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KR100822739B1 - 휴대폰 배터리에 적용가능한 공기 아연 전지 및 그 제조방법 - Google Patents

휴대폰 배터리에 적용가능한 공기 아연 전지 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100822739B1
KR100822739B1 KR1020070055475A KR20070055475A KR100822739B1 KR 100822739 B1 KR100822739 B1 KR 100822739B1 KR 1020070055475 A KR1020070055475 A KR 1020070055475A KR 20070055475 A KR20070055475 A KR 20070055475A KR 100822739 B1 KR100822739 B1 KR 100822739B1
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KR
South Korea
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film
cup
battery
zinc
air
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KR1020070055475A
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English (en)
Inventor
유병훈
공재경
Original Assignee
주식회사 이엠따블유에너지
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Publication date
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Priority to EP08753630A priority patent/EP2168201A4/en
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Abstract

공기 아연 전지에 있어서, 중앙부가 하향 함몰된 형상이고 밀봉체로 기능하는 컵 상부에 양극으로 기능하는 필름을 적층시켜 절곡된 부분에 음극으로 기능하는 아연겔을 충진시킴으로써 공기 아연 전지의 밀봉을 효율적으로 함과 동시에, 전자 이동 통로로 음극 단자 및 양극 단자를 이용하고 캔의 사용을 배제함으로써, 원하는 형태, 구체적으로는 휴대폰 배터리에 적용시킬 수 있는 형태로 제조되는 공기 아연 전지 및 그 제조 방법이 제공된다. 전지의 밀봉체로서 기능하는 컵, 양극으로 기능하며 상기 컵 상에 적층되는 필름으로서 제 1 표면은 소수성이고 상기 컵과 접하는 제 2 표면은 이온 투과성을 갖는 필름, 전지의 음극으로 기능하는 아연 겔로서 컵과 필름 사이에 충진되는 아연 겔, 아연 겔로부터 전지의 외부로 인출되어 아연 겔에서의 화학 반응에 의해 발생되는 전자들을 운반하는 음극 단자, 및 양극으로 기능하는 필름에서 화학 반응이 일어날 수 있도록 외부로부터 필름으로 전자들을 공급하는 양극 단자를 포함하는 공기 아연 전지가 제공된다
필름, 아연 겔, 밀봉체, 음극 단자, 양극 단자

Description

휴대폰 배터리에 적용가능한 공기 아연 전지 및 그 제조 방법 {ZINC-AIR CELL ADAPTABLE TO CELLULAR PHONE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1 은 종래의 버튼형 공기 아연 전지의 단면도.
도 2a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기 아연 전지의 단면도.
도 2b 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 공기 아연 전지의 단면도.
도 3 은 공기 아연 전지의 양극으로서 기능하는 필름의 단면도.
도 4 는 본 발명에 따른 공기 아연 전지의 투시도.
본 발명은 공기 아연 전지의 제조 방법 및 그 방법에 따라 제조된 공기 아연 전지에 관한 것이며, 예를 들면, 휴대폰 배터리 등에 적용시킬 수 있는 직육면체 형태의 공기 아연 전지에 관한 것이다.
종래에 전기 기기에 대한 전력 공급을 위한 수단으로서 전지 (battery) 가 널리 사용되었다. 종래에는 전지로서 망간 건전지, 알칼리 망간 건전지, 공기 아연 (zinc-air) 전지 등의 1 차 전지와, 니켈 카드뮴 (Ni-Cd) 전지, 니켈 수소 (Ni-H) 전지, 리튬 이온 전지 등의 2 차 전지가 사용되었다. 이들 중 공기 아 연 전지는 1.4 V 의 상대적으로 높은 전압을 제공하며, 에너지 밀도가 높고 방전 용량이 크다는 장점을 갖는다. 또한, 전지의 방전이 완료될 때까지 거의 일정한 방전 특성을 나타내어, 중금속의 함유로 사용이 억제되고 있는 수은 전지를 대체할 수 있는 건전지로 생각되고 있다.
