KR100624894B1 - Lithium ion rechargeable battery - Google Patents

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Abstract

두 전극과 두 전극이 닿는 면에 설치된 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체가 케이스에 수용되어 이루어지는 리튬 이온 이차 전지에 있어서, 전지 길이 방향 즉, 세퍼레이터의 종방향의 인장강도를 세퍼레이터의 횡방향 인장강도보다 크게 한 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지가 개시된다. In a lithium ion secondary battery in which an electrode assembly having a separator provided on a surface where two electrodes are in contact with two electrodes is accommodated in a case, the tensile strength in the longitudinal direction of the battery, that is, the longitudinal direction of the separator, is greater than the transverse tensile strength of the separator. Disclosed is a lithium ion secondary battery.

본 발명은 세퍼레이터 횡방향 인장강도를 강하게 함으로써 외부 충격시의 파손에 의한 세퍼레이터 손상과 그로 인한 내부 단락을 효과적으로 방지할 수 있다. The present invention can effectively prevent separator damage and internal short circuit caused by breakage at the time of external impact by strengthening the lateral tensile strength of the separator.

Description

리튬 이온 이차 전지 {Lithium ion rechargeable battery}Lithium ion rechargeable battery {Lithium ion rechargeable battery}

도1은 통상적인 원통형 리튬 이온 전지의 구조를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional cylindrical lithium ion battery;

도2는 원통형 리튬 이온 전지의 환봉 충돌 실험에서 나타나는 전형적인 시간(분)에 따른 온도(℃) 변화 패턴들을 나타내는 그래프이다. FIG. 2 is a graph showing temperature (° C.) change patterns with typical time (minutes) shown in a round bar collision test of a cylindrical lithium ion battery. FIG.

본 발명은 리튬 이온 이차 전지에 관한 것으로, 보다 상세하게는 리튬 이온 이차 전지의 세퍼레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium ion secondary battery, and more particularly to a separator of a lithium ion secondary battery.

리튬 이온 이차 전지는 충방전이 가능하며, 경량 고용량화의 측면에서 다른 화학 전지들에 비해 유리하여 최근 휴대용 개인정보 단말기(PDA), 셀룰러폰, 노트북 컴퓨터 등의 전원으로 많이 개발, 사용되고 있다. Lithium ion secondary batteries are capable of charging and discharging, and are advantageous in comparison with other chemical batteries in terms of light weight and high capacity, and thus, lithium ion secondary batteries have been recently developed and used as power sources for portable personal digital assistants (PDAs), cellular phones, and notebook computers.

그러나, 리튬 금속이 가지는 높은 활성을 이온 형태로 전극 사이를 출입하도록 하여 안정화시킨 리튬 이온 이차 전지에서도 역시 안전 확보가 가장 큰 문제가 되고 있다. 리튬 이온 이차 전지의 안전 문제는 리튬이 이온 형태로 이용되지만 작은 크기에 큰 전기 용량을 가지고 있다는 점과 비수계 전해질을 사용한다는 점에서 기인하는 바 크다. However, even in lithium ion secondary batteries stabilized by allowing high activity of lithium metal to enter and exit between electrodes in the form of ions, safety is also a major problem. The safety problem of lithium ion secondary batteries is largely due to the fact that lithium is used in the form of ions but has a small size and a large electric capacity and uses a non-aqueous electrolyte.

도1의 원통형 리튬 이온 이차 전지를 통해 리튬 이온 이차 전지의 구조를 개략적으로 살펴보면, 두 전극과 그 사이에 개재되는 세퍼레이터로 이루어진 전극 조립체가 전해액과 함께 원통형 케이스에 수용되어 있다.Referring to the structure of a lithium ion secondary battery through the cylindrical lithium ion secondary battery of FIG. 1, an electrode assembly including two electrodes and a separator interposed therebetween is accommodated in a cylindrical case together with an electrolyte.

도1을 참조하여 원통형 이차 전지의 형성방법을 살펴보면, 먼저, 직사각의 판형으로 형성된 두 전극(25)과 이들 전극 사이에 개재되어 두 전극 사이의 단락을 방지하는 세퍼레이터가(21,23) 적층되고, 와형으로 권취되어 젤리롤로 통칭되는 전극 조립체(20)를 이룬다. 각 전극판은 금속 포일로 이루어지는 집전체에 활물질 슬러리가 도포되어 이루어진다. Referring to Figure 1, a method of forming a cylindrical secondary battery, first, two electrodes 25 formed in a rectangular plate shape and a separator (21, 23) interposed between these electrodes to prevent a short circuit between the two electrodes are stacked , To form an electrode assembly 20 wound in a spiral shape, commonly referred to as a jelly roll. Each electrode plate is made by coating an active material slurry on a current collector made of a metal foil.

전극판이 감기는 방향으로 집전체의 시작단과 끝단에는 슬러리가 도포되지 않는 무지부가 존재한다. 무지부에는 한 전극판에 통상 하나씩 전극 탭(27,29)이 설치된다. 전극 탭(27,29)은 원통형 캔(10) 및 캔(10)과 절연된 캡 어셈블리(80)와 전기접속되어 충방전시 전극 조립체와 외부 회로를 연결하기 위한 통로의 일부를 형성한다. 전극 조립체(20)에서 전극 탭은 하나가 원통형 캔(10)의 개구부 방향인 위쪽으로, 다른 하나는 아래쪽으로 전극에서 인출되도록 형성된다. In the direction in which the electrode plate is wound, there is a non-coated portion at which the slurry is not applied at the start end and the end of the current collector. In the uncoated portion, electrode tabs 27 and 29 are usually provided on one electrode plate one by one. The electrode tabs 27 and 29 are electrically connected to the cylindrical can 10 and the cap assembly 80 insulated from the can 10 to form part of a passage for connecting the electrode assembly and an external circuit during charging and discharging. In the electrode assembly 20, the electrode tab is formed to be pulled out of the electrode, one upward in the direction of the opening of the cylindrical can 10 and the other downward.

