KR20150079440A - 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스 - Google Patents

플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스에 관한 것으로, 웨어러블 디바이스는 기능부; 상기 기능부를 사용자의 손목에 고정하기 위한 밴드부; 및 상기 밴드부에 내장되어 상기 기능부에 전원을 공급하는 박판형 가요성 플렉서블 배터리;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스{Wearable device having flexible battery}
본 발명은 웨어러블 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 벤딩시 변형이 발생되지 않고, 신뢰성이 우수하며, 사용 시간을 증가시킬 수 있는 박판형 가요성 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스에 관한 것이다.
최근, 디지털 산업은 급속도로 빠른 기술 개발 및 사용자의 요구에 의해 기존 제품과는 다른 새로운 제품, 예컨대 웨어러블 디바이스가 출시되고 있다.
웨어러블 디바이스는 몸의 착용 부위에 따라 안경, 시계/팔찌, 신발/깔창, 반지, 허리벨트, 팔뚝밴드, 목걸이, 이어셋, 의류, 배지 등 다양한 종류가 있다. 이중에서 손목에 착용하는 스마트 밴드 및 워치가 가장 많은 제품군을 형성하고 있다.
한국 등록특허공보 제672444호에는 시계 형태로 구현되는 이동통신 단말기를 구비하는 왓치폰; 상기 왓치폰을 사람의 손목에 고정시키는 시계줄; 상기 왓치폰에 구비되어 전원을 공급하는 제1배터리; 상기 시계줄 내에 구비되어 상기 왓치폰에 전원을 공급하는 제2배터리; 및 상기 시계줄이 묶이는 부분에 구비되어 상기 제1배터리 및 상기 제2배터리 중 적어도 하나를 충전시키는 충전단자를 포함하는 왓치폰 장치가 개시되어 있다. 그러나, 한국 등록특허공보 제672444호에는 시계줄 내에 위치된 제2배터리를 리튬 이온(Li-ion) 배터리나 리튬 폴리머(Lipolymer) 배터리로 적용한다고만 개시되어 있고, 그 구조에 대해서는 구체적으로 제시하지 않고 있다.
한국 등록특허 제672444호
본 발명은 반복적인 벤딩을 수행하더라도 변형이 발생되지 않는 박판형 가요성 플렉서블 배터리가 내장된 밴드를 구비하여 사용 시간을 연장시킬 수 있는 스마트 워치 등과 같은 웨어러블 디바이스를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 가요성과 이온전도도가 우수한 플렉서블 전극을 이용하고, 또한, 수분 침투 방지가 뛰어난 외장재를 채용함으로써 신뢰성이 우수한 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 플렉서블 배터리를 박형화시켜 단위 체적당 배터리 용량을 극대화시켜, 스마트 워치 등과 같은 전자기기의 사용 시간을 증가시킬 수 있는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 밴드에 내장된 플렉서블 배터리를 무선 충전 방식으로 충전함으로써 사용이 편리하고 관리가 용이한 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스는, 기능부; 상기 기능부를 사용자의 손목에 고정하기 위한 밴드부; 및 상기 밴드부에 내장되어 상기 기능부에 전원을 공급하는 박판형 가요성 플렉서블 배터리;를 포함한다.
상기 플렉서블 배터리는, 양극, 음극, 분리막을 포함하는 전극 조립체; 전해질; 및 상기 전극 조립체와 전해질을 봉지하는 외장재;를 포함하고, 상기 외장재는 내측에서부터 외측방향으로 열융착층 및 보호층이 순차 적층되어 구성될 수 있다.
또한, 상기 외장재는, 상기 보호층에 접착층의 개재하에 접착된 강도 보강층을 더 포함할 수 있다.
상기 보호층은, PTFE(Polytetrafluoroethylene), 나일론(Nylon), PP, PET, PVDC(Polyvinylidene Chloride), PE, PVC 및 EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol) 중 하나일 수 있으며, 상기 열융착층은, CPP(Casting Polypropylene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene), 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에폭시 수지 및 페놀 수지 중 하나의 단일층 구조 또는 이들의 적층 구조일 수 있고, 상기 강도 보강층은 PET일 수 있다.
그리고, 상기 플렉서블 배터리는 상기 밴드부에 인서트 몰딩되어 내장되거나, 상기 밴드부를 상,하부로 분리하여 구성하고, 그 사이에 플렉서블 배터리를 삽입한 후, 상,하 밴드부를 부착하는 것에 의해 내장될 수 있다.
상기 기능부는, 스마트 폰 등과 연동하여 카메라 기능, 보이스 명령 및 메모 기능, 음악 감상 기능, 시계 기능, 문자 및 전화통화 등의 기능을 수행하는 스마트 워치일 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 기능부에 메인 배터리가 장착되고, 상기 플렉서블 배터리는 상기 메인 배터리를 충전하는 보조 배터리로 사용되도록 구성될 수 있다. 그러나, 상기 플렉서블 배터리가 직접 기능부에 전원을 공급하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 기능부에서 메인 배터리를 제거할 수 있기 때문에, 기능부의 두께를 박형화하는 것이 가능하다.
본 발명에서 기능부와 밴드부의 연결 및 체결구조는 다음과 같은 여러 실시예가 있을 수 있다.
상기 밴드부의 단부에는 상기 플렉서블 배터리의 양극단자 및 음극단자가 수단자로 돌출되고, 상기 기능부에는 상기 수단자와 결합하는 암단자가 형성된 구조이거나,
상기 플렉서블 배터리의 양극단자 및 음극단자와 연결되고, 상기 밴드부의 단부로 돌출된 커넥터; 및 상기 커넥터가 삽입되어 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 기능부에 형성된 소켓;을 포함하는 구조이거나,
상기 기능부의 일단에 상기 밴드부의 일단이 고정되어 있고, 상기 플렉서블 배터리의 양극단자 및 음극단자와 연결되고, 상기 밴드부의 타단에 돌출되어 있는 커넥터; 및 상기 커넥터가 삽입되어 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 기능부에 형성된 소켓;을 포함하는 구조 등이 있을 수 있다.