도 1 은 종래의 버튼형 공기 아연 전지의 단면도이다. 도 1 을 참조하면, 종래의 버튼형 공기 아연 전지는 양극으로서의 막 (membrane; 10) 과 음극으로서의 아연겔 (16) 을 포함하며, 막 (10) 과 아연겔 (16) 사이에는 세퍼레이터 (separator; 12) 가 개재된다. 그리고, 막 (10) 과 아연겔 (16) 은 각각 도전성의 양극캔 (18) 과 음극캔 (20) 내에 수용되어 전지를 구성한다.
막 (10) 은 물 분자를 포함하고 있는 투과성의 막으로서, 공기 중의 산소와 접촉하여 수산화 이온 (OH-) 을 발생시킨다. 이 반응은 다음의 화학식으로 표시될 수 있다.
O2 + 2H2O + 4e- ↔ 4OH-
상기의 반응에서 전자는 양극캔 (18) 을 통해 공급된다. 막의 재질로서는 통상 탄소를 많이 사용하나, 필요 전압 또는 응용 분야에 따라 적절한 재료를 사용할 수 있다.
이와 같이 양극에서의 반응에 산소가 필요하므로, 양극은 공기와 접촉할 수 있는 경로를 가지고 있어야 하며, 그에 따라 양극캔 (18) 의 하부에는 공기구멍 (14) 이 형성된다. 공기구멍 (14) 은 전지를 사용하지 않을 때에는 밀봉되어 양극에서의 반응을 억제한다.
상술한 화학 반응에 의해 발생된 수산화 이온은 세퍼레이터 (12) 를 통해 음극인 아연겔 (16) 로 전달된다. 세퍼레이터 (12) 는 수산화 이온에 대하여서는 투과성을 갖는 한편, 아연겔 (16) 이 누출되는 것을 막고 아연겔 (16) 과 막 (10) 을 절연하는 기능을 갖는다.
아연겔 (16) 은 아연 분말을 주로 포함하며, 첨가제와 전해질이 혼합된다. 통상 전해질로서는 수산화칼륨 (KOH) 수용액이 사용된다. 수산화 이온이 아연겔 (16) 내로 전달되면, 아연 분말이 수산화 이온과 반응하여 산화된다. 이 반응은 다음의 화학식으로 나타낼 수 있다.
Zn + 2OH- ↔ Zn(OH)2 + 2e-
Zn + 2OH- ↔ ZnO + H2O + 2e-
이 반응에 의하여 음극에서 전자가 발생되며, 발생된 전자는 음극캔 (20) 을 통해 전달된다. 이와 같은 화학 반응에 의해 이론적으로는 최대 1.65V 의 전압이 발생될 수 있다.
이와 같은 공기 아연 전지는 전압, 에너지 밀도, 방전 용량, 방전 특성 등에 있어 유리한 성질을 가지고 있으나, 종래의 공기 아연 전지의 사용 분야는 보청기, 카메라 등 특수한 분야에 제한되었으며, 특히 음극에서 발생된 전자를 양극으로 전달하기 위한 양극캔 (18) 및 음극캔 (20) 에 의한 밀봉이 필수적이어서 버튼형의 전지로만 판매될 뿐 이동식 단말기 또는 휴대폰의 배터리 등에 사용될 수 있는 형태, 바람직하게는, 직육면체 형태로는 제조되지 않았다.