전극 조립체는 상하에 위치하는 상, 하 절연판(13a,13b)과 차례로 캔 개구부를 통해 원통형 캔(10)에 투입된다. 전극 조립체의 캔 내 유동을 막기 위한 비드가 캔에 형성되고, 전해액이 주입된다. 캔의 개구부 내측 벽에 절연 가스켓(30)이 설치되고, 가스켓(30) 내측으로 캔(10)의 개구부를 마감하는 캡 어셈블리(80)가 설치된다. The electrode assembly is introduced into the cylindrical can 10 through the can openings in order with the upper and lower insulating plates 13a and 13b positioned up and down. Beads are formed in the can to prevent flow in the can of the electrode assembly, and the electrolyte is injected. An insulating gasket 30 is installed on the inner wall of the opening of the can, and a cap assembly 80 that closes the opening of the can 10 is installed inside the gasket 30.

캡 어셈블리(80)로서 전극 탭들 가운데 하나의 탭(27)과 용접되는 벤트 어셈블리, PTC(Positive Thermal Coefficient:60), 전극 단자를 가진 캡업(70)이 삽입된다. 벤트 어셈블리는 통상적으로 아래쪽의 밴트(40)와 벤트의 작용과 함께 파단되어 전류의 경로를 끊는 전류 차단기(CID:Current Interrupt Device:50)를 구비하여 이루어진다. As the cap assembly 80, a vent assembly welded to one of the electrode tabs 27, a positive thermal coefficient 60 (PTC), and a cap up 70 having electrode terminals are inserted. The vent assembly is typically provided with a current interrupter (CID: Current Interrupt Device) 50 that breaks with the action of the vent 40 and the vent below and breaks the path of the current.

그리고, 가스켓(30) 내측에 투입된 캡업(70) 등을 마개로 원통형 캔(10)의 개구부 벽체에 내측 및 아래쪽으로 압력을 가해 캔을 봉합하는 클림핑 작업이 이루어진다. 또한, 전지의 외부에 외장재를 입히는 튜빙(tubing) 작업이 이루어진다.Then, a crimping operation is performed to seal the can by applying pressure to the opening wall of the cylindrical can 10 inward and downward with a cap up 70 inserted into the gasket 30. In addition, a tubing operation of applying an exterior material to the outside of the battery is performed.

세퍼레이터는 기본적으로 두 전극 사이의 단락을 방지해야 하므로 절연성이 우수할 물질로 이루어진다. 단, 단락을 방지하되 두 전극 사이에 이온이 충분히 이동할 수 있도록 이온 전도성이 높아야 한다. 또한, 전지의 정상적 충방전 작용이나 내부 미세 단락과 같은 비정상적인 현상에서 발생하는 열에 잘 견디고, 전극 조립체에 닿는 전해액에 의해서도 변성되지 않고 장기간 유지되어야 한다. The separator is basically made of a material that is excellent in insulation because it must prevent a short circuit between two electrodes. However, to prevent a short circuit, the ion conductivity must be high enough to allow sufficient ions to move between the two electrodes. In addition, it must withstand heat generated from abnormal phenomena such as normal charging / discharging action of the battery or internal fine short circuit, and must be maintained for a long time without being denatured by the electrolyte that contacts the electrode assembly.

그리고, 세퍼레이터는 전극을 형성하는 과정이나, 완성된 전지를 사용하는 과정에서 외부의 충격이나, 공정상 가해지는 압력에 파손되지 않도록 일정 이상의 기계적 강도를 가져야 한다. In addition, the separator should have a certain mechanical strength or higher so as not to be damaged by external impact or pressure applied in the process of forming an electrode or using a completed battery.

통상적으로 리튬 이온 이차 전지에는 폴리에칠렌이나 폴리프로필렌 같은 폴리올레핀계 세퍼레이터가 사용된다. 이들 세퍼레이터에는 이들 폴리머와 가소제 외에 이온 전도성을 높이기 위해 무기물 필러(filler)가 더 첨가될 수 있다. Typically, a polyolefin separator such as polyethylene or polypropylene is used for a lithium ion secondary battery. In addition to these polymers and plasticizers, these separators may further include inorganic fillers to increase ion conductivity.

세퍼레이터와 관련하여 안정성에 가장 문제가 되는 것 가운데 하나가 외부의 일정 범위의 기계적 충격에 대한 발연, 발화, 파열을 방지하는 문제이다. 기계적 충격에 대한 안정성은 통상 전지의 축 방향 혹은 종방향을 기준으로 중간 부분을 환봉으로 서로 축방향이 90도를 이루도록 충돌시키고 그 결과로써 판단한다. 그 결과는 시간에 따른 전지의 표면 온도가 된다. 즉, 시간에 따라 환봉충돌 후 온도가 급격히 올라가면 전지 내부의 두 전극 사이에 단락이 발생한 것으로 판단된다. One of the most problematic issues with regard to separators is the prevention of smoke, ignition and rupture of a range of external mechanical shocks. Stability against mechanical shock is usually determined as a result of colliding the intermediate parts 90 degrees with the round bar based on the axial or longitudinal direction of the battery. The result is the surface temperature of the battery over time. That is, if the temperature rises rapidly after the round bar collision with time, it is determined that a short circuit occurs between the two electrodes in the battery.

