게다가, 도 7에 사용될 수 있는 패키징 재료들 및 프레임 재료들도 도 3 및 도 4에 예시되어 있다.
도 8은 파우치 셀, 가방형 셀 또는 향낭형(sachet) 셀의 실시예라 불릴 수 있는, 프레임이 없거나 적어도 내부 프레임이 없는 설계를 가진 전지의 실시예를 나타내는 분해도이다. 이 설계에서, 상기 패키징 재료들 사이에는 어떤 프레임도 존재하지 않는다. 오히려, 주변부로부터 외부로 연장된 말단들(811,813)을 가진 두 집전체 탭들(806, 807)을 포함하는 전지 셀(801)이 내부 프레임 없이 하부 패키징 재료(800)의 상부 및 상부 패키징 재료(808) 하부에 배치된다. 이하에서 언급되는 바와 같이, 외부 프레임이 제공될 수도 있다(도 10 참조). 여기서, 상기 하부 패키징 재료(800)의 길이 및 너비 치수는 조립된 전지 셀(801)의 길이 및 너비보다 길다. 그러므로, 상기 전지 셀의 주변부 및 상기 하부 패키징 재료(800)의 외부 에지 사이에 갭(805)이 정의된다. 예컨대, 이 갭의 너비는 약 3mm일 수 있다. 상기 전지 셀(806)의 주변부로부터 외부로 연장된 상기 집전체 탭들(806, 807)은 상기 갭(805)의 상부로 연장되어, 상기 탭들의 말단들(811, 813)이 상기 하 부 패키징 재료(800)의 외부 에지(803)와 실질적으로 동일 평면상에 있도록 한다. 따라서, 상기 집전체 탭들(806, 807)은 하부 패키징 재료(800) 상에 놓이고 하부 패키징 재료(800)에 의해 지지된다. 도 8은 또한 상기 집전체 탭들(806, 807) 상부에 배치되는, 이방성 전도 테이프일 수 있는 전도성 테이프의 스트립(809)을 나타낸다. 여기에는, 부분적으로 벗겨진 방출 라이너(804)와 함께 상기 전도성 테이프가 도시되어 있다. 도 8은 상기 상부 패키징 재료(808)을 나타낸다. 이 상부 패키징 재료(808)는 도 7에 도시된 상기 하부 패키징 재료(710)와 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, 상기 상부 패키징 재료(808)의 외부 에지(815)는 상기 전도성 테이프(809)의 스트립의 내부 에지(817)와 실질적으로 동일한 평면상에 있거나, 상기 상부 패키징 재료(808)의 외부 에지(815)와 상기 전도성 테이프(809)의 스트립의 내부 에지(817) 사이에 설계될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 도 8의 분해된 구조가 조립된 상태를 나타내는 사시도이다. 이들 도면에서, 상부 패키징 재료(808)는 하부의 전지 셀(801) 때문에 높아진 중간 부분(819)과 함께 도시되어 있다. 조립시, 상기 높아진 부분(819)은 상기 하부에 있는 전지 셀(801)을 상기 상부 패키징 재료(808)에 대고 눌러 형성한다.
도 10a 및 도 10b는 도 8 및 도 9에 도시된 프레임 없는 실시예를 향상시킬 수 있는 바람직한 실시예를 도시한 것이다. 도 10a에서, 외부 프레임(1000)은 실질적으로 균일한 단면 높이를 가진 전지를 제공하기 위해 사용된다. 이 실시예에서, 상기 외부 프레임(1000)의 높이는 상기 전지의 높아진 중간 부분(819)의 높이와 실질적으로 동일하다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 외부 프레 임(1000)은 상기 상부 패키징 재료(808)의 상부에 배치되고 상기 전지의 높아진 중간 부분(819)의 주변에 놓이게 된다. 이 외부 프레임은 상기 높아진 부분을 보상하여 더 균일한 단면 높이를 제공한다. 더 균일한 단면 높이는 향상된 조립성 및 스마트 카드와 같은 더 큰 구조들의 외관에 향상된 심미감을 제공한다.
