特許 6667508 フレキシブルバッテリー、その製造方法、及び、フレキシブルバッテリーを含む補助バッテリー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6667508

(24)【登録日】2020年2月27日

(45)【発行日】2020年3月18日

(54)【発明の名称】フレキシブルバッテリー、その製造方法、及び、フレキシブルバッテリーを含む補助バッテリー

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20200309BHJP

   H01M 2/02 20060101ALI20200309BHJP

   H01M 2/16 20060101ALI20200309BHJP

   H01M 4/62 20060101ALI20200309BHJP

   H01M 10/0585 20100101ALI20200309BHJP

   H01M 10/0565 20100101ALI20200309BHJP

   H01G 11/78 20130101ALI20200309BHJP

   H01G 11/52 20130101ALI20200309BHJP

   H01G 11/38 20130101ALI20200309BHJP

   H01G 11/56 20130101ALI20200309BHJP

   H01G 11/84 20130101ALI20200309BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/04 Z

   H01M2/02 K

   H01M2/16 P

   H01M2/16 L

   H01M4/62 Z

   H01M10/0585

   H01M10/0565

   H01G11/78

   H01G11/52

   H01G11/38

   H01G11/56

   H01G11/84

【請求項の数】12

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2017-512959(P2017-512959)

(86)(22)【出願日】2015年9月3日

(65)【公表番号】特表2017-532728(P2017-532728A)

(43)【公表日】2017年11月2日

(86)【国際出願番号】KR2015009285

(87)【国際公開番号】WO2016036157

(87)【国際公開日】20160310

【審査請求日】2018年7月19日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0118001

(32)【優先日】2014年9月4日

(33)【優先権主張国】KR

(31)【優先権主張番号】10-2014-0119293

(32)【優先日】2014年9月5日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】511302024

【氏名又は名称】アモグリーンテック カンパニー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】ロ スン ユン

(72)【発明者】

【氏名】チョイ ウォン ギル

(72)【発明者】

【氏名】チョ ヒョン ウ

(72)【発明者】

【氏名】ジャン ジュ ヒ

【審査官】 守安 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５４０３３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０５９４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７８３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００３５５１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−１７３５５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１８９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 自動車用リチウムイオン電池，日刊工業新聞社，２０１２年，初版，ｐ.１６９

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／０４

Ｈ０１Ｍ １０／０５８

Ｈ０１Ｍ ２／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フレキシブルバッテリーであって、
板状の電極組立体と、
前記電極組立体を電解液とともに封止する外装材と、を含み、
前記外装材は、前記電極組立体の上面を覆うように構成された第１外装材と、前記電極組立体の下面を覆うように構成された第２外装材とを含み、
前記電極組立体及び外装材は、前記フレキシブルバッテリーの曲げの時の長さ方向に対する収縮及び弛緩のためのパターンが同一の方向性を有するように形成され、
前記外装材に形成される第１パターンと、前記電極組立体に形成される第２パターンとは、長さ方向に形成される頂部と谷部とが、互いに完全に一致するように配置されており、
前記第１外装材に形成される前記第１パターンと、前記第２外装材に形成される前記第１パターンと、前記電極組立体に形成される前記第２パターンとは、互いに完全に一致すること、
を特徴とするフレキシブルバッテリー。

【請求項2】

前記パターンは、長さ方向に沿って複数の山部及び谷部が交互に形成され、
前記山部及び谷部は、弧形断面、多角断面、及び、これらが相互組合された断面のうちのいずれかを有するように設けられることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルバッテリー。

【請求項3】

それぞれの山部及び谷部は、前記電極組立体及び外装材の幅方向と平行な方向に、連続的又は非連続的に形成されることを特徴とする請求項２に記載のフレキシブルバッテリー。

【請求項4】

前記パターンは、前記電極組立体及び外装材に全体的に形成されるか、又は部分的に形成されることを特徴とする請求項２に記載のフレキシブルバッテリー。

【請求項5】

隣合う山部の間隔又は谷部の間隔は、等間隔又は不等間隔を有するように形成されるか、又は、等間隔と不等間隔とが相互組合された形態に設けられることを特徴とする請求項２に記載のフレキシブルバッテリー。

【請求項6】

前記パターンは、長さ方向に沿って連続的に形成されるか、又は非連続的に形成されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルバッテリー。

【請求項7】

前記外装材は、前記電極組立体及び電解液を収容する収容部を形成するための第１領域と、前記第１領域を取り囲むように配置され、シール部を形成するための第２領域と、を含み、
前記パターンのうち外装材に形成されるパターンは、前記第１領域にのみ形成されることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルバッテリー。

【請求項8】

前記電極組立体は、
集電体の一部又は全部に活物質がコーティングされて構成される陽極及び陰極と、前記陽極と陰極との間に配置される分離膜とを含み、
前記分離膜は、微細気孔を有する多孔性不織布層と、前記不織布層の一面又は両面にポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）ナノ繊維を含有するナノ繊維ウェブ層と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルバッテリー。

【請求項9】

前記活物質は、クラックを防止し、集電体からの剥離を防止できるように、ＰＴＦＥを含むことを特徴とする請求項８に記載のフレキシブルバッテリー。

【請求項10】

前記電解液は、ゲルポリマー電解液を含むことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルバッテリー。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のうちのいずれか１項に記載のフレキシブルバッテリーと；
前記外装材の表面を覆うハウジングと；を含み、
前記ハウジングは、充電対象機器との電気的な連結のための少なくとも一つの端子部が設けられる補助バッテリー。

【請求項12】

板状の電極組立体が電解液とともに外装材により封止されるフレキシブルバッテリーの製造方法において、
前記外装材は、前記電極組立体の上面を覆うように構成された第１外装材と、前記電極組立体の下面を覆うように構成された第２外装材とを含み、
前記電極組立体、前記第１外装材、及び、前記第２外装材は、前記フレキシブルバッテリーの曲げの時の長さ方向に対する収縮及び弛緩のためのパターンを含み、
前記パターンは、前記第１外装材に形成された前記パターンと、前記第２外装材に形成された前記パターンと、前記電極組立体に形成された前記パターンとがお互いに完全に一致し、且つ、同時に形成されるように、前記電極組立体が前記外装材により封止された状態で、前記電極組立体及び前記外装材の双方を同時に加圧して形成されることを特徴とするフレキシブルバッテリーの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フレキシブルバッテリー、その製造方法、及び、フレキシブルバッテリーを含む補助バッテリーに関する。

【背景技術】

【0002】

電子製品のデジタル化と高性能化等に伴い、消費者の要求が変わることによって、市場要求も、薄型であり、軽量化されており、高エネルギー密度による高容量を有する電源供給装置の開発に流れが変わっている状況である。

【0003】

このような消費者の要求を満たすために、高エネルギー密度及び大容量のリチウムイオン二次電池、リチウムイオン高分子電池、スーパーキャパシタ（電気二重層キャパシタ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅｒ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）及びシュードキャパシタ（Ｐｓｅｕｄｏ ｃａｐａｃｉｔｏｒ））等のような電源供給装置が開発されている実情である。

