KR20160036282A - 전극조립체를 구비하는 플렉서블 전기화학소자 - Google Patents

전극조립체를 구비하는 플렉서블 전기화학소자 Download PDF

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Abstract

다수의 전극조립체를 연결하여 반복적인 굽힘이 가능한 플렉서블 전기화학소자가 개시된다. 개시된 전기화학소자는 일 방향으로 이격되어 배열된 적어도 2개의 전극조립체 및 상기 적어도 2개의 전극조립체들을 포장하는 외장재를 포함하며, 외장재는 각각의 전극조립체를 개별적으로 수용하는 적어도 2개의 수용부와 인접한 두 수용부 사이를 연결하는 연결부를 가질 수 있다. 여기서, 연결부는 적어도 하나의 만곡된 굴곡부를 갖도록 반복하여 절곡될 수 있다.

Description

전극조립체를 구비하는 플렉서블 전기화학소자{Flexible electrochemical device including electrode assembly}
개시된 실시예들은 전극조립체를 구비하는 전기화학소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다수의 전극조립체를 연결하여 반복적인 굽힘이 가능한 플렉서블 전기화학소자에 관한 것이다.
이차 전지(secondary battery)는 충전이 불가능한 일차 전지와는 달리 충전 및 방전이 가능하도록 제작된 전기화학소자로서, 셀룰라 폰, 노트북 컴퓨터, 캠코더등의 첨단 전자 기기 분야에서 널리 사용되고 있다.
특히, 리튬 이차 전지는 휴대용 전자 장비 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 전압이 높고, 단위 중량당 에너지 밀도도 높다는 장점이 있어서 그 수요가 증가하고 있는 추세이다. 이러한 리튬 이차 전지는 주로 양극 활물질층으로 리튬계 산화물, 음극 활물질층으로는 탄소재를 사용하고 있다. 일반적으로는, 전해액의 종류에 따라 액체 전해질 전지와, 고분자 전해질 전지로 분류되며, 액체 전해질을 사용하는 전지를 리튬 이온 전지라 하고, 고분자 전해질을 사용하는 전지를 리튬 폴리머 전지라고 한다. 또한, 리튬 이차 전지는 여러 가지 형상으로 제조되고 있는데, 대표적인 형상으로는 원통형과, 각형과, 파우치형을 들 수 있다. 통상적으로, 양극판과 음극판과 사이에 분리막을 삽입하고 이들을 함께 나선형으로 권취시킨 젤리롤 형태의 권취형 전극조립체, 또는 양극판과 음극판을 반복하여 적층하고 양극판과 음극판과 사이에 분리막이 삽입된 적층형 전극조립체가 리튬 이차 전지에 많이 사용되고 있다.
최근에는 유연하게 휠 수 있는 플렉서블 전자기기에 대한 관심이 증가함에 따라, 플렉서블 전자기기에 사용 가능한 플렉서블 전지를 제작하기 위한 연구가 증가하고 있다.
반복적인 굽힘이 가능한 플렉서블 전기화학소자를 제공한다.
일 실시예에 따른 전기화학소자는, 서로 이격되어 배치된 제 1 전극조립체와 제 2 전극조립체; 상기 제 1 및 제 2 전극조립체를 포장하는 것으로, 상기 제 1 전극조립체를 수용하는 제 1 수용부, 상기 제 2 전극조립체를 수용하는 제 2 수용부, 및 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 사이를 연결하는 연결부를 포함하는 외장재; 및 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 내에 각각 배치된 전해질;을 포함할 수 있으며, 상기 연결부의 두께는 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부의 두께보다 작고, 상기 연결부는 적어도 하나의 만곡된 굴곡부를 갖도록 절곡될 수 있다.
상기 외장재는, 상기 제 1 및 제 2 전극조립체의 저면에 배치되는 하부 외장재, 및 상기 제 1 및 제 2 전극조립체 위에 배치되며 상기 제 1 수용부의 적어도 일부와 상기 연결부의 형상을 갖도록 형성된 상부 외장재를 포함할 수 있다.
상기 상부 외장재는 상기 제 2 수용부의 적어도 일부의 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 하부 외장재는 상기 제 2 수용부의 적어도 일부의 형상을 갖도록 형성될 수 있다.
상기 하부 외장재와 상부 외장재는 일체로 형성될 수 있다.
상기 제 1 수용부와 제 2 수용부들 사이에 상기 전해질의 소통이 가능하도록, 상기 연결부의 영역에서 상기 하부 외장재와 상부 외장재 사이에 공간이 형성될 수 있다.
상기 연결부의 영역에서 상기 하부 외장재와 상부 외장재 중에서 어느 하나만이 절곡되어 상기 굴곡부가 형성될 수 있다.
상기 굴곡부는, 상기 연결부의 영역에서 상기 상부 외장재가 요철 형태로 절곡되어 형성된 제 1 굴곡부 및 상기 하부 외장재가 요철 형태로 절곡되어 형성된 제 2 굴곡부를 포함할 수 있다.
상기 전기화학소자는 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부에 각각 배치된 전해질이 서로 격리되도록 상기 연결부의 내부를 밀폐시키는 밀봉 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 전기화학소자는 상기 제 1 전극조립체와 제 2 전극조립체를 전기적으로 연결하는 도선을 더 포함할 수 있다.
상기 도선은 상기 외장재의 내부에서 상기 연결부의 내부를 통해 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 사이에 연장되어 있으며, 상기 연결부의 내부에서 상기 연결부의 굴곡부와 동일한 형상으로 절곡될 수 있다.
상기 전기화학소자는, 상기 외장재를 통해 외부로 인출되어 있으며 상기 도선과 전기적으로 연결되어 있는 리드탭을 더 포함할 수 있다.
상기 리드탭이 배치되어 있는 상기 외장재의 가장자리가 굽어질 수 있다.
상기 연결부는 상기 제 1 수용부의 제 1 측면의 하부 영역과 상기 제 2 수용부의 제 2 측면의 하부 영역 사이에 연결되어 있으며, 상기 제 1 수용부의 제 1 측면과 상기 제 2 수용부의 제 2 측면이 서로 대향하여 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 굴곡부는, 상기 연결부가 상기 제 1 수용부의 제 1 측면과 대향하도록 절곡되어 있는 제 1 절곡부, 상기 연결부가 상기 제 2 수용부의 제 2 측면과 대향하도록 절곡되어 있는 제 2 절곡부, 및 상기 제 1 절곡부와 제 2 절곡부 사이에 연결된 마루부를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 절곡부의 곡률 중심과 상기 마루부의 곡률 중심이 상기 굴곡부를 중심으로 서로 반대편에 위치할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 절곡부의 곡률 중심과 대향하는 상기 연결부의 표면 중에서 가장 높이가 낮은 표면을 제 1 및 제 2 절곡부의 내측 바닥면이라고 하고, 상기 마루부의 곡률 중심과 대향하는 상기 연결부의 표면 중에서 가장 높이가 높은 표면을 마루부의 내측 표면의 천장면이라고 할 때, 상기 제 1 및 제 2 절곡부의 내측 바닥면의 높이보다 상기 마루부의 내측 표면의 천장면의 높이가 더 높을 수 있다.
상기 전기화학소자는, 상기 제 1 수용부와 제 1 절곡부 사이에 배치되어 상기 제 1 절곡부를 상기 제 1 수용부의 제 1 측면에 고정시키는 제 1 고정 부재, 및 상기 제 2 수용부와 제 2 절곡부 사이에 배치되어 상기 제 2 절곡부를 상기 제 2 수용부의 제 2 측면에 고정시키는 제 2 고정 부재 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 마루부의 곡률 중심과 대향하는 상기 연결부의 표면을 상기 마루부의 내측 표면이라고 할 때, 상기 전기화학소자는 상기 마루부의 내측 표면을 지지하도록 고정된 고정 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 마루부는 상기 제 1 및 제 2 수용부의 상부 표면 위로 돌출하여 상기 제 1 수용부의 상부 표면의 적어도 일부 또는 상기 제 2 수용부의 상부 표면의 적어도 일부와 대향하도록 절곡될 수 있다.
상기 전기화학소자는, 상기 제 1 수용부의 상부 표면에 대향하는 상기 마루부의 제 1 가장자리에 고정되는 제 1 고정 부재, 및 상기 제 2 수용부의 상부 표면에 대향하는 상기 마루부의 제 2 가장자리에 고정되는 제 2 고정 부재 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 절곡부의 곡률 중심과 대향하는 상기 연결부의 표면 중에서 가장 높이가 낮은 표면을 제 1 및 제 2 절곡부의 내측 바닥면이라고 할 때, 상기 제 1 및 제 2 절곡부의 내측 바닥면의 높이가 상기 제 1 및 제 2 수용부의 하부 표면보다 낮게 위치할 수 있다.