이들 실시예들에서 네 면들이 밀봉될 수 있으나, 세 면들이 밀봉될 수도 있다. 예컨대, 패키징 재료의 단일 조각은 상기 재료의 단일 연속 조각으로부터 상부 및 하부 패키징 재료들이 제공되도록 접혀서 겹쳐질 수 있다. 상기 접힘은 상기 집전체 탭들이 연장되는 측의 반대편인 상기 전지 셀의 일 측면 상에서 일어날 수 있다.
여기서 제공된 상기 전지 구조들 및 패키징 설계들은 다양한 타입의 전지에 사용되도록 적용될 수 있고, 특히, 상술한 바와 같이 미국 특허 제 5,888,672 호 및 제 6,451,480 호(Gustagson 등) 및 미국 특허 출원 제 10/437,778호; 제 10/437,559호 및 제 10/437,546호(Wensley 등, 출원일: 2003년 5월 13일)에 개시된 편평하게 패키징된 전지들의 설계에 더욱 적합하다. 간단히, 이들 전지들은 폴리이미드계 폴리머 매트릭스 전해질들을 포함할 수 있다. 더욱 자세하게는, 이들 전지들은 폴리이미드, 리튬 염 및 적어도 하나의 용매로 구성된 전해질들을 포함할 수 있다. 상기 리튬 염은, 바람직하게는, 이미드환 1몰당 적어도 리튬 0.5몰의 농도로 존재한다. 상기 탭 및 본 명세서에서 제공된 패키징 구조들로부터 이득을 얻는 다른 전지들은 미국 가특허 출원 제 60/545,179호에 개시된 전지들을 포함한다. 이들 전지는 리튬 분말 및 폴리머 바인더로 구성된 음극들을 포함할 수 있다.
본 발명의 전지들은 적층 처리(고온/고압 적층 또는 저온/감압 적층)을 필요로 하고 내장 전원 공급장치로부터 이득을 얻는 스마트 카드들, 스마트 라벨들, RFID 태그들, 의료 장치들, 및 다른 소형 장치들의 내부에 사용되기에 매우 적합하다. 일부 출원들에서, 저온에서의 사용이 요구될 수 있고, 저온 적층법 또는 냉적층법의 사용을 위한 재료들이 선택된다(예컨대, 고온 재료들은 필요하지 않을 수 있다). 이는 싱크, 포켓 또는 다른 표면 결함들을 형성하지 않고, 작고 비교적 편평한 장치들 내에 적층될 수 있는 규칙적인 경계들(예컨대, 직사각형 또는 사각형)을 가진 전지에 있어 특히 그러하다. 상기 전지의 다양한 구성요소들(Wensley 등이 2003년 5월 13일 출원한 미국 특허 출원 제 10/437,778호; 제 10/437,559호; 및 제 10/437,546호에 기술됨)은 상기 스마트 카드 산업에서 사용되는 표준 고온 적층 공정들을 견딜 수 있도록 선택될 수 있다. 예컨대, 일부 경우에, 상기 전지들은 5 내지 15분의 휴지 시간(dwell time) 동안 125 내지 140℃의 온도 및 200 내지 250 psi의 압력을 견딜 수 있도록 설계될 수 있다.