【0004】

最近、携帯用電話機、ノートパソコン、デジタルカメラ等、モバイル電子機器の需要が持続的に増加しており、特に、スクロール型ディスプレイ、フレキシブル電子ペーパー（ｆｌｅｘｉｂｌｅｅ−ｐａｐｅｒ）、フレキシブル液晶表示装置（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ、ｆｌｅｘｉｂｌｅ−ＬＣＤ）、フレキシブル有機発光ダイオード（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ｆｌｅｘｉｂｌｅ−ＯＬＥＤ）等が適用されたフレキシブルモバイル電子機器に対する関心が、最近増加している。これにより、フレキシブルモバイル電子機器のための電源供給装置も、フレキシブルな特性を有することが要求されなければならない。

【0005】

このような特性を反映できる電源供給装置のうち一つとして、フレキシブルバッテリーが開発されている。
フレキシブルバッテリーは、フレキシブルな性質を有するニッケル−カドミウムバッテリー、ニッケル−メタルハイドライドバッテリー、ニッケル−水素バッテリー、リチウムイオンバッテリー等が挙げられる。特に、リチウムイオンバッテリーは、鉛蓄電池と、ニッケル−カドミウムバッテリー、ニッケル−水素バッテリー、ニッケル−亜鉛バッテリー等他のバッテリーと比べて、単位重量当たりのエネルギー密度が高く、急速充電が可能であるため、高い活用度を有する。

【0006】

前記リチウムイオンバッテリーは、液体電解質を使用し、主に金属カンを容器にして溶接した形態で使用されている。しかし、金属カンを容器として使用する円筒状リチウムイオンバッテリーは、形態が固定されるので、電気製品のデザインを制限するという短所があり、体積を低減するのが困難である。

【0007】

特に、前述したように、モバイル電子機器は、発展して薄膜化され、小型化されると共に、フレキシブルであるため、従来の金属カンを使用したリチウムイオンバッテリーや、角形構造のバッテリーは、前記のようなモバイル電子機器に適用することが容易でないという問題点がある。

【0008】

したがって、前記のような構造的な問題を解決するために、最近、電解質を、二つの電極とセパレーターとを含むパウチに入れ、シールして使用するパウチ型バッテリーが開発されている。

【0009】

このようなパウチ型バッテリーは、可撓性（ｆｌｅｘｉｂｌｅ）を有する素材で製作され、多様な形態に製造が可能であり、高い質量当たりのエネルギー密度を具現できるという長所がある。

【0010】

すなわち、図１ａ及び図１ｂに示されたように、パウチ型バッテリー１は、外装材１０の内部に電極組立体２０が封止された形態で設けられ、前記外装材１０は、内部樹脂層、金属層、及び、外部樹脂層が積層された構造を有する。このうち金属層は、防湿等のための外装材の必須構成要素であって、金属層は、密度が稠密で、湿気及び電解液が通過できないため、外装材の外部から外装材の内部に湿気が浸透することを防止すると同時に、外装材の内部に位置する電解液が、外装材の外部に漏水されることを遮断する機能を持つ。

【0011】

しかし、このような金属層は、弾性復元力が不足で、一定水準以上の柔軟性を確保しにくいため、前記外装材が使用されたフレキシブルバッテリーにクラック（ｃｒａｃｋ）を誘発するという問題点がある。

【0012】

さらに、前記パウチ型バッテリー１は、フレキシブルな形態で具現され、製品に適用される場合がある。しかし、従来のパウチ型バッテリー１は、単純なフレキシブル形態で具現されるため、使用過程で反復的な曲げが起きると、外装材及び電極組立体に反復的な収縮及び弛緩による破損が発生するか、性能が当初設計値に比べて相当な水準まで減少し、バッテリーとしての機能を発揮するのに限界がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は、前記のような点に鑑みてなされたものであって、その目的は、外装材及び電極組立体にそれぞれ形成される所定のパターンを介して曲げが発生しても、クラックの発生を防止できるフレキシブルバッテリー、及び、その製造方法、並びに、これを具備する補助バッテリーを提供することにある。

【0014】

また、本発明の他の目的は、外装材及び電極組立体にそれぞれ形成されるパターンが互いに一致するように形成されることによって、反復的な曲げが発生しても、バッテリーとして要求される物性の低下を防止又は最小化できるフレキシブルバッテリー、及び、その製造方法、並びに、これを具備する補助バッテリーを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

前記目的を達成するために、本発明は、電極組立体と、前記電極組立体を電解液とともに封止する外装材と、を含み、前記電極組立体及び外装材は、曲げの時に長さ方向に対する収縮及び弛緩のためのパターンが、同一の方向性を有するようにそれぞれ形成されるフレキシブルバッテリーを提供する。

【0016】

本発明の好ましい実施例によれば、前記パターンは、前記外装材の少なくとも一面に形成される第１パターンと、前記電極組立体に前記第１パターンと同一の方向に形成される第２パターンと、を含み、前記第１パターン及び第２パターンは、互いに一致するように配置され得る。

【0017】

また、前記パターンは、長さ方向に沿って山部及び谷部が交互に形成され、前記山部及び谷部は、弧形断面、多角断面、及び、これらが相互組合された断面を有するように設けられ得る。

【0018】

また、前記パターンは、前記電極組立体及び外装材の長さ方向に沿って全体的に形成されるか、又は部分的に形成され得、それぞれの山部及び谷部は、前記電極組立体及び外装材の幅方向と平行な方向に、連続的又は非連続的に形成され得る。

【0019】

この際、隣合う複数の山部又は谷部の間隔は、等間隔又は不等間隔を有するように形成されるか、又は、等間隔と不等間隔とが相互組合された形態に設けられ得、前記パターンは、長さ方向に沿って連続的に形成されるか、又は非連続的に形成され得る。

【0020】

また、前記外装材は、前記電極組立体及び電解液を収容する収容部を形成するための第１領域と、前記第１領域を取り囲むように配置され、シール部を形成するための第２領域と、を含み、前記パターンのうち外装材に形成されるパターンは、前記第１領域にのみ形成され得る。

【0021】

また、前記電極組立体は、集電体の一部又は全部に活物質がコーティングされて構成される陽極及び陰極と、前記陽極と前記陰極との間に配置される分離膜と、を含み、前記分離膜は、微細気孔を有する多孔性不織布層と、前記不織布層の一面又は両面にポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）ナノ繊維を含有するナノ繊維ウェブ層と、を含み得る。この際、前記活物質は、クラックを防止し、集電体からの剥離を防止できるように、ＰＴＦＥを含み得る。

【0022】

また、前記外装材は、第１樹脂層、金属層、及び、第２樹脂層が順次に積層され、前記第２樹脂層が外部に露出し得る。
また、前記第１樹脂層は、ＰＰａ（ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＣＰＰ（ｃａｓｔｉｎｇ ｐｏｌｙｐｒｏｌｙｐｅｎｅ）、ＬＬＤＰＥ（Ｌｉｎｅａｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＬＤＰＥ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＨＤＰＥ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、エポキシ樹脂、及び、フェノール樹脂の中から選択された１種の単一層で形成されるか、又は、２種以上が積層されて構成され得る。

【0023】

この際、前記第１樹脂層は、平均厚さが２０μｍ〜８０μｍであり得、前記金属層は、厚さが５μｍ〜１００μｍであり得、前記第２樹脂層は、平均厚さが１０μｍ〜５０μｍであり得る。