상기와 같은 경우, 상기 커넥터는 상기 플렉서블 배터리를 충전시킬 수 있는 충전 단자로 사용될 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 플렉서블 배터리 또는 상기 밴드부에는 상기 플렉서블 배터리를 무선으로 충전하기 무선 전력 수신 안테나 장치가 설치될 수 있다.
또한 본 발명은 상기 밴드부에 상기 기능부를 착탈 가능하게 고정하기 위한 기능부 장착홈이 형성되고, 이 장착홈에 상기 기능부가 상하 방향 또는 슬라이딩 방식으로 착탈하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 디바이스를 손목 등에 착용하기 위한 밴드부에 고용량의 박판형 가요성 플렉서블 배터리가 내장됨으로써, 이 플렉서블 배터리가 메인 배터리를 충전시키는 보조 배터리로 사용되거나 또는 디바이스에 직접 전원을 공급하는 배터리로 이용될 수 있는 등 웨어러블 디바이스의 사용 시간을 연장시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 밴드부에 내장되는 플렉서블 배터리를 밀봉하는 외장재가 내약품성, 내마모성, 내열성과 가요성이 우수한 PTFE를 포함하는 보호층을 구비함으로써, 반복적인 벤딩이나 수분 침투 등과 같은 가혹 환경에서도 신뢰성이 유지되어야 하는 웨어러블 디바이스의 특성을 만족하는 제품의 구현이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 밴드부에 내장된 플렉서블 배터리를 무선 충전 방식으로 충전하여 사용할 수 있기 때문에, 사용이 편리하고, 또한, 유선 충전 방식에서 필요로 하는 잭이나 충전 케이블 등과 같은 액세서리가 불필요 하므로, 디바이스의 관리가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스의 한 예인 스마트 워치의 개념적인 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 웨어러블 디바이스의 밴드부에 플렉서블 배터리가 내장되어 있는 상태를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 의한 웨어러블 디바이스의 기능부와 플렉서블 배터리가 내장된 밴드부의 결합관계를 설명하기 위한 개념적인 일부 단면도,
도 4는 본 발명에 의한 웨어러블 디바이스의 한 예인 스마트 워치의 손목 착용 구조에 대한 일 예를 개략적으로 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 의한 웨어러블 디바이스의 한 예인 스마트 워치의 손목 착용 구조에 대한 다른 예를 개략적으로 나타낸 도면,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 적용된 플렉서블 배터리의 파우치를 구성하는 외장재의 층 구조를 설명하기 위한 확대 단면도,
도 7은 본 발명에 적용된 플렉서블 배터리의 플렉서블 전극 조립체를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 적용된 플렉서블 배터리의 플렉서블 전극 조립체를 제조하는 방법을 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 9는 도 8b의 공정이 수행된 다공성 기재의 상태를 설명하기 위한 개념적인 도면,
도 10은 도 8에 나타낸 공정으로 제조된 플렉서블 전극을 사용하여 구성한 플렉서블 배터리를 나타낸 개념적인 단면도,
도 11은 본 발명에 의한 웨어러블 디바이스의 기능부와 밴드부의 착탈 구조에 대한 다른 예를 설명하기 위한 개념적인 사시도,
도 12는 본 발명에 의한 웨어러블 디바이스의 밴드부에 설치된 무선 전력 수신 안테나 장치를 설명하기 위한 개념적인 사시도,
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 의한 웨어러블 디바이스의 밴드부에 설치된 무선 전력 수신 안테나 장치를 설명하기 위한 개념적인 단면도, 그리고,
도 14a 및 도 14b는 본 발명에 의한 웨어러블 디바이스의 플렉서블 배터리에 설치된 무선 전력 수신 안테나 장치를 설명하기 위한 개념적인 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1을 참고하면, 본 발명에 의한 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스는 기능부(1000), 밴드부(2000); 및 플렉서블 배터리(3000);를 포함한다.
즉, 본 발명에 의한 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스의 한 예인 스마트 워치는 기능부(1000); 상기 기능부(1000)를 사용자의 손목에 고정하기 위한 밴드부(2000); 및 상기 밴드부(2000)에 내장되어 상기 기능부(1000)에 전원을 공급하는 박판형 가요성 플렉서블 배터리(3000);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 플렉서블 배터리(3000)는 상기 밴드부(2000)에 인서트 몰딩되어 내장될 수 있다.
그리고, 밴드부(2000)는 사용자가 웨어러블 디바이스를 손목에 착용할 수 있도록 다양한 구조의 체결부(3700)(도 1에서는 모식적으로 도시)가 형성될 수 있다.
기능부(1000)는 카메라 기능, 보이스 명령 및 메모 기능, 음악 감상 기능 등 시계 기능 이외의 다양한 기능을 가질 수 있고 이와 더불어, 문자 및 전화통화를 포함한 스마트폰의 기능 및 스마트폰과 연동하는 기능을 가질 수 있는 본체로 정의되며, 기능부(1000)에는 외장 케이스, 외장 케이스에 노출된 디스플레이부; 및 디스플레이부 및 웨어러블 디바이스를 구동시키는 구동부 등을 포함하는 부품들이 내장되어 있다.
밴드부(2000)는 외관상 미감을 갖는 외장재 내부에 플렉서블 배터리(3000)가 내장된 구조를 갖는다. 이와 같은 밴드부(2000)에 내장된 플렉서블 배터리(3000)는 기능부(1000)에 내장되어 있는 부품들 중 전원을 필요로하는 부품들에 전원을 공급하게 된다.
