▣ 회로 기판과 통합해 두께 0.3㎜

얇고 구부릴 수 있는 특징을 갖춘「유기 래디컬 전지」를 박형화했다. 표준 규격으로 두께가 0.76㎜로 정해져 있는 IC 카드에 내장할 수 있으며, 큰 전력을 필요로 하는 화면 표시 기능이나 통신 기능, 고도의 암호화 처리 기능을 탑재할 수 있게 된다고 한다.

NEC는 두께가 0.3㎜로 매우 얇은 2차 전지를 개발했다(그림1). 표준 규격으로 두께가 0.76㎜로 정해져 있는 IC 카드에 내장되어 있다고 한다. 동사가 2001년에 제안한「유기 래디컬 전지」를 향상시켰다. 이 전지의 박형화는 지금까지 0.7㎜가 한계로 IC 카드에 내장하는 것은 어려웠다.


유기 래디컬 전지는 플라스틱의 일종인 유기 래디컬 화합물을 전극 활물질에 이용한 전지이다. 유기 래디컬 화합물과 탄소 섬유로부터 이루어지는 복합 정극에 전해액을 침투시키는 것으로, 겔 상으로 유연성이 있는 전극을 실현하고 있어, 얇고 구부릴 수 있는 특징을 갖추고 있다.
또한, 래디컬 부위의 산화 환원 반응에 의해 충방전을 하는 원리로, 고출력성(한 번에 큰 전류를 방전 가능)이라는 특징도 있다. 「리튬 이온 전지를 비롯한 다른 2차 전지에는 없는 특징을 살려, IC 카드의 고기능화 및 전자 종이 등에 적용이 기대되고 있다」(NEC).

(그림1) 0.3㎜으로 얇은 유기 래디칼 전지 출처:NEC


NEC는 이번에 인쇄 기술을 이용하여 회로 기판과 유기 래디칼 전지를 일체화함으로써 두께를 기존의 1/2 이하가 되는 0.3㎜까지 박형화 했다. 구체적으로는 배터리를 감싸는 외장재로서, 회로 기판에도 이용할 수 있는 두께 0.05㎜의 폴리머 필름을 사용했다. 그리고 인쇄 기술을 사용하여 음극을 회로 기판에 직접 형성하는 동시에, 음극 상에 separator(절연체) 및 래디컬 폴리머 정극 등을 적층하여 제작하는 것으로, 0.3㎜의 두께를 실현하고 있다. 기존 제품은 외장재로서 이용하고 있던 알루미늄 라미네이트의 두께만으로 0.2㎜를 필요로 하고 있었다고 한다.


또한, 이번 회로 기판상에는 소형 전자 부품도 실장할 수 있으므로, 전지뿐만 아니라 안테나와 IC를 실장한 회로 기판을 이용하면, 전지를 내장한 규격 사이즈의 IC카드가 실현 가능하게 된다. 「큰 전력을 필요로 하는 화면 표시 기능이나 통신 기능, 고도의 암호화 처리 기능을 IC카드에 탑재 가능하게 되는 등, 폭넓은 용도로의 적용을 실현했다」(동사).


3×3cm로 두께가 0.3 mm, 전지 용량이 3mAh의 프로토타입으로, 5kW/l과 높은 출력 밀도를 얻을 수 있다는 것을 확인했다. 이 프로토타입을 사용하면, 1회 충전으로 표시 화면을 2,000회 갱신하고 플래시를 360회 연속 발광시키거나 위치 정보를 35회 송신할 수 있다고 한다. 또한 충방전 사이클 시험에서는 500회 충방전을 반복한 다음에도 초기 용량에 대해서 75%의 용량을 유지할 수 있는 것을 확인했다. 「휴대 전화기용 리튬 이온 전지와 동등한 성능이며, 높은 실용성을 실증할 수 있었다.」(NEC).


<출처>EE Times Japan, 2012. 03. 05

Posted by TopARA

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