따라서, 상기와 같은 유리한 성질을 가지고 있는 공기 아연 전지를 휴대폰 배터리 등에 사용될 수 있는 형태로 제조하는 방법이 필요하다. 즉, 양극과 음극 사이의 전자 전달에 필수적이기는 하나 종래의 공기 아연 전지를 버튼형으로밖에 제조할 수 없었던 문제인 양극캔 (18) 과 음극캔 (20) 에 의한 밀봉을 없애는 방법 개발이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 공기 아연 전지에 있어서 밀봉체로 기능하는 컵 상에 양극으로 기능하는 필름을 적층시켜 상기 컵과 필름 사이에 음극으로 기능하는 아연겔을 충진시킴으로써 공기 아연 전지의 밀봉을 효율적으로 함과 동시에, 전자 이동 경로로서 단자를 사용함으로써 공기 아연 전지의 제조시에 양극캔 (18) 과 음극캔 (20) 에 의한 밀봉을 배제하여 결과적으로 공기 아연 전지를 휴대폰 배터리 등으로 사용할 수 있는 형태로 제조하는 방법 및 그 방법에 의해 제조된 공기 아연 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따르면, 전지의 밀봉체로서 기능하는 컵, 전지의 양극으로 기능하며 상기 컵 상부에 접합되는 필름으로 서 제 1 표면은 소수성이고 제 2 표면은 이온 투과성을 갖는 필름, 및 전지의 음극으로 기능하는 아연 겔로서, 상기 컵과 밀봉체 사이에 충진되는 아연 겔을 포함하는 공기 아연 전지가 제공된다.
바람직하게는, 상기 공기 아연 전지는, 상기 아연 겔로부터 전지의 외부로 인출되어, 상기 아연 겔에서의 화학 반응에 의해 발생되는 전자들을 운반하는 음극 단자, 및 양극으로 기능하는 상기 필름에서 화학 반응이 일어날 수 있도록 외부로부터 상기 필름으로 전자들을 공급하는 양극 단자를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 필름의 제 1 표면은 소수성인 테프론 막이고, 제 2 표면은 이온 투과성을 갖는 폴리 프로필렌인 것이 바람직하다.
또한, 상기 컵은 폴리 프로필렌 재질인 것이 바람직하다.
한편, 상기 필름은 금속 메쉬를 포함하는 다층구조이고 상기 양극 단자는 상기 필름의 일단에 있어서 상기 금속 메쉬 상단에 위치하는 층이 제거되어 상기 금속 메쉬가 노출된 상태일 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 음극 단자가 S 형 또는 C 형으로 절곡된 형태이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 중앙부가 하향 함몰된 형상이고 전지의 밀봉체로 기능하는 컵을 준비하는 단계, 전지의 양극으로 기능하는 필름으로서 제 1 표면은 소수성이고 제 2 표면은 이온 투과성인 필름을 상기 컵 상에 접합시키는 단계, 및 상기 컵과 필름 사이의 공간에 전지의 음극으로 기능하는 아연 겔을 충진시키는 단계를 포함하는 공기 아연 전지의 제조 방 법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 공기 아연 전지의 제조 방법은 아연 겔에서 발생하는 전자들을 운반하기 위한 음극 단자를 아연 겔로 삽입시켜 전지 외부로 인출하는 단계, 및 필름으로 전자를 공급하기 위한 양극 단자를 형성시키는 단계를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 양극 단자를 형성시키는 단계는, 상기 필름의 일단에 있어서 금속 메쉬 상단에 위치하는 층을 제거하여 상기 금속 메쉬가 노출되도록 하는 단계를 포함한다.
상기 접합시키는 단계는, 열 융착, 초음파 융착 또는 접착제에 의한 접착에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 컵의 가장자리를 상기 필름을 감쌀 수 있는 형태로 절곡시켜, 상기 필름이 컵의 가장자리로 함입될 수 있도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 바람직하게는 컵의 필름의 제 2 표면과 동일한 재질이다.
또한, 바람직하게는, 상기 공기 아연 전지의 제조 방법은, 상기 음극 단자를 S 형 또는 C 형으로 절곡시키는 단계를 더 포함한다.
이하, 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 구체적으로 설명한다.
도 2a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기 아연 전지의 단면도이다. 공기 아연 전지는 밀봉체로서 기능하는 컵 (22), 상기 컵 (22) 상부에 융착 또는 접착되며 상기 화학식 1 의 반응을 일으키는 공기 양극으로서 기능하는 필름 (20), 및 컵 (22) 과 필름 (20) 사이에 충진되어 상기 화학식 2 의 반응을 일으키는 음극으로서의 아연겔 (26) 을 포함한다.