여기서, 기능부(1000)에는 부품들에 전원을 인가하는 메인 배터리(main battery)가 장착될 수 있으며, 이 경우, 플렉서블 배터리(3000)는 보조 배터리로 사용될 수 있고, 메인 배터리와 플렉서블 배터리(3000)는 직렬 연결 또는 병렬 연결될 수 있다. 이때, 밴드부(2000)에 하나의 플렉서블 배터리가 내장될 때는 메인 배터리와 하나의 플렉서블 배터리를 직렬 연결하여 구성할 수 있고, 밴드부(2000)에 다수의 플렉서블 배터리가 내장될 때는 메인 배터리와 다수의 플렉서블 배터리가 직렬 또는 병렬 연결하여 웨어러블 디바이스의 사용 시간을 증가하도록 구성할 수 있다.
본 발명에서는 기능부(1000)의 밴드부(2000)에 가요성이 우수한 플렉서블 배터리(3000)를 내장함으로써, 사용자가 밴드부(2000)를 손목에 착용할 때 뛰어난 유연성으로 착용감을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 2를 참고하면, 상술된 플렉서블 배터리(3000)는 밴드부(2000)에 내장된다. 이때, 밴드부(2000)의 끝단으로 플렉서블 배터리(3000)의 양극단자(2100) 및 음극단자(2200)가 돌출되도록 구성될 수 있으며, 밴드부(2000)의 끝단으로 돌출된 양극단자(2100) 및 음극단자(2200)가 수단자 기능을 수행하고, 양극단자(2100) 및 음극단자(2200)와 결합될 수 있는 암단자를 기능부(1000)에 형성할 수 있다. 즉, 기능부(1000)에는 밴드부(2000)의 끝단으로 돌출된 양극단자(2100) 및 음극단자(2200)가 삽입될 수 있는 암단자가 형성되어, 양자를 결합시켜 전기적인 연결을 할 수 있다.
도 3을 참고하면, 본 발명에서는 플렉서블 배터리의 양극단자 및 음극단자와 연결된 커넥터(2300)가 밴드부(2000)의 끝단으로 돌출되어 있고, 기능부(1000)에는 커넥터(2300)가 삽입되어 전기적으로 연결될 수 있는 소켓(1100)이 마련되도록 구성할 수 있다. 이 경우, 커넥터(2300)가 기능부(1000)의 소켓(1100)에 삽입됨으로써, 플렉서블 배터리의 전원이 커넥터(2300) 및 소켓(1100)을 통하여 인가되고, 기능부(1000)의 부품들로 인가될 수 있는 전기적인 회로 배선(예컨대, FPCB)이 기능부(1000) 내부에 더 배치될 수 있다.
이와 같은 커넥터(2300)를 본 발명에서는 플렉서블 배터리를 충전시킬 수 있는 충전 단자로 활용할 수 있도록 구성할 수도 있다.
본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 밴드부를 기능부(1000) 일단에 결합되는 제1밴드부(2001); 및 기능부(1000) 타단에 결합되는 제2밴드부(2002)로 구성할 수 있다. 제1밴드부(2001)에는 제1플렉서블 배터리(3001)가 내장되고, 제2밴드부(2002)에는 제2플렉서블 배터리(3002)가 내장될 수 있다.
또한, 도시하지 않았으나 밴드부가 기능부(1000)와 일체로 형성될 수 있으며, 이 경우, 밴드부에는 하나의 플렉서블 배터리가 내장될 수 있다.
도 5를 참고하면, 본 발명에서는 기능부(1000)와 분리되는 형태의 분리형 밴드부(2003)를 적용할 수도 있다.
여기서, 기능부(1000)의 일단에 밴드부(2003)의 일단이 고정되고 플렉서블 배터리(3000)의 전극이 기능부(1000)의 부품들과 전기적으로 연결되어 있고, 밴드부(2003)의 타단이 기능부(1000)의 삽입홈에 삽입되어 결합되는 구조를 구현될 수 있다.
이와 반대로, 기능부(1000)의 일단은 밴드부(2003)의 일단에 고정만 되어 있고, 밴드부(2003)에 내장된 플렉서블 배터리(3000)의 전극들과 연결된 커넥터(1100)가 기능부(1000)의 소켓(1100)에 삽입되도록 구성할 수 있다.
상술된 밴드부와 기능부(1000)와의 결합관계는 다양하게 변형가능하며, 본 발명에 제시한 결합 구조로 한정되지 않는다.
도 6a를 참고하면, 본 발명에 따른 파우치의 외장재는 보호층(200), 및 열융착층(210)을 포함한다.
보호층(200)은 내약품성, 내마모성, 내열성과 가요성이 우수한 재료로 이루어진다. 그러므로, 본 발명에 따른 플렉서블 배터리의 파우치의 외장재는 외부에서 습기의 침투를 방지할 수 있으며, 플렉서블 배터리의 동작으로 발생되는 열에 잘 견딜수 있는 것이다. 이와 더불어, 파우치는 휘어짐에 대해 변형이 발생하지 않아 배터리의 플렉서블한 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 보호층(200)의 두께(t1)는 1㎛ - 500㎛인 것이 바람직하며, 보호층(200)의 두께(t1)가 1㎛ 미만인 경우, 파우치 외부에서 침투되는 수분량이 많아서 플렉서블 배터리의 특성을 유지하기 힘들고, 두께(t1)가 500㎛ 초과한 경우, 파우치의 외장재 두께가 두꺼워서 휘어짐 특성이 저하된다.
제1외장재와 제2외장재는 측면의 가장 자리가 열융착되는바, 외장재의 열융착층(210)은 제1 및 제2외장재를 열융착시킨다. 열융착층(210)은 보호층(200)에 적층되어 있다.
상기 보호층(200)은 PTFE(Polytetrafluoroethylene), 나일론(Nylon), PP, PET, PVDC(Polyvinylidene Chloride), PE, PVC, EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol) 등이 사용될 수 있으며, 특히 박막이면서 내마모성, 내열성 및 가요성이 우수한 PTFE를 사용하는 것이 바람직하다.
