KR20220168513A - 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체 및 그 제조방법 - Google Patents

높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 길이 방향을 따라 복수 개의 중공부가 형성되며, 높이 차가 형성되도록 단차부를 구비하는 기판; 상기 기판 위에 배치되는 애노드; 상기 애노드 상에 적층되어 배치되는 전해질; 및 상기 전해질 상에 적층되도록 배치되는 캐소드를 포함하며, 상기 애노드는, 상기 단차부를 기준으로 상기 기판의 일 측에 배치되는 제1 애노드; 및 상기 기판의 타 측에 배치되며, 상기 제1 애노드와의 사이에 상기 단차부가 배치되도록 위치하는 제2 애노드를 포함하고, 상기 캐소드는 상기 제1 애노드에 적층되어 배치되는 제1 캐소드 및 상기 제2 애노드에 적층되어 배치되는 제2 캐소드를 포함하며, 상기 전해질은 상기 제1 애노드와 상기 제1 캐소드 사이에 적층되어 배치되는 제1 전해질 및 상기 제2 애노드와 상기 제2 캐소드 사이에 적층되어 배치되는 제2 전해질을 포함하고, 상기 제1 전해질과제1 애노드와 상기 제2 전해질은제2 캐소드는 집전체로 연결될 수 있다.
또한, 본 발명은 (a) 길이 방향을 따라 복수 개의 중공부가 형성된 기판에 충전재를 도포하는 단계; (b) 충전재를 도포한 상기 기판을 식각 가공하여 기판에 단차부를 형성하는 단계; (c) 상기 기판에 박막을 증착하며, 상기 단차부가 사이에 위치하도록 복수의 애노드를 쌓아 올리는 단계; (d) 복수의 상기 애노드에 각각 전해질을 적층하는 단계; (e) 각각의 상기 전해질을 집전체로 전기적으로 연결하는 단계상기 애노드가 포함하는 제1 애노드에 집전체를 적층하는 단계; 및 (f) 각각의 상기 전해질에 캐소드를 쌓아 올리는 단계 각각의 상기 전해질에 캐소드를 각각 쌓아 올리고, 상기 제1 애노드와, 상기 캐소드가 포함하는 제2 캐소드가 상기 집전체를 통하여 전기적으로 연결되는 단계를 포함한다.

Description

높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체 및 그 제조방법{ELECTRODE ASSEMBLY USING A SUBSTRATE WITH A HEIGHT DIFFERENCE AND A METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 기판에 복수 개의 전극 조립체가 구비되는 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
연료전지는 다양한 종류의 신재생 에너지원 중 하나이다. 연료전지는 무공해, 고효율 등의 장점이 있다.
연료전지 중에서 고체산화물 연료전지(Solid oxide fuel cell, SOFC)는 전해질이 산소 이온 전도성을 갖는 물질이 사용되는 연료전지이다. 고체산화물 연료전지는 정지형 발전시스템, 소형 독립전원 및 자동차 동력원으로 응용된다.
다만, 고체산화물 연료전지는 일반적으로 고온(800~100℃)에서 작동되므로 전극 및 촉매의 열화, 시스템의 열적 내구성을 저해하는 단점을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 전해질 및 전극을 박막으로 제작하여 상대적으로 저온(400~600℃)에서 구동될 수 있도록 연구가 진행되어 왔다.