상기 스마트 카드라는 용어는 다양한 종류의 전자적으로 판독 가능한 카드들의 일종을 일컫는 말로 사용될 수 있다. 이들 카드는 일반적으로 신용카드 크기의 작고 휘어지는 카드들, 예컨대 플라스틱 카드들이며, 통상 마이크로 프로세싱 유닛, 메모리 및 외부 소스로부터 데이터를 송출 및 수신하기 위한 인터페이스를 포함한다. 전형적인 스마트 카드는 전기적 소거 및 프로그램 가능 판독 전용 메모리(EEPROM), 판독 전용 메모리(ROM) 및/또는 랜덤 액세스 메모리(RAM)에 접속된 프로세서를 포함한다. 이들 구성요소들은 명령을 실행하고 데이터를 메모리에 저장 하기 위한 마이크로 프로세서를 더 포함하는 단일 집적 회로 상에 제조된다. 이러한 스마트 카드들은 상기 스마트 카드와 카드 리더기와 같은 외부 장치 사이에서 입/출력 신호들을 교환하기 위한 입/출력(I/O) 신호 인터페이스를 더 포함한다. 2004년 5월 12일 출원된 미국 가특허 출원 제 60/570,097호(2005년 5월 12일 출원된 제 11/127,299호도 참조)에는 본 실시예들과 조합하여 사용될 수 있고 본 실시예들과 함께 사용하기 위해 필요에 따라 적응될 수 있는 스마트 카드 및 충전 설계들에 대해 더 설명되어 있고, 상기 공보는 참고 문헌으로서 포함된다.
스마트 라벨들(무선 주파수 식별(RFID) 태그로도 알려짐)은 광범위한 제품을 추적하기 위해 사용될 수 있는 전력 공급형 라벨들을 말한다. 스마트 라벨들은 통상 마이크로프로세싱 유닛, 안테나 및 봉지 재료 및/또는 지지체를 포함한다. 상기 라벨은 리더기에 의해 생성된 전기장에 의해 전원을 공급받아 안테나를 통해 상기 리더기와 통신할 수 있다.
의료 장치들은 여기서 설명된 본 발명의 실시예를 포함하기 위해 적응될 수 있다. 예컨대, 센서들은 온도에 민감한 혈액과 같은 재료의 온도를 측정하도록 제조될 수 있고, 상기 센서는 여기서 설명된 전지들에 의해 전원을 공급받는다.
상기 전자 장치는 본 명세서에 설명된 전지 및 전자 회로를 포함할 수 있다. 용접 또는 납땜 없이 적어도 하나의 집전체 탭 및 전자 회로 사이에 전기적 접속이 형성될 수 있다. 바람직한 실시예들에서, 상기 장치는 스마트 카드, 스마트 라벨, 전기적으로 판독 가능한 카드, RFID 태그, 전력 공급형 라벨, 의료 장치, 센서, 온도 측정 장치, 또는 착용 가능한 의료 장치들일 수 있다.
다양한 실시예들 및 이를 나타내는 도면들을 참조하여 본 발명을 설명하였다. 그러나, 본 발명의 목적 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능할 것임을 이해해야 할 것이다.
본 발명의 전지는 용접 또는 납땜 없이 적어도 하나의 집전체 탭 및 전자 회로 사이에 전기적 접속을 형성할 수 있다. 따라서, 다양한 범위의 장치들에 사용될 수 있으며, 특히 스마트 카드, 스마트 라벨, RFID 태그, 의료 장치 및 고온/고압 적층 과정을 필요로 하고 내장형 전원 공급으로 이득을 얻을 수 있는 다른 소형 장치 내에서의 사용에 적합하다.