열융착층(210)은 실링성이 양호한 고분자 수지를 사용할 수 있으며, 특히, CPP(Casting Polypropylene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene), 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에폭시 수지 및 페놀 수지 중 하나의 단일층 구조 또는 이들의 적층 구조로 사용할 수 있다.
도 6b를 참고하면, 본 발명에서는 파우치의 외장재로 보호층(200), 열융착층(210), 접착층(220), 강도 보강층(230)을 포함하여 구성할 수 있다.
즉, 도 6b의 파우치의 외장재는 도 6a의 파우치의 외장재의 보호층(200)에 접착층(220)을 개재하여 강도 보강층(230)을 접착한 구조이다. 즉, 도 6a의 파우치의 외장재는 보호층(200)을 구비하고 있어 가요성은 우수하나, 강도가 다소 낮아 파우치 실링한 면에 잔주름이 발생될 수 있어, 도 6b에서는 강도 보강층(230)을 더 포함한 것이다. 여기서, 강도 보강층(230)은 PET인 것이 바람직하다.
강도 보강층(230)의 두께(t2)는 1㎛ - 500㎛인 것이 바람직하다. 여기서, 강도 보강층(230)의 두께(t2)가 1㎛ 이만이면, 두께가 얇아 강도 보강이 되지 않고, 강도 보강층(230)의 두께(t2)가 500㎛ 초과되면, 두께가 두꺼워서 휘어짐 특성이 낮아진다.
따라서, 본 발명에 따른 파우치는 외장재에 알루미늄 박막이 포함하지 않더라도 파우치의 특성을 우수하게 할 수 있고, 벤딩(bending)시 발생되는 구겨짐을 방지하여 외관 미감을 우수하게 할 수 있는 장점이 있는 것이다.
플렉서블 전극 조립체는 양극에 양극 활물질층이 형성되어 있는 구조 또는 음극에 음극 활물질층이 형성되어 있는 구조를 채용할 수도 있고, 후술된 도 7과 같이, 전도성 지지체의 다공에 활물질 슬러리가 충진된 플렉서블 전극 조립체 구조를 채용할 수 있다.
도 7을 참고하면, 본 발명에 적용된 플렉서블 배터리의 플렉서블 전극 조립체는 다수의 기공을 갖는 다공성 기재(3100); 상기 다공성 기재(3100)의 다수 기공에 코팅되어 있는 금속 입자(3110); 상기 금속 입자(3110)가 코팅되어 있는 상기 다공성 기재(3100)의 다수 기공에 충진되어 있는 활물질 슬러리(3120); 상기 다공성 기재(3100)에 형성된 전도성 접착층(3130); 및 상기 전도성 접착층(3130)에 형성된 전도성 금속층(3140);을 포함한다.
다공성 기재(3100)는 전기 방사가 가능한 고분자를 용매에 용해시켜 방사용액을 형성한 후, 방사용액을 콜렉터 또는 트랜스퍼 시트 위에 전기방사하여 방사된 나노섬유에 의해 미세 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹 또는 부직포로 구현하는 것이 바람직하다.
여기서, 다공성 나노섬유 웹은 단일 종류의 고분자 또는 적어도 2 종류의 고분자를 혼합하여 용매에 용해시킨 혼합 방사용액을 전기방사하거나, 또는 서로 다른 고분자를 각각 용매에 용해시킨 후 각각 서로 다른 방사 노즐을 통하여 교차방사하여 얻어질 수 있다.
상기 다공성 나노섬유 웹은 예를 들어, 0.3 내지 1.5um의 직경을 갖는 나노섬유에 의해 형성되고, 상기 다공성 나노섬유 웹의 두께는 5 내지 1000um로 설정되며, 바람하게는 80um이다. 상기 미세 기공의 크기는 수십 um로 설정되고, 기공도는 5 내지 90%로 설정된다.
이 경우, 다공성 기재(3100)는 다공성 부직포 단독으로 사용하거나 필요에 따라 상기 다공성 나노섬유 웹과 지지체의 강도를 보강하기 위해 다공성 부직포가 합지되어 사용될 수 있다. 상기 다공성 부직포는 예를 들어, 코어로서 PP 섬유의 외주에 PE가 코팅된 이중 구조의 PP/PE 섬유로 이루어진 부직포, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET: polyethyleneterephthalate) 섬유로 이루어진 PET 부직포, 셀룰로즈 섬유로 이루어진 부직포 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 여기서, 다공성 부직포의 두께는 5 내지 1000um로 설정된다.
다공성 기재(3100)를 전도성 지지체로 형성하기 위해, 다공성 기재(3100)의 미세 기공에 코팅되는 금속 입자(3110)는 스퍼터링 공정에 의해 증착되는 금속 입자이고, 금속 입자(3110)는 전극 집전체로 전기전도도가 우수한 금속을 모두 사용할 수 있으며, 예를 들어, 니켈(Ni), 구리(Cu), 스텐레스 스틸(SUS), 티타늄(Ti), 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 아연(Zn), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 은(Ag), 금(Au), 알루미늄(Al) 등의 스퍼터링 공정이 가능한 금속을 사용할 수 있다.
그리고, 활물질 슬러리(3120)는 활물질이 포함된 슬러리로 정의되며, 활물질 슬러리(3120)는 적당량의 활물질, 도전제, 결합제 및 유기 용매를 포함하여 혼합하여 슬러리를 제조하며, 상기 활물질 슬러리(3120)는 전극의 유연성을 개선하기 위해 PTFE(Polytetrafluoroethylene)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 활물질은 리튬 이온 플렉서블 배터리 또는 리튬 폴리머 플렉서블 배터리를 위한 양극 활물질 또는 음극 활물질이다. 양극 활물질은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질이고, 음극 활물질은 리튬 이온을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질이다.