1마이크로 수준의 두께를 갖는 박막형 연료전지 단위 셀을 전기적으로 연결하는 스택킹(stacking) 과정은 단순히 연료전지 단위 셀을 수직 또는 수평 방향으로 전기적 연결한다. 구체적으로 전극의 양극 및 음극의 기계적 및 전기적 연결을 의미하는데, 이때 박막의 특성상 연결부위가 기계적으로 매우 취약하다는 문제점이 있다. 또한, 점 접촉에 의한 국부적 전기 저항 증가현상이 수반된다는 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-1199051호 (2012. 11. 01. 등록)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 연료전지 단위 전극(셀)의 스택킹(stacking) 과정에서 기계적 결합이 취약해지는 것을 방지할 수 있는 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체 및 그 제조방법을 제공하고자 함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체는, 길이 방향을 따라 복수 개의 중공부가 형성되며, 높이 차가 형성되도록 단차부를 구비하는 기판; 상기 기판 위에 배치되는 애노드; 상기 애노드 상에 적층되어 배치되는 전해질; 및 상기 전해질 상에 적층되도록 배치되는 캐소드를 포함하며, 상기 애노드는, 상기 단차부를 기준으로 상기 기판의 일 측에 배치되는 제1 애노드; 및 상기 기판의 타 측에 배치되며, 상기 제1 애노드와의 사이에 상기 단차부가 배치되도록 위치하는 제2 애노드를 포함하고, 상기 캐소드는 상기 제1 애노드에 적층되어 배치되는 제1 캐소드 및 상기 제2 애노드에 적층되어 배치되는 제2 캐소드를 포함하며, 상기 전해질은 상기 제1 애노드와 상기 제1 캐소드 사이에 적층되어 배치되는 제1 전해질 및 상기 제2 애노드와 상기 제2 캐소드 사이에 적층되어 배치되는 제2 전해질을 포함하고, 상기 제1 전해질과제1 애노드와 상기 제2 전해질은제2 캐소드는 집전체로 연결될 수 있다.
또한, 상기 단차부는 상기 기판의 길이 방향의 수평 단면과 수직을 이루도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 단차부는, 굴곡지게 형성되도록 만곡부를 포함한다.
또한, 상기 단차부는 상기 기판의 길이 방향의 수평 단면을 기준으로 테이퍼지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 전해질은, 일 측면이 높이 방향으로 테이퍼진 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 집전체는 상기 제2 전해질의 상기 일 측면과 대응되어 연결되도록 테이퍼지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2 캐소드는. 상기 집전체 및 상기 제2 전해질의 형상에 대응되어 적층되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 기판은, 상기 기판의 높이 차가 형성되도록 하는 상기 단차부가 소정 간격으로 복수 개가 구비될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예는, (a) 길이 방향을 따라 복수 개의 중공부가 형성된 기판에 충전재를 도포하는 단계; (b) 충전재를 도포한 상기 기판을 식각 가공하여 기판에 단차부를 형성하는 단계; (c) 상기 기판에 박막을 증착하며, 상기 단차부가 사이에 위치하도록 복수의 애노드를 쌓아 올리는 단계; (d) 복수의 상기 애노드에 각각 전해질을 적층하는 단계; (e) 각각의 상기 전해질을 집전체로 전기적으로 연결하는 단계상기 애노드가 포함하는 제1 애노드에 집전체를 적층하는 단계; 및 (f) 각각의 상기 전해질에 캐소드를 쌓아 올리는 단계 각각의 상기 전해질에 캐소드를 각각 쌓아 올리고, 상기 제1 애노드와, 상기 캐소드가 포함하는 제2 캐소드가 상기 집전체를 통하여 전기적으로 연결되는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 (b) 단계는 상기 단차부가 만곡되는 형태로 형성되는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 (b) 단계는 상기 단차부가 상기 기판의 길이 방향의 수평 단면을 기준으로 테이퍼지게 형성되는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 (b) 단계는 상기 기판의 높이 차가 형성되도록 하는 상기 단차부가 소정 간격으로 복수 개가 구비되는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.
본 발명은, 제1 애노드, 제1 전해질 및 제1 캐소드를 순서대로 적층시켜 형성한 제1 전극과막전극접합체와 제2 애노드, 제2 전해질 및 제2 캐소드를 순서대로 적층시켜 형성한 제2 전극을막전극접합체를 집전체로 전기적으로 연결할 수 있다.
이와 같은 전기적 연결로 인해 기존 방법에서 추구하던 연료 전지 제작 후 전기적 연결에서 발생하는 기계적 취약성이 향상될 수 있다.
또한, 이와 같은 전기적 연결은 하나의 기판에 여러 개의 전극을막전극접합체를 연결하여 본 발명의 에너지 밀도를 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체의 단면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3a는 도 1의 기판을 나타내는 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 1의 또 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 단차가 형성된 가판을 이용한 전극 조립체의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 제한되는 것이 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2"등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하의 설명에서 사용되는 “수평 방향”이라는 용어는 상측 또는 하측 방향의 위치가 변화되지 않는 상태의 전방 측, 후방 측, 좌측 또는 우측 방향을 의미하고, 이하의 설명에서 사용되는 “수직 방향”이라는 용어는 전방 측, 후방 측, 좌측 또는 우측 방향의 위치가 변화되지 않는 상태의 상측 또는 하측 방향을 의미한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다
도 1은 본 발명에 따른 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체(10)의 단면도이며, 도 2는 도 1의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체(10)는 기판(100), 애노드(200), 캐소드(300) 및 전해질(400)을 포함한다.
