KR20150138694A - 무선 충전과 무선 연결이 가능한 전지셀 및 이를 포함하는 디바이스 - Google Patents

무선 충전과 무선 연결이 가능한 전지셀 및 이를 포함하는 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 충전 및 디바이스에 무선 연결이 가능한 전지셀로서, 상기 전지셀의 내부에는 무선 충전기로부터 발생한 자기장을 수신하고 기전력을 발생시켜 전지셀을 충전하는 제 1 코일; 및 디바이스와 무선으로 전기적 연결이 가능하고, 디바이스와 접촉 시, 자기장을 송신하여 디바이스에 전력을 공급하는 제 2 코일;을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀을 제공한다.

Description

무선 충전과 무선 연결이 가능한 전지셀 및 이를 포함하는 디바이스 {Battery Cell Having Wireless Charging And Wireless Electrical Connection Means and Device Including the Same}
본 발명은 무선 충전과 무선 연결이 가능한 전지셀 및 이를 포함하는 디바이스에 관한 것이다.
휴대용 단말기는 휴대가 가능하면서 음성 및 영상 통화를 수행할 수 있는 기능, 정보를 입/출력할 수 있는 기능 및 데이터를 저장할 수 있는 기능 등을 하나 이상 갖춘 휴대용 디바이스이다. 이러한 디바이스는 그 기능이 다양화됨에 따라, 사진이나 동영상의 촬영, 음악 파일이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신, 무선 인터넷등과 같은 복잡한 기능들을 갖추게 되었으며, 종합적인 멀티미디어 기기(multimedia player) 형태로 구현되고 있다. 이러한 멀티미디어 기기의 형태로 구현된 디바이스는, 복잡한 기능을 구현하기 위해 하드웨어나 소프트웨어적 측면에서 새로운 시도들이 다양하게 적용되고 있다.
최근에는 디바이스를 충전하는데 무선충전 기술이 적용되기도 한다. 무선충전 기술은, 외부 전원과 연결되는 무선 충전기가, 외부 전원의 전기에너지를 충전기 내부에 배치된 전자기 코일을 통해 전자기 유도, 전자기 공명 또는 전자기파 형태로 변환하게 되며, 이러한 변환된 전자기 신호는 외부로 방출된다. 여기서, 디바이스의 전지셀 내부에는 전자기 신호를 수신하고 이를 기전력으로 변환하는 수신 코일이 배치되어 있어, 무선 충전기로부터 발생된 전자기 신호로 전지셀을 충전하게 된다.
한편, 전지셀은 디바이스와 전기적으로 연결되기 위해 외부에 연결 단자를 구비해야 하며, 디바이스 역시 전지셀의 연결 단자와 접촉하기 위한 접속 수단을 마련해야 한다.
그러나, 이러한 연결 구조는 전지셀의 공용화가 불가능하며, 전지셀 외부로 연결 단자가 노출되어야 하므로, 전지셀이 완전히 밀폐될 수 없다. 즉, 디바이스의 형태에 대응하지 않는 전지셀을 사용할 수 없으며, 전지셀이 완전 밀폐되지 않아 전지셀 내부로 이물이 유입될 수 있어 이로 인한 안전성 문제를 초래할 수 있다.
따라서, 무선 충전이 가능하며, 전지셀의 안전성을 향상시킬 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명의 목적은 기존의 연결 단자를 대신하여, 무선으로 전지셀과 디바이스가 전기적으로 연결될 뿐만 아니라, 전지셀의 무선 충전이 가능한 전지셀 및 이를 포함하는 디바이스를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전지셀은,
무선 충전 및 디바이스에 무선 연결이 가능한 전지셀로서,
상기 전지셀의 내부에는 무선 충전기로부터 발생한 자기장을 수신하고 기전력을 발생시켜 전지셀을 충전하는 제 1 코일; 및
디바이스와 무선으로 전기적 연결이 가능하고, 디바이스와 접촉 시, 자기장을 송신하여 디바이스에 전력을 공급하는 제 2 코일;
을 포함하고 있는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에 따른 전지셀은 무선 충전이 가능한 제 1 코일과, 디바이스와 무선으로 전기적 연결이 가능한 제 2 코일을 포함하고 있는 바, 제 1 코일로 전지셀을 충전할 수 있으며, 제 2 코일을 통해 디바이스와 전기적으로 연결되어 디바이스를 구동할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 디바이스와 연결되기 위한 연결 단자가 전지셀 외부로 노출시킬 필요가 없기 때문에 더욱 공고한 밀봉이 가능하다.