그러므로, 본 발명에서는 플렉서블 전극 조립체를 사용하여 리튬 이온 플렉서블 배터리 또는 리튬 폴리머 플렉서블 배터리 등을 구성할 수 있다.
그리고, 본 발명의 플렉서블 전극 조립체는 전기전도도를 더 향상시키 위해 다공성 기재(3100)의 일 표면에 전도성 접착층(3130)을 형성하고, 전도성 접착층(3130)의 표면에 전도성 금속층(3140)을 형성한다.
전도성 접착층(3130)은 전해 도금 또는 무전해 도금 방법으로 전도성 금속층(3140)을 형성할 때, 접착층 역할을 수행함과 동시에 전도성을 확보하기 위해 형성된다.
또한, 전도성 접착층(3130)은 전도성 금속층(3140)과 동일한 금속 재료로 이루어지는 것이 바람직하며, 스퍼터링, 진공 증착, 이온 플레이팅과 같은 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법에 의해 예를 들어, 1um 이하로 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 플렉서블 전극 조립체는 전도성 지지체가 전기방사된 나노섬유에 의해 미세 기공을 갖는 다공성 나노섬유 웹이나 부직포로 이루어지는 다공성 기재의 다수 기공에 금속 입자가 코팅되어 있으므로, 전도성을 확보하여 전기전도도를 가질 수 있음과 동시에 가요성을 우수하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 플렉서블 전극 조립체는 전도성 지지체의 표면에 전도성 접착층을 통하여 전도성 금속층을 형성하거나, 전도성 지지체의 표면에 직접 전도성 금속층을 형성함에 의해 박막으로 이루어지면서 전기전도도를 향상시킬 수 있다.
도 8a 내지 도 8c를 참고하면, 본 발명에 적용된 플렉서블 배터리의 플렉서블 전극 조립체를 제조하는 방법은 먼저, 스퍼터링 공정을 수행하여 다공성 기재(3100)에 금속을 코팅한다(도 8a). 여기서, 본 발명에서는 다공성 기재(3100)에 금속을 코팅할 때, 스퍼터링 공정이외에, 무전해 도금 공정, E-spinning 공정, Evaporation 공정 중 하나 또는 그 이외의 다양한 공정을 수행할 수 있다.
스퍼터링 공정에서는 금속 입자(3110)가 다공성 기재(3100)의 다수 기공에 주입되어, 다수 기공 내측벽에 금속 입자(3110)가 코팅됨으로써, 다공성 기재(3100)는 전도성이 부여되여 다공성 전극으로 형성된다.
이때, 다공성 기재(3100)는 다수의 미세 기공을 구비하고 있으므로, 스퍼터링 공정으로 금속 입자(3110)가 다수의 미세 기공으로 침투되어, 미세 기공 내측벽에 금속 입자(3110)가 코팅된다. 그러므로, 증착된 후(後)의 다공성 기재(3100)의 기공은 증착되기 전(前)의 다공성 기재(3100) 기공보다 더 미세해진다.
그리고, 다공성 기재(3100)는 고분자 물질을 전기방사하여 얻어진 나노섬유가 축적되어 있고 미세 기공을 갖는 나노섬유 웹 및 부직포 중 선택된 하나 또는 양자의 적층 구조로 구현될 수 있다.
한편, 스퍼터링 장치는, 일반적으로 진공이 형성되는 챔버와, 그 챔버 내부에 설치되며 금속타켓이 금속입자를 발생하도록 가열시키기 위한 히터와, 금속입자가 증착되는 대상물인 다공성 기재(3100)가 올려지는 지지대를 포함한다.
그러므로, 히터가 금속타켓을 가열시킴에 따라 금속타켓에서 도 8a에 도시된 바와 같이, 금속입자(3110)가 튀어나오고, 이 금속입자(3110)가 다공성 기재(3100)에 증착된다. 이때, 금속입자(3110)는 다공성 기재(3100)의 다수 기공 내측벽에 주입되어 코팅된다.
그 후, 금속이 코팅된 다공성 기재(3100)에 활물질 슬러리(3120)를 주입하여 다공성 기재(3100)의 다수 기공 내부에 활물질 슬러리(3120)를 충진시킨다(도 8b). 그러므로, 도 9에 도시된 바와 같이, 다공성 기재(3100)의 나노 섬유(3101)에는 금속 입자(3110)가 코팅되어 있고, 나노 섬유(3101)에 만들어진 기공 내부에는 활물질 슬러리(3120)가 충진된다.
여기서, 활물질 슬러리(3120)는 디핑(dipping) 방법, 코팅 방법, 스프레이 방법 등을 이용하여 다공성 기재(3100)의 다수 기공에 주입한다.
이어서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 다수 기공에 금속이 코팅되고, 활물질 슬러리(3120)가 주입되어 있는 다공성 기재(3100)에 전도성 접착층(3130)을 형성하고, 전도성 접착층(3130)에 전도성 금속층(3140)을 형성한다.
이와 같은 공정을 수행하여 플렉서블 전극 조립체를 제조한다. 즉, 본 발명에서는 플렉서블한 다공성 기재를 전극 지지체로 적용하여 전극을 구현함으로써, 가요성을 우수하게 하고, 전기전도도를 우수하게 할 수 있다.
도 10을 참고하면, 본 발명에 따라 플렉서블 전극 조립체를 사용하여 구성되는 플렉서블 배터리는 리튬 이온 플렉서블 배터리 또는 리튬 폴리머 플렉서블 배터리 등을 구성할 수 있다.
플렉서블 배터리가 풀셀(full cell)을 형성하는 경우 양극(3300), 분리막(3500), 전해질 및 음극(3600)을 구비하여 이루어진다.