기판(100)은 길이 방향을 따라 복수 개의 중공부가 형성된다.
기판(100)은 높이 차가 형성되도록 단차부(110)를 구비한다.
단차부(110)는 식각(etching) 공정에 의하여 형성되는데, 상기 식각 공정은 습식 및 건식 식각 공정을 포함한다.
애노드(200)는 음극이며 수소를 포함하는 탄화수소 계열의 연료가가 공급된다. 애노드(200)는 기판(100) 위에 배치되며, 제1 애노드(210) 및 제2 애노드(220)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 제1 애노드(210)는 단차부(110)를 기준으로 기판(100)의 일 측에 배치되며, 제2 애노드(220)는 기판의 타 측에 배치된다.
구체적으로 제1 애노드(210)와 제2 애노드(220) 사이에 단차부(110)가 배치되는 것이며, 제1 애노드(210)와 제2 애노드(220)의 수평 방향 단면에 높이 차가 형성된다.
전해질(400)은 애노드(200) 상에 적층되어 배치되며, 제1 전해질(410) 및 제2 전해질(420)을 포함한다.
전해질(400)은 후술할 캐소드(300)에 산소 이온, 수소 이온 등을 전달할 수 있도록 이온 전도성 산화물로 형성될 수 있다.
제1 전해질(410)은 제1 애노드(210)상에 적층되어 배치되며, 제2 전해질(420)은 제2 애노드(220) 상에 적층되어 배치된다.
이때 제1 전해질(410)과제1 애노드(210)와 제2 전해질(420)은제2 캐소드(320)는 집전체(500)에 의하여 전기적으로 연결된다.
집전체(500)는 전기가 잘 통해야 하므로 밀도가 빽빽하며한(dense) 전기 전도도가 높은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
캐소드(300)는 캐소드(300)는 전해질(400) 상에 적층되어 배치되며, 제1 캐소드(310) 및 제2 캐소드(320)를 포함한다.
캐소드(300)는 양극이며, 전해질(400)로부터 공기 중의 산소를 공급 받는다.
제1 캐소드(310)는 제1 전해질(410) 상에 적층되어 배치되며, 제2 캐소드(320)는 제2 전해질(420) 상에 적층되어 배치된다.
즉, 기판(100) 위에는 제1 애노드(210)와 제1 캐소드(310) 사이에 제1 전해질(410)이 적층 배치되며, 제2 애노드(220)와 제2 캐소드(320) 사이에 제2 전해질(420)이 적층 배치되는 구조를 갖는다.
이때, 제1 애노드(210)와 제2 전해질(420)이 전기적으로 서로 연결되지 않는 것이 바람직하다.
이때,또한, 제1 캐소드(310)와 제2 캐소드(320)는 서로 전기적으로 연결되지 않는 것이 바람직하다.
한편, 캐소드(300)로 공급되는 공기 중의 산소와 애노드(200)에 공급되는 수소의 전기화학 반응에 의해 전기 에너지와 물이 발생된다.
이때 애노드(200)와 캐소드(300)는 상술한 집전체(500)와 달리 수소와 산소가 잘 통과되도록 투과성 또는 다공성이 높은 것이 바람직하다.
전기 에너지는 본 발명인 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체(10)와 연결된 외부 회로(미도시) 또는 부하(미도시)에 공급된다.
한편, 기판(100) 위에 적층되는 애노드(200), 전해질(400) 및 캐소드(300)는 표면에 박막을 형성하는 박막 공정이 적용된다. 이때 상기 박막 공정은 예를 들어 스퍼터링, 원자층 증착법 등의 진공 공정 도는 스크린 프린팅, 테잎 캐스팅 등 비진공 공정이다.
집전체(500)에도 상술한 상기 박막 공정이 적용된다.