여기서, 상기 제 1 코일 및 제 2 코일은 무형의 전자기 파를 수신하고 송신하는 것으로, 전지셀의 내부에 배치되어 있다. 따라서, 상기 전지셀은 상기 전지셀은 제 1 코일 및 제 2 코일이 내장된 상태로 외면이 밀봉되며, 그에 따라, 앞서 설명한 공고한 밀봉이 가능한 전지셀을 제공할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 코일은 제 2 코일로부터 이격되어 전지셀 내부에 내장될 수 있다.
여기서, 상기 제 2 코일은 전지셀이 디바이스에 장착될 때, 디바이스에 형성되어 있는 전력 수신부에 접촉하도록, 상기 전력 수신부와 대응하는 위치의 전지셀 내부에 내장될 수 있다. 즉, 제 2 코일이 디바이스의 전력 수신부와 접촉하여 자기장의 송신을 극대화 할 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
반면에, 상기 제 1 코일은 제 2 코일에 대향하는 위치의 전지셀 내부에 설치될 수 있다. 이는, 제 1 코일이 무선 충전기와 접촉하기 용이하도록 제 2 코일과 디바이스의 전력 수신부가 접촉한 위치의 대향 방향에 배치되는 것으로, 무선 충전기상에 제 1 코일이 접촉한 상태로 전지셀이 충전되는 동시에, 제 1 코일로부터 충전된 전력이 제 2 코일을 통해 디바이스에 전달될 수 있어, 충전과 디바이스의 사용을 동시에 진행할 수 있는 장점이 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 제 2 코일은, 전력 공급을 제어하는 제어부; 상기 제어부에 연결되어 있고, 제어부의 제어에 따라 송출될 무선 전력 신호를 생성하는 구동부; 무선 전력 신호에 따라 전력 자기장을 전송하는 전송 코일부; 및 상기 전송 코일부와 제어부 사이에 연결되어, 디바이스의 전력 수신부가 상기 전송 코일부에 대응하여 위치하는지 여부를 검출하여 상기 제어부로 전달하는 센싱부;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 구동부는 상기 전송 코일부를 위한 구동 회로와 증폭기를 포함할 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 본 발명에 따른 전지셀은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극에 개재되는 분리막 및 리튬염 함유 비수 전해질을 포함하는 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지, 또는 리튬 폴리머 전지일 수 있는 바, 상기 전지셀의 기타 성분들에 대해 이하에서 자세히 설명한다.
상기 양극은 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물인 전극 합제를 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 활물질은, 상기 화학식 1 또는 2로 표현되는 리튬 전이금속 산화물 외에, 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1 + xMn2 - xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1 - xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2 - xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1 임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; LiNixMn2 - xO4로 표현되는 스피넬 구조의 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 포함할 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 50 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
상기 음극은 상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료; 티타늄 산화물; 리튬 티타늄 산화물 등을 사용할 수 있고, 상세하게는 탄소계 물질 및/또는 Si을 포함할 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.
상기 리튬염 함유 비수 전해질은, 비수 전해질과 리튬으로 이루어져 있고, 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 리튬염 함유 비수 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수계 전해질을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 전지셀을 포함하는 디바이스로서, 상기 디바이스는 노트북 컴퓨터, 넷북, 카메라, 모바일 기기 및 웨어러블 기기에서 선택되는 전자 장치, 전력 공급을 위한 전지셀, 및 전지셀의 충전을 위한 무선 충전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스를 제공하며, 상세하게는 상기 디바이스는 노트북 컴퓨터일 수 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 전자 장치에는 전자 장치에 전지셀을 공고히 고정하도록 전지셀이 장착될 수 있는 창작 홈이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 장착 홈은 전지셀의 외형에 대응하는 크기 및 형상으로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 홈은 전자 장치에 전지셀이 삽입될 수 있는 공간일 수 있으며, 상기 홈에는 전지셀의 장착 시, 전지셀을 가이드할 수 있는 그루브 또는 비드가 형성되어 있을 수 있고, 상기 홈과 전지셀은 암수 체결구조에 의해 간편히 체결될 수 있다. 또한, 상기 장착 홈에는, 전지셀이 장착될 때, 전지셀의 제 2 코일에 대응하는 위치에 전력 수신부가 형성될 수 있다.
상기 전력 수신부는 전지셀의 제 2 코일에서 발생된 자기장을 수신하고 기전력을 발생시켜 전자 장치를 구동하기 위한 전력으로 변환시킬 수 있다.