양극(3300) 및 음극(3600)은 전술된 본 발명의 일실시예에 따른 플렉서블 전극으로 구성된다. 즉, 양극(3300) 및 음극(3600)은 다수 기공에 금속이 코팅되고, 활물질 슬러리가 주입되어 있는 다공성 기재(3310,3610); 다공성 기재(3310,3610)에 형성된 전도성 접착층(3320,3620); 및 전도성 접착층(3320,3620)에 형성된 전도성 금속층(3330,3630)을 포함하여 구성한다.
여기서, 양극(3300)은 음극(3600)과 대향하여 배치되며 풀셀을 형성하도록 양극(3300) 및 음극(3600)의 다공성 기재(3310,3610)의 다수 기공에 주입되어 있는 활물질 슬러리가 대향되어 있다.
이러한 활물질 슬러리는 소정량의 활물질, 도전제, 결합제 및 유기 용매를 혼합하여 구현되며, 양극(3300)에는 활물질, 도전제, 결합제로서 LiCoO2, 수퍼-P 카본, PVdF로 구성된 슬러리가 적용되고, 음극(3600)으로는 MCMB(mesocarbon microbeads), 수퍼-P 카본, PVdF로 구성된 슬러리가 적용된다.
플렉서블 배터리가 리튬 이온 플렉서블 배터리를 구성하는 경우, 양극(3300)과 음극(3600) 사이에 분리막(3500)을 개재하여 전극 조립체를 형성하고, 파우치에 넣은 후, 파우치의 개구부를 마감한 뒤 전해질로 전해액을 주입하여 리튬 이온 플렉서블 배터리를 제조한다.
이 경우, 상기 분리막(3500)은 지지체 역할을 하는 다공성 부직포의 일측면에 적층되며, 대향하는 전극과 밀착될 때 접착층 및 이온함습층 역할을 하는 다공성 고분자 웹 층을 포함하며, 상기 다공성 고분자 웹 층의 일부는 다공성 부직포와 적층되는 표면의 기공을 차단하도록 다공성 부직포의 표면층에 함입되어 다공성 부직포의 기공도를 낮추는 복합 다공성 분리막을 사용할 수 있다.
또한, 상기 분리막(3500)은 지지체 역할을 하는 다공성 부직포의 일측면에 적층되며, 대향하는 전극과 밀착될 때 접착층 및 이온함습층 역할을 하는 무기공 고분자 필름층을 포함하며, 상기 무기공 고분자 필름층의 일부는 다공성 부직포와 적층되는 표면의 기공을 차단하도록 다공성 부직포의 표면층에 함입되어 다공성 부직포의 기공도를 낮추는 복합 다공성 분리막을 사용할 수 있다.
더욱이, 상기 분리막(3500)으로는 지지체 역할을 하며 제1융점 및 제1기공도를 갖는 다공성 부직포; 상기 다공성 부직포의 일측면에 적층되며, 대향하는 전극과 밀착될 때 접착층 역할을 하는 제1다공성 고분자 웹 층; 및 상기 다공성 부직포의 타측면에 적층되며, 내열성 고분자의 나노섬유로 이루어진 제2다공성 고분자 웹 층을 포함하며, 상기 제1다공성 고분자 웹 층과 제2다공성 고분자 웹 층은 각각 다공성 기재의 제1융점보다 더 높은 융점과 제1기공도와 동일하거나 유사한 기공도를 갖는 셧다운 기능을 갖는 복합 다공성 분리막을 사용할 수 있다.
또한, 상기 분리막(3500)으로는 지지체 역할을 하며 제1융점 및 제1기공도를 갖는 다공성 부직포; 상기 다공성 부직포의 일측면에 적층되며, 대향하는 전극과 밀착될 때 접착층 역할을 하는 무기공 고분자 필름층; 및 상기 다공성 부직포의 일측면에 적층되며, 내열성 고분자의 나노섬유로 이루어진 제2다공성 고분자 웹 층을 포함하며, 상기 제2다공성 고분자 웹 층은 다공성 부직포의 제1융점보다 더 높은 융점과 제1기공도와 동일하거나 유사한 기공도를 갖는 셧다운 기능을 갖는 복합 다공성 분리막을 사용할 수 있다.
더욱이, 상기 분리막(3500)으로는 전해액에 팽윤이 이루어지며 전해질 이온의 전도가 가능한 고분자 재료로 이루어진 제1무기공 고분자 필름층 및 내열성 고분자 또는 내열성 고분자 및 팽윤성 고분자와, 무기물 입자가 혼합된 혼합물의 초극세 섬유상으로 이루어진 다공성 고분자 웹층을 포함하며, 상기 제1무기공 고분자 필름층과 다공성 고분자 웹층은 상기 음극과 양극의 양면에 각각 분리되어 형성되거나 또는 양극과 음극 중 어느 하나의 면에 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 분리막(3500)으로는 전해액에 팽윤이 이루어지며, 양극과 음극을 분리시킬 수 있는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다.
상기한 전극 조립체를 수용하여 실링하는 파우치에 전해액이 주입되면 분리막(3500)을 형성하는 다공성 고분자 웹 또는 무기공 고분자 필름층은 전해액을 머금으면서 겔화가 이루어지면서 팽윤된다.
팽윤이 이루어지는 다공성 고분자 웹 층 또는 무기공 고분자 필름층의 일부는 다공성 부직포의 큰 기공 내부로 밀려들어가면서 다공성 부직포의 일측 기공 입구를 막아서 기공도를 낮추게 된다.
더욱이, 본 발명에서는 기재로서 상기 다공성 부직포를 사용하고, 부직포의 일측이 PVDF 무기공 고분자 필름층으로 이루어지므로, 밀착성이 우수한 상기 무기공 고분자 필름층은 음극의 표면에 밀착되어 조립되므로, 덴드라이트 형성을 억제하는 역할을 한다.