도 3a는 도 1의 기판을 나타내는 단면도이며, 도 3b는 도 3a의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 높이 차가 형성된 단차부(110)가 구비된 기판(100)은, 상술한 바와 같이 식각 공정에 의해 형성되는데, 이때 바람직하게는 단차부(110)가 기판(100)의 길이 방향의 수평 단면과 수직을 이루도록 형성된다.
따라서, 기판(100)이 계단 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
그러나, 도 3b를 참조하면, 식각 공정에 의해 단차부(110)는 측단면이 90도로 형성되는 계단 형태가 아닌, 굴곡지게 형성되는 만곡부(111)를 더 포함할 수 있다. 이는, 식각 공정에 의해 꼬리(tail)이 남는 구조이다.
한편, 도시된 바는 없으나, 기판(100)에 형성된 단차부(110)는 기판(100)의 길이 방향의 수평 단면과 직각을 이루지 않으며, 상기 수평 단면을 기준으로 테이퍼지게 형성될 수 있다. 구체적으로 단차부(110)가 기판(100)의 상기 수평 단면과 이루는 각도는 둔각 또는 예각으로 형성될 수 있다.
도 4는 도 1의 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제2 전해질(420)은, 일 측면이 높이 방향으로 테이퍼진 형상으로 형성될 수 있다.된다.
제2 전해질(420)의 상기 테이퍼진 형상은 제2 애노드(220)에 제2 전해질(420)을 증착하는 과정에서 발생한다.
이때 제1 전해질과제1 애노드(210)와 제2 전해질을제2 캐소드(320)를 전기적으로 연결하는 집전체(500)는, 테이퍼진 형상의 제2 전해질(420)의 일 측면과 대응되도록 테이퍼지게 형성된다.
또한, 일측면이 높이 방향으로 테이퍼진 형상으로 형성된 제2 전해질(420)과 집전체(500) 상에 적층되어 배치되는 제2 캐소드(320)의 하면은 제2 전해질(420)과 집전체(500)의 연결에 대응되어 적층될 수 있도록 굴곡지게 형성된다.
한편, 제1 애노드(210), 제1 전해질(410) 및 제1 캐소드(310)가 적층된 구조를 제1 전극으로제1 막전극접합체로 정의하며, 제2 애노드(220), 제2 전해질(420) 및 제2 캐소드(320)가 적층된 구조를 제2 전극으로제2 막전극접합체로 정의할 수 있다. 이때 상기 제1 전극을제1 막전극접합체를 제1 셀, 상기 제2 전극을제2 막전극접합체를 제2 셀로 정의할 수도 있다.
도 5는 도 1의 또 다른 실시 예를 나타내는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 기판(100)은, 기판 상에 높이 차를 형성하는 단차부가 소정 간격으로 복수 개가 구비될 수 있다. 도 5는 세 개의 층계를 갖는 계단 형태의 기판(100)이 구비되나, 이때 층계의 개수에 제한이 있는 것이 아니므로 3개 이상 형성될 수 있다. 또한, 층계의 높이가 길이 방향에 따라 점점 낮아지거나 높아져야만 하는 것은 아니며, 높아졌다 낮아질 수도 있다.
이때 상기 각 층계에는 상술한 바와 같이 상기 제1 전극과제1 막전극접합체와 상기 제2 전극을제2 막전극접합체를 형성하여 배치시킬 수 있다. 이때 상기 제1 전극과제1 막전극접합체와 상기 제2 전극을제2 막전극접합체를 전기적으로 연결하는 것이 상술한 집전체(500)이다.
이와 같은 연결은 기존 방법에서 추구하던 연료 전지 제작 후 전기적 연결에서 발생하는 기계적 취약성을 향상 시킬 수 있다.
또한, 이와 같은 연결은 하나의 기판에 여러 개의 전극을막전극접합체를 연결하여 본 발명의 에너지 밀도를 향상 시킬 수 있다. 구체적으로 하나의 상기 제1 전극이제1 막전극접합체가 1V(볼트)를 발생시킨다면, 상기 제1 전극과제1 막전극접합체와 상기 제2 전극을제2 막전극접합체를 전기적으로 연결하여 형성된 스택은 2V(볼트)를 발생시킬 수 있다.
