KR20120073172A - 실리콘(si) 재질로 된 배터리의 2차 축전지 - Google Patents

Abstract

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Description

실리콘(Ｓｉ) 재질로 된 배터리의 2차 축전지{omitted}

본 발명은 종래의 밧데리 방식을 탈피한 방식으로 트랜지스터이며, 반도체의 주재료인 실리콘(규소 14, Si) 또는 게르마늄 등을 이용한 배터리, 즉 2차 전지, 축전지에 관한 것이다.

종래의 배터리, 즉 2차 전지는 +극과 -극을 왕래하는 +이온과, -이온이 왕래할 때는 묽은 염산 또는 무기 전해질, 유기 전해질을 사용하였지만 본 발명의 실리콘(Si) 재질로 된 2차 축전지는 그러한 전해질이 없는 배터리 즉, 2차 전지에 관한 것이다

본 발명은 직류 전류가 배터리에 충전되면서 EHP가 생성되어 자유전자가 반도체 내부를 자유로이 이동하는 상태가 되어서 P-N 접합에 의해 생긴 전계에 들어가게 되어 자유전자는 (-)N형 반도체에 정공(+)은 P형 반도체에 이르게 되어 전위차가 발생, 양단의 전극에 전압을 가하는 외부 도선으로 연결시 N형쪽의 자유전자가 PN 접합 도선을 통해 P형쪽으로 이동하게 되면서 충전이 발생된다.

그리고 전지쇼트(Short)시 가스가 발생하여 내압상승으로 부풀어 올랐을 때, 양극 리드선을 끊어 전류를 차단하는 안전장치;(Safety Vent)와 PTC(Positive Temperature Coefficient); 온도가 일정 수준 이상으로 상승시 저항이 증가되어 전류를 억제하여 전지가 수용 가능한 전류 수준으로 제어하는 안정장치도 필요시 설치하는 반도체를 사용하는 재질로 된 게르마늄, 실리콘(Si)이 사용되는 트랜지스터 반도체를 주재료로 한 2차 전지, 축전지 제조방법이다.

본 발명은 실리콘 게르마늄 반도체 트랜지스터를 PN 접합을 시켜 양극과 음극으로 나누어 전자와 정공홀을 형성케 한 내부전극을 포함하여 함유시킨 2차 전지 밧데리에 관한 것으로써 PN 접합에 전기를 충전하면 자유전자와 정공홀이 생성되고 이 트랜지스터는 본 발명의 2차 전지 밧데리의 내부의 주재료로써 본 발명 밧데리의 트랜지스터는 반도체의 주재료인 게르마늄과 실리콘(규소 14, Si)인데 순수한 상태일 때는 원래 공유결합을 하며 부도체인데 여기에 불순물을 첨가하여 돌아다닐 수 있는 자유전자를 만들어내어 부도체의 사이사이, 겉으로 전류가 흐를 수 있게 할 수 있다 이렇게 해서 본 발명의 실리콘 함유된 2차 전지 배터리는 내부의 실리콘이 반도체가 되어 성질에 따라 N형과 P형으로 구분되어 N형(egative)(5)은 14족 원소 실리콘(Si) 등에 붕소(B) 등의 15족 불순물을 첨가한 것으로 결합시 잉여의 전자가 생기며 P(ositive)형(4)은 14족 원소 실리콘 등에 인(P) 등의 13족 불순물을 첨가한 것으로 자유전자가 부족해서 정공홀을 가지게 된다.

본 발명의 배터리는 위의 N형과 P형의 각각의 성질을 이용하여 n형과 P형의 반도체를 접합시키게 하여 잉여전자가 있는 N형에서 전자가 정공홀이 있는 P형으로 이동할 수 있으며 N형과 P형의 전자이동을 이용하여 충전시는 N형에 (-)극을 연결하고 P형에 (+)극을 연결하며 방전시는 N형에 (+)극을 연결하고 P형에 (-)극을 연결한다 그리고 충전과 방전이 않될 때는 위의 N형과 P형 전극을 각각 반대로 한다

일반적인 충전의 경우에는 리튬이온의 전지의 경우에는 방전시 리튬이온이 음극에서 양극으로 이동되며 충전시는 양극에서 음극으로 이동하여 제자리를 찾게 되는 원리와 본 발명도 같다고 할 수 있고 고체 폴리머 전해질 리튬과 같은 이온전도성을 대입할 수도 있으며 필요시 P-N 접합부에 분리막 설치도 할 수 있으며 P-N 접합부 사이를 자유전자가 있는 N층에서(-), 정공홀이 있는 P층(+)으로 충전되는 도선을 통해 충전전압을 걸면 전자가 이동하게 되면 충전되는 전류가 발생되고 그 충전전류에 의하여 N층(형)의 자유전자들이 P층(형)의 정공홀로 들어가서 충전이 완료되며 방전시는 P층(형)의 자유전자가 N층(형)으로 본래 있던 제자리로 들어가면서 방전이 시작된다.