한편, 리튬 폴리머 플렉서블 배터리를 구성하는 경우, 양극(3300)과 음극(3600) 사이에 폴리머 전해질이 삽입되어 있다. 여기서, 폴리머 전해질은 겔 폴리머 전해질 또는 고체 전해질을 사용할 수 있다.
이 경우 상기 폴리머 전해질은, 예를 들어, 다수의 나노 섬유로 이루어진 다공성 고분자 웹 층 또는 무기공 고분자 필름층과 다공성 부직포가 적층된 복합 다공성 분리막에, 겔 폴리머 형성용 모노머와 중합 개시제가 혼합된 유기 전해액이 함입되어 겔화 열처리 공정을 거침에 따라 모노머의 중합반응에 의해 겔 상태의 겔 폴리머가 합성되어 이루어지는 겔 폴리머부로 구성될 수 있다.
상기 폴리머 전해질의 겔 폴리머부는 복합 다공성 분리막(3500)을 양극(3300)과 음극(3600) 사이에 넣고, 일체화하여 파우치에 조립한 상태에서 겔 폴리머 형성용 모노머와 중합 개시제가 혼합된 유기 전해액을 충전한 후, 겔화 열처리 공정을 거침에 따라 모노머의 중합반응에 의해 겔 상태의 겔 폴리머가 합성된다.
상기 겔 폴리머 형성용 모노머는 예를 들어, 중합 반응에 의해 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 형성하는 데 필요한 메틸메타크릴레이트(MMA) 모노머를 사용할 수 있다.
본 발명에서 겔 폴리머부를 형성하는 겔 폴리머 전해질은 플렉서블 배터리의 충전 및 방전시에 음극 및 양극에서 산화 또는 환원되는 리튬 이온을 운반해주는 통로 역할을 해줄 수 있도록 전도성이 우수한 고분자로 이루어지는 것이 바람직하다.
이 경우, 겔 폴리머 형성용 모노머는 중합반응이 빠르게 진행되어 겔형 폴리머를 형성하므로, 복합 다공성 분리막(3500)은 웹 형상을 유지한다.
본 발명에서는 상기 실시예에서 설명한 겔형 폴리머 전해질 이외에 주지된 다른 종류의 폴리머 전해질과 전극을 사용하여 폴리머 플렉서블 배터리를 구성하는 것도 가능하다.
더욱이, 상기 전도성 금속층과 전도성 접착층은 각각 단층 구조 뿐 아니라 다층 구조로 이루어지는 것도 가능하다.
도 11은 본 발명에 의한 웨어러블 디바이스의 기능부와 밴드부의 착탈 구조에 대한 다른 예를 설명하기 위한 개념적인 사시도이다.
도 11을 참고하면, 이 실시예의 웨어러블 디바이스는 밴드부(2100)에 기능부(1000)가 장착될 수 있는 홈(2100)이 형성되어 있다.
여기서, 상기 기능부(1000)에 제1단자(미도시)가 노출되어 있고, 상기 기능부(1000)가 상기 홈(2100)에 장착될 때, 상기 제1단자와 전기적으로 접촉되어 상기 플렉서블 배터리(3000)로부터 전원이 상기 기능부(1000)로 공급되는 제2단자(2110)가 상기 홈(2100)의 내측면에 형성되어 있다.
상기 기능부(1000)가 슬라이딩(sliding) 방식으로 상기 홈(2100)에 삽입되어 장착될 수 있도록, 상기 홈(2100)의 일부는 개방되어 있을 수 있다.
이와 같은 웨어러블 디바이스는 기능부(1000)가 밴드부(2100)로부터 착탈 가능하며, 기능부(1000)가 밴드부(2100)에 장착된 경우, 기능부(1000)는 밴드부(2100)의 플렉서블 배터리(3000)로부터 전원을 공급받고, 기능부(1000)가 밴드부(2100)로부터 이탈된 경우, 사용자는 기능부(1000)로 스마트폰의 기능을 포함한 다양한 기능을 수행할 수 있다.
이때, 기능부(1000)에는 메인 배터리가 장착될 수 있다.
한편, 도 12를 참고하면, 본 발명에 의한 웨어러블 디바이스는 플렉서블 배터리를 무선으로 충전하기 위한 무선 전력 수신 안테나 장치가 설치될 수 있다.
이 무선 전력 수신 안테나 장치는 자기공명 방식 또는 자기유도 방식으로 전력을 무선으로 수신받아 플렉서블 배터리를 충전할 수 있는 것이다.
본 발명에 의한 웨어러블 디바이스의 밴드부(2000)에 무선 전력 수신 안테나 장치(1500)가 설치될 수 있으며, 이때, 무선 전력 수신 안테나 장치(1500)는 플렉서블 배터리(3000)의 일측면(도 13a)에 위치될 수 있거나, 또는 도 13b와 같이, 밴드부(2000)의 내측면을 따라 설치(이경우, 무선 전력 수신 안테나 장치(1500)는 플렉서블 배터리(3000)의 외측면에 접촉 또는 이격되어 위치됨)될 수 있다.
아울러, 무선 전력 수신 안테나 장치(1500)는 플렉서블 배터리(3000)에 내장(도 14a)되거나, 플렉서블 배터리(3000)의 외측면에 설치(도 14b)될 수 있다.
이러한 무선 전력 수신 안테나 장치(1500)는 무선 전력 수신용 안테나, 및 무선 전력 수신용 안테나에서 수신된 무선 전력 신호를 DC로 변환시켜 플렉서블 배터리에 충전시킬 수 있는 무선 전력 수신 모듈을 포함할 수 있다.
무선 전력 수신용 안테나는 원형 또는 사각형상의 각진 나선형 패턴 형상으로 구현된 안테나를 적용할 수 있으며, 이외의 다양한 패턴 형상의 안테나도 사용가능하다.