도시된 바는 없으나, 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극제1 막전극접합체, 제2 막전극접합체, 제3 막전극접합체의 전기적 연결 또한 상술한 바와 동일한 방식으로 가능하며, 기판(100)의 길이에 맞추어 n개의 전극을막전극접합체를 기판 위에 배치하여 전기적 에너지 밀도를 최대로 향상 시키는 것 또한 가능하다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 단차가 형성된 가판기판을 이용한 전극 조립체(10)의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 6을 참조하면, 도시된 실시 예에 따른 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체(10)의 제조방법은, 길이 방향을 따라 복수 개의 중공부가 형성된 기판(100)에 충전재를 도포하는 단계(S100)로 시작된다.
기판(100)은 상술한 전극 소재인 애노드(200) 및 캐소드(300)와 전해질(400)이 증착될 플랫폼으로, 길이 방향을 따라 복수 개의 중공부가 형성된 기판(100)이 후술할 식각(에칭, etching)을 견딜 수 있도록 충전재를 도포한다(S100).
이때 기판(100)에 도포된 상기 충전재는 주성분이 폴리머 계열인 것이 바람직하다.
다음으로, 충전재를 도포한 상기 기판(100)을 식각 가공하여 기판에 높낮이 차이가 형성되도록 단차부(110)를 형성한다(S200).
기판에 높이 차이를 형성하는 단차부(110)는, Reactive Ion Etching(RIE)를 포함한 다양한 습식 및 건식 식각 공정을 이용하여 제조한다.
식각 공정이 끝난 이후에는 기판(100)에 남아있는 잔여 충전재를 제거한다.
다음으로, 높이 차가 형성된 기판(100)에 박막 제작 공정을 이용하여 애노드(200)를 적층 배치한다(S300).
이 때 애노드(200)의 적층 배치는 앞서 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 애노드(210)와 제2 애노드(220) 사이에 단차부(110)가 배치되도록 하여, 제1 애노드(210)와 제2 애노드(220)의 수평 방향 단면에 높이 차가 형성되게 하는 것이다.
한편, 상기 박막 제작 공정은, 예를 들어 스퍼터링, 원자층 증착법 등의 진공공정 또는 스크린 프린팅, 테잎 캐스팅 등 비진공 공정을 뜻한다.
다음으로, 애노드(200)에 전해질(400)을 적층 배치한다(S400).
이때 제1 애노드(210)에 제1 전해질(410)이 적층 배치되고, 제2 애노드(220)에 제2 전해질(420)이 적층 배치되는 구조는 앞서 설명한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
그리고, 전해질(400)에 상술한 상기 박막 제작 공정이 동일하게 적용된다. 이에 대한 자세한 설명은 앞서 언급한 내용과 동일하므로 생략한다.
다음으로, 전해질(400)을 집전체(500)로 전기적으로 연결한다제1 애노드(210)에 집전체(500)를 적층배치 한다(S500).
구체적으로 제1 전해질(410)과 제2 전해질(420)을 집전체(500)로 전기적으로 연결한다.
다음으로, 각각의 전해질에 캐소드를 쌓아 올린다각각의 전해질(400)에 캐소드(300)를 쌓아 올린다(S600).
이때, 캐소드(300)에 상술한 상기 박막 제작 공정이 동일하게 적용된다. 이에 대한 자세한 설명은 앞서 언급한 내용과 동일하므로 생략한다.
이때 제1 전해질(410)에 제1 캐소드(310)이 적층 배치되고, 제2 전해질(420)에 제2 캐소드(320)이 적층 배치되는 구조는 앞서 설명한 바와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
한편, 제1 애노드(210)의 일 단에 집전체(500)의 일부분이 적층되며, 제1 애노드(210)의 단면 밖으로 돌출된 집전체(500)의 나머지 부분을 통하여 제1 애노드(210)와 제2 캐소드(320)가 전기적으로 연결된다.
한편, 도시된 바는 없으나 S200단계는, 단차부(110)가 만곡되는 형태로 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 굴곡지게 형성되는 만곡부(111)를 의미하며, 이는, 식각 공정에 의해 꼬리(tail)이 남는 구조를 뜻한다.