【0024】

また、前記金属層は、アルミニウム、銅、リン青銅（ｐｈｏｓｐｈｏｒｂｒｏｎｚｅ、ＰＢ）、アルミニウム青銅（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｂｒｏｎｚｅ）、白銅、ベリリウム−銅（Ｂｅｒｙｌｉｕｍ−ｃｏｐｐｅｒ）、クロム−銅、チタン−銅、鉄−銅、コルソン合金、及び、クロム−ジルコニウム銅合金の中から選択された１種以上を含み得る。

【0025】

また、前記第２樹脂層は、ナイロン、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＣＯＰ（Ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、及び、フッ素系化合物の中から選択された１種以上を含み得る。

【0026】

また、前記フッ素系化合物は、ＰＴＦＥ（ｐｏｌｙｔｅｔｒａ ｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＦＡ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ａｃｉｄ）、ＦＥＰ（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｅｔｈｅｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＥＴＦＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ ｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ＥＣＴＦＥ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、及び、ＰＣＴＦＥ（ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）の中から選択された１種以上を含み得る。

【0027】

また、前記金属層と第１樹脂層との間には、接着層が配置され、前記接着層は、シリコーン、ポリフタレート、ＰＰａ（ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、又は、ＰＥａ（ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）の中から選択された１種以上を含有し得る。この際、前記接着層は、平均厚さが５μｍ〜３０μｍであり得る。

【0028】

また、前記金属層と第２樹脂層との間には、ドライラミネート層（ｄｒｙ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）が配置され得、前記ドライラミネート層は、平均厚さが１μｍ〜７μｍであり得る。

【0029】

また、前記電解液は、ゲルポリマー電解液を含み得る。
なお、本発明は、前述したフレキシブルバッテリーと、前記外装材の表面を覆う軟質のハウジングと、を含み、前記ハウジングは、充電対象機器との電気的な連結のための少なくとも一つの端子部が設けられる補助バッテリーで具現され得る。

【発明の効果】

【0030】

本発明によれば、長さ方向に対する収縮及び弛緩のためのパターンが、外装材及び電極組立体の両方に形成されることによって、曲げが発生しても、クラックの発生を防止し、バッテリーとして要求される物性を確保できる。

【0031】

また、本発明は、外装材及び電極組立体にそれぞれ形成されるパターンが、互いに一致するように形成されることによって、反復的な曲げが発生しても、バッテリーとして要求される物性の低下を防止又は最小化できる。

【0032】

これにより、スマートウォッチ、時計バンド等のようなウェアラブルデバイスはもちろん、ローラブルディスプレイ等のように、バッテリーの柔軟性確保が要求される多様な電子機器への適用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】図１ａは、従来のバッテリーを示す全体概略図である。図１ｂは、図１ａの断面図である。

【図2】図２は、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーを示す全体概略図である。

【図3】図３は、本発明の他の実施例によるフレキシブルバッテリーを示す全体概略図であって、第１パターンが外装材の収容部側にのみ形成される場合を示す図である。

【図4】図４は、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーにおいて電極組立体と外装材に適用される多様なパターンを示す例示図であって、隣合う谷部又は山部の多様な間隔を示す図である。

【図5】図５は、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーにおいて電極組立体と外装材とに適用される多様なパターンを示す例示図であって、パターンが全体長さに対して連続的に形成されるか、又は、非連続的に形成される場合を示す例示図である。

【図6】図６〜図９は、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーに適用されるパターンの多様な断面形状を示す概略図である。

【図7】図６〜図９は、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーに適用されるパターンの多様な断面形状を示す概略図である。

【図8】図６〜図９は、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーに適用されるパターンの多様な断面形状を示す概略図である。

【図9】図６〜図９は、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーに適用されるパターンの多様な断面形状を示す概略図である。

【図10】図１０は、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーの詳細構成を示す拡大図である。

【図11a】図１１ａは、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーの性能を示すグラフであって、曲げ前後にバッテリー容量の変化を示すグラフである。

【図11b】図１１ｂは、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーの性能を示すグラフであって、折れた部分に瞬間的な外力を加えた場合、時間によるバッテリーの電圧変化を示すグラフである。

【図12】図１２は、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリーがハウジングに内蔵され、補助バッテリーとして具現された形態を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、様々な異なる形態で具現され得、ここで説明する実施例に限定されない。図面において、本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全般にわたって、同一又は類似の構成要素に対しては、同一の参照符号を付加する。

【0035】

本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリー１００は、図２及び図３に示されたように、電極組立体１１０及び外装材１２０を含み、前記電極組立体１１０は、電解液とともに外装材１２０の内部に封止される。

【0036】

この際、本発明による電極組立体１１０及び外装材１２０は、曲げの時に長さ方向に対する収縮及び弛緩のためのパターン１１９、１２４がそれぞれ設けられ、前記外装材１２０に形成される第１パターン１２４と、前記電極組立体１１０に形成される第２パターン１１９とが、互いに同一の方向性を有するように設けられる。

【0037】

このようなパターン１１９、１２４は、前記フレキシブルバッテリー１００の曲げの時に曲がる部分において、曲率の変化により発生する長さ変化量を相殺することによって、基材自体が収縮するか又は弛緩することを、防止するか又は最小化する。

【0038】

これにより、前記電極組立体１１０及び外装材１２０を構成する基材自体の変形量が、防止されるか又は最小化されるので、反復的な曲げが起きても、曲がる部分において局所的に生じ得る基材自体の変形量が最小化されることによって、電極組立体１１０及び外装材１２０が、曲げにより局所的に破損されるか、又は性能が低下することを防止できる。

【0039】

この際、前記第１パターン１２４及び第２パターン１１９は、互いに同一の方向性だけでなく、第１パターン１２４と第２パターン１１９とが互いに一致するように配置される。これは、前記第１パターン１２４と第２パターン１１９とで常時同一の挙動が起き得るようにして、曲げが発生した後、元の状態に戻るとしても、常時、第１パターン１２４と第２パターン１１９とが、最初の状態を維持できるようにするためである。

【0040】

これは、図１１ａ及び図１１ｂのグラフから確認できる。
すなわち、温度２５℃、湿度６５％の環境でフレキシブルバッテリーの両端部に力を加えて、曲げられた部分においての曲率が２５ｍｍになるように曲げ、１００回の充放電を行うと、図１１ａに示されたように、本発明によるフレキシブルバッテリー１００、１００’の場合、曲げなかったときの容量（１３０ｍＡｈ）に比べて略１５％減少した容量（１１０ｍＡｈ）を示し、１００回が行われても性能が維持されたが（実施例）、外装材側にのみ収縮及び弛緩のためのパターンを形成したフレキシブルバッテリーの場合、最初に比べて略６０％減少した容量（５２ｍＡｈ）で徐々に減少する性能を示し、５０回が超える場合、充放電が不可能であり（比較例１）、外装材及び電極組立体の両方にパターンが形成されない単純板状の形態に設けられるフレキシブルバッテリーである場合、最初に比べて略８０％減少した容量（２６ｍＡｈ）の低下が発生し、３０回を超える場合、充放電が不可能であることを確認できた（比較例２）。