또한, 상기 굴곡부는, 상기 연결부가 상기 제 1 수용부의 제 1 측면과 대향하도록 절곡되어 있는 제 1 절곡부, 상기 연결부가 상기 제 2 수용부의 제 2 측면과 대향하도록 절곡되어 있는 제 2 절곡부, 상기 제 1 절곡부와 제 2 절곡부 사이에 형성된 적어도 2개의 마루부, 및 상기 적어도 2개의 마루부 사이에 각각 형성된 적어도 하나의 골부를 포함할 수 있다.
상기 굴곡부는 상기 제 1 및 제 2 수용부의 하부 표면보다 하방으로 더 돌출되어 있는 골부를 포함할 수 있다.
상기 연결부는 상기 제 1 수용부의 제 1 측면의 하부 영역과 상기 제 2 수용부의 제 2 측면의 상부 영역 사이에 연결되어 있으며, 상기 제 1 수용부의 제 1 측면과 상기 제 2 수용부의 제 2 측면이 서로 대향하여 배치될 수 있다.
상기 전기화학소자는 제 3 전극조립체, 상기 제 3 전극조립체를 수용하는 제 3 수용부, 및 상기 제 2 수용부의 제 1 측면의 상부 영역과 상기 제 3 수용부의 제 2 측면의 하부 영역을 연결하는 연결부를 더 포함하며, 상기 제 2 수용부의 제 1 측면과 상기 제 3 수용부의 제 2 측면이 서로 대향하여 배치될 수 있다.
상기 전기화학소자는 상기 제 1 전극조립체와 제 2 전극조립체를 전기적으로 연결하는 도선을 더 포함하며, 상기 도선은 상기 연결부의 내부를 통해 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 사이에 연장되어 있고, 상기 도선은 상기 외장재의 내부에서 상기 제 1 전극조립체와 제 2 전극조립체의 하부 표면에 대향하여 배치될 수 있다.
상기 전기화학소자는 상기 제 1 전극조립체와 제 2 전극조립체를 전기적으로 연결하는 도선을 더 포함하며, 상기 도선은 상기 연결부의 내부를 통해 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 사이에 연장되어 있고, 상기 도선은 상기 외장재의 내부에서 상기 제 1 전극조립체의 하부 표면 및 제 2 전극조립체의 상부 표면에 각각 대향하여 배치될 수 있다.
상기 굴곡부는 제 1 및 제 2 수용부의 상부 표면과 하부 표면 사이의 영역 내에서 구불구불하게 다수 회 절곡될 수 있다.
상기 연결부의 길이는 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 사이의 직선 거리의 1.2배보다 더 클 수 있다.
상기 굴곡부 주위의 공간은 상기 굴곡부를 중심으로 서로 반대편에 있는 제 1 공간과 제 2 공간으로 나뉘게 되며, 상기 굴곡부 상의 각 점에 대한 곡률 중심은 제 1 공간의 방향과 제 2 공간의 방향 중에서 어느 방향에 위치하게 되고, 곡률 중심의 위치가 제 1 공간의 방향에서 제 2 공간의 방향으로 또는 제 2 공간의 방향에서 제 1 공간의 방향으로 변화하게 되는 굴곡부 상의 점을 굴곡 방향 전환점이라고 할 때, 상기 굴곡부는 적어도 하나의 굴곡 방향 전환점을 가질 수 있다.
상기 굴곡부는 다수의 굴곡 방향 전환점을 갖도록 구불구불하게 형성될 수 있다.
상기 제 1 수용부의 상부 표면과 하부 표면 및 상기 제 2 수용부의 상부 표면과 하부 표면 중에서 적어도 하나의 표면에 만곡된 곡면이 형성될 수 있다.
상기 제 1 전극조립체의 상부 표면과 하부 표면 및 상기 제 2 전극조립체의 상부 표면과 하부 표면 중에서 적어도 하나의 표면에 만곡된 곡면이 형성될 수 있다.
상기 제 1 수용부와 제 2 수용부가 서로에 대해 경사지게 배열되도록 상기 연결부가 휘어질 수 있다.
개시된 실시예에 따르면, 다수의 전극조립체들을 포장하고 있는 파우치형 외장재에서, 전극조립체들 사이를 연결하는 외장재의 연결부에 만곡된 굴곡부를 형성함으로써 연결부에 가해지는 변형량과 응력을 분산시켜 굽힘 변형에 대한 신뢰성과 내구성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 전극조립체들 사이의 거리를 짧게 하여 전기화학소자의 에너지 밀도를 증가시키면서도 전극조립체들 사이의 연결부의 파손을 방지하고 유연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 개시된 플렉서블 전기화학소자는 쉽게 휘어질 수 있으므로 어떠한 형태의 전자기기에도 적용이 가능하며, 플렉서블 전자기기의 구현을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 라인을 따라 절개한 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도 및 사시도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 7은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 8은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 11은 전기화학소자의 굴곡부 상의 각 위치에 따른 곡률 중심의 위치 변화를 예시적으로 보인다.
도 12 내지 도 14는 1개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부를 포함하는 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 15 내지 도 19는 2개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부를 포함하는 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 20 및 도 21은 3개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부를 포함하는 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 22 내지 도 25는 4개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부를 포함하는 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 26 및 도 27은 6개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부를 포함하는 전기화학소자의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
도 28 내지 도 40은 또 다른 실시예들에 따른 전기화학소자의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 전극조립체를 구비하는 플렉서블 전기화학소자에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 또한, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 또한 이하에서 설명하는 층 구조에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 표현은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전기화학소자(100)의 구조를 개략적으로 보이는 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 라인을 따라 절개한 전기화학소자(100)의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 전기화학소자(100)는 일 방향을 따라 이격되어 배열된 다수의 전극조립체(10) 및 상기 다수의 전극조립체(10)들을 포장하는 외장재(101)를 포함할 수 있다. 외장재(101)는 다수의 전극조립체(10)들을 각각 개별적으로 수용하는 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)와 인접한 두 개의 수용부(110a, 110b, 110c) 사이를 연결하는 연결부(111)를 포함할 수 있다. 또한, 전기화학소자(100)는 전극조립체(10)들과 함께 각각의 수용부(110a, 110b, 110c) 내에 배치되는 전해질(12)을 더 포함할 수 있다. 전해질(12)은 수용부(110a, 110b, 110c)뿐만 아니라 연결부(111) 내에도 더 배치될 수 있다. 도 1 및 도 2에는 예시적으로 3개의 수용부(110a, 110b, 110c)들이 도시되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전기화학소자(100)는 단지 2개의 수용부(110a, 110b)만을 포함할 수도 있고, 또는 4개 이상의 수용부(110a, 110b, 110c)들을 포함할 수도 있다.
외장재(101)는 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b)를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)는 상부 외장재(101b)에 형성될 수 있으며, 하부 외장재(101a)는 대체로 평평한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 평평한 형태의 하부 외장재(101a)가 전극조립체(10)의 저면에 배치되어 있고, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)와 연결부(111)의 형상을 갖도록 굴곡진 형태의 상부 외장재(101b)가 하부 외장재(101a) 위에 배치될 수 있다. 따라서, 상부 외장재(101b)는 전극조립체(10)의 저면 외에 나머지 표면들을 둘러쌀 수 있다. 즉, 하부 외장재(101a)는 수용부(110a, 110b, 110c)들의 하부 표면을 구성하고, 상부 외장재(101b)는 수용부(110a, 110b, 110c)들 나머지 5개 표면을 구성할 수 있다. 이러한 하부 외장재(101a)의 가장자리와 상부 외장재(101b)의 가장자리는 전극조립체(10)와 전해질(12)이 외부에 노출되지 않도록 서로 단단히 접합될 수 있다.
하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b)는 일체로 형성될 수도 있으며, 또는 각각 별개로 형성된 후에 서로 접합될 수도 있다. 예를 들어, 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b)가 일체로 형성되는 경우, 하부 외장재(101a)의 한 쪽 가장자리에 상부 외장재(101b)의 한 쪽 가장자리가 연결될 수 있으며, 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b) 사이의 경계 부분이 접힐 수 있다. 그러면, 전기화학소자(100)를 형성할 때, 하부 외장재(101a) 위에 다수의 전극조립체(10)들을 배열한 후, 상부 외장재(101b)가 다수의 전극조립체(10)들을 덮도록 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b) 사이의 경계 부분을 접을 수 있다. 그런 후, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들과 연결부(111)가 형성되도록 상부 외장재(101b)를 압박한 다음, 상부 외장재(101b)와 하부 외장재(101a)가 서로 접하는 나머지 3면의 가장자리 부분들을 접합할 수 있다. 전해질(12)은 상부 외장재(101b)와 하부 외장재(101a)를 접합하기 전에 주입될 수 있다.