즉, 전지셀의 제 2 코일과 전력 수신부가 서로 대면한 상태로 접촉하도록, 홈의 일부에 제 2 코일로부터 송신된 전자파를 수신하는 전력 수신부가 형성되어 있는 바, 기존의 전지셀 연결 단자와 전자 장치의 접속 단자가 필요 없으므로 디바이스의 구조가 더욱 콤팩트할 뿐만 아니라, 연결 단자 및 접속 단자의 파손 또는 단락으로 인한 전기적 접속 장애가 발생하지 않는 장점이 있다.
하나의 구체적인 예에서, 상기 무선 충전기는 외부 전원과 연결되기 위한 커넥터가 형성되어 있고, 외부 전원으로부터 공급된 전력을 자기장으로 변환하는 충전부를 포함할 수 있다.
상기 충전부는 무선 충전기의 내부에 내장되어 있고, 다수의 전지셀들을 동시에 충전할 수 있도록, 둘 또는 그 이상의 충전부가 무선 충전기 내부에서 이격된 상태로 내장되어 있을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전지셀은 무선 충전이 가능한 제 1 코일과, 디바이스와 무선으로 전기적 연결이 가능한 제 2 코일을 포함하고 있는 바, 제 1 코일로 전지셀을 충전할 수 있으며, 제 2 코일을 통해 디바이스와 전기적으로 연결되어 디바이스를 구동할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 전지셀은 기존의 연결 단자가 형성된 전지셀에 비해, 더욱 공고한 밀봉이 가능하다.
또한 본 발명에 따른 디바이스는, 전지셀의 제 2 코일과 디바이스의 전력 수신부가 서로 대면한 상태로 접촉하도록, 디바이스에 형성된 홈의 일부에 제 2 코일로부터 송신된 전자파를 수신하는 전력 수신부가 형성되어 있는 바, 전지셀 연결 단자와 전자 장치의 접속 단자가 필요 없으므로 디바이스의 구조가 더욱 콤팩트할 뿐만 아니라, 연결 단자 및 접속 단자의 파손 또는 단락으로 인한 전기적 접속 장애가 발생하지 않는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전지셀 및 전자 장치를 나타낸 모식도이다;
도 2는 도 1의 전지셀 및 무선 충전기를 나타낸 모식도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
도 1에는 본 발명의 실시예에 따른 전지셀 및 전자 장치를 모식적으로 나타내고 있다. 여기서는 설명의 편의를 위하여, 전자 장치를 노트북으로 도시하였지만 본 발명에 따른 디바이스가 이것으로 한정되는 것은 아니다.
도 1을 참조하면, 전기 장치(100)는 노트북 컴퓨터로서, 그것의 후면에 전지셀(110)의 장착을 위한 홈(102)이 형성되어 있다. 홈(102)은 전지셀(100)의 크기와 형상에 대응하는 크기로 형성되어 있으며, 홈(102)의 상단 내측에는 전지셀(110)로부터 자기장을 수신하기 위한 코일 형태의 전력 수신부(104)가 내장되어 있다. 한편, 전지셀(110)의 내부에는 무선 충전기로(도시하지 않음)부터 발생한 자기장을 수신하고 기전력을 발생시켜 전지셀(110)을 충전하는 제 1 코일(112) 및 전자 장치와 무선으로 전기적 연결이 가능하고, 전자 장치와 접촉 시, 자기장을 송신하여 디바이스에 전력을 공급하는 제 2 코일(114)이 각각 이격되어 내장되어 있고, 제 2 코일(114)은 홈(102)의 상단 내측에 위치한 전력 수신부(104)와 대응되는 위치의 전지셀(110) 내부에 위치한다.
따라서, 전지셀(110)이 전자 장치(100)의 홈(102)에 장착될 경우 제 2 코일(114)과 전력 수신부(104)가 접촉하게 되면서, 제 2 코일(114)의 자기장을 전력 수신부(104)가 수신하여 전자 장치(100)를 구동하기 위한 기전력으로 변환한다.
제 1 코일(112)은 제 2 코일(114)에 대향하는 위치의 전지셀(110) 내부에 설치되어 있다. 따라서, 제 1 코일(112)은 전자 장치(100)의 홈(102) 내부가 아닌 외부 방향에 위치하므로, 전지셀(110)을 전자 장치(100)에 장착한 후에도, 제 1 코일(112)을 무선 충전기와 접촉시킨 상태로 전자 장치(110)의 사용이 가능하다.
한편, 도 2에는 도 1의 전지셀 및 무선 충전기가 모식적으로 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 무선 충전기(120)는 그것의 외면 일부에 외부 전원과 연결되기 위한 커넥터(128)가 외부로 노출되어 있고, 외부 전원으로부터 공급된 전력을 자기장으로 변환하는 제 1 충전부(122), 제 2 충전부(124) 및 제 3 충전부(126)가 무선 충전기(120) 내부에서 이격된 상태로 내장되어 있다.