그런데, 비록 전지에 대한 외부 충격 시험에서 통과하는 경우에도 기존의 리튬 이온 이차 전지들은 대량 생산에 따른 특성 산포를 피할 수 없으며, 수익성 제고를 위해 한정된 범위에서 세퍼레이터 재료를 선택해야 하므로 제조회사를 막론하고 전지의 실제 사용과정에서 충격으로 리튬 이온 이차 전지 표면 온도가 급격히 상승하고, 발화, 파열되는 문제가 발생하고 있다. However, even if the battery passes the external impact test, the existing lithium ion secondary batteries cannot avoid the characteristic distribution due to mass production, and therefore, regardless of the manufacturer, it is necessary to select a separator material in a limited range to improve profitability. In the actual use process of the battery, the surface temperature of the lithium ion secondary battery is rapidly increased due to the impact, and there is a problem of ignition and bursting.

이런 문제는 전지의 불량으로 인한 폐기라는 단순한 문제로 그치지 않고, 그 제조회사에 대한 고객의 신뢰성이 추락되고, 신규 고용량 전지의 개발을 지연시키는 문제를 발생시킨다.This problem is not only a problem of disposal due to a defective battery, but also causes a problem that the customer's trust in the manufacturer falls and delays the development of a new high capacity battery.

한편, 외부 충격에 대항하기 위해 세퍼레이터의 기계적 강도를 높이려고 폴리에칠렌 등에서 분자량을 높일 경우, 세퍼레이터 박막 가공성이 떨어지고, 셧다운(shot down) 특성이 나빠지는 특성이 있다. 또한, 기계적 강도를 높이기 위해 세퍼레이터 막에 대해 연신을 많이 시킬 경우, 전지가 열을 받으면 연신된 세퍼레이터막이 심하게 수축되므로 전지 내에서 단락을 발생시킬 가능성이 커져 열적, 전기적으로 안전성이 떨어지게 된다. On the other hand, when the molecular weight is increased in polyethylene or the like in order to increase the mechanical strength of the separator in order to counteract an external impact, the separator thin film formability is inferior, and there is a characteristic that the shutdown (shot down) property is deteriorated. In addition, in the case where the separator film is stretched to increase the mechanical strength, when the battery receives heat, the stretched separator film is severely shrunk, thereby increasing the possibility of generating a short circuit in the battery, thereby deteriorating thermal and electrical safety.

본 발명은 상기한 리튬 이온 이차 전지의 문제점을 제거하기 위한 것으로, 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 강한 세퍼레이터를 가진 리튬 이온 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery having a strong separator capable of improving the safety of the battery, to solve the above problems of the lithium ion secondary battery.

본 발명은 외부 기계적 충격에 대항하여 세퍼레이터의 기계적 손상을 방지할 수 있고, 동시에 열적으로도 안전성을 유지할 수 있는 세퍼레이터를 가진 리튬 이온 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery having a separator capable of preventing mechanical damage of the separator against external mechanical shock and at the same time maintaining thermal stability.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 리튬 이온 이차 전지는,The lithium ion secondary battery of the present invention for achieving the above object,

두 전극과 두 전극이 닿는 면에 설치된 세퍼레이터를 구비하는 전극 조립체가 케이스에 수용되어 이루어지는 리튬 이온 이차 전지에 있어서, 전지 길이 방향 즉, 세퍼레이터의 종방향의 인장강도를 세퍼레이터의 횡방향 인장강도보다 크게 한 것을 특징으로 한다.In a lithium ion secondary battery in which an electrode assembly having a separator provided on a surface where two electrodes are in contact with two electrodes is accommodated in a case, the tensile strength in the longitudinal direction of the battery, that is, the longitudinal direction of the separator, is greater than the transverse tensile strength of the separator. It is characterized by one.

본 발명에서 세퍼레이터의 종방향 인장 강도는 1400Kgf/cm2보다 크거나 같게 하는 것이 충돌에 의한 기계적 손상을 방지하는 데 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the longitudinal tensile strength of the separator be greater than or equal to 1400 Kgf / cm 2 to prevent mechanical damage due to collision.

본 발명에서 세퍼레이터의 찌름강도는 600gf이상으로 하는 것이 역시 외부 충격시의 파손에 의한 세퍼레이터 손상과 그로 인한 내부 단락 방지의 관점에서 바람직하다.In the present invention, the puncture strength of the separator is preferably 600 gf or more from the viewpoint of preventing damage to the separator due to breakage at the time of external impact and thereby preventing internal short circuit.

본 발명에서 세퍼레이터의 열수축율은 4% 이하로 유지되는 것이 바람직하다. In the present invention, the thermal contraction rate of the separator is preferably maintained at 4% or less.

본 발명에서 세퍼레이터는 폴리에칠렌이나 폴리프로필렌, 이들의 적층막 등이 사용될 수 있다.In the present invention, the separator may be polyethylene, polypropylene, a laminated film thereof, or the like.

이하 도면을 참조하면서 비교례와 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings and examples of the present invention.

먼저, 본 발명과 관련하여 세퍼레이터의 인장 강도, 연신율, 찌름 강도 및 열수축율 측정에 대한 구체적 방법과, 이차 전지에 대한 외부 충격에 대한 안전성을 실험하는 방법에 대해 살펴본다.First, in relation to the present invention, a specific method for measuring tensile strength, elongation, puncture strength, and heat shrinkage of a separator, and a method for testing safety against external impact on a secondary battery will be described.