하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b)가 별개로 형성되는 경우에는, 하부 외장재(101a) 위에 다수의 전극조립체(10)들을 배열한 후, 다수의 전극조립체(10)들 위에 별도의 상부 외장재(101b)를 덮을 수 있다. 그런 후, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들과 연결부(111)가 형성되도록 상부 외장재(101b)를 압박하고, 상부 외장재(101b)와 하부 외장재(101a)가 서로 접하는 4면의 가장자리 부분들을 접합할 수 있다.
상부 외장재(101b)를 압박할 때, 예컨대 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들과 연결부(111)의 형상을 갖는 프레스 성형틀을 사용할 수 있다. 그러면, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들에는 전극조립체(10)와 전해질(12)이 함께 수용될 수 있는 충분한 두께의 공간이 마련될 수 있다. 또한, 연결부(111)는 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들의 두께보다 작은 두께를 갖도록 형성될 수 있다. 연결부(111)를 충분히 작은 두께로 형성함으로써, 후술하는 바와 같이, 연결부(111)에 만곡된 굴곡부(120)를 용이하게 형성할 수 있다. 여기서, 두께는 상부 외장재(101b)와 하부 외장재(101a) 사이의 최대 간격으로 정의할 수 있다. 예를 들어, 수용부(110a, 110b, 110c)의 두께는 연결부(111)의 두께보다 2배 이상 클 수 있다.
상부 외장재(101b)를 압박하는 대신에, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)와 연결부(111)의 형상이 성형에 의해 미리 형성된 상부 외장재(101b)를 사용하는 것도 가능하다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전기화학소자(100)의 연결부(111)는 인접한 2개의 수용부(110a, 110b, 110c)들의 대향하는 두 측면들의 하부 영역들 사이에 연결되어 있다. 예를 들어, 연결부(111)는 제 1 수용부(110a)의 제 1 측면(112)의 하부 영역과 제 2 수용부(110b)의 제 2 측면(113)의 하부 영역 사이에 연결되어 있다. 또한, 연결부(111)는 적어도 하나의 만곡된 굴곡부(120)를 갖도록 반복하여 절곡될 수 있다. 예를 들어, 연결부(111)를 약 90도 정도 절곡시킨 다음, 180도 반대 방향으로 절곡시키고, 다시 90도 정도 절곡시켜서 굴곡부(120)를 형성할 수 있다. 또는, 굴곡부(120)의 형상을 갖는 물체로 연결부(111)를 압박하여 굴곡부(120)를 형성할 수도 있다. 굴곡부(120)를 형성한 후에는, 굴곡부(120)의 형태가 유지될 수 있도록 필요하다면 연결부(111)에 열적, 화학적 또는 물리적 처리를 할 수도 있다.
굴곡부(120)는 제 1 절곡부(120a), 제 2 절곡부(120c) 및 마루부(120b)를 포함할 수 있다. 제 1 절곡부(120a)는 수용부(110a, 110b, 110c)들의 제 1 측면(112)과 대향하도록 연결부(111)가 약 90도 정도 절곡되는 부분이다. 제 2 절곡부(120c)는 수용부(110a, 110b, 110c)들의 제 2 측면(113)과 대향하도록 연결부(111)가 약 90도 정도 절곡되는 부분이다. 예를 들어, 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 곡률 반경은 약 0.5mm보다 작을 수 있다. 마루부(120b)는 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c) 사이에 연결된다. 마루부(120b)에서는 연결부(111)가 완만한 곡선을 이루면서 약 180도 정도 절곡될 수 있다. 따라서, 제 1 절곡부(120a)와 마루부(120b) 사이에 있는 연결부(111)의 일부 영역은 수용부(110a, 110b, 110c)들의 제 1 측면(112)과 대향할 수 있으며, 제 2 절곡부(120c)와 마루부(120b) 사이에 있는 연결부(111)의 일부 영역은 수용부(110a, 110b, 110c)들의 제 2 측면(113)과 대향할 수 있다.
도 2에는 마루부(120b)의 외측 표면의 정점이 수용부(110a, 110b, 110c)들의 상부 표면과 거의 같은 높이에 있는 것으로 도시되어 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 마루부(120b)의 외측 표면의 정점은 수용부(110a, 110b, 110c)들의 상부 표면보다 높거나 또는 낮을 수도 있다. 다만, 굴곡부(120)가 충분한 탄성복원력을 가질 수 있도록, 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)의 높이(C)보다 마루부(120b)의 내측 표면의 천장면(122)의 높이(B)가 더 높을 수 있다. 예를 들어, 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)의 높이(C)보다 마루부(120b)의 내측 표면의 천장면(122)의 높이(B)가 충분히 더 높도록, 제 1 및 제 2 절곡부(120a, 120c)가 수용부(110a, 110b, 110c)의 하부에 가깝게 위치하고 마루부(120b)가 수용부(110a, 110b, 110c)의 상부에 가깝게 위치할 수 있다. 이러한 굴곡부(120)가 형성될 수 있도록 연결부(111)의 길이는 인접한 두 개의 수용부(110a, 110b, 110c) 사이의 직선 거리의 1.2배보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 연결부(111)의 길이는 인접한 두 개의 수용부(110a, 110b, 110c) 사이의 직선 거리의 2배 이상일 수 있다.
본 실시예에 따른 전기화학소자(100)에서, 굴곡부(120)가 충분한 탄성 복원력을 갖기 때문에, 연결부(111)에 가해지는 변형량과 응력이 굴곡부(120)에 의해 분산될 수 있다. 따라서, 굽힘 변형에 대한 신뢰성과 내구성이 향상될 수 있다. 또한, 전극조립체(10)들 사이의 거리를 짧게 구성할 수 있으므로 전기화학소자(100)의 에너지 밀도를 증가시키면서도 전기화학소자(100)를 유연하게 구부리는 것이 가능하다. 전기화학소자(100)는 쉽게 휘어질 수 있으므로 어떠한 형태의 전자기기에도 적용이 가능하며, 플렉서블 전자기기의 구현을 가능하게 할 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 전기화학소자(100)는 다수의 전극조립체(10)들을 전기적으로 연결하는 도선(11) 및 외부의 전극 단자를 도선(11)에 전기적으로 연결하는 제 1 및 제 2 리드탭(13, 14)을 더 포함할 수 있다. 도 2의 단면도에는 단지 하나의 도선(11)만이 도시되어 있으나, 2개의 도선(11)이 다수의 전극조립체(10)들을 병렬로 연결할 수 있다. 예를 들어, 다수의 전극조립체(10)들이 배열되는 방향을 따라 길게 연장된 2개 도선(11)이 서로 떨어져서 나란하게 배치될 수 있다. 예를 들어, 도선(11)은 폭이 두께보다 넓은 시트형 도선일 수 있다. 이러한 각각의 도선(11)은 연결부(111)의 내부를 통해 연장되어 있어서 서로 다른 수용부(110a, 110b, 110c)들에 각각 배치된 서로 다른 전극조립체(10)들을 전기적으로 연결할 수 있다. 각각의 도선(11)은 연결부(111) 내에서 연결부(111)와 동일한 형상으로 절곡될 수 있다.
도 2에는 하나의 도선(11)이 수용부(110a, 110b, 110c)의 내부로 연장되어 있어서 다수의 전극조립체(10)들의 일면에 근접하여 배치되어 있고, 하나의 도선으로 다수의 전극조립체(10)들을 전기적으로 연결하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 다수의 도선(11)들을 사용하는 것도 가능하다. 예를 들어, 각각의 연결부(111)마다 별도의 도선(11)이 각각 배치되어 있고, 각각의 도선(11)은 인접한 2개 수용부(110a, 110b, 110c) 내에 배치된 2개의 전극조립체(10)들을 전기적으로 연결할 수도 있다.
또한, 연결부(111)는 도선(11)을 위한 통로의 역할뿐만 아니라 전해질(12)을 위한 통로의 역할을 할 수도 있다. 이를 위해, 연결부(111)를 구성하는 하부 외장재(101a)의 일부 영역과 상부 외장재(101b)의 일부 영역이 서로 접합되지 않아서 그 사이에 공간이 형성될 수 있다. 그러면, 전기화학소자(100) 내에서 전해질(12)이 연결부(111)를 통해 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들과 소통하여 다수의 전극조립체(10)들과 작용할 수 있으므로, 다수의 전극조립체(10)들이 균일한 성능을 나타낼 수 있다.