【0041】

なお、温度２５℃、湿度６５％の環境で、フレキシブルバッテリーの長さの中間が完全に折れた状態で元の状態に復帰させた後、時間によるバッテリーにおいての電圧を測定した結果、図１１ｂに示されたように、本発明によるフレキシブルバッテリー１００、１００’の場合には、電圧値の変化が発生しなかったが（実施例）、外装材側にのみ収縮及び弛緩のためのパターンを形成したフレキシブルバッテリーと（比較例１）、外装材及び電極組立体の両方にパターンが形成されない単純板状の形態に設けられるフレキシブルバッテリー（比較例２）とは、電圧値の低下が発生することを確認できた。

【0042】

言い換えれば、外装材１２０及び電極組立体１１０に、収縮及び弛緩のためのパターン１１９、１２４が互いに一致するように形成される場合、曲げが発生しても、性能の低下が大きく発生しない一方で、外装材側にのみパターンを形成するか、又は、外装材及び電極組立体の両方にパターンを形成しない場合、曲げによりクラックが発生するか、又は電解液の漏液が発生し、バッテリーとしての性能低下が発生することを確認できた。

【0043】

このように、本発明によるフレキシブルバッテリー１００、１００’は、前記電極組立体１１０及び外装材１２０に曲げの時に発生する長さ方向に対する収縮及び弛緩のためのパターン１１９、１２４が、互いに一致するように形成されることによって、曲げが発生しても、前記電極組立体１１０と外装材１２０とが、全体長さに対して常時均一な間隔又は接触状態を維持できるので、前記電極組立体１１０とともに封止される電解液が全体長さに対して均一に分布されることによって、バッテリーとしての性能が低下することを防止できる。

【0044】

このために、前記第１パターン１２４及び第２パターン１１９は、それぞれの山部及び谷部が、前記外装材１２０及び電極組立体１１０の幅方向と平行な方向に形成され、前記外装材１２０及び電極組立体１１０の長さ方向に沿って、山部及び谷部が交互に配置される。また、前記第１パターン１２４及び第２パターン１１９を構成する山部及び谷部は、山部は山部同士、谷部は谷部同士互いに同一の位置に形成されることによって、前記第１パターン１２４及び第２パターン１１９が、互いに合致されるようにする。

【0045】

具体的に説明すれば、前記第１パターン１２４及び第２パターン１１９の山部及び谷部は、前記外装材１２０及び電極組立体１１０の幅方向と平行な直線に対して平行な方向に形成され、長さ方向に沿って前記山部及び谷部が反復的に配置される（図２及び図３参照）。

【0046】

この際、前記パターン１１９、１２４は、前記電極組立体１１０及び外装材１２０の幅方向と平行な方向に連続的に形成されてもよく、又は、非連続的に形成されてもよく（図４参照）、前記電極組立体１１０及び外装材１２０の全体長さに対して形成されてもよく、一部の長さに対して部分的に形成されてもよい（図５参照）。

【0047】

ここで、前記山部及び谷部は、半円を含む弧形断面、三角や四角を含む多角断面、及び、弧形断面と多角断面とが相互組合された多様な形状の断面を有するように設けられ得、それぞれの山部及び谷部は、同一のピッチ及び幅を有するようにも設けられ得るが、互いに異なるピッチ及び幅を有するようにも設けられ得る（図６〜図９参照）。

【0048】

これにより、外装材１２０及び電極組立体１１０に、反復的な曲げにより長さ方向に対する収縮及び弛緩が反復的に起きても、前記パターン１１９、１２４を介して収縮及び弛緩の変化量が相殺されることによって、基材自体に加えられる疲労度を低減できる。

【0049】

なお、前記第１パターン１２４及び第２パターン１１９は、図４に示されたように、隣合う山部の間隔又は谷部の間隔が同一の間隔で形成されてもよく、互いに異なる間隔を有するように設けられてもよく、又は、同一の間隔と互いに異なる間隔とが組合された形態に設けられてもよい。

【0050】

一例として、本発明によるフレキシブルバッテリー１００、１００’が、時計バンドのような製品に適用される場合、全体長さに対して前記パターン１１９、１２４を構成する山部及び谷部の間隔が、同一の間隔で形成されてもよいが、時計バンドを着用したり、着用を解除したりする過程で、相対的に頻繁に曲げが起きる結合部位側に形成される山部と谷部との間隔を近くすることによって、前記パターン１１９、１２４により相殺される収縮及び弛緩の変化量を、他の部位に比べて相対的に大きくし得る。

【0051】

また、前記外装材１２０に形成される第１パターン１２４は、前記外装材１２０の表面全体に形成されてもよいが、部分的に形成されてもよい。
一例として、図３に示されたように、本発明によるフレキシブルバッテリー１００’は、前記第１パターン１２４が、前記電極組立体１１０及び電解液を収容するための収容部を形成する第１領域Ｓ１にのみ形成されてもよい。

【0052】

これは、電解液が外部に漏水されることを防止するために、シール部を構成する第２領域Ｓ２側には、前記第１パターン１２４を形成しないことによって、前記第１パターン１２４に沿って電解液が移動する可能性を遮断し、第１外装材１２１と第２外装材１２２との間の接合力を向上させて、気密性を高めることができるようにするためである。

【0053】

ここで、前記第１パターン１２４が第１領域Ｓ１にのみ形成される場合、前記第１パターン１２４は、第１領域Ｓ１の全体面積に対して形成されてもよく、前記電極組立体１１０の面積と一致する面積に該当する領域にのみ形成されてもよいことを明らかにする。

【0054】

なお、前記電極組立体１１０は、前記外装材１２０の内部に電解液とともに封止されるものであって、図１０に示されたように、陽極１１２、陰極１１６、及び、分離膜１１４を含む。

【0055】

前記陽極１１２は、陽極集全体１１２ａ及び陽極活物質１１２ｂを含み、前記陰極１１６は、陰極集全体１１６ａ及び陰極活物質１１６ｂを含み、前記陽極集全体１１２ａ及び陰極集全体１１６ａは、所定の面積を有する板状のシート形態で具現され得る。

【0056】

すなわち、前記陽極１１２及び陰極１１６は、それぞれの集電体１１２ａ、１１６ａの一面又は両面に活物質１１２ｂ、１１６ｂが圧着又は蒸着されたり、塗布されたりしてもよい。この際、前記活物質１１２ｂ、１１６ｂは、集電体１１２ａ、１１６ａの全体面積に対しても設けられ得、一部の面積に対して部分的にも設けられ得る。

【0057】

ここで、前記陰極集全体１１６ａ及び陽極集全体１１２ａは、薄型の金属ホイルよりなり得、銅、アルミニウム、ステンレススチール、ニッケル、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、モリブデン、タングステン、銀、金、及び、これらが混合された形態よりなり得る。

【0058】

また、前記陽極集全体１１２ａ及び陰極集全体１１６ａは、それぞれの胴体から、外部機器との電気的な連結のための陰極端子１１８ａ及び陽極端子１１８ｂがそれぞれ形成され得る。ここで、前記陽極端子１１８ｂ及び陰極端子１１８ａは、前記陽極集全体１１２ａ及び陰極集全体１１６ａから延長し、外装材１２０の一側に突出する形態にも設けられ得、外装材１２０の表面上に露出するようにも設けられ得る。