인장강도 및 연신율 측정은 Hounsfield test equipment(TM)사의 0050 모델 100RC를 사용하였고, 인장실험 시편은 길이 40mm, 폭 10mm, 최대 하중 10kg, 척간격 20mm, 인장 속도 100mm/분(min)의 조건으로 시편이 파단될 때의 최대 하중치와 길이를 기록한다. Tensile strength and elongation were measured by Hounsfield test equipment (TM) 0050 Model 100RC. Tensile test specimens were 40mm long, 10mm wide, 10kg maximum load, 20mm chuck spacing, and 100mm / min tensile speed. Record the maximum load and length at which this break occurs.

찌름 강도는 Katotech(TM)사의 KES-G5 handy type compression tester를 사용하고, 핀의 끝단 곡률 반경은 0.5mm, 하강속도는 2mm/sec로 측정된다. The sticking strength is measured by Katotech (TM) KES-G5 handy type compression tester. The tip radius of curvature is 0.5mm and the lowering speed is 2mm / sec.

열수축율은 15cm 전후 길이의 시료를 상온에서 길이 측정 후 90도씨의 온도에서 1시간 방치한 뒤 수축된 길이를 재어 그 비율로 나타내는 것으로 한다. The heat shrinkage rate shall be expressed in terms of the shrinkage length after leaving the sample about 15 cm long at room temperature for 1 hour after measuring the length at room temperature.

환봉충돌 시험은 화성 충방전 공정(formation)이 완료된 전지를 상온에서 0.5C 정전류 모드로 2.75볼트까지 방전하고, 30분 방치 후, 0.5C, 4.2볼트의 정전류 정전압 모드로 3시간 충전하여 충전심도를 100%로 만든 표준충전 상태의 리튬 이온 이차 전지를 사용하여 실시한다. 이때 전류와 관련하여 통상과 같이 1C 전류는 전지 용량을 한 시간에 충방전할 수 있는 전류 크기를 의미한다. 전지는 평편한 철판에 수평으로 놓이고, 일정 직경(가령, 15.8mm)의 환봉을 축방향이 서로 수직하게 전지 위에 놓인다. 환봉 위에 일정 질량(9.1kg)의 추가 일정 높이(610±25mm)에서 자유낙하하여 환봉과 전지의 충돌이 이루어지게 한다.The round bar collision test discharges the battery that has completed the Mars charge and discharge process (formation) to 2.75 volts at 0.5C constant current mode at room temperature, and after charging for 30 hours in a constant current constant voltage mode of 0.5C and 4.2 volts for 3 hours, It is carried out using a lithium ion secondary battery in a standard charge state made of 100%. At this time, as usual with respect to the current 1C current refers to the amount of current that can charge and discharge the battery capacity in one hour. The cell is placed horizontally on a flat iron plate, and a round bar of a certain diameter (eg 15.8 mm) is placed on the cell in the axial direction perpendicular to each other. Free fall on the round bar at an additional constant height (610 ± 25 mm) of a certain mass (9.1 kg) to allow the round bar to collide with the battery.

환봉충돌 시험을 할 때는 전지 하단에 열전쌍 온도계를 붙여 충돌 후 전지의 표면 온도 변화를 관찰한다. 또한, 전지의 OCV(open current voltage)를 측정하여 내부 단락 여부를 판단한다. 그리고, 전지 해체를 통해 내부 전극 조립체 상태와 단락 부위를 관찰한다. In the round bar collision test, attach a thermocouple thermometer to the bottom of the cell and observe the surface temperature change after the crash. In addition, by measuring the open current voltage (OCV) of the battery to determine whether the internal short circuit. Then, the state of the internal electrode assembly and the short circuited part are observed through battery disassembly.

일반적으로, 환봉 충돌 시험의 결과는 대개 전지의 제조 회사에 관계없이 도2에 나타난 것과 같은 6개의 전형적 패턴으로 구분될 수 있다. 도2는 원통형 리튬 이온 전지의 환봉 충돌 실험에서 나타나는 전형적인 시간(분)에 따른 온도(℃) 변화 패턴들을 나타내는 그래프이다. 이때, LO는 L0-Ⅰ과 L0-Ⅱ로 세분될 수 있다. 통상의 원통형 리튬 이온 이차 전지는 그 결과 현상, 특히 전지 표면 온도의 변화 속도에 따라 6단계의 아래 표와 같은 수준으로 나뉘어질 수 있다. In general, the results of the round bar crash test can be divided into six typical patterns, as shown in Figure 2, usually regardless of the manufacturer of the cell. FIG. 2 is a graph showing temperature (° C.) change patterns with typical time (minutes) shown in a round bar collision test of a cylindrical lithium ion battery. FIG. In this case, the LO may be subdivided into L0-I and L0-II. Conventional cylindrical lithium ion secondary batteries can be divided into levels as shown in the table below in six steps depending on the phenomenon, in particular the rate of change of the surface temperature of the battery.

수준level L0L0 L1L1 L2L2 L3L3 L4L4 L5L5 현상phenomenon 변화없음No change 누액Leak 200℃미만 연기발생Smoke below 200 ℃ 200℃이상 연기발생Smoke over 200 ℃ 발화Fire 폭발, 파열Explosion, burst

OCV 측정은 충돌 후 12시간 전지를 방치한 후 이루어지는데 수준이 L0인 경우에만 정상 전압인 4볼트 내외가 유지되고 나머지는 0볼트가 된다. 0볼트는 충돌에 의해 전지 내부 단락이 발생함을 의미한다. The OCV measurement is made after leaving the battery for 12 hours after a collision. Only when the level is L0, the normal voltage is maintained around 4 volts and the rest is 0 volts. Zero volts means a short circuit occurs inside the battery due to a collision.