무선 전력 수신 모듈은 무선 전력 수신을 위한 각 구성부의 동작을 제어하는 제어부 및 수신된 전력의 무선 신호를 DC로 변환하는 정류부를 포함하고, 무선 전력 수신에 필요한 각종 신호를 생성하고, 무선 전력 송신 장치로부터 수신된 메시지에 따른 무선 전력 전송 제어 신호에 따라 동작하는 등의 기능을 수행한다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 벤딩을 수행하더라도 변형이 발생되지 않는 플렉서블 배터리가 내장된 밴드부를 갖고, 가요성과 전기전도도가 우수한 플렉서블 전극으로 플렉서블 배터리의 특성을 향상시켜, 신뢰성을 우수하게 할 수 있고, 사용 시간을 증가시킬 수 있는 웨어러블 디바이스를 제공할 수 있다.
200:보호층 210:열융착층
220:접착층 230:강도 보강층
1000:파우치 1100:소켓
1500:무선 전력 수신 안테나 장치 2000,2001,2002,2003:밴드부
2100:양극 단자 2200:음극 단자
2300:커넥터 3000:플렉서블 배터리
3700:체결부 3100:다공성 기재
3110:금속 입자 3120:활물질 슬러리
3130,3320,3620:전도성 접착층 3140,3330,3630:전도성 금속층
3500:분리막

Claims (20)

  1. 기능부;
    상기 기능부를 사용자의 손목에 고정하기 위한 밴드부; 및
    상기 밴드부에 내장되어 상기 기능부에 전원을 공급하는 박판형 가요성 플렉서블 배터리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플렉서블 배터리는,
    양극, 음극, 분리막을 포함하는 전극 조립체; 전해질; 및 상기 전극 조립체와 전해질을 봉지하는 외장재;를 포함하고,
    상기 외장재는 내측에서부터 외측방향으로 열융착층 및 보호층이 순차 적층되어 구성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 외장재는,
    상기 보호층에 접착층의 개재하에 접착된 강도 보강층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보호층은,
    PTFE(Polytetrafluoroethylene), 나일론(Nylon), PP, PET, PVDC(Polyvinylidene Chloride), PE, PVC 및 EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol) 중 하나인 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 열융착층은,
    CPP(Casting Polypropylene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene), 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 에폭시 수지 및 페놀 수지 중 하나의 단일층 구조 또는 이들의 적층 구조인 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 강도 보강층은 PET인 것을 특징으로 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 배터리가 상기 밴드부에 인서트 몰딩되어 내장된 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기능부는,
    스마트 폰 등과 연동하여 카메라 기능, 보이스 명령 및 메모 기능, 음악 감상 기능, 시계 기능, 문자 및 전화통화 등의 기능을 수행하는 스마트 워치인 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기능부에 메인 배터리가 장착되고, 상기 플렉서블 배터리는 상기 메인 배터리를 충전하는 보조 배터리로 사용되도록 구성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 밴드부의 단부에는 상기 플렉서블 배터리의 양극단자 및 음극단자가 수단자로 돌출되고, 상기 기능부에는 상기 수단자와 결합하는 암단자가 형성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 플렉서블 배터리의 양극단자 및 음극단자와 연결되고, 상기 밴드부의 단부로 돌출된 커넥터; 및
    상기 커넥터가 삽입되어 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 기능부에 형성된 소켓;을 포함하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 기능부의 일단에 상기 밴드부의 일단이 고정되어 있고,
    상기 플렉서블 배터리의 양극단자 및 음극단자와 연결되고, 상기 밴드부의 타단에 돌출되어 있는 커넥터; 및
    상기 커넥터가 삽입되어 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 기능부에 형성된 소켓;을 포함하는 플렉서블 배터리를 구비한 왓치폰.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 커넥터는 상기 플렉서블 배터리를 충전시킬 수 있는 충전 단자로 사용되는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플렉서블 배터리 또는 상기 밴드부에는 상기 플렉서블 배터리를 무선으로 충전하기 위한 무선 전력 수신 안테나 장치가 설치된 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  15. 제2항에 있어서, 상기 전극 조립체는,
    다수 기공에 금속이 코팅되고 양극 활물질을 포함하는 활물질 슬러리가 상기 다수 기공에 주입되어 있는 제1 다공성 기재, 상기 제1 다공성 기재에 형성된 제1 전도성 접착층, 및 상기 제1 전도성 접착층에 형성된 제1 전도성 금속층을 포함하는 양극;
    다수 기공에 금속이 코팅되고 음극 활물질을 포함하는 활물질 슬러리가 상기 다수 기공에 주입되어 있는 제2 다공성 기재, 상기 제2 다공성 기재에 형성된 제2 전도성 접착층, 및 상기 제2 전도성 접착층에 형성된 제2 전도성 금속층을 포함하는 음극; 및
    상기 양극과 상기 음극을 분리시키는 다공성 분리막;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  16. 제2항에 있어서, 상기 전해질은,
    상기 분리막에, 겔 폴리머 형성용 모노머와 중합 개시제가 혼합된 유기 전해액이 함입되어 겔화 열처리 공정을 거침에 따라 모노머의 중합반응에 의해 겔 상태의 겔 폴리머가 합성되어 형성되는 겔 폴리머 전해질 또는 고체 전해질인 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  17. 제2항에 있어서,
    상기 분리막은
    지지체 역할을 하는 다공성 부직포; 및
    상기 다공성 부직포의 일측면에 적층되며, 대향하는 전극과 밀착될 때 접착층 및 이온함습층 역할을 하는 다공성 고분자 웹 층 또는 무기공 고분자 필름층을 포함하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 활물질 슬러리는 PTFE(Polytetrafluoroethylene)를 포함하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 밴드부에 상기 기능부를 착탈 가능하게 고정하기 위한 기능부 장착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기능부 장착홈은 일측이 개방되어 상기 기능부를 슬라이딩 방식으로 착탈할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 플렉서블 배터리를 구비한 웨어러블 디바이스.


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