제 1 리드탭(13)은 2개의 도선(11) 중에서 어느 하나에 전기적으로 연결되며, 제 2 리트탭(14)은 나머지 하나에 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 및 제 2 리드탭(13, 14)과 도선(11)이 각각 별도로 형성되어 서로 연결될 수도 있지만, 2개의 도선(11)의 단부를 각각 전기화학소자(100)의 외부로 인출하여 2개의 도선(11)의 단부가 각각 제 1 및 제 2 리드탭(13, 14)의 역할을 할 수도 있다. 이러한 제 1 및 제 2 리드탭(13, 14)은 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b) 사이에 배치되어 외장재(101)를 통해 외부로 인출될 수 있다. 제 1 및 제 2 리드탭(13, 14)이 배치되어 있는 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b) 사이의 영역을 밀봉시키기 위하여, 제 1 및 제 2 리드탭(13, 14)의 중간 부분에는 밀봉 부재(15)가 더 배치될 수도 있다. 밀봉 부재(15)는, 예를 들어, 폴리프로필렌(polyproplene; PP)과 같은 열가소성 재료로 형성될 수 있다. 도 1에는 제 1 및 제 2 리드탭(13, 14)이 수용부(110a, 110b, 110c)들의 상부 표면과 동일한 높이에 위치하도록, 제 1 및 제 2 리드탭(13, 14)이 배치되어 있는 외장재(101)의 가장자리가 굽어져 있는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 제 1 및 제 2 리드탭(13, 14)의 높이를 자유롭게 설계할 수도 있다.
도 3은 다른 실시예에 따른 전기화학소자(210)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 3에 도시된 전기화학소자(210)는 연결부(111)의 내부에 배치된 밀봉 부재(16)를 더 포함할 수 있다. 밀봉 부재(16)는 연결부(111) 내에서 하부 외장재(101a)와 도선(11) 사이의 공간 및 상부 외장재(101b)와 도선(11) 사이의 공간을 밀폐시킬 수 있다. 연결부(111)의 굴곡부(120)가 유연성을 갖도록 이러한 밀봉 부재(16)는 유연한 소재로 형성될 수 있다. 도 3에는 연결부(111)의 내부에 전체적으로 밀봉 부재(16)가 채워진 것으로 도시되어 있지만, 연결부(111)의 일부 영역에만 밀봉 부재(16)가 채워질 수도 있다. 연결부(111)의 내부가 밀봉 부재(16)에 의해 완전히 밀폐되어 있으므로, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들에 각각 배치된 전해질(12)은 서로 격리될 수 있다. 이 경우, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들 내에서 전극조립체(10)와 전해질(12) 사이의 상호 작용이 각각 독립적으로 이루어질 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 각각 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(202)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도 및 사시도이다. 도 2에 도시된 전기화학소자(100)와 비교할 때, 도 4a에 도시된 전지화학소자(202)에서는 다수의 전극조립체(10)들을 전기적으로 연결하는 도선(11)이 외장재(101) 내에 배치되지 않을 수 있다. 다만, 전해질(10)을 위한 통로를 형성하기 위하여, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들을 연결하는 공간이 연결부(111) 내에 형성될 수 있다. 그러면, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들에 각각 배치된 다수의 전극조립체(10)들이 하나의 전해질(12)과 공통으로 작용할 수 있다. 다수의 전극조립체(10)들을 전기적으로 연결하는 도선(11) 대신, 도 4b에 도시된 바와 같이, 전기화학소자(202)는 각각의 수용부(110a, 110b, 110c)마다 각각 배치된 제 1 리드탭(13a, 13b, 13c)과 제 2 리드탭(14a, 14b, 14c)을 포함할 수 있다. 비록 도시되지는 않았지만, 별도의 외부 도선을 다수의 제 1 리드탭(13a, 13b, 13c)과 제 2 리드탭(14a, 14b, 14c)에 연결함으로써, 다수의 전극조립체(10)들을 전기적으로 병렬 또는 직렬로 연결하는 것이 가능하다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(203)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 전기화학소자(203)는 다수의 전극조립체(10)들을 전기적으로 연결하는 도선(11)을 연결부(111) 내에 포함하지 않으며, 또한 연결부(111)의 영역에서 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b)가 서로 접합되어 있다. 따라서, 연결부(111)가 밀폐되어 있어서, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들에 각각 배치된 전해질(12)은 서로 격리될 수 있다. 이 경우, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들 내에서 전극조립체(10)와 전해질(12) 사이의 상호 작용이 각각 독립적으로 이루어질 수 있다. 도 5에 도시된 전기화학소자(203)도 역시, 도 4b에 도시된 바와 같이, 각각의 수용부(110a, 110b, 110c)마다 각각 배치된 다수의 제 1 리드탭(13a, 13b, 13c)과 제 2 리드탭(14a, 14b, 14c)을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 5의 실시예들에서는 연결부(111)에 형성된 굴곡부(120)가 모두 동일한 형상으로 도시되어 있지만, 매우 다양한 형태로 굴곡부(120)를 형성하는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 6 내지 도 10은 또 다른 실시예들에 따른 다양한 전기화학소자(204~208)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 6 내지 도 10에서는 설명의 편의상 전기화학소자(204~208)가 2개의 수용부(110a, 110b)를 갖는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 도 6을 참조하면, 전기화학소자(204)는 2개의 마루부(120b, 120d)를 갖는 굴곡부(120)를 포함할 수 있다. 예컨대, 굴곡부(120)는 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c) 사이에 형성된 제 1 마루부(120b)와 제 2 마루부(120d) 및 상기 제 1 마루부(120b)와 제 2 마루부(120d) 사이에 형성된 골부(120e)를 포함할 수 있다. 제 1 마루부(120b)와 제 2 마루부(120d)의 높이는 서로 동일할 수도 있지만, 어느 한 쪽이 더 높을 수도 있다. 예를 들어, 도 6에는 제 2 마루부(120d)의 높이가 제 1 마루부(120b)의 높이보다 높은 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1 마루부(120b)와 제 2 마루부(120d)의 높이가 서로 다른 경우, 더 높은 쪽의 내측 표면의 천장면(122)의 높이가 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)의 높이보다 더 높을 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 예에서, 제 2 마루부(120d)의 내측 표면의 천장면(122)의 높이가 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)의 높이보다 더 높을 수 있다. 반면, 더 낮은 쪽의 내측 표면의 천장면(122)의 높이는 제한되지 않는다. 도 6에 도시된 예에서, 제 2 마루부(120d)의 내측 표면의 천장면(122)의 높이가 상술한 조건을 만족한다면, 제 1 마루부(120b)의 높이는 자유롭게 선택할 수 있다. 한편, 도 6에는 골부(120e)의 높이가 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 높이와 거의 비슷한 것으로 도시되어 있지만, 골부(120e)의 높이는 제한되지 않는다.
또한, 굴곡부(120)는 3개 이상의 마루부를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 도 7은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(205)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 7을 참조하면, 전기화학소자(205)는 3개의 마루부(120b, 120d, 120f)를 갖는 굴곡부(120)를 포함할 수 있다. 예컨대, 굴곡부(120)는 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c) 사이에 형성된 제 1 내지 제 3 마루부(120b, 120d, 120f) 및 상기 제 1 내지 제 3 마루부(120b, 120d, 120f) 사이에 각각 형성된 제 1 및 제 2 골부(120e, 120g)를 포함할 수 있다. 제 1 내지 제 3 마루부(120b, 120d, 120f)의 높이는 서로 동일할 수도 있지만, 서로 다를 수도 있다. 제 1 및 제 2 골부(120e, 120g)의 높이도 역시 서로 동일할 수도 있지만, 서로 다를 수도 있다.
제 1 내지 제 3 마루부(120b, 120d, 120f)의 높이가 서로 다른 경우, 가장 높은 마루부의 내측 표면의 천장면(122)의 높이가 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)의 높이보다 더 높을 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 예에서, 제 2 마루부(120d)의 내측 표면의 천장면(122)의 높이가 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)의 높이보다 더 높을 수 있다. 제 2 마루부(120d)의 내측 표면의 천장면(122)의 높이가 상술한 조건을 만족한다면, 제 1 및 제 3 마루부(120b, 120f)의 높이는 자유롭게 선택할 수 있다.