전지 해체 검사는 충돌 후 일정 시간 방치를 거쳐 전지를 해체하여 각 전극 구성 요소의 외관을 관찰하는 방법으로 이루어진다.The battery dismantling test consists of a method of dismantling the battery after a certain period of time after the collision to observe the appearance of each electrode component.

먼저, 종래의 문제가 발생한 전지의 해체 검사를 통해 보면 환봉 충돌시 세퍼레이터나 전극판의 손상, 파단은 환봉의 축방향, 즉, 세퍼레이터의 횡방향으로 이루어짐을 확인할 수 있다. 이때 세퍼레이터 파단에 작용하는 힘은 극판 사이의 압축력과 전지의 길이 방향인 세퍼레이터 종방향으로 작용하는 충격력으로 판단할 수 있다.First, through the dismantling inspection of a battery having a conventional problem, it can be confirmed that damage or breakage of a separator or an electrode plate during a round bar collision occurs in the axial direction of the round bar, that is, in the transverse direction of the separator. At this time, the force acting on the breakage of the separator may be determined by the compressive force between the pole plates and the impact force acting in the longitudinal direction of the separator, which is the longitudinal direction of the battery.

이런 판단에 따라 시판되는 여러 가지 특성을 가진 세퍼레이터를 제1 비교례군으로 하여 기존 타입의 원통형 리튬 이온 이차 전지에 적용하여 환봉 충돌 시험을 한 결과 세퍼레이터의 횡방향 파단, 파손은 세퍼레이터의 종방향 인장 강도, 연신율 및 찌름 강도와 연관성을 가지는 것을 확인할 수 있다. Based on these judgments, a commercially available separator with various characteristics as the first comparative group was applied to a cylindrical lithium ion secondary battery of a conventional type, and a round bar crash test resulted in lateral failure and breakage of the separator. It can be confirmed that it has a correlation with elongation and sticking strength.

아래의 표2는 실험에 사용된 전지에 투입된 제1 비교례군의 각 비교례 세퍼레이터 종류의 찌름 강도, 종방향 인장 강도, 종방향 연신율을 나타내며, 표3은 각 비교례 세퍼레이터 종류를 채택한 전지에 대한 환봉 충돌 실험의 결과를 표1의 각 수준에 해당하는 실험 개체 수로 표시한 것이다. 단, LOT구분이 다름은 공정 조건이 다름을 의미하므로 다른 LOT에서 세퍼레이터간 비교는 어려운 것이나, 각 LOT에 세퍼레이터가 2종류 이상 포함되므로 상대적 비교는 의미가 있는 것이며, 전체적인 비교도 가능한 것으로 볼 수 있다. 비고는 시험을 통과할 수 있는 가를 판단한 것이다. 현상에서 수준 L1,L2는 통상의 환봉 충돌 시험을 통과할 수 있는 것이고, L3이상은 불합격 수준이다.Table 2 below shows the puncture strength, longitudinal tensile strength, and longitudinal elongation of each of the comparative separator types of the first comparative group put into the battery used in the experiment, and Table 3 shows the batteries adopting each comparative separator type. The results of the round bar collision test are shown as the number of test subjects corresponding to each level of Table 1. However, different LOT classification means different process conditions, so it is difficult to compare the separators in different LOT, but the relative comparison is meaningful because two or more separators are included in each LOT. . Note is the determination of whether the test can be passed. In the development, levels L1 and L2 are able to pass the normal round impact test, and above L3 are rejected levels.

종류/특성Type / characteristic 찌름 강도(gf)Sting strength (gf) 종방향 인장강도(kgf/cm2)Longitudinal tensile strength (kgf / cm 2 ) 종방향 연신율(%)Longitudinal Elongation (%) T1T1 397397 157157 526526 T2T2 341341 208208 372372 T3T3 460460 12001200 280280 T4T4 610610 14001400 9090 T5T5 620620 15001500 225225

LOT구분LOT classification 세퍼레이터종류Separator Type L1갯수L1 number L2갯수L2 number L3갯수L3 number L4갯수L4 number L5갯수L5 number 비고Remarks 1One T1T1 00 33 00 1One 66 FAILFAIL T5T5 1010 00 00 00 00 PASSPASS 22 T3T3 55 55 00 00 00 PASSPASS T4T4 88 22 00 00 00 PASSPASS 33 T3T3 2020 00 00 00 00 PASSPASS T4T4 2020 00 00 00 00 PASSPASS T2T2 66 00 00 00 22 FAILFAIL 44 T3T3 1010 00 00 00 00 PASSPASS T5T5 1010 00 00 00 00 PASSPASS 55 T3T3 1010 00 00 00 00 PASSPASS T5T5 1010 00 00 00 00 PASSPASS