Claims (43)

  1. (a)전지 셀;
    (b)상기 전지 셀로부터 연장된 적어도 하나의 집전체 탭; 및
    (c)상기 적어도 하나의 집전체 탭 상에 배치된 전기 전도성 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 테이프는 z축 이방성 전기 전도성 테이프인 것을 특징으로 하는 전지.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전지 셀로부터 연장된 적어도 두 개의 집전체 탭을 더 포함하며, 상기 전기 전도성 접착 테이프는 상기 적어도 두 개의 집전체 탭들 모두를 가로질러 배치된 것을 특징으로 하는 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지는 리튬 금속 전지, 리튬 이온 전지, 또는 폴리머 전해질 전지인 것을 특징으로 하는 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전지는 폴리이미드, 리튬 염 및 용매를 포함하는 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  6. 제 1 항의 전지 및 전자 회로를 포함하는 전자 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 집전체 탭과 상기 전자 회로 간의 전기적 접속은 용접 또는 납땜 없이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 장치는 스마트 카드, 스마트 라벨, 전자적으로 판독 가능한 카드, RFID 태그, 전력 공급형 라벨, 의료 장치, 센서, 온도 측정 장치 또는 착용 가능한 의료 장치인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  9. (a)전지 셀;
    (b)상기 전지 셀로부터 연장된 말단을 가진 적어도 하나의 집전체 탭; 및
    (c)상기 전지 셀 하부에 배치되고 상기 전지 셀의 주변부 밖으로 연장된 외부 에지를 가진 하부 패키징 재료를 포함하고,
    상기 하부 패키징 재료는 상기 적어도 하나의 집전체 탭을 지지하는 것을 특 징으로 하는 전지.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부 패키징 재료의 외부 에지는 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 말단과 실질적으로 동일한 평면상에 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 하부 패키징 재료의 외부 에지는 상기 적어도 하나의 집전체의 말단과 실질적으로 동일 평면상에 있지 않고, 상기 집전체의 말단은 상기 하부 패키징 재료의 외부 에지 밖으로 연장되는 것을 특징으로 하는 전지.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 전지 셀 상부에 배치되는 상부 패키징 재료를 더 포함하고, 상기 상부 및 하부 패키징 재료들은 상기 전지 셀용 파우치(pouch)를 제공하는 것을 특징으로 하는 전지.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 상부 패키징 재료 및 하부 패키지 재료는 패키징 재료의 단일 연속 조각으로 구성된 것을 특징으로 하는 전지.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 상부 패키징 재료는 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 말단으로 연장되지 않은 외부 에지를 가진 것을 특징으로 하는 전지.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 집전체 탭 상부에 배치되는 전기 전도성 테이프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 테이프는 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 말단과 실질적으로 동일 평면상에 있는 외부 에지, 및 상기 상부 패키징 재료의 외부 에지를 향하는 내부 에지를 가진 것을 특징으로 하는 전지.
  17. 제 16 항에 있어서,
    갭이 상기 전기 전도성 테이프의 내부 에지와 상기 상부 패키징 재료의 외부 에지 사이에 정의된 것을 특징으로 하는 전지.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 테이프는 z축 이방성 전기 전도성 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  19. 제 12 항에 있어서,
    높아진(raised) 중간 부분을 갖고 있고, 상기 전지는 상기 높아진 중간 부분 주위에 놓인 외부 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  20. 제 19 항에 있어서,
    외부 프레임은 상기 높아진 중간 부분의 높이와 실질적으로 동일한 높이를 가진 것을 특징으로 하는 전지.
  21. 제 9 항에 있어서,
    상기 전지는 리튬 메탈 전지, 리튬 이온 전지, 또는 폴리머 전해질 전지인 것을 특징으로 하는 전지.
  22. 제 9 항에 있어서,
    상기 전지는 폴리이미드, 리튬 염 및 용매를 포함하는 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  23. 제 9 항의 전지 및 전자 회로를 포함하는 전자 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 집전체 탭과 전자 회로 간의 전기적 접속은 용접 및 납땜 없이 형성되는 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 장치는 스마트 카드, 스마트 라벨, 전기적으로 판독 가능한 카드, RFID 태그, 전력 공급형 라벨, 의료 장치, 센서, 온도 측정 장치, 또는 착용 가능한 의료 장치인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  26. (a)전지 셀;
    (b)상기 전지 셀로부터 연장된 말단을 가진 적어도 하나의 집전체 탭;
    (c)상기 전제 셀의 하부에 배치되고, 상기 전지 셀의 주변부 밖으로 연장된 외부 에지를 가진 탭 지지 프레임; 및
    (d)상기 전지 셀 및 상기 탭 지지 프레임의 하부에 배치된 하부 패키징 재료를 포함하고,
    상기 탭 지지 프레임은 상기 적어도 하나의 집전체 탭을 지지하는 것을 특징으로 하는 전지.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 탭 지지 프레임의 외부 에지는 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 말단과 실질적으로 동일 평면상에 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 탭 지지 프레임의 외부 에지는 상기 적어도 하나의 집전체의 말단과 실질적으로 동일한 평면상에 있으며, 상기 집전체의 말단은 상기 탭 지지 프레임의 외부 에지를 벗어나 연장되는 것을 특징으로 하는 전지.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 전지 셀 상부에 배치되는 상부 패키징 재료를 더 포함하고, 상기 상부 및 하부 패키징 재료들은 상기 전지용 파우치를 제공하는 것을 특징으로 하는 전지.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 상부 패키징 재료는 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 말단으로 연장되지 않은 외부 에지를 가진 것을 특징으로 하는 전지.