또한, 도 8은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(206)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 8을 참조하면, 전기화학소자(206)의 굴곡부(120)는 하나의 마루부(120b)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 전기화학소자(100)와 비교할 때, 도 8에 도시된 전기화학소자(206)의 경우에, 굴곡부(120)의 마루부(120b)의 외측 표면의 정점은 수용부(110a, 110b)들의 상부 표면보다 낮게 위치할 수 있다. 마루부(120b)의 위치가 낮더라도, 마루부(120b)의 내측 표면의 천장면(122)의 높이는 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)의 높이보다 높을 수 있다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(207)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 9를 참조하면, 전기화학소자(207)의 굴곡부(120)는 보다 자유로운 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 인접하는 두 수용부(110a, 110b) 사이의 중심선을 기준으로, 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)가 비대칭적으로 위치할 수 있다. 또한, 제 1 절곡부(120a)와 마루부(120b) 사이를 연결하는 곡선과 제 2 절곡부(120c)와 마루부(120b)를 연결하는 곡선도 역시, 인접하는 두 수용부(110a, 110b) 사이의 중심선을 기준으로, 비대칭적으로 형성될 수 있다. 도 9의 예에서, 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)는 제 2 수용부(110b)에 가깝게 치우져서 배치될 수 있다. 또한, 제 1 절곡부(120a)와 마루부(120b) 사이를 연결하는 곡선은 제 1 수용부(110a)를 향해 크게 휘어져 있고, 제 2 절곡부(120c)와 마루부(120b)를 연결하는 곡선은 비교적 작게 휘어져 있다. 이러한 경우에도, 마루부(120b)의 내측 표면의 천장면(122)의 높이는 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)의 높이보다 높을 수 있다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(208)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 10을 참조하면, 전기화학소자(208)의 굴곡부(120)는 제 1 절곡부(120a), 제 2 절곡부(120c) 및 마루부(120b)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 전기화학소자(100)와 비교할 때, 도 10에 도시된 전기화학소자(207)의 경우에, 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)의 높이는 다수의 수용부(110a, 110b)들의 하부 표면보다 낮게 위치할 수 있다. 한편, 마루부(120b)의 내측 표면의 천장면(122)의 높이는 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)의 높이보다 높을 수 있다.
도 11은 상술한 전기화학소자(100, 201~208)의 굴곡부(120) 상의 각 위치에 따른 곡률 중심의 위치 변화를 예시적으로 도시하고 있다. 도 11을 참조하면, 굴곡부(120)를 중심으로 공간이 둘로 나뉘게 된다. 즉, 공간은 굴곡부(120)의 상부측에 있는 공간 I과 하부측에 있는 공간 II로 분리될 수 있다. 또한, 제 1 절곡부(120a)의 영역 내에 있는 굴곡부(120) 상의 한 점의 곡률 중심(C1)은 공간 I의 방향에 위치하게 된다. 마찬가지로, 제 2 절곡부(120c)의 영역 내에 있는 굴곡부(120) 상의 한 점의 곡률 중심(C3)도 공간 I의 방향에 위치하게 된다. 반면, 마루부(120b)의 영역 내에 있는 굴곡부(120) 상의 한 점의 곡률 중심(C2)은, 굴곡부(120)를 중심으로 공간 I의 맞은 편에 있는 공간 II의 방향에 위치하게 된다. 따라서, 굴곡부(120) 상의 각 점에 대한 곡률 중심의 위치가 공간 I의 방향에서 공간 II의 방향으로, 다시 공간 II의 방향에서 공간 I의 방향으로 변화하게 되는 굴곡부(120) 상의 점들이 존재할 수 있다. 이하에서는 그러한 점들을 굴곡 방향 전환점이라고 부른다. 예를 들어, 도 11에는 굴곡부(120) 상에 제 1 굴곡 방향 전환점(P1)과 제 2 굴곡 방향 전환점(P2)이 도시되어 있다. 제 1 굴곡 방향 전환점(P1)을 기준으로 좌측에서는 곡률 중심이 공간 I의 방향에 위치하며, 우측에서는 곡률 중심이 공간 II의 방향에 위치하게 된다. 반면, 제 2 굴곡 방향 전환점(P2)을 기준으로 좌측에서는 곡률 중심이 공간 II의 방향에 위치하며, 우측에서는 곡률 중심이 공간 I의 방향에 위치하게 된다.
곡선 위의 각 점에 대한 곡률 중심의 자취인 축폐선을 추적하여 보면, 제 1 절곡부(120a)의 영역으로부터 제 1 굴곡 방향 전환점(P1)에 가까워질수록, 곡률 중심의 위치가 굴곡부(120)로부터 공간 I의 방향으로 멀어지다가 제 1 굴곡 방향 전환점(P1)에서 무한대에 위치하게 된다. 또한, 제 1 굴곡 방향 전환점(P1)과 제 2 굴곡 방향 전환점(P2) 사이에서, 곡률 중심은 공간 II의 방향으로 무한대에 위치하다가 마루부(120b)의 정점에서 굴곡부(120)에 가장 가까워진다. 그리고, 제 2 굴곡 방향 전환점(P2)에 가까워질수록 곡률 중심의 위치가 굴곡부(120)로부터 멀어지다가 제 2 굴곡 방향 전환점(P2)에서 무한대에 위치하게 된다. 또한, 제 2 굴곡 방향 전환점(P2)으로부터 제 2 절곡부(120c)의 영역으로 접근하면, 공간 I의 방향으로 무한대의 위치에 곡률 중심이 나타났다가 점차 굴곡부(120)에 가까워진다. 따라서, 제 1 굴곡 방향 전환점(P1)과 제 2 굴곡 방향 전환점(P2)에는 축폐선이 단절되는 부분이 생기며, 여기서 굴곡부(120)의 굴곡 방향이 바뀌게 된다.
이러한 곡률 중심의 관점에서 볼 때, 상술한 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 내측 바닥면(121)은 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)의 곡률 중심과 대향하는 연결부(111)의 표면 중 가장 높이가 낮은 표면을 의미하는 것으로 정의할 수 있다. 또한, 상술한 마루부(120b)의 내측 표면의 천장면(122)면은 마루부(120b)의 곡률 중심과 대향하는 연결부(111)의 표면 중에서 가장 높이가 높은 표면을 의미하는 것으로 정의할 수 있다.
도 11의 예에서, 굴곡 방향 전환점의 갯수는 2개이지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 굴곡부(120)의 형태에 따라 굴곡 방향 전환점의 갯수가 다양하게 나타날 수 있다. 예를 들어, 굴곡 방향 전환점이 1개인 굴곡부(120)를 형성하는 것도 가능하며, 3개의 이상의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부(120)를 형성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 12 내지 도 27은 다양한 갯수의 굴곡 방향 전환점들을 갖는 전기화학소자(209~224)의 구조를 개략적으로 보이는 단면도이다.
먼저, 도 12 내지 도 14에 도시된 전기화학소자(209, 210, 211)들은 1개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부(120)를 포함할 수 있다. 도 12 내지 도 14를 참조하면, 전기화학소자(209, 210, 211)의 연결부(111)는 인접한 2개의 수용부(110a, 110b)의 하부 영역과 상부 영역 사이에 연결되어 있다. 예를 들어, 연결부(111)는 제 1 수용부(110a)의 제 1 측면(112)의 하부 영역과 제 2 수용부(110b)의 제 2 측면(113)의 상부 영역 사이에 연결될 수 있다. 따라서, 도 12 내지 도 14에 도시된 전기화학소자(209, 210, 211)들의 경우, 굴곡부(120)는 제 2 수용부(110a)의 제 2 측면(113)의 근방에서 마루부(120b)를 가질 수 있다. 그리고, 연결부(111)는 굴곡부(120)를 갖도록 만곡되어 있다. 도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 굴곡부(120)는 다양한 형상의 곡면을 가질 수 있으며, 중심 부근에서 하나의 굴곡 방향 전환점을 가질 수 있다.
도 15 내지 도 19는 2개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부(120)를 포함하는 전기화학소자(212, 213, 214, 215, 216)들을 도시하고 있다. 도 15 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 2개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부(120)들이 다양한 형태로 구현될 수 있다. 특히, 도 17에 도시된 전기화학소자(214)의 경우, 굴곡부(120)의 일부는 인접하는 2개의 수용부(110a, 110b)의 상부 표면 위로 연장될 수 있다. 예를 들어, 굴곡부(120)의 마루부(120b)는 제 1 및 제 2 수용부(110a, 110b)의 상부 표면 위로 돌출하여 제 1 수용부(110a)의 상부 표면의 적어도 일부와 제 2 수용부(110b)의 상부 표면의 적어도 일부에 대향하도록 펼쳐져 있다. 따라서, 굴곡부(120)의 제 1 절곡부(120a)와 마루부(120b) 사이의 영역은 제 1 수용부(110a)의 제 1 측면(112)과 상부 표면에 대향하도록 굽어져 있으며, 제 2 절곡부(120c)와 마루부(120b) 사이의 영역은 제 2 수용부(110b)의 제 2 측면(113)과 상부 표면에 대향하도록 굽어져 있다. 그리고, 마루부(120b)의 양쪽 가장자리는 거의 180도 정도로 접혀 있으며, 마루부(120b)의 정점 부근은 거의 평평하게 형성될 수 있다. 이 경우, 2개의 굴곡 방향 전환점들은 인접하는 2개의 수용부(110a, 110b)들의 사이에 위치하지 않고, 수용부(110a, 110b)들의 상부 표면 위에 각각 위치할 수 있다.