이상의 표에서 제1 비교례군의 세퍼레이터 T1 타입과 T2 타입은 환봉 충돌 검사 기준을 통과하지 못한 케이스가 있어서 채택하기 어렵고 T3 타입은 검사 기준을 통과하였으나, 양산 적용 중 입고 검사 단계에서 환봉 충돌 검사를 통과하지 못하는 경우가 발견되어 개선이 필요한 것으로 보인다. 따라서, 비교례를 통해 환봉 충돌 검사를 통과하기 위한 세퍼레이터의 강도는 적어도 1200kgf/cm보다는 커야하고, 가령 1400kgf/cm2 정도가 되어야 한다고 볼 수 있다. 한편으로는, T3 타입의 경우, 찌름 강도가 T4,T5 타입에 비해 떨어지는 것을 알 수 있으므로 찌름 강도가 600gf 이상은 되어야 한다고 볼 수 있다. In the above table, the separators T1 and T2 of the first comparative group are difficult to adopt because they do not pass the round bar collision test criteria, while the T3 type passes the test criteria, but passes the round bar collision test in the wearing inspection stage during mass production. There are cases where it is not possible to do so, which seems to require improvement. Therefore, it can be seen from the comparative example that the strength of the separator for passing the round bar collision test must be greater than at least 1200 kgf / cm, for example, about 1400 kgf / cm 2 . On the other hand, in the case of the T3 type, it can be seen that the prick strength is lower than the T4 and T5 types, so the prick strength should be 600gf or more.

이상의 제1 비교례군 검사는 LOT를 달리하면서, 여러 세퍼레이터에 대해 실험을 실시하고, 비교하는 통계적인 방법을 사용한 것이다. 이런 통계적인 방법으로 비교하는 것은 비용과 시간이 많이 들고, 정확성도 한계가 있다. 그러므로, 이상의 수치는, 완전한 최적의 값을 얻어내는 것보다 실질적으로 문제없이 사용 가능한 수치를 얻어내는 점에서 실용성이 인정된다고 볼 수 있다.The test of the first comparative group described above uses a statistical method of performing experiments on and comparing different separators with different LOT. Comparing with these statistical methods is costly and time consuming and has limited accuracy. Therefore, it can be seen that the above numerical values are practical in view of obtaining numerical values that can be used substantially without problems, rather than obtaining a perfectly optimal value.

이차 전지 세퍼레이터의 일반적 사양은 이 분야의 기술자들에게 잘 알려진 것이다. 세퍼레이터로 사용되는 합성 수지 시트(sheet)로는 폴리에칠렌이나 폴리프로필렌, 이들의 적층 시트가 통상적이다. 이때, 사용되는 분자량은 가령 105g/mol 정도이며 분자량의 크고 작음에 따라 고분자량 폴리머, 초고분자량 폴리머 등으로 구분되기도 한다. 분자량이 너무 높으면 재질이 너무 단단하게 되어 얇은 시트로 뽑아내기 어렵고, 분자량이 너무 낮으면 전지에 필요한 기계적 강도를 갖기 어렵다. General specifications of secondary battery separators are well known to those skilled in the art. As a synthetic resin sheet used as a separator, polyethylene, polypropylene, and these laminated sheets are common. In this case, the molecular weight to be used is, for example, about 10 5 g / mol and may be classified into a high molecular weight polymer, an ultra high molecular weight polymer, etc. according to the large and small molecular weight. If the molecular weight is too high, the material is too hard to be pulled out into a thin sheet, and if the molecular weight is too low, it is difficult to have the mechanical strength required for the battery.

따라서 세퍼레이터 재료로 사용되는 물질과 특성은 일정한 범위 내로 결정되며, 그 범위 내에서 세퍼레이터의 조성 물질의 함량, 분자량 혹은 분자량별 함량, 첨가물, 생산 방법과 가공 기법에 따라 특성이 일정 범위 내에서 결정된다고 볼 수 있다.Therefore, the materials and properties used as the separator material are determined within a certain range, and within that range, the properties are determined within a certain range according to the content of the composition material, molecular weight or molecular weight, additives, production method and processing technique of the separator. can see.

본 발명에서의 문제는 전지 내에서 사용될 때 일상적 사용에 필요한 정도의 기계적 강도를 가지면서(가령, 환봉충돌 검사를 통과할 정도의 기계적 특성을 가지면서)도 세퍼레이터가 갖추어야 할 다른 특성을 충족시키면서 양산성을 가져야 한 다는 것이다. The problem in the present invention is that when used in batteries, it has the mechanical strength necessary for daily use (for example, the mechanical properties enough to pass round bar collision tests) while also meeting other characteristics that the separator must have produced. You have to have a last name.

세퍼레이터의 강도를 높이기 위한 방법으로는 세퍼레이터의 두께를 증가시키는 것, 세퍼레이터의 성분이나 분자량, 분자량 별 함량을 변화시키는 것 등을 들 수 있다. 그러나, 이런 변수들에 의한 환봉 충돌 실험 및 전지의 타 특성에 대한 실험 결과는 기존의 세퍼레이터 시트 가공 방법, 전지 생산 방법을 적용했을 때 제한적인 향상만을 가짐을 알 수 있었다. 가령, 세퍼레이터의 두께를 크게하는 것은 기계적 강도는 향상되나, 전지의 소형 고용량화에는 배치되는 것이고, 기존 전지 생산 조건에 적용시 환봉 충돌 실험 결과는 큰 향상을 볼 수 없었다. As a method for increasing the strength of the separator, it is possible to increase the thickness of the separator, to change the components, molecular weight, or content of the molecular weight of the separator. However, the results of the round bar collision test and other characteristics of the battery according to these variables were found to have only a limited improvement when applying the conventional separator sheet processing method and the battery production method. For example, increasing the thickness of the separator improves the mechanical strength, but it is disposed in the miniaturization and high capacity of the battery, and when applied to the existing battery production conditions, the results of the round bar collision test showed no significant improvement.