【0059】

なお、前記陽極活物質１１２ｂは、リチウムイオンを可逆的にインターカレーション及びデインターカレーションし得る陽極活物質を含み、このような陽極活物質の代表的な例としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、Ｖ２Ｏ５、Ｖ６Ｏ１３、ＬｉＮｉ１−ｘ−ｙＣｏｘＭｙＯ２（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１、ＭはＡｌ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｌａ等の金属）のようなリチウム−遷移金属酸化物、ＮＣＭ（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｎｉｃｋｅｌ Ｃｏｂａｌｔ Ｍａｎｇａｎｅｓｅ）系活物質のうち一つを使用でき、これらが１種以上混合された混合物を使用できる。

【0060】

また、前記陰極活物質１１６ｂは、リチウムイオンを可逆的にインターカレーション及びデインターカレーションし得る陰極活物質を含み、このような陰極活物質としては、結晶質又は非晶質の炭素、炭素繊維、又は、炭素複合体の炭素系陰極活物質、スズ酸化物、これらをリチウム化したもの、リチウム、リチウム合金、及び、これらが１種以上混合された混合物で構成された群から選択され得る。ここで、炭素は、炭素ナノチューブ、炭素ナノワイヤ、炭素ナノ繊維、黒鉛、活性炭、グラフェン、及び、グラファイトよりなる群から選択された１種以上であり得る。

【0061】

しかし、本発明に使用される陽極活物質及び前記陰極活物質は、これに限定するものではなく、通常的に使用される陽極活物質及び陰極活物質がすべて使用され得ることを明らかにする。

【0062】

この際、本発明において、陽極活物質１１２ｂ及び陰極活物質１１６ｂに、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）成分を含有し得る。これは、曲げの時に、前記陽極活物質１１２ｂ及び陰極活物質１１６ｂが、それぞれの集電体１１２ａ、１１６ａから剥離されるか、クラックが発生することを防止するためである。

【0063】

このようなＰＴＦＥ成分は、陽極活物質１１２ｂ及び陰極活物質１１６ｂそれぞれの総重量に対して０．５〜２０ｗｔ％であり得、好ましくは、５ｗｔ％以下であり得る。
なお、前記陽極１１２と陰極１１６との間に配置される分離膜１１４は、不織布層１１４ａの一面又は両面に、ナノ繊維ウェブ層１１４ｂを含み得る。

【0064】

ここで、前記ナノ繊維ウェブ層１１４ｂは、ポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）ナノ繊維、及び、ポリビニリデンフルオライド（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）ナノ繊維の中から選択された１種以上を含有するナノ繊維であり得る。

【0065】

好ましくは、前記ナノ繊維ウェブ層１１４ｂは、放射性及び均一な気孔形成を確保するために、ポリアクリルニトリルナノ繊維だけで構成され得る。ここで、前記ポリアクリロニトリルナノ繊維は、平均直径０．１〜２μｍであり得、好ましくは０．１〜１．０μｍであり得る。

【0066】

これは、前記ポリアクリロニトリルナノ繊維の平均直径が０．１μｍ未満であれば、分離膜が十分な耐熱性を確保しない問題があり、２μｍを超過すると、分離膜の機械的強度は優れているが、分離膜の弾性力がむしろ減少し得るからである。

【0067】

また、前記分離膜１１４は、電解液としてゲルポリマー電解液が使用される場合、前記ゲルポリマー電解液の含浸性を最適化させ得るように、複合多孔性分離膜が使用され得る。

【0068】

すなわち、前記複合多孔性分離膜は、支持体（ｍａｔｒｉｘ）として使用され、微細気孔を有する多孔性不織布と、放射可能な高分子物質で形成され、電解液を含浸している多孔性ナノ繊維ウェブと、を含み得る。

【0069】

ここで、前記多孔性不織布は、ＰＰ不織布、ＰＥ不織布、コアとしてＰＰ繊維の外周にＰＥがコーティングされた二重構造のＰＰ／ＰＥ繊維よりなる不織布、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造よりなり、相対的に融点が低いＰＥによりシャットダウン機能を有する不織布、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）繊維よりなるＰＥＴ不織布、又は、セルロース繊維よりなる不織布の中からいずれか一つが使用され得る。また、前記ＰＥ不織布は、融点が１００〜１２０℃であり得、ＰＰ不織布は、融点が１３０〜１５０℃であり得、ＰＥＴ不織布は、融点が２３０〜２５０℃であり得る。

【0070】

この際、前記多孔性不織布は、厚さが１０〜４０μｍの範囲に設定され、気孔度が５〜５５％、ガーレー値（Ｇｕｒｌｅｙ ｖａｌｕｅ）は、１〜１０００ｓｅｃ／１００ｃに設定されることが好ましい。

【0071】

なお、前記多孔性ナノ繊維ウェブは、それぞれ、電解液に膨潤がなされる膨潤性高分子を単独で使用するか、又は、膨潤性高分子に耐熱性を強化できる耐熱性高分子が混合された混合高分子を使用できる。

【0072】

このような前記多孔性ナノ繊維ウェブは、単一又は混合ポリマーを溶媒に溶解させて放射溶液を形成した後、電気放射装置を用いて放射溶液を放射すると、放射されたナノ繊維がコレクタに蓄積され、３次元気孔構造を有する多孔性ナノ繊維ウェブを形成する。

【0073】

ここで、前記多孔性ナノ繊維ウェブは、溶媒に溶解されて放射溶液を形成した後、電気放射方法で放射され、ナノ繊維を形成できるポリマーであれば、すべて使用が可能である。一例として、前記ポリマーは、単一ポリマー又は混合ポリマーであり得、膨潤性ポリマー、非膨潤性ポリマー、耐熱性ポリマー、膨潤性ポリマーと非膨潤性ポリマーが混合された混合ポリマー、膨潤性ポリマーと耐熱性ポリマーが混合された混合ポリマー等が使用され得る。

【0074】

この際、前記多孔性ナノ繊維ウェブが、膨潤性ポリマーと非膨潤性ポリマー（又は耐熱性ポリマー）との混合ポリマーを使用する場合、膨潤性ポリマーと非膨潤性ポリマーとは、９：１〜１：９の範囲の重量比、好ましくは８：２〜５：５の範囲の重量比で混合され得る。

【0075】

通常、非膨潤性ポリマーの場合、一般的に耐熱性ポリマーであることが多く、膨潤性ポリマーと比較するとき、分子量が大きいため、融点も相対的に高い。これにより、非膨潤性ポリマーは、融点が１８０℃以上の耐熱性ポリマーであることが好ましく、膨潤性ポリマーは、融点が１５０℃以下、好ましくは１００〜１５０℃範囲内の融点を有する樹脂であることが好ましい。

【0076】

なお、本発明に使用可能な膨潤性ポリマーは、電解液に膨潤が起きる樹脂であって、電気放射法により超極細ナノ繊維で形成可能なものが使用され得る。
一例として、前記膨潤性ポリマーは、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリ（ビニリデンフルオライド−コ−ヘキサフルオロプロピルレン）、パーフルオロポリマー、ポリビニルクロライド又はポリビニリデンクロライド及びこれらの共重合体及びポリエチレングリコールジアルキルエーテル及びポリエチレングリコールジアルキルエステルを含むポリエチレングリコール誘導体、ポリ（オキシメテレン−オリゴ−オキシエチレン）、ポリエチレンオキシド及びポリプロピレンオキシドを含むポリオキシド、ポリビニルアセテート、ポリ（ビニルピロリドン−ビニルアセテート）、ポリスチレン及びポリスチレンアクリロニトリル共重合体、ポリアクリロニトリルメチルメタクリレート共重合体を含むポリアクリロニトリル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルメタクリレート共重合体、及び、これらの中の１種以上の混合された混合物が使用され得る。