또한, 도 20 및 도 21은 3개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부(120)를 포함하는 전기화학소자(217, 218)들을 도시하고 있으며, 도 22 내지 도 25는 4개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부(120)를 포함하는 전기화학소자(219, 220, 221, 222)들을 도시하고 있고, 도 26 및 도 27은 6개의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부(120)를 포함하는 전기화학소자(223, 224)들을 도시하고 있다. 도 20 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 3개 이상의 굴곡 방향 전환점을 갖는 굴곡부(120)들이 다양한 형태로 구현될 수 있다. 굴곡부(120)들이 3개 이상의 굴곡 방향 전환점들을 갖는 경우에, 굴곡부(120)는 다수 회 반복하여 접힌 구조를 가질 수 있다.
도 28은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(225)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 28을 참조하면, 전기화학소자(225)는 굴곡부(120)가 형성되어 있는 연결부(111)에서 작은 곡률 반경으로 절곡되어 있는 영역의 움직임을 제한하기 위한 고정 부재(131, 132)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 28에 도시된 형태의 연결부(111)에서, 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c)와 같이 작은 곡률 반경으로 접혀져 있는 영역은 반복적인 굽힘에 취약하기 때문에 쉽게 파손될 수 있다. 고정 부재(131, 132)는 연결부(111)에서 작은 곡률 반경으로 절곡되어 있는 영역의 움직임을 제한함으로써 전기화학소자(225)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 이러한 고정 부재(131, 132)는 탄성을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 탄성을 갖는 접착제나 점착제, 열가소성 탄성중합체(elastomer), 실리콘 고무, 고무, 가죽, 폴리우레탄 등과 같은 재료로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 제 1 고정 부재(131)는 제 1 수용부(110a)와 제 1 절곡부(120a) 사이에 배치되어 제 1 절곡부(120a)를 제 1 수용부(110a)의 제 1 측면(112)에 고정시킬 수 있다. 또한, 제 2 고정 부재(132)는 제 2 수용부(110b)와 제 2 절곡부(120c) 사이에 배치되어 제 2 절곡부(120c)를 제 2 수용부(110b)의 제 2 측면(113)에 고정시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 고정부재(131, 132)에 의해 제 1 및 제 2 절곡부(120a, 120c)의 움직임이 제한되기 때문에, 제 1 및 제 2 절곡부(120a, 120c)가 반복적으로 굽혀져 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이 경우, 마루부(120b)의 부근에서만 반복적인 굽힘이 일어날 수 있다. 이러한 제 1 및 제 2 고정부재(131, 132)가 배치된 경우에, 제 1 및 제 2 절곡부(120a, 120c)의 곡률 반경은 약 1mm 보다 작을 수 있다.
도 29는 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(226)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 29에 도시된 전기화학소자(226)의 경우, 굴곡부(120)는 다수의 마루부(120b, 120d)와 그 사이의 골부(120e)를 포함하는 복잡한 형상을 가질 수 있다. 이러한 경우에도, 제 1 절곡부(120a)를 제 1 수용부(110a)의 제 1 측면(112)에 고정시키는 제 1 고정 부재(131)를 제 1 수용부(110a)와 제 1 절곡부(120a) 사이에 배치시킬 수 있다. 또한, 제 2 수용부(110b)와 제 2 절곡부(120c) 사이에도 제 2 고정 부재(132)를 배치하여 제 2 절곡부(120c)를 제 2 수용부(110b)의 제 2 측면(113)에 고정시킬 수 있다. 도 28 및 도 29에는 제 1 및 제 2 고정 부재(131, 132)가 모두 배치된 것으로 도시되어 있으나, 어느 하나만이 배치되는 것도 가능하다.
도 30은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(227)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 30에 도시된 바와 같이, 굴곡부(120)의 마루부(120b)의 양쪽 가장자리가 거의 180도 정도 절곡되어 있으며 마루부(120b)의 정점 부근이 거의 평평하게 형성된 경우에는, 마루부(120b)의 양쪽 가장자리가 반복적인 굽힘에 취약할 수 있다. 따라서, 굴곡부(120)의 마루부(120b)의 양쪽 가장자리에 각각 제 1 및 제 2 고정 부재(131, 132)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 고정 부재(131)는 제 1 수용부(110a)의 상부 표면과 대향하여 배치되며, 마루부(120b)의 180도 정도 절곡되는 일측 가장자리 내에 고정될 수 있다. 또한, 제 2 고정 부재(132)는 제 2 수용부(110b)의 상부 표면과 대향하여 배치되며, 마루부(120b)의 180도 정도 절곡되는 타측 가장자리 내에 고정될 수 있다. 필요에 따라, 제 1 고정 부재(131)와 제 2 고정 부재(132) 중에서 어느 하나만이 배치될 수도 있다.
도 31은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(228)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 31을 참조하면, 전기화학소자(228)는 굴곡부(120)를 전체적으로 지지하도록 형성된 하나의 고정 부재(135)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 고정 부재(135)는 말굽 형태로 형성될 수 있으며, 굴곡부(120)의 내측 표면에 고정될 수 있다. 특히, 고정 부재(135)는 굴곡부(120)의 마루부(120b)의 내측 표면을 지지하도록 고정될 수 있다. 즉, 마루부(120b)의 곡률 중심과 대향하는 연결부(111)의 표면에 고정 부재(135)가 고정될 수 있다.
도 32는 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(229)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 32를 참조하면, 전기화학소자(229)의 연결부(111)는 인접하는 수용부(110a, 110b, 100c)의 하부 영역과 상부 영역 사이에 연결되어 있다. 예를 들어, 제 1 수용부(110a)와 제 2 수용부(110b) 사이에서 연결부(111)는 제 1 수용부(110a)의 제 1 측면(112)의 하부 영역과 제 2 수용부(110b)의 제 2 측면(113)의 상부 영역 사이에 연결될 수 있다. 제 2 수용부(110b)와 제 3 수용부(110c) 사이에서 연결부(111)는 제 2 수용부(110b)의 제 1 측면(112)의 상부 영역과 제 3 수용부(110c)의 제 2 측면(113)의 하부 영역 사이에 연결될 수 있다.
또한, 굴곡부(120)는 거의 직각으로 절곡될 수 있다. 예컨대, 굴곡부(120)는 제 2 수용부(110b)의 상부 영역으로부터 수평 방향으로 연장되는 제 1 부분(125), 제 1 부분(125)으로부터 약 90도 정도로 절곡되어 수직 방향으로 연장되는 제 2 부분(126), 및 제 2 부분(126)으로부터 약 90도로 정도 절곡되어 제 1 수용부(110a) 또는 제 3 수용부(110c)의 하부 영역으로 수평하게 연장되는 제 3 부분(127)을 포함할 수 있다. 도 32의 실시예에 따르면, 제 1 수용부(110a)와 제 3 수용부(110c)는 상부 외장재(101b)에 형성되고, 제 2 수용부(110b)는 하부 외장재(101a)에 형성될 수 있다.
한편, 다수의 전극조립체(10)들을 전기적으로 연결하는 도선(11)은 다수의 전극조립체(10)들의 하부 표면에 각각 대향하여 배치되도록 절곡될 수 있다. 예를 들어, 도 32에 도시된 바와 같이, 제 1 수용부(110a)와 제 2 수용부(110b) 사이의 연결부(111)에서 도선(11)은 연결부(111)를 따라 굴곡부(120)의 형태과 동일하게 절곡되어 있다. 따라서, 도선(11)은 제 2 수용부(110b)의 상부 영역을 통해 제 2 수용부(110b) 내에 인입된다. 그런 후, 도선(11)은 제 2 수용부(110b) 내에서 전극조립체(10)의 하부로 절곡될 수 있다. 또한, 제 2 수용부(110b)와 제 3 수용부(110c) 사이에서, 도선(11)은 제 2 수용부(110b)의 상부 영역을 향해 절곡된 후, 연결부(111)를 따라 제 3 수용부(110c)의 하부 영역을 통해 제 3 수용부(110c) 내에 인입될 수 있다.
도 33은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(230)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 32에 도시된 실시예와 비교할 때, 도 33에 도시된 전기화학소자(230)의 경우에 도선(11)이 제 2 수용부(110b)에서 전극조립체(10)의 상부에 배치된다는 점에서 차이가 있다. 예컨대, 도선(11)은 제 1 및 제 3 수용부(110a, 110c)에서는 전극조립체(10)의 하부 표면에 각각 대향하여 배치될 수 있다. 그리고, 도선(11)은 연결부(111)를 따라 제 2 수용부(110b)의 상부 영역을 통해 제 2 수용부(110b) 내에 인입된 후, 절곡되지 않고 그대로 전극조립체(10)의 상부 표면에 대향할 수 있다. 또한, 도선(11)은 연결부(111)를 따라 제 3 수용부(110c)의 하부 영역을 통해 제 3 수용부(110c) 내에 인입되어 전극조립체(10)의 하부 표면에 대향하여 배치될 수 있다.