세퍼레이터의 강도를 높이기 위한 방법으로 사용되는 것 가운데 하나는 강도를 높이려는 방향으로 시트에 힘을 가하여 연신시키는 방법이다. 가령, 특정 방향으로의 인장 강도를 높이기 위해서 그 방향으로 시트 생산 단계에서 일정한 힘을 주어 연신시키면 그 방향으로 인장 강도가 향상된다.One of the methods used to increase the strength of the separator is a method of stretching the sheet by applying a force to the sheet in the direction of increasing the strength. For example, in order to increase the tensile strength in a specific direction, stretching is applied with a constant force in the sheet production step in that direction to improve the tensile strength in that direction.

이런 관점에서 제2 비교례군으로 기존의 세퍼레이터 가운데 전지의 길이 방향으로 세퍼레이터의 종방향 연신을 통해 강도를 높인 세퍼레이터를 채택한 전지의 환봉 충돌 검사를 실시하였다. 제2 비교례군의 제1 비교례군 가운데 양산 과정에서 환봉충돌 검사에서 문제를 발생시킨 T3 타입의 종방향 인장 강도를 높인 것이다. 이들의 종방향 세페레이터 인장 강도는 대략 1450 내지 1750Kgf/cm2으로 모두 1400Kgf/cm2을 넘는 수준이나 찌름 강도는 510 내지 550gf로 600gf보다 낮은 수준이다.From this point of view, the round bar collision test of the battery which adopted the separator which raised the intensity | strength by longitudinal extension of the separator in the longitudinal direction of a battery among the existing separators was performed. In the first comparative group of the second comparative group, the longitudinal tensile strength of the T3 type which caused a problem in the round bar collision inspection during the mass production process was increased. Their longitudinal sepe radar tensile strength of approximately 1450 to both the 1750Kgf / cm 2 1400Kgf / cm 2 level or more than the sting intensity is lower than 600gf to 510 to 550gf.

환봉 충돌 검사는 환봉의 직경을 바꾸어가면서 실시하였는데 15.8mm의 직경을 가진 환봉 충돌 검사에서는 모두 LO 수준을 유지하였지만, 7.9mm 환봉 충돌 검사에서는 기준을 통과하지 못한 것들이 많고, 종방향 인장 강도 1720Kgf/cm2, 찌름 강도 550gf으로 모두가 상대적으로 높은 수준인 비교례만 L1 수준 이내를 유지할 수 있었다. The round bar collision test was performed by changing the diameter of the round bar. The round bar crash test with a diameter of 15.8mm was maintained at the LO level. 2 , only the comparative example, which had relatively high level of stab strength of 550gf, could be maintained within L1 level.

이 비교례군 내에서의 상호 비교를 통해 검사에서 찌름 강도 및 인장 강도가 강한 것이 검사를 통과할 가능성이 높다는 것을 다시 한번 확인할 수 있었다. 특히, 작은 직경의 환봉 충돌에서는 종방향의 인장 강도와 함께 찌름 강도가 영향을 준다는 경향성을 볼 수 있었다. The mutual comparison in this comparative group confirmed once again that the strongest puncture strength and tensile strength in the test were more likely to pass the test. Particularly, in the case of small diameter round bar impact, the tendency of the sticking strength to be affected along with the longitudinal tensile strength was observed.

한편, 제2 비교례군에 대해서 환봉 충돌 검사와 함께 열노출 검사와 과충전 검사가 함께 진행되었다. 열노출 검사는 표준 충전상태의 리튬 이온 이차 전지를 챔버에 넣은 후 온도를 상온에서 150도씨까지 분당 5도씨의 온도상승속도로 온도를 증가시키고, 150도씨에서 1시간 동안 유지시키면서 전지의 변화를 관찰한다. 이때 검사를 통과하기 위해 150도씨에서 10분이 지나도록 L1 수준 이하를 유지하여야 한다. 과충전 검사는 표준충전된 전지를 단열재로 감싼 후 2C, 18.5볼트의 정전류, 정전압으로 2시간 충전할 때 L0 수준을 유지할 수 있는가를 측정하는 것이다. Meanwhile, the thermal exposure test and the overcharge test were performed together with the round bar collision test for the second comparative group. The thermal exposure test puts a lithium ion secondary battery in a standard state of charge into a chamber and increases the temperature at a temperature increase rate of 5 degrees Celsius per minute from room temperature to 150 degrees Celsius and maintains the temperature at 150 degrees Celsius for 1 hour. Observe. In order to pass the test, it should be kept below the L1 level for 10 minutes at 150 ° C. The overcharge test is a measure of whether a standard charged cell can be kept at L0 level when charged for 2 hours at 2C, 18.5 volts constant current, and constant voltage after wrapping it with insulation.

제2 비교례군에 대한 열노출 검사와 과충전 검사 결과 모두가 기준을 통과하지 못하는 것으로 나타났다. 이는 인장 강도를 높이기 위해 종방향 연신을 부가한 결과 세퍼레이터 전체의 열수축율이 증가하고, 연신율이 감소하기 때문으로 생각될 수 있다. 즉, 세퍼레이터의 열수축으로 인해 전지 내의 두 전극이 단락되고 이로 인해 과열, 발화, 폭발을 일으키는 것으로 볼 수 있다.The results of both the thermal exposure test and the overcharge test for the second comparative group did not pass the criteria. This may be considered to be due to the increase in the heat shrinkage of the entire separator and the decrease in the elongation as a result of the addition of the longitudinal stretching to increase the tensile strength. In other words, the thermal contraction of the separator may cause the two electrodes in the battery to short-circuit, resulting in overheating, fire, and explosion.