또한, 도시된 바는 없으나 S200단계는 단차부(110)가 기판(100)의 길이 방향의 수평 단면을 기준으로 테이퍼지게 형성되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바는 없으나, S200단계는 기판(100)에 높이 차가 형성되도록 하는 단차부(110)가 소정 간격으로 복수 개가 구비되는 단계를 더 포함한다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체
100: 기판
110: 단차부
111: 만곡부
200: 애노드
210: 제1 애노드
220: 제2 애노드
230: 제3 애노드
300: 캐소드
310: 제1 캐소드
320: 제2 캐소드
330: 제3 캐소드
400: 전해질
410: 제1 전해질
420: 제2 전해질
430: 제3 전해질
500: 집전체

Claims (12)

  1. 길이 방향을 따라 복수 개의 중공부가 형성되며, 높이 차가 형성되도록 단차부를 구비하는 기판;
    상기 기판 위에 배치되는 애노드;
    상기 애노드 상에 적층되어 배치되는 전해질; 및
    상기 전해질 상에 적층되도록 배치되는 캐소드;를 포함하며,
    상기 애노드는,
    상기 단차부를 기준으로 상기 기판의 일 측에 배치되는 제1 애노드; 및
    상기 기판의 타 측에 배치되며, 상기 제1 애노드와의 사이에 상기 단차부가 배치되도록 위치하는 제2 애노드를 포함하고,
    상기 캐소드는
    상기 제1 애노드에 적층되어 배치되는 제1 캐소드 및
    상기 제2 애노드에 적층되어 배치되는 제2 캐소드를 포함하며,
    상기 전해질은
    상기 제1 애노드와 상기 제1 캐소드 사이에 적층되어 배치되는 제1 전해질 및
    상기 제2 애노드와 상기 제2 캐소드 사이에 적층되어 배치되는 제2 전해질을 포함하고,
    상기 제1 전해질과제1 애노드와 상기 제2 전해질은제2 캐소드는 집전체로 연결되는 것을 특징으로 하는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 기판의 길이 방향의 수평 단면과 수직을 이루도록 형성되는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단차부는, 굴곡지게 형성되도록 만곡부를 포함하는
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 단차부는 상기 기판의 길이 방향의 수평 단면을 기준으로 테이퍼지게 형성되는 것을 특징으로 하는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 전해질은,
    일 측면이 높이 방향으로 테이퍼진 형상으로 형성되는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 집전체는 상기 제2 전해질의 상기 일 측면과 대응되어 연결되도록 테이퍼지게 형성되는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 캐소드는.
    상기 집전체 및 상기 제2 전해질의 형상에 대응되어 적층되도록 형성되는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체 및 그 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 기판의 높이 차가 형성되도록 하는 상기 단차부가 소정 간격으로 복수 개가 구비되는 것을 특징으로 하는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체.
  9. (a) 길이 방향을 따라 복수 개의 중공부가 형성된 기판에 충전재를 도포하는 단계;
    (b) 충전재를 도포한 상기 기판을 식각 가공하여 기판에 단차부를 형성하는 단계;
    (c) 상기 기판에 박막을 증착하며, 상기 단차부가 사이에 위치하도록 복수의 애노드를 쌓아 올리는 단계;
    (d) 복수의 상기 애노드에 각각 전해질을 적층하는 단계;
    (e) 각각의 상기 전해질을 집전체로 전기적으로 연결하는 단계상기 애노드가 포함하는 제1 애노드에 집전체를 적층하는 단계; 및
    (f) 각각의 상기 전해질에 캐소드를 쌓아 올리는 단계 각각의 상기 전해질에 캐소드를 각각 쌓아 올리고,
    상기 제1 애노드와, 상기 캐소드가 포함하는 제2 캐소드가 상기 집전체를 통하여 전기적으로 연결되는 단계를 포함하는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 단차부가 만곡되는 형태로 형성되는 단계를 더 포함하는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 단차부가 상기 기판의 길이 방향의 수평 단면을 기준으로 테이퍼지게 형성되는 단계를 더 포함하는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 상기 기판의 높이 차가 형성되도록 하는 상기 단차부가 소정 간격으로 복수 개가 구비되는 단계를 더 포함하는,
    높이 차가 형성된 기판을 이용한 전극 조립체의 제조방법.
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