또한, 도 34는 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(231)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 34를 참조하면, 전기화학소자(231)의 굴곡부(120)는 제 1 내지 제 3 수용부(110a, 110b, 110c)들의 상부 표면과 하부 표면 사이의 영역 내에서 구불구불하게 다수 회 절곡될 수 있다. 전기화학소자(231)의 나머지 구조는 도 33에 도시된 전기화학소자(230)의 구조와 같을 수 있다. 그러나, 굴곡부(120)가 구불구불하게 다수 회 절곡된 구조는 도 32에 도시된 전기화학소자(229)에도 적용될 수 있다.
도 35는 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(232)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 34를 참조하면, 전기화학소자(232)의 굴곡부(120)는 S 자 형태의 곡선을 형성하도록 구부러질 수 있다. 예를 들어, 제 1 수용부(110a)와 제 2 수용부(110b) 사이에서 굴곡부(120)는 제 2 수용부(110b)의 제 2 측면(113)에 근접한 위치에서 반대 방향으로 절곡되며, 다시 제 1 수용부(110a)의 제 1 측면(112)에 근접한 위치에서 반대 방향으로 절곡되어 제 2 수용부(110b)의 상부 영역으로 이어질 수 있다. 전기화학소자(232)의 나머지 구조는 도 33에 도시된 전기화학소자(230)의 구조와 같을 수 있다. 그러나, 굴곡부(120)가 S 자 형태로 굴곡된 구조는 도 32에 도시된 전기화학소자(229)에도 적용될 수 있다.
도 36은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(233)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 1 내지 도 35에서 설명한 실시예들의 경우, 굴곡부(120)는 인접하는 두 수용부(110a, 110b, 110c)들의 제 1 측면(112) 및 제 2 측면(113)과 대향하도록 형성되었다. 예를 들어, 굴곡부(120)는 수용부(110a, 110b, 110c)들의 하부 표면과 상부 표면 사이의 영역에 위치하였다. 그러나, 도 36에 도시된 바와 같이, 전기화학소자(233)의 굴곡부(120)는 수용부(110a, 110b, 110c)들의 하부 표면으로부터 하방으로 돌출되어 형성될 수 있다. 예컨대, 제 1 수용부(110a)와 제 2 수용부(110b)의 사이에서, 굴곡부(120)의 제 1 절곡부(120a)는 제 1 수용부(110a)의 하부 영역으로부터 연장되어 있고 제 2 절곡부(120c)는 제 2 수용부(110b)의 하부 영역으로부터 연장될 수 있다. 그리고, 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c) 사이에는 제 1 수용부(110a)와 제 2 수용부(110b)의 하방으로 돌출된 골부(120e)가 형성될 수 있다.
비록 도시되지는 않았지만, 굴곡부(120)가 수용부(110a, 110b, 110c)들의 상부 표면으로부터 상방으로 돌출되어 형성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 제 1 수용부(110a)와 제 2 수용부(110b)의 사이에서, 굴곡부(120)의 제 1 절곡부(120a)는 제 1 수용부(110a)의 상부 영역으로부터 연장되어 있고 제 2 절곡부(120b)는 제 2 수용부(110b)의 상부 영역으로부터 연장될 수 있다. 그리고, 제 1 절곡부(120a)와 제 2 절곡부(120c) 사이에는 제 1 수용부(110a)와 제 2 수용부(110b)의 상방으로 돌출된 마루부(120b)가 형성될 수 있다.
도 37은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(234)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 1 내지 도 36에서 설명한 실시예들의 경우, 연결부(111)의 영역에서 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b)가 거의 동일하게 절곡되어 있으며 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b)가 함께 굴곡부(120)를 형성할 수 있다. 이 경우, 연결부(111)의 두께가 거의 일정하게 유지될 수 있다. 그러나, 상기 연결부(111)의 영역에서 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b) 중에서 어느 하나만이 절곡되어 굴곡부(120)를 형성하거나, 하부 외장재(101a) 및 상부 외장재(101b)가 절곡되는 정도가 다를 수도 있다. 예컨대, 도 37을 참조하면, 상부 외장재(101b)만이 상방으로 돌출하여 절곡됨으로써 굴곡부(120)가 형성되며, 하부 외장재(101a)는 평평하게 유지될 수 있다. 이 경우, 굴곡부(120)에서 하부 외장재(101a)와 상부 외장재(101b) 사이의 거리, 즉 연결부(111)의 두께가 증가할 수 있다.
또한, 도 38은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(235)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 38을 참조하면, 연결부(111)의 영역에서 상부 외장재(101b)가 요철 형태로 다수 회 절곡되어 제 1 굴곡부(128)를 형성할 수 있으며, 하부 외장재(101a)는 연결부(111)의 영역에서 상부 외장재(101b)와는 독립적으로 요철 형태로 다수 회 절곡되어 제 2 굴곡부(129)를 형성할 수 있다.
또한, 도 39는 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(236)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 38에 도시된 실시예의 경우, 상부 외장재(101b)에 의해 형성된 제 1 굴곡부(128)와 하부 외장재(101a)에 의해 형성된 제 2 굴곡부(129)가 서로 상반된 방향, 또는 상반된 위상의 요철을 갖는다. 도 39에 도시된 실시예에서는 도 38에 도시된 실시예와 반대로, 상부 외장재(101b)에 의해 형성된 제 1 굴곡부(128)와 하부 외장재(101a)에 의해 형성된 제 2 굴곡부(129)가 동일한 방향, 또는 동일한 위상의 요철을 가질 수 있다.
도 40은 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자(237)의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 도 40을 참조하면, 다수의 수용부(110a, 110b, 110c)들의 하부 표면과 상부 표면들에 각각 만곡된 곡면(151, 152)이 형성될 수 있다. 도 40에는 하부 표면과 상부 표면의 모두에 각각 곡면(151, 152)이 형성된 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라서는 하부 표면에만 곡면(151)이 형성되거나 상부 표면에만 곡면(152)이 형성될 수도 있다. 수용부(110a, 110b, 110c)들의 하부 표면과 상부 표면뿐만 아니라, 수용부(110a, 110b, 110c)들 내에 각각 배치된 전극조립체(10)의 하부 표면과 상부 표면에도 곡면이 형성될 수 있다.