【0077】

また、前記耐熱性ポリマー又は非膨潤性ポリマーは、電気放射のために有機溶媒に溶解され得、有機電解液に含まれる有機溶媒により膨潤性ポリマーよりも膨潤が遅く起きるか、膨潤が起きず、融点が１８０℃以上の樹脂が使用され得る。

【0078】

一例として、前記耐熱性ポリマー又は非膨潤性ポリマーは、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）、ポリスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のような芳香族ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリジフェノキシホスファゼン、ポリ｛ビス［２−（２−メトキシエトキシ）ホスファゼン］｝のようなポリホスファゼン類、ポリウレタン及びポリエーテルウレタンを含むポリウレタン共重合体、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート等を使用できる。

【0079】

なお、前記不織布層１１４ａを構成する不織布は、セルロース、セルロースアセテート、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ、ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）、ポリスルホン（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリエーテルイミド（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ、ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）、ポリエチレン（ＰＥ、ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（ＰＰ、ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリウレタン（ＰＵ、ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、ｐｏｌｙ ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、及び、ポリアクリロニトリル（ｐｏｌｙａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ）の中から選択された１種以上を使用できる。

【0080】

ここで、前記不織布層は、無機添加剤をさらに含み得、前記無機添加剤は、ＳｉＯ、ＳｎＯ、ＳｎＯ２、ＰｂＯ２、ＺｎＯ、Ｐ２Ｏ５、ＣｕＯ、ＭｏＯ、Ｖ２Ｏ５、Ｂ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＣｅＯ２、Ｍｎ３Ｏ４、Ｓｎ２Ｐ２Ｏ７、Ｓｎ２Ｂ２Ｏ５、Ｓｎ２ＢＰＯ６、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、Ｌｉ２Ｏ、ＬｉＦ、ＬｉＯＨ、Ｌｉ３Ｎ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｌｉ２ＣＯ３、ＣａＣＯ３、ＬｉＡｌＯ２、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、及び、ＰＴＦＥの中から選択された１種以上を含み得る。

【0081】

また、前記無機添加剤である無機物粒子は、平均粒径が１０〜５０ｎｍであり得、好ましくは１０〜３０ｎｍであり得、さらに好ましくは１０〜２０ｎｍであり得る。
また、前記分離膜の平均厚さは、１０〜１００μｍであり得、好ましくは１０〜５０μｍであり得る。これは、分離膜の平均厚さが１０μｍ未満であれば、分離膜があまりに薄いため、バッテリーの反復的な曲がり及び／又は広がりによる分離膜の長期的な耐久性を確保できないことがあり、１００μｍを超過すると、フレキシブルバッテリーの薄肉化に不利なので、前記範囲内の平均厚さを有することが良い。

【0082】

また、前記不織布層は、平均厚さ１０〜３０μｍであり、好ましくは１５〜３０μｍで形成し、前記ナノ繊維ウェブ層は、平均厚さ１〜５μｍを有することが良い。
前記外装材１２０は、一定の面積を有する板状の部材よりなり、内部に前記電極組立体１１０及び電解液を収容することによって、外力から前記電極組立体１１０を保護するためのものである。

【0083】

このために、前記外装材１２０は、一対の第１外装材１２１及び第２外装材１２を具備し、周縁に沿って接着剤を介してシールされることによって、内部に収容された前記電解液及び電極組立体１１０が外部に露出することを防止し、外部に漏洩することを防止する。

【0084】

すなわち、前記第１外装材１２１及び第２外装材１２２は、電極組立体及び電解液を収容するための収容部を形成する第１領域Ｓ１と、前記第１領域Ｓ１を取り囲むように配置され、電解液が外部に漏洩することを遮断するためのシール部を形成する第２領域Ｓ２と、を含む。

【0085】

このような外装材１２０は、前記第１外装材１２１及び第２外装材１２２が二つの部材よりなり、前記シール部を構成する周縁がすべて接着剤を介してシールされてもよく、又は、一つの部材よりなり、幅方向又は長さ方向に沿って半分で折れた後、重ねて折れる残りの部分が接着剤を介してシールされてもよい。

【0086】

このような前記外装材１２０は、第１樹脂層１２１ａ、１２２ａと第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃとの間に金属層１２１ｂ、１２２ｂが介在される形態に設けられ得る。すなわち、前記外装材１２０は、第１樹脂層１２１ａ、１２２ａ、金属層１２１ｂ、１２２ｂ、及び、第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃが順次に積層された形態で構成され、前記第１樹脂層１２１ａ、１２２ａは、内側に配置され、電解液と当接し、前記第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃは、外部に露出する。

【0087】

この際、前記第１樹脂層１２１ａ、１２２ａは、ＰＰａ（ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＣＰＰ（ｃａｓｔｉｎｇ ｐｏｌｙｐｒｏｌｙｐｅｎｅ）、ＬＬＤＰＥ（Ｌｉｎｅａｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＬＤＰＥ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＨＤＰＥ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、エポキシ樹脂、及び、フェノール樹脂の中の一つの単一層構造、又は、これらの積層構造を含むことができ、好ましくは、ＰＰａ（ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＣＰＰ（ｃａｓｔｉｎｇ ｐｏｌｙｐｒｏｌｙｐｅｎｅ）、ＬＬＤＰＥ（Ｌｉｎｅａｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＬＤＰＥ（Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＨＤＰＥ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）の中から選択された一つの単一層で構成され得、これらのうち２種以上が積層されて構成されてもよい。

【0088】

また、前記第１樹脂層１２１ａ、１２２ａは、平均厚さが２０μｍ〜８０μｍであり得、好ましくは、平均厚さが２０μｍ〜６０μｍであり得る。
これは、前記第１樹脂層１２１ａ、１２２ａの平均厚さが２０μｍ未満であれば、第１外装材１２１及び第２外装材１２２の周縁をシールする過程で、互いに重なって折れる第１樹脂層１２１ａ、１２２ａ間の接合力が低下するか、電解液の漏洩を防止するための気密性を確保するのに不利なことがあり、平均厚さが８０μｍを超過すると、非経済的であり、薄形化に不利であるからである。

【0089】

前記金属層１２１ｂ、１２２ｂは、第１樹脂層１２１ａ、１２２ａと第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃとの間に介在され、外部から収容部側に湿気が浸透することを防止し、電解液が収容部から外部に漏出されることを防止するためのものである。

【0090】

このために、前記金属層１２１ｂ、１２２ｂは、湿気及び電解液が通過できないように、密度が稠密な金属層よりなり得る。このような金属層１２１ｂ、１２２ｂは、ホイル（ｆｏｉｌ）類の金属板や、後述する第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃ上に通常の公知された方法、例えばスパッタリング、化学気相蒸着等の方法を用いて形成される金属蒸着膜により形成され得、好ましくは、金属板で形成され得、これにより、パターン形成の時に金属層のクラックが防止され、電解液が外部に漏出されるか、又は、外部からの透湿を防止できる。