상기 컵 (22) 은 중앙부가 하향 함몰된 형상 또는 직사각형의 접시 형상이며, 컵 (22) 의 함몰 정도는 컵 (22) 과 필름 (20) 사이에 충진되는 아연 겔 (26) 의 양을 고려하여 적절하게 조절할 수 있다.
또한, 상기 공기 아연 전지는 아연 겔 (26) 로부터 전지 외부로 인출되는 음극 단자 (24), 및 필름 (20) 으로부터 연장되는 양극 단자 (25) 를 포함한다. 필름 (20) 은 도 2a 및 도 4 에 도시된 바와 같은 양극 단자 (25) 를 형성시킬 수 있는 형상으로 제조되며, 양극 단자 (25) 에 대한 설명은 후술한다. 음극 단자 (24) 는 화학식 2 의 반응에 의해 발생하는 전자들을 아연 겔 (26) 이 충진되어 있는 부분에서 전지 외부로 운반하며, 양극 단자는 필름 (20) 에서 화학식 1 의 반응이 일어날 수 있도록 전자들을 전지 외부로부터 필름 (20) 으로 운반한다. 공기 아연 전지에 있어서, 통상적으로 아연 겔 (26) 은 컵 (22) 과 필름 (20) 사이의 공간에 가득 채워질 수 없는데 이러한 이유로 상기 음극 단자 (24) 는 유동성이 있는 아연 겔 (26) 과 접하지 못할 가능성이 생기게 된다. 따라서, 공기 아연 전지의 내부에 삽입된 음극 단자 (24) 를 S 형 또는 C 형으로 절곡시켜 유동성인 아연 겔 (26) 이 어떠한 상태에 있는지 여부와 상관없이 항상 상기 아연 겔 (26) 과 접촉할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 공기 아연 전지에 있어서, 양극으로 기능하는 필름 (20) 은 도 3 에 도시된 바와 같은 필름이 사용된다. 양극 필름은 아연 겔 (300) 과 기 타 요소들을 분리하는 세퍼레이터 (350), 공기 중의 산소와 반응하여 상기 화학식 1 의 반응을 일으키는 촉매층 (330) 및 금속 메쉬 (320), 그리고 이산화탄소 흡수를 방지하여 전지 수명을 연장하기 위해 배치되는 소수성 막 (310) 을 포함한다. 촉매층 (330) 과 세퍼레이터 (350) 는 접착제 (340) 에 의해 접착된다. 일반적으로 세퍼레이터 (350) 로서는 이온 투과성을 갖는 재질, 예를 들어 폴리프로필렌 (Polypropylene) 재질을 사용하고, 소수성 막 (310) 으로는 테프론 (Teflon) 재질을 사용한다. 또한 촉매층 (330) 은 주로 탄소 재질이다.
도 3 에 도시된 필름에 있어서 소수성 막 (310) 은 비활성 (inert) 특성 때문에 타 물질과의 접합이 극히 어려운 반면, 세퍼레이터 (350) 는 접합이 용이한 특성을 갖는다. 따라서, 이러한 특성을 이용하여, 도 2 에 도시된 바와 같이 컵 (22) 상에 필름 (20) 의 세퍼레이터 (350) 를 접촉시켜 접착 효과를 증대시킬 수 있으며, 상기 접착 방법으로는 열 융착, 초음파 융착 또는 접착 방식이 사용될 수 있다. 이러한 컵 (22) 으로는 세퍼레이터 (350) 와 동일한 물질, 즉, 폴리프로필렌이 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 플라스틱, 수지 등 세퍼레이터 (350) 의 재질을 고려하여 밀봉에 적합한 고분자 물질을 사용할 수 있다.