본 발명은 기존 밧데리의 전해액을 탈피한 밧데리로써 환경에 도움을 주는 실리콘과 게르마늄을 주재료로 만든 밧데리, 2차 전지로써 친환경에 도움을 주는 선전을 극대화시키는 밧데리에 관한 것이다

[도 1]은 본 발명의 실리콘 밧데리의 구조를 도시한 대표도.
[도 2]는 본 발명의 실리콘 밧데리의 구조도.
[도 3]은 본 발명의 실리콘 밧데리의 원리를 도시한 원리도.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명은 실리콘(Si) 반도체의 충전용 배터리(1)의 내부 일측에 성질이 다른 +극과 -극인 P형 반도체(4)과 N형 반도체(5) 즉 트랜지스터를 각각 설치하고 양극단자(2)와 음극단자(3)를 배터리 상부와 하부 일측에 각각 설치하고 양극전극인 P형 반도체(4) 일측에 양극단자(2)를 체결하고 음극전극인 N형 반도체(5) 일측에 음극단자(3)를 체결하고 P형 반도체(4)와 N형 반도체(5)를 접합시켜 제1형(6') P-N 접합부(6)를 형성시키고 제2형의 PN 접합부(7)를 형성시킨 PN 반도체 제2형(7')을 제1형 PN 접합부와 체결시킬 때 제1형과 제2형이 닿는 일측에 절연체(8)를 형성시켜 넣고 제1형과 제2형 반도체를 결합하고 제3형 PN 반도체(9)와 PN 접합부(9')도 위의 방법으로 본 발명 배터리 조합방식으로 한다.

제1형, 2형, 3형 …… 반도체들의 배치방법은 위의 방법으로 하고서 배터리 음극단자와 양극단자 사이에도 절연체(8')를 형성시켜 놓고 결합하며 그 옆에는 플레이트(10)를 형성시키고 캐스킷(11)을 위에 형성시키고 양극리드선(12)과 음극리드선(13)을 형성시켜 와셔(14)로 본체케이스(15)와 체결한다. 본 발명 밧데리는 일반 밧데리의 구조 및 부품을 이용할 수도 있고 2차 전지의 다시 재충전 에너지를 가해주면 전지의 가역반응이 일어나는 것도 같은 원리로써 이용가능한 장점이 있다.

그리고 제1형 제2형 제3형 … 모두다 양극단자와 음극단자를 각각 병렬로 연결할 수도 있고 각각 직렬로 연결할 수도 있다

충전시 양극단자(2)와 음극단자(3)에 전압을 걸면 본 발명 배터리는 N형에 (-)극을 연결하고 P형에 (+)극을 연결해서 전류가 P형에서 N형으로 흐를 때 자유전자는 반대로 N형 자유전자가 P형 정공홀로 이동되어 충전이 되는 원리이다.

Claims (1)

1. 게르마늄과 실리콘(14족 원소 Si)을 주재료로 해서 만든 양극(P형 반도체)과 음극(N형 반도체)으로 사용하는 전극을 형성시켜, 설치한 2차 전지인, 배터리의 축전지를 형성하는 것에 있어서
   상기 축전지 기능을 형성하고자 배터리(1) 본체(1) 내부 일측에 N형 반도체(5); 즉, 14족 원소 실리콘(Si) 등에 붕소(B) 등의 15족 불순물을 첨가한 것인 N형 반도체와 P형 반도체(4); 즉, 14족 원소 실리콘(Si) 등에 인(P) 등의 13족 불순물을 첨가한 것인 P형 반도체를 접합시켜서 제1형 PN 접합부(6)를 형성시켜 만든 제1형 반도체(6')를 설치하고 제2형(7)의 PN 접합부(7)를 가진 제2형 반도체(7')를 제1형 반도체(6')와 제2형 반도체(7') 사이에 절연시킴을 위해서 절연체(8)를 형성시켜 (6')과 (7')을 설치하고 양극단자(2)와 음극단자(3)를 배터리 일측에 형성시켜 설치하고 양극전극인 P형 반도체(4) 일측에 양극단자(2)를 체결하고 음극전극인 N형 반도체(5) 일측에 음극단자(3)를 체결시키고 양극, 음극단자 사이에도 절연체(8')를 형성시켜 결합하고 그 옆에 플레이트(10)를 형성 체결하고 그 위 본체(1)와 닿는 곳에 캐스킷(11)을 형성시키고 양극리드선(12)과 음극리드선(13)을 형성시켜서 와셔(14)로 본체케이스(15)와 체결시킨 전해질이 들어가지 않고 게르마늄과 실리콘(14족 원소 Si) 재질로 된 PN 접합부(6)를 가지는 실리콘(Si) 재질로 된 배터리의 2차 축전지.

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