【0091】

一例として、前記金属層１２１ｂ、１２２ｂは、アルミニウム、銅、リン青銅（ｐｈｏｓｐｈｏｒｂｒｏｎｚｅ、ＰＢ）、アルミニウム青銅（ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｂｒｏｎｚｅ）、白銅、ベリリウム−銅（Ｂｅｒｙｌｉｕｍ−ｃｏｐｐｅｒ）、クロム−銅、チタン−銅、鉄−銅、コルソン合金、及び、クロム−ジルコニウム銅合金の中から選択された１種以上を含み得る。

【0092】

この際、前記金属層１２１ｂ、１２２ｂは、線膨脹係数が１．０〜１．７×１０−７／℃であり得、好ましくは１．２〜１．５×１０−７／℃であり得る。これは、線膨脹係数が１．０×１０−７／℃未満であれば、十分な柔軟性を確保できず、曲げの時に発生する外力によりクラック（ｃｒａｃｋ）が発生し得、線膨脹係数が１．７×１０−７／℃を超過すると、剛性が低下し、形態の変形が激しく起こり得るからである。

【0093】

このような金属層１２１ｂ、１２２ｂは、平均厚さが５μｍ以上であり得、好ましくは５μｍ〜１００μｍであり得、さらに好ましくは３０μｍ〜５０μｍであり得る。
これは、金属層の平均厚さが５μｍ未満であれば、収容部の内部に湿気が浸透するか、又は、収容部内部の電解液が外部に漏水され得るからである。

【0094】

前記第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃは、外装材１２０の露出面側に位置し、外装材の強度を補強し、外部から加えられる物理的な接触により外装材にスクラッチのような損傷が発生することを防止するためのものである。

【0095】

このような第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃは、ナイロン、ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＣＯＰ（Ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、及び、フッ素系化合物の中から選択された１種以上を含み得、好ましくはナイロン又はフッ素系化合物を含み得る。

【0096】

ここで、前記フッ素系化合物は、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａ ｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＦＡ（ｐｅｒｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ａｃｉｄ）、ＦＥＰ（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ ｅｔｈｅｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ＥＴＦＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ ｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ｆｌｕｏｒｉｄｅ）、ＥＣＴＦＥ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、及び、ＰＣＴＦＥ（ｐｏｌｙｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）の中から選択された１種以上を含み得る。

【0097】

この際、前記第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃは、平均厚さが１０μｍ〜５０μｍであり得、好ましくは平均厚さが１５μｍ〜４０μｍであり得、さらに好ましくは１５μｍ〜３５μｍであり得る。

【0098】

これは、前記第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃの平均厚さが１０μｍ未満であれば、機械的物性を確保できず、５０μｍを超過することは、機械的物性の確保には有利であるが、非経済的であり、薄形化に不利であるからである。

【0099】

なお、本発明によるフレキシブルバッテリー１００、１００’は、前記金属層１２１ｂ、１２２ｂと第１樹脂層１２１ａ、１２２ａとの間に接着層をさらに含み得る。
前記接着層は、金属層１２１ｂ、１２２ｂと第１樹脂層１２１ａ、１２２ａとの間の接着力を高める役目とともに、外装材の内部に収容される電解液が外装材の金属層１２１ｂ、１２２ｂに到逹することを防止し、酸性の電解液により金属層１２１ｂ、１２２ｂが腐食されるか、又は、第１樹脂層１２１ａ、１２２ａと金属層１２１ｂ、１２２ｂとが剥離されることを予防できる。

【0100】

また、フレキシブルバッテリー１００、１００’の使用過程で異常過熱等のような問題が発生し、フレキシブルバッテリーが膨脹する場合にも、電解液が漏出されることを防止し、安全性に対する信頼性を付与できる。

【0101】

このような前記接着層は、前記第１樹脂層１２１ａ、１２２ａと類似の物質よりなり得る。一例として、前記接着層は、シリコーン、ポリフタレート、酸変性ポリプロピレン（ＰＰａ、ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、及び、酸変性ポリエチレン（Ｐｅａ、ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）の中から選択された１種以上を含み得る。

【0102】

このような接着層は、金属層１２１ｂ、１２２ｂと第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃとの間の接着力を高める役目とともに、フレキシブルバッテリー１００、１００’の使用過程で異常過熱等のような問題が発生する場合にも、安全性及び内部短絡等に対する信頼性を付与できる。

【0103】

この際、前記接着層は、平均厚さが５μｍ〜３０μｍであり得、好ましくは１０μｍ〜２０μｍであり得る。これは、前記接着層の平均厚さが５μｍを超過すると、安定的な接着力確保が難しいことがあり、３０μｍを超過すると、薄形化に不利である。

【0104】

なお、本発明によるフレキシブルバッテリー１００、１００’は、前記金属層１２１ｂ、１２２ｂと第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃとの間にドライラミネート層（ｄｒｙ ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）をさらに含み得る。

【0105】

前記ドライラミネート層は、前記金属層１２１ｂ、１２２ｂと第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃとを接着させる役目を担当し、公知の水性及び／又は油性の有機溶剤型接着剤を乾燥させて形成し得る。

【0106】

この際、前記ドライラミネート層は、平均厚さ１μｍ〜７μｍであり得、好ましくは２μｍ〜５μｍであり、さらに好ましくは２．５μｍ〜３．５μｍであり得る。
これは、前記ドライラミネート層の平均厚さが１μｍ未満であれば、接着力があまりに弱くて、金属層１２１ｂ、１２２ｂと第２樹脂層１２１ｃ、１２２ｃとの間の剥離が発生し得、７μｍを超過すると、不要にドライラミネート層の厚さが厚くなって、収縮及び弛緩のためのパターンを形成するのに不利な影響を及ぼし得るからである。

【0107】

なお、前記電極組立体１１０とともに収容部に封止される電解液は、通常使用される液状の電解液が使用され得る。
一例として、前記電解液は、非水性有機溶媒とリチウム塩との溶質が含まれた有機電解液を使用できる。ここで、前記非水性有機溶媒としては、カーボネート、エステル、エーテル、又は、ケトンを使用できる。前記カーボネートとしては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）、エチルプロピルカーボネート（ＥＰＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）等が使用され得、前記エステルとしては、ブチロラクトン（ＢＬ）、デカノライド（ｄｅｃａｎｏｌｉｄｅ）、バレロラクトン（ｖａｌｅｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、メバロノラクトン（ｍｅｖａｌｏｎｏｌａｃｔｏｎｅ）、カプロラクトン（ｃａｐｒｏｌａｃｔｏｎｅ）、ｎ−メチルアセテート、ｎ−エチルアセテート、ｎ−プロピルアセテート等が使用され得、前記エーテルとしては、ジブチルエーテル等が使用され得、前記ケトンとしては、ポリメチルビニルケトンがあるが、本発明は、非水性有機溶媒の種類に限定されるものではない。

【0108】

また、本発明に使用される電解液は、リチウム塩を含み得、前記リチウム塩は、電池内でリチウムイオンの供給源として作用し、基本的なリチウム電池の作動を可能にし、その例としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＡｌＯ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＮ（ＣｘＦ２ｘ＋１ＳＯ２）（ＣｙＦ２ｘ＋１ＳＯ２）（ここで、ｘ及びｙは、有理数である。）、及び、ＬｉＳＯ３ＣＦ３よりなる群から選択されるものを一つ以上、又は、これらの混合物を含み得る。