또한, 도 3 에 도시된 필름에 있어서 금속 메쉬 (320) 는 도전성 물질로서, 필름 (20) 에서 일어나는 화학반응에 의해 생성된 전자들의 이동경로가 될 수 있다. 따라서, 도 2a 및 도 3 에 도시된 바와 같이 양극 단자 (25) 가 형성될 수 있도록 적절한 형상으로 제조된 필름 (20) 의 일단에 있어서 소수성 막 (310) 을 제거하여 금속 메쉬 (320) 가 노출될 수 있도록 하여, 노출된 금속 메쉬 (320) 를 양극 단자 (25) 로 활용할 수 있다.
한편, 공기 아연 전지는 컵 (22) 및 상부에 형성되는 필름 (20) 를 둘러싸는 케이스 (미도시) 를 추가로 포함할 수 있으며, 이 경우 케이스에는 공기의 소통을 위한 개구가 형성되어 필름 (20) 이 공기와 접촉하여 화학식 1 의 화학 반응을 일으킬 수 있도록 해야한다. 또한, 상기 케이스는 음극 단자 (24) 및 양극 단자 (25) 가 외부로 인출될 수 있도록 형성되어야 한다.
다음으로, 도 2b 를 참조하여 본 발명의 다른 실시형태에 따른 공기 아연 전지를 설명한다. 이 공기 아연 전지에서는, 컵 (22) 의 가장자리가 넓게 제조되어 필름 (20) 을 감쌀 수 있도록 형성되며, 이러한 구성에 의해 컵 (22) 과 필름 간의 접착력이 더욱 향상된다. 도 2b 에 도시된 공기 아연 전지에 있어서 전술한 컵 (22) 의 형상 외의 모든 구성은 도 2a 를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시형태와 실질적으로 동일하며, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 도 2b 에는 컵 (22) 이 필름 (20) 을 감싸는 형상에 대해서만 도시되었지만, 반대로 필름 (20) 의 면적을 컵 (22) 의 평면적보다 크게 하여 필름 (20) 의 가장자리를 절곡시켜 컵 (22) 을 감싸는 방식도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 아연 전지는, 중앙부가 하향 함몰된 직사각형 접시 형상의 컵 (22) 상부에 필름 (20) 이 적층되는 것만으로 공기 아연 전지의 완전한 밀봉을 달성할 수 있어 밀봉을 보다 효율적이고 용이하게 달성할 수 있다. 종래의 공기 아연 전지는 밀봉의 어려움으로 인해 특정 형태로만 제조될 수 있었으나, 본 발명은 이러한 밀봉의 어려움을 해결함으로써, 원하는 형태의 공 기 아연 전지의 제조를 가능하게 한다.
한편, 본 발명에 따른 공기 아연 전지는, 양극 및 음극에서의 화학반응에 요구되는 전자 이동 통로로서 음극 단자 (24) 및 양극 단자 (25) 를 이용함으로써, 종래 공기 아연 전지에서 전자 이동 통로로서 사용되었던 양극 캔 (18) 및 음극 캔 (20) 의 사용을 배제하여 전지의 전체적인 형태를 휴대폰 배터리에 적용시킬 수 있는 직육면체 형태로 구현할 수 있다.
다음으로, 도 2a 를 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 따른 공기 아연 전지의 제조 방법을 설명한다. 먼저 공기 아연 전지의 밀봉체로 기능하는 컵 (22) 을 준비한다. 컵 (22) 의 형상은 중앙부가 함몰된 형태 또는 직사각형 접시의 형상일 수 있다. 이 때 컵 (22) 의 하향 함몰된 부분에는 전지의 음극으로서 기능하는 아연 겔 (26) 이 채워질 것이기 때문에 채워질 아연 겔 (26) 의 양을 고려하여 컵 (22) 을 형성시킨다.
그 후, 컵 (22) 의 하향 함몰된 부분에 전지의 음극으로서 기능하는 아연 겔 (26) 을 채운다. 아연 겔 (26) 의 양은 컵 (22) 상에 필름 (20) 을 접착시켰을 때 생기는 공간을 완전히 채우지 않을 정도로 조절한다.