무선 충전기(120)의 상면판 일부에는 전지셀(110)의 제 1 코일(도시하지 않음)이 제 1 충전부(122), 제 2 충전부(124) 또는 제 3 충전부(126)에 일치할 수 있도록 전지셀(100)의 일측 단부가 접촉하는 가이드(121)가 형성되어 있고, 사용자가 전지셀(100)의 제 1 코일을 제 1 충전부(122), 제 2 충전부(124) 또는 제 3 충전부(126)에 정확히 위치시킬 수 있도록 지시선(129)이 상면판에 형성되어 있다.
따라서, 전지셀(110)은 무선 충전기(120)의 상면에 위치시킨 상태에서 무선 충전기(120)의 충전부들로부터 발생하는 자기장을 제 1 코일이 기전력으로 변환하여 전지셀(110)을 충전시킬 수 있다.
도면을 참조하여 설명하였듯이, 본 발명에 따른 전지셀은, 전지셀은 무선 충전이 가능한 제 1 코일과, 디바이스와 무선으로 전기적 연결이 가능한 제 2 코일을 포함하고 있는 바, 제 1 코일로 전지셀을 충전할 수 있으며, 제 2 코일을 통해 디바이스와 전기적으로 연결되어 디바이스를 구동할 수 있다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

Claims (15)

  1. 무선 충전 및 디바이스에 무선 연결이 가능한 전지셀로서,
    상기 전지셀의 내부에는 무선 충전기로부터 발생한 자기장을 수신하고 기전력을 발생시켜 전지셀을 충전하는 제 1 코일; 및
    디바이스와 무선으로 전기적 연결이 가능하고, 디바이스와 접촉 시, 자기장을 송신하여 디바이스에 전력을 공급하는 제 2 코일;
    을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전지셀은 제 1 코일 및 제 2 코일이 내장된 상태로 외면이 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 코일은 제 2 코일로부터 이격되어 전지셀 내부에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 제 2 코일은 전지셀이 디바이스에 장착될 때, 디바이스에 형성되어 있는 전력 수신부에 접촉하도록, 상기 전력 수신부와 대응하는 위치의 전지셀 내부에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 제 1 코일은 제 2 코일에 대향하는 위치의 전지셀 내부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 코일은,
    전력 공급을 제어하는 제어부;
    상기 제어부에 연결되어 있고, 제어부의 제어에 따라 송출될 무선 전력 신호를 생성하는 구동부;
    무선 전력 신호에 따라 전력 자기장을 전송하는 전송 코일부; 및
    상기 전송 코일부와 제어부 사이에 연결되어, 디바이스의 전력 수신부가 상기 전송 코일부에 대응하여 위치하는지 여부를 검출하여 상기 제어부로 전달하는 센싱부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 구동부는 상기 전송 코일부를 위한 구동 회로와 증폭기를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지셀.
  8. 제 1 항에 따른 전지셀을 포함하는 디바이스로서, 상기 디바이스는 노트북 컴퓨터, 넷북, 카메라, 모바일 기기 및 웨어러블 기기에서 선택되는 전자 장치, 전력 공급을 위한 전지셀, 및 전지셀의 충전을 위한 무선 충전기를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 디바이스는 노트북 컴퓨터인 것을 특징으로 하는 디바이스.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 전자 장치에는 전지셀이 장착될 수 있는 창작 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 장착 홈은 전지셀의 외형에 대응하는 크기 및 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 장착 홈에는, 전지셀이 장착될 때, 전지셀의 제 2 코일에 대응하는 위치에 전력 수신부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전력 수신부는 전지셀의 제 2 코일에서 발생된 자기장을 수신하고 기전력을 발생시켜 전자 장치를 구동하기 위한 전력으로 변환시키는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 무선 충전기는 외부 전원과 연결되기 위한 커넥터가 형성되어 있고, 외부 전원으로부터 공급된 전력을 자기장으로 변환하는 충전부를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 충전부는 무선 충전기의 내부에 내장되어 있고, 둘 또는 그 이상의 충전부가 무선 충전기 내부에서 이격된 상태로 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130016588A (ko) * 2011-08-08 2013-02-18 삼성전자주식회사 동일 평면에 무선충전 코일과 안테나 소자를 구비하는 휴대용 단말기
JP5425310B2 (ja) * 2009-09-14 2014-02-26 クアルコム，インコーポレイテッド 収束アンテナ、多目的アンテナ、およびそれに関連する方法
KR20140053758A (ko) * 2011-08-29 2014-05-08 주식회사 케이더파워 이종 충전 방식을 가진 무선 충전 시스템

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