또한, 도 40에 도시된 바와 같이, 전기화학소자(237)가 전체적으로 휘어져 있을 수도 있다. 예를 들어, 제 1 내지 제 3 수용부(110a, 110b, 110c)들이 일직선 상에 배열되어 있지 않고, 임의의 곡선을 따라 서로에 대해 경사지게 배열되도록 연결부(111)가 휘어져 있을 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 전극조립체를 구비하는 플렉서블 전기화학소자에 대한 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
10.....전극조립체 11.....도선
12.....전해질 13, 14.....리드탭
15.....밀봉 부재 100, 201~237.....전기화학소자
101.....외장재 110.....수용부
111.....연결부 120.....굴곡부
131, 132, 135.....고정부재

Claims (35)

  1. 서로 이격되어 배치된 제 1 전극조립체와 제 2 전극조립체;
    상기 제 1 및 제 2 전극조립체를 포장하는 것으로, 상기 제 1 전극조립체를 수용하는 제 1 수용부, 상기 제 2 전극조립체를 수용하는 제 2 수용부, 및 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 사이를 연결하는 연결부를 포함하는 외장재; 및
    상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 내에 각각 배치된 전해질;을 포함하며,
    상기 연결부의 두께는 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부의 두께보다 작고,
    상기 연결부는 적어도 하나의 만곡된 굴곡부를 갖도록 절곡되어 있는 전기화학소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외장재는, 상기 제 1 및 제 2 전극조립체의 저면에 배치되는 하부 외장재, 및 상기 제 1 및 제 2 전극조립체 위에 배치되며 상기 제 1 수용부의 적어도 일부와 상기 연결부의 형상을 갖도록 형성된 상부 외장재를 포함하는 전기화학소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 외장재는 상기 제 2 수용부의 적어도 일부의 형상을 갖도록 형성된 전기화학소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 외장재는 상기 제 2 수용부의 적어도 일부의 형상을 갖도록 형성된 전기화학소자.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 하부 외장재와 상부 외장재는 일체로 형성된 전기화학소자.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 수용부와 제 2 수용부들 사이에 상기 전해질의 소통이 가능하도록, 상기 연결부의 영역에서 상기 하부 외장재와 상부 외장재 사이에 공간이 형성되어 있는 전기화학소자.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결부의 영역에서 상기 하부 외장재와 상부 외장재 중에서 어느 하나만이 절곡되어 상기 굴곡부가 형성되어 있는 전기화학소자.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 굴곡부는, 상기 연결부의 영역에서 상기 상부 외장재가 요철 형태로 절곡되어 형성된 제 1 굴곡부 및 상기 하부 외장재가 요철 형태로 절곡되어 형성된 제 2 굴곡부를 포함하는 전기화학소자.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수용부와 제 2 수용부에 각각 배치된 전해질이 서로 격리되도록 상기 연결부의 내부를 밀폐시키는 밀봉 부재를 더 포함하는 전기화학소자.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극조립체와 제 2 전극조립체를 전기적으로 연결하는 도선을 더 포함하는 전기화학소자.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 도선은 상기 외장재의 내부에서 상기 연결부의 내부를 통해 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 사이에 연장되어 있으며, 상기 연결부의 내부에서 상기 연결부의 굴곡부와 동일한 형상으로 절곡되어 있는 전기화학소자.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 외장재를 통해 외부로 인출되어 있으며, 상기 도선과 전기적으로 연결되어 있는 리드탭을 더 포함하는 전기화학소자.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 리드탭이 배치되어 있는 상기 외장재의 가장자리가 굽어져 있는 전기화학소자.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제 1 수용부의 제 1 측면의 하부 영역과 상기 제 2 수용부의 제 2 측면의 하부 영역 사이에 연결되어 있으며, 상기 제 1 수용부의 제 1 측면과 상기 제 2 수용부의 제 2 측면이 서로 대향하여 배치되어 있는 전기화학소자.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 굴곡부는, 상기 연결부가 상기 제 1 수용부의 제 1 측면과 대향하도록 절곡되어 있는 제 1 절곡부, 상기 연결부가 상기 제 2 수용부의 제 2 측면과 대향하도록 절곡되어 있는 제 2 절곡부, 및 상기 제 1 절곡부와 제 2 절곡부 사이에 연결된 마루부를 포함하는 전기화학소자.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 절곡부의 곡률 중심과 상기 마루부의 곡률 중심이 상기 굴곡부를 중심으로 서로 반대편에 위치하는 전기화학소자.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 절곡부의 곡률 중심과 대향하는 상기 연결부의 표면 중에서 가장 높이가 낮은 표면을 제 1 및 제 2 절곡부의 내측 바닥면이라고 하고, 상기 마루부의 곡률 중심과 대향하는 상기 연결부의 표면 중에서 가장 높이가 높은 표면을 마루부의 내측 표면의 천장면이라고 할 때, 상기 제 1 및 제 2 절곡부의 내측 바닥면의 높이보다 상기 마루부의 내측 표면의 천장면의 높이가 더 높은 전기화학소자.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 수용부와 제 1 절곡부 사이에 배치되어 상기 제 1 절곡부를 상기 제 1 수용부의 제 1 측면에 고정시키는 제 1 고정 부재, 및 상기 제 2 수용부와 제 2 절곡부 사이에 배치되어 상기 제 2 절곡부를 상기 제 2 수용부의 제 2 측면에 고정시키는 제 2 고정 부재 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 전기화학소자.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 마루부의 곡률 중심과 대향하는 상기 연결부의 표면을 상기 마루부의 내측 표면이라고 할 때, 상기 마루부의 내측 표면을 지지하도록 고정된 고정 부재를 더 포함하는 전기화학소자.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 마루부는 상기 제 1 및 제 2 수용부의 상부 표면 위로 돌출하여 상기 제 1 수용부의 상부 표면의 적어도 일부 또는 상기 제 2 수용부의 상부 표면의 적어도 일부와 대향하도록 절곡되어 있는 전기화학소자.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 수용부의 상부 표면에 대향하는 상기 마루부의 제 1 가장자리에 고정되는 제 1 고정 부재, 및 상기 제 2 수용부의 상부 표면에 대향하는 상기 마루부의 제 2 가장자리에 고정되는 제 2 고정 부재 중에서 적어도 하나를 더 포함하는 전기화학소자.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 절곡부의 곡률 중심과 대향하는 상기 연결부의 표면 중에서 가장 높이가 낮은 표면을 제 1 및 제 2 절곡부의 내측 바닥면이라고 할 때, 상기 제 1 및 제 2 절곡부의 내측 바닥면의 높이가 상기 제 1 및 제 2 수용부의 하부 표면보다 낮게 위치하는 전기화학소자.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 굴곡부는, 상기 연결부가 상기 제 1 수용부의 제 1 측면과 대향하도록 절곡되어 있는 제 1 절곡부, 상기 연결부가 상기 제 2 수용부의 제 2 측면과 대향하도록 절곡되어 있는 제 2 절곡부, 상기 제 1 절곡부와 제 2 절곡부 사이에 형성된 적어도 2개의 마루부, 및 상기 적어도 2개의 마루부 사이에 각각 형성된 적어도 하나의 골부를 포함하는 전기화학소자.
  24. 제 14 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 상기 제 1 및 제 2 수용부의 하부 표면보다 하방으로 더 돌출되어 있는 골부를 포함하는 전기화학소자.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 제 1 수용부의 제 1 측면의 하부 영역과 상기 제 2 수용부의 제 2 측면의 상부 영역 사이에 연결되어 있으며, 상기 제 1 수용부의 제 1 측면과 상기 제 2 수용부의 제 2 측면이 서로 대향하여 배치되어 있는 전기화학소자.
  26. 제 25 항에 있어서,
    제 3 전극조립체, 상기 제 3 전극조립체를 수용하는 제 3 수용부, 및 상기 제 2 수용부의 제 1 측면의 상부 영역과 상기 제 3 수용부의 제 2 측면의 하부 영역을 연결하는 연결부를 더 포함하며, 상기 제 2 수용부의 제 1 측면과 상기 제 3 수용부의 제 2 측면이 서로 대향하여 배치되어 있는 전기화학소자.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 전극조립체와 제 2 전극조립체를 전기적으로 연결하는 도선을 더 포함하며, 상기 도선은 상기 연결부의 내부를 통해 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 사이에 연장되어 있고, 상기 도선은 상기 외장재의 내부에서 상기 제 1 전극조립체와 제 2 전극조립체의 하부 표면에 대향하여 배치되어 있는 전기화학소자.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 제 1 전극조립체와 제 2 전극조립체를 전기적으로 연결하는 도선을 더 포함하며, 상기 도선은 상기 연결부의 내부를 통해 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 사이에 연장되어 있고, 상기 도선은 상기 외장재의 내부에서 상기 제 1 전극조립체의 하부 표면 및 제 2 전극조립체의 상부 표면에 각각 대향하여 배치되어 있는 전기화학소자.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 제 1 및 제 2 수용부의 상부 표면과 하부 표면 사이의 영역 내에서 구불구불하게 다수 회 절곡되어 있는 전기화학소자.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 연결부의 길이는 상기 제 1 수용부와 제 2 수용부 사이의 직선 거리의 1.2배보다 더 큰 전기화학소자.
  31. 제 1 항에 있어서,
    상기 굴곡부 주위의 공간은 상기 굴곡부를 중심으로 서로 반대편에 있는 제 1 공간과 제 2 공간으로 나뉘게 되며, 상기 굴곡부 상의 각 점에 대한 곡률 중심은 제 1 공간의 방향과 제 2 공간의 방향 중에서 어느 방향에 위치하게 되고, 곡률 중심의 위치가 제 1 공간의 방향에서 제 2 공간의 방향으로 또는 제 2 공간의 방향에서 제 1 공간의 방향으로 변화하게 되는 굴곡부 상의 점을 굴곡 방향 전환점이라고 할 때, 상기 굴곡부는 적어도 하나의 굴곡 방향 전환점을 갖는 전기화학소자.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 굴곡부는 다수의 굴곡 방향 전환점을 갖도록 구불구불하게 형성되어 있는 전기화학소자.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수용부의 상부 표면과 하부 표면 및 상기 제 2 수용부의 상부 표면과 하부 표면 중에서 적어도 하나의 표면에 만곡된 곡면이 형성되어 있는 전기화학소자.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 제 1 전극조립체의 상부 표면과 하부 표면 및 상기 제 2 전극조립체의 상부 표면과 하부 표면 중에서 적어도 하나의 표면에 만곡된 곡면이 형성되어 있는 전기화학소자.
  35. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 수용부와 제 2 수용부가 서로에 대해 경사지게 배열되도록 상기 연결부가 휘어져 있는 전기화학소자.
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