다음으로, 아연 겔 (26) 에 음극 단자 (24) 를 삽입시키고 컵 (22) 상에 필름 (20) 을 접합시킨다. 이 때, 필름 (20) 의 소수성 막 (310; 도 3 참조) 이 상측, 세퍼레이터 (350) 가 하측, 즉, 컵 (22) 과 접하는 위치에 오도록 하고, 음극 단자 (24) 가 컵 (22) 과 필름 (20) 의 접촉부분을 통해 아연 겔 (26) 로부터 외부로 인출될 수 있도록 한다. 또한, 전술한 바와 같이 음극 단자 (24) 가 유 동성인 아연 겔 (26) 과 접하지 못할 가능성을 제거하기 위해 상기 음극 단자 (24) 를 S 형 또는 C 형으로 절곡시키는 것이 바람직하다. 이러한 컵 (22) 과 필름 (20) 의 세퍼레이터 (350) 를 접합시키는 방식으로, 열 융착, 초음파 융착 또는 접착제에 의한 접착 방식이 사용될 수 있다. 컵 (22) 의 재질은 필름 (20) 내에서 하측에 위치되는 세퍼레이터 (350) 와 동일한 재질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 서로 접합되는 세퍼레이터 (350) 의 재질을 고려하여 접합이 용이한 물질로 선택되는 것이 바람직하며, 폴리 프로필렌 등의 고분자 물질로 선택하면 열 또는 초음파 융착에 의해 밀봉 효과를 더욱 증대시킬 수 있다.
구체적으로 열 융착은, 히터 (heater) 를 이용하여 컵 (22) 을 가열함으로써 접착을 수행하는 방식이다. 또한, 초음파에 의한 융착은, 적절한 형태의 지그 (jig) 를 제조하여 컵 (22) 및 필름 (20) 을 고정시키고, 초음파 융착 장비로 융착을 수행하는 방식이다. 한편, 접착제에 의한 접착 방식은 컵 (22) 의 가장자리, 즉, 필름 (20) 과 접합될 부분에 접착제를 도포한 후 필름 (20) 을 접착시키는 방식이며, 접착제 대신에 접착 테이프를 사용할 수도 있다.
컵 (22) 과 필름 (20) 의 접합에 있어서는, 이외에도 다양한 접합 방법이 사용될 수 있으며, 당업자는 공지된 접합 방법을 용이하게 선택하여 본 발명에 적용할 수 있을 것이다.
한편, 도 2b 에 도시된 바와 같이, 공기 아연 전지의 제조에 있어서 컵 (22) 의 가장자리가 넓게 제조된 경우에는 그 가장자리를 절곡시켜 필름 (20) 이 함입될 수 있도록 하는 공정이 추가로 행해질 수 있다. 이 공정을 추가적으로 행하면, 필름 (20) 과 컵 (22) 사이의 접합력을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 도 2b 에는 컵 (22) 이 필름 (20) 을 감싸는 방식에 대해서만 도시하였지만, 반대로 필름 (20) 의 면적을 컵 (22) 의 평면적보다 크게 형성하여 필름 (20) 의 가장자리를 절곡시켜 컵 (22) 을 감싸는 방식도 행해질 수 있다.
이렇게 본 발명에 따른 공기 아연 전지의 제조에 있어서는, 중앙부가 하향 함몰된 직사각형 접시 형태의 컵 (22) 의 상부에 필름 (20) 을 적층시키는 것만으로 용이하게 전지의 완전한 밀봉을 달성시킬 수 있어, 밀봉의 어려움에 따라 특정 형태로만 전지를 제조할 수 있었던 종래 기술의 문제를 해결하여 원하는 형태의 공기 아연 전지의 제조를 가능하게 한다.