【0109】

この際、本発明によるフレキシブルバッテリー１００、１００’に使用される電解液は、液状の電解液を使用してもよいが、好ましくはゲルポリマー電解液を使用できる。これにより、本発明によるフレキシブルバッテリー１００、１００’は、電解液としてゲル状態のポリマー電解液を使用することによって、フレキシブルバッテリーの電解液として液状を使用する場合、曲げの時に発生し得る漏液及び漏出の発生を防止できる。

【0110】

前記ゲルポリマー電解質は、非水性有機溶媒とリチウム塩との溶質、ゲルポリマー形成用モノマーと重合開始剤とを含む有機電解液をゲル化熱処理させて、ゲルポリマー電解質を形成できる。

【0111】

このようなゲルポリマー電解質は、前記有機電解液を単独で熱処理してもよいが、フレキシブルバッテリーの内部で具備された分離膜に前記有機電解液を含浸させた状態で熱処理し、モノマーをｉｎ−ｓｉｔｕ重合し、ゲル状態のゲルポリマーが分離膜１１４の気孔に含湿された形態で具現できる。フレキシブルバッテリー内でｉｎ−ｓｉｔｕ重合反応は、熱重合により進行され、重合時間は、略２０分〜１２時間程度所要され、熱重合は、４０〜９０℃で行われ得る。

【0112】

この際、前記ゲルポリマー形成用モノマーは、重合開始剤により重合反応が行われ、重合体がゲルポリマーを形成するモノマーであれば、いずれも使用可能である。例えば、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリメタクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、又は、その重合体に対するモノマーや、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールアクリレートのような２個以上の官能基を有するポリアクリレートを例示できる。

【0113】

また、前記重合開始剤の例としては、ベンゾイルパーオキサイド（Ｂｅｎｚｏｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、アセチルパーオキサイド（Ａｃｅｔｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ジラウリルパーオキサイド（Ｄｉｌａｕｒｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサイド（Ｄｉ−ｔｅｒｔｂｕｔｙｌ ｐｅｒｏｘｉｄｅ）、クミルハイドロパーオキサイド（Ｃｕｍｙｌ ｈｙｄｒｏｐｅｒｏｘｉｄｅ）、ハイドロゲンパーオキサイド（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｐｅｒｏｘｉｄｅ）等の有機過酸化物類やヒドロ過酸化物類と、２、２−アゾビス（２−シアノブタン）（２、２−Ａｚｏｂｉｓ（２−ｃｙａｎｏｂｕｔａｎｅ））、２、２−アゾビス（メチルブチロニトリル）（２、２−Ａｚｏｂｉｓ（Ｍｅｔｈｙｌｂｕｔｙｒｏｎｉｔｒｉｌｅ））等のアゾ化合物類等がある。前記重合開始剤は、熱により分解され、ラジカルを形成し、自由ラジカル重合によりモノマーと反応し、ゲルポリマー電解質、すなわちゲルポリマーを形成する。

【0114】

前記ゲルポリマー形成用モノマーは、有機電解液に対して１〜１０重量％で使用されることが好ましい。前記モノマーの含量が１重量％未満であれば、ゲル形の電解質が形成されにくく、１０重量％を超過する場合には、寿命劣化の問題がある。また、前記重合開始剤は、前記ゲルポリマー形成用モノマーに対して０．０１〜５重量％で含まれ得る。

【0115】

なお、本発明の一実施例によるフレキシブルバッテリー１００は、図１２に示されたように、前記外装材１２０の表面を覆うハウジング１３０を含み、前記ハウジング１３０は、充電対象機器との電気的な連結のための少なくとも一つの端子部１３２が設けられることによって、補助バッテリーの形態で具現され得る。ここで、前記ハウジング１３０は、プラスチックや金属のような剛性を有する材質よりなり得るが、シリコーンや皮等のようにフレキシブルな軟質の材料が使用され得る。

【0116】

ここで、前記補助バッテリーは、腕輪、足輪のようなアクセサリ、時計バンド等で具現され、前記充電対象機器の充電が不要な場合には、ファッション用品として使用し、前記充電対象機器の充電が必要な場合には、前記端子部１３２を介して充電対象機器と電気的に連結されることによって、場所にかかわらず充電対象機器のメインバッテリーを充電できる。

【0117】

ここで、前記端子部１３１がハウジング１３０の端部に一対で設けられることを図示したが、これに限定するものではなく、前記端子部１３１の位置は、ハウジング１３０の側部に設けられ得、ハウジングの上部面又は下部面等のように多様な位置に形成され得る。また、前記端子部１３１は、陰極端子と陽極端子とが分離された形態でも設けられ得、ＵＳＢ等のように陽極と陰極とが統合された形態でも設けられ得ることを明らかにする。

【0118】

また、本発明のフレキシブルバッテリーは、フレキシブルを要する電気的及び／又は電子的デバイスのメインバッテリーや補助バッテリーとして使用され得る。一例として、本発明によるフレキシブルバッテリーは、スマートウォッチの時計バンド、フレキシブルディスプレイ等のような電子機器等に幅広く使用され得ることを明らかにする。

【0119】

なお、本発明によるフレキシブルバッテリー１００は、電極組立体１１０及び外装材１２０に、収縮及び弛緩のためのパターン１１９、１２４が互いに一致するように形成され得るように、前記電極組立体１１０が外装材１２０に封止された状態で、前記電極組立体１１０及び外装材１２０を同時に加圧して製造され得る。

【0120】

一例として、一定のパターンが外周面に形成された一対のローラーの間に板状のフレキシブルバッテリーを通過させることによって、前記パターン１１９、１２４を形成できる。ここで、前記一対のローラーは、外周面に沿って前記パターン１１９、１２４を構成する谷部と山部とが交互にそれぞれ形成され、係合時にいずれか一つのローラーに形成された山部側が、他の一つのローラーに形成された谷部側と互いに噛合されるようにする。

【0121】

これにより、板状のフレキシブルバッテリーを一対のローラーの間に通過させると、前記電極組立体１１０及び外装材１２０が一対のローラーを介して同時に加圧されることによって、山部と谷部とが長さ方向に沿って交互に連続的に形成され、前記電極組立体１１０及び外装材１２０の各々に、互いに一致するパターンが形成される。

【0122】

ここで、前記電極組立体１１０とともに外装材１２０を介して封止される電解液は、前記一対のローラーを通過させてパターンを形成した後、外装材１２０の内部に注入することもでき、前記一対のローラーを通過させる前にも、外装材１２０の内部に注入され得る。

【0123】

しかし、本発明によるフレキシブルバッテリーの製造方法は、これに限定するものではなく、外装材１２０及び電極組立体１１０に、それぞれ、第１パターン１２４と第２パターン１１９とを個別的に形成した後、第１パターン１２４と第２パターン１１９とが一致するように結合する方式でも製造され得ることを明らかにする。

【0124】

以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明の思想は、本明細書に提示される実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は、同一の思想の範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、追加等によって他の実施例を容易に提案できるが、これも本発明の思想範囲内に入ると言える。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11a】

【図11b】

【図12】