  31. 제 26 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 집전체 탭 상부에 배치되는 전기 전도성 테이프를 더 포함하고, 상기 전지는 폴리이미드, 리튬 염 및 용매를 포함하는 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 테이프는 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 말단과 실질적으로 동일 평면상에 있는 외부 에지, 및 상기 상부 패키징 재료의 외부 에지로 향하는 내부 에지를 가진 것을 특징으로 하는 전지.
  33. 제 32 항에 있어서,
    갭이 상기 전기 전도성 테이프의 내부 에지와 상기 외부 패키징 재료의 외부 에지 사이에 정의된 것을 특징으로 하는 전지.
  34. 제 23 항의 전지 및 전자 회로를 포함하는 전자 장치.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 장치는 스마트 카드, 스마트 라벨, 전기적으로 판독 가능한 카드, RFID 태그, 전력 공급형 라벨, 의료 장치, 센서, 온도 측정 장치, 또는 착용 가능한 의료 장치인 것을 특징으로 하는 장치.
  36. (a)전지 셀;
    (b)상기 전지 셀로부터 연장된 말단을 가진 적어도 하나의 집전체 탭;
    (c)상기 전제 셀의 하부에 배치되고, 상기 전지 셀의 주변부 밖으로 연장된 외부 에지를 가진 탭 지지 프레임; 및
    (d)상기 전지 셀의 상부에 배치되고 상기 탭 지지 프레임에 대향하고 있는 대향 프레임을 포함하고,
    상기 탭 지지 프레임은 상기 적어도 하나의 집전체 탭을 지지하는 것을 특징으로 하는 전지.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 탭 지지 프레임의 외부 에지는 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 말단과 실질적으로 동일 평면상에 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 탭 지지 프레임의 외부 에지는 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 말단과 실질적으로 동일 평면상에 있지 않고, 상기 집전체의 말단은 상기 탭 지지 프레임의 외부 에지 밖으로 연장되는 것을 특징으로 하는 전지.
  39. 제 36 항에 있어서,
    상기 대향 프레임은 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 말단으로 연장되지 않은 외부 에지를 가진 것을 특징으로 하는 전지.
  40. 제 36 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 집전체 탭 상부에 배치되는 z축 이방성 전기 전도성 테 이프를 더 포함하고, 상기 전지는 폴리이미드, 리튬 염 및 용매를 포함하는 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지.
  41. 제 40 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 테이프는 상기 적어도 하나의 집전체 탭의 말단과 실질적으로 동일한 평면상에 있는 외부 에지, 및 상기 대향 프레임의 외부 에지를 향하는 내부 에지를 가진 것을 특징으로 하는 전지.
  42. 제 33 항의 전지 및 전자 회로를 포함하는 전자 장치.
  43. 제 42 항에 있어서,
    상기 장치는 스마트 카드, 스마트 라벨, 전기적으로 판독 가능한 카드, RFID 태그, 전력 공급형 라벨, 의료 장치, 센서, 온도 측정 장치, 또는 착용 가능한 의료 장치인 것을 특징으로 하는 전자 장치.
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