다음으로, 필름 (20) 에서의 화학 반응을 위해 전자들을 공급하기 위한 용도로서의 양극 단자 (25) 를 형성시킨다. 양극단자 (25) 는 양극단자로 쓰일 필름 (20) 의 일단에 있어서 소수성 막 (310) 을 벗겨내고 금속 메쉬 (320) 를 노출시킴으로서 형성된다. 음극 단자 (24) 및 양극 단자 (25) 는 추후 형성된 공기 아연 전지의 케이스 (미도시) 외부로 인출될 수 있다.
이와 같이, 양극 및 음극에서의 화학반응에 요구되는 전자 이동 통로로서 음극 단자 (24) 및 양극 단자 (25) 를 이용함으로써, 양극 캔 (18) 및 음극 캔 (20) 의 사용을 배제시킬 수 있고, 이에 따라 공기 아연 전지의 원하는 형태, 구체적으로는 휴대폰 배터리에 적용시킬 수 있는 직육면체 형태로 구현할 수 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 범위에 속한다. 예를 들면, 본 명세서에서는 직육면체 형태의 공기 아연 전지 및 상기 전지의 제조 방법에 대하여 명시하였으나, 전지의 형태는 이에 한정되지 않으며, 당업자라면 본 발명을 이용하여 원하는 형태의 전지를 용이하게 제조할 수 있을 것이다. 또한, 본 명세서에서 설명한 각 구성요소의 재질은 당업자가 공지된 다양한 재질로부터 용이하게 선택하여 대체할 수 있다. 또한 당업자는 본 명세서에서 설명된 구성요소 중 일부를 성능의 열화 없이 생략하거나 성능을 개선하기 위해 구성요소를 추가할 수 있다. 뿐만 아니라, 당업자는 공정 환경이나 장비에 따라 본 명세서에서 설명한 방법 단계의 순서를 변경할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시형태가 아니라 특허청구범위 및 그 균등물에 의해 결정되어야 한다.
본 발명에 따르면, 공기 아연 전지의 원하는 형태, 예를 들면, 휴대폰 배터리에 적용시킬 수 있는 직육면체 형태로 구현할 수 있다.

Claims (14)

  1. 전지의 밀봉체로서 기능하는 컵;
    전지의 양극으로 기능하며, 상기 컵 상부에 접합되는 필름으로서, 제 1 표면은 소수성이고 상기 컵과 접하는 제 2 표면은 이온 투과성을 갖는 필름; 및
    전지의 음극으로 기능하는 아연 겔로서, 상기 컵과 밀봉체 사이에 충진되는 아연 겔
    을 포함하는 공기 아연 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 아연 겔로부터 전지의 외부로 인출되어, 상기 아연 겔에서의 화학 반응에 의해 발생되는 전자들을 운반하는 음극 단자; 및
    양극으로 기능하는 상기 필름에서 화학 반응이 일어날 수 있도록 외부로부터 상기 필름으로 전자들을 공급하는 양극 단자
    를 더 포함하는 공기 아연 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 표면은 테프론 재질이며, 상기 제 2 표면은 폴리 프로필렌 재질인, 공기 아연 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 컵은 폴리 프로필렌 재질인, 공기 아연 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 컵은 상기 필름의 제 2 표면과 동일한 재질인, 공기 아연 전지.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 필름은 금속 메쉬를 포함하는 다층구조이고,
    상기 양극 단자는, 상기 필름의 일단에 있어서 상기 금속 메쉬 상단에 위치하는 층이 제거되어 상기 금속 메쉬가 노출된 상태인, 공기 아연 전지.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 음극 단자는, S 형 또는 C 형으로 절곡된 형태인, 공기 아연 전지.
  8. 중앙부가 하향 함몰된 형상이고 전지의 밀봉체로 기능하는 컵을 준비하는 단계;
    전지의 양극으로 기능하는 필름으로서, 제 1 표면은 소수성이고 제 2 표면은 이온 투과성인 필름을, 상기 제 2 표면이 상기 컵과 접하도록 하여 상기 컵 상에 접합시키는 단계; 및
    상기 컵과 상기 필름 사이의 공간에 전지의 음극으로 기능하는 아연 겔을 충 진시키는 단계
    를 포함하는 공기 아연 전지의 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 아연 겔에서 발생하는 전자들을 운반하기 위한 음극 단자를 아연 겔로 삽입시켜 전지 외부로 인출하는 단계; 및
    상기 필름으로 전자를 공급하기 위한 양극 단자를 형성시키는 단계
    를 더 포함하는 공기 아연 전지의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 필름은 금속 메쉬를 포함하는 다층구조이고,
    상기 양극 단자를 형성시키는 단계는, 상기 필름의 일단에 있어서 상기 금속 메쉬 상단에 위치하는 층을 걷어내어 상기 금속 메쉬가 노출되도록 하는 단계를 포함하는, 공기 아연 전지의 제조 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 접합시키는 단계는, 열 융착, 초음파 융착 또는 접착제에 의한 접착에 의해 수행되는, 공기 아연 전지의 제조 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 컵의 가장자리를 상기 필름을 감쌀 수 있는 형태로 절곡시켜, 상기 필름이 컵의 가장자리로 함입될 수 있도록 하는 단계를 더 포함하는 공기 아연 전지의 제조 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 컵은 상기 필름의 제 2 표면과 동일한 재질인, 공기 아연 전지의 제조 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 음극 단자를 S 형 또는 C 형으로 절곡시키는 단계를 더 포함하는 공기 아연 전지의 제조 방법.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9419285B2 (en) 2012-12-07 2016-08-16 Samsung Electronics Co., Ltd. All-solid battery
US9343786B2 (en) 2012-12-10 2016-05-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrochemical device
US20150118585A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-30 ZAF Energy Systems, Incorporated Electronic device with uncontained air breathing battery
US20160204491A1 (en) * 2015-01-08 2016-07-14 Revolution Power Inc. Zinc-air battery systems and methods
US10279312B2 (en) * 2016-03-06 2019-05-07 Angelo Karavolos Electronic component and material for sustainable removal of waste products and generation of consumables
CN109818374B (zh) * 2019-04-12 2020-11-10 易航时代(北京)科技有限公司 一种综合能源发电系统

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200415242Y1 (ko) 2006-02-21 2006-04-28 주식회사 이엠따블유안테나 원통형 공기 아연 전지의 필름 밀봉 구조

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4687714A (en) * 1986-02-04 1987-08-18 Rayovac Corporation Case for metal/air electrochemical cells, and cells and lantern batteries thereof
US5432022A (en) * 1993-11-12 1995-07-11 Dreisbach Electromotive Inc. Coated cathode for rechargeable metal battery
US6183902B1 (en) * 1998-06-05 2001-02-06 Eveready Battery Company, Inc. Beaded electrode cup for a miniature galvanic cell
WO2000033411A1 (en) * 1998-11-30 2000-06-08 Electric Fuel Limited Pressurized metal-air battery cells
US6447947B1 (en) * 1999-12-13 2002-09-10 The Gillette Company Zinc/air cell
JP3070035U (ja) * 1999-12-28 2000-07-14 パイオニクス株式会社 カ―ド型二次電池のケ―シング
US6602629B1 (en) * 2000-05-24 2003-08-05 Eveready Battery Company, Inc. Zero mercury air cell
US6830847B2 (en) * 2001-04-10 2004-12-14 The Gillette Company Zinc/air cell
JP2002324524A (ja) * 2001-04-24 2002-11-08 Mitsubishi Electric Corp 電池およびその製造方法
JP2006019246A (ja) * 2004-06-01 2006-01-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルカリ電池の外装体用薄膜およびそれを用いた薄型空気電池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200415242Y1 (ko) 2006-02-21 2006-04-28 주식회사 이엠따블유안테나 원통형 공기 아연 전지의 필름 밀봉 구조

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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