한편, 제1 비교례군에서 충분한 기계적 강도를 보여준 T5 타입에서도 열노출 검사는 기준을 통과하지 못하는 문제를 보였으며, T4 타입에서 종방향 인장 강도를 강화시킨 비교례에서도 과충전과 열노출 검사 기준을 통과하지 못하는 문제를 보였다. On the other hand, the thermal exposure test did not pass the standard even in the T5 type, which showed sufficient mechanical strength in the first comparative group, and also passed the overcharge and thermal exposure test standards in the comparative example in which the longitudinal tensile strength was strengthened in the T4 type. Did not show a problem.

따라서, 기존의 세퍼레이터에서 단순히 종방향 인장 강도를 높이기 위해 종방향 연신을 시키는 가공만으로는 열수축 등의 문제로 전지의 다른 안전성 기준을 만족시키지 못하는 것이 문제가 된다. Therefore, it is a problem that the conventional separator does not satisfy other safety standards of the battery due to problems such as heat shrinkage by only stretching in the longitudinal direction to increase the longitudinal tensile strength.

이런 비교례의 문제를 극복하기 위해 세퍼레이터의 종방향 인장 강도를 높이면서도, 전체의 열수축율을 낮추고, 가능한 범위에서 용융온도를 일정 이상으로 할 수 있는 방법이 요청된다.In order to overcome the problem of this comparative example, a method is required to increase the longitudinal tensile strength of the separator, to lower the overall heat shrinkage rate, and to allow the melting temperature to be higher than or equal to a predetermined range in a possible range.

이런 요청을 만족시키기 위해 본 발명에서는 기존의 세퍼레이터의 종방향 인장 강도를 높이는 것과 함께, 세퍼레이터 횡방향 인장 강도를 낮추는 것을 채택한다. 더불어 기존의 세퍼레이터용 폴리머 재료, 가령 폴리에칠렌에서 저분자의 함량을 줄이는 것도 함께 채택할 수 있다.In order to satisfy this request, the present invention adopts lowering of the transverse tensile strength of the separator while increasing the longitudinal tensile strength of the existing separator. In addition, reducing the content of low molecules in conventional polymer materials for separators, such as polyethylene, may also be adopted.

폴리에칠렌이나 폴리프로필렌 시트의 경우 제조 과정에서 롤을 만들기 위해 감는 방향 즉, 시트를 뽑아내는 방향으로 힘이 작용하여 이 방향으로 시트를 일정 정도 연신시키는 가공을 하는 것이 일반적이다. 이런 과정에서 시트의 횡방향 연신이 필요 이상으로 이루어지고, 전체적으로 시트의 열수축율을 높이고, 연신율을 낮 추는 결과를 가져온다. In the case of the polyethylene or polypropylene sheet, it is common to perform a process of stretching the sheet to a certain extent in this direction by a force acting in the winding direction, that is, the direction in which the sheet is taken out, in order to make the roll. In this process, the stretching of the sheet in the lateral direction is more than necessary, resulting in an increase in the thermal contraction rate of the sheet as a whole and a lowering of the stretching rate.

환봉충돌 시험을 할 때 원통형 전지의 길이 방향 혹은 축 방향으로 중간 부분을 길이 방향과 수직으로 환봉을 놓고 충격을 가하는 것은 이 경우에 캔이나 전극판이나 세퍼레이터와 환봉이 닿는 부분이 적어 충격이 집중되기 때문이라고 볼 수 있다. 즉, 이 검사를 통과하면 다른 방향으로의 전지에 대한 물리적 충격이 가해져도 견딜 수 있다고 보는 것이다. 이를 고려하면 시트에 횡방향 연신보다는 충격에 취약하기 쉬운 종방향 연신 등을 통한 종방향 인장 강도 개선이 더 필요함을 생각할 수 있다.In the case of round bar collision test, the middle part of the cylindrical battery in the longitudinal direction or the axial direction is placed with the round bar perpendicular to the longitudinal direction, and in this case, the can, the electrode plate, or the separator and the round bar are less in contact with each other. It may be because. In other words, if the test passes, it can withstand the physical impact on the battery in the other direction. In consideration of this, it is conceivable that the longitudinal tensile strength improvement through the longitudinal stretching or the like which is susceptible to impact is more necessary than the transverse stretching of the sheet.

따라서, 본 발명에서는 적어도 세퍼레이터의 종방향 인장 강도를 횡방향 인장 강도보다 높도록 한다. 즉, 실질적으로 전지의 외부 충격에 대해 취약하기 쉬운 세퍼레이터에 있어서의 종방향으로 내성, 저항성을 높이면서도 전체적인 인장 강도와 상충적(Trade off) 관계에 있을 수 있는 열수축율은 기존의 안전성 기준을 맞출 수 있도록 낮은 비율을 유지하도록 한 것이다. Therefore, in the present invention, at least the longitudinal tensile strength of the separator is higher than the transverse tensile strength. In other words, the thermal shrinkage rate that may be in a trade-off relationship with the overall tensile strength while increasing resistance and resistance in the longitudinal direction of the separator, which is substantially susceptible to external shock of the battery, meets the existing safety standards. To keep it low.

이하에서는 비교적 우수한 세퍼레이터 특성을 보인 제1 비교례군의 T4 타입을 기본으로, 그 생산 및 가공 방법을 통해 특성을 일부씩 변화시킨 제3 비료례군 및 본 발명의 실시예들에 대해 기계적, 열적 안전성과 관련된 특성 및 안전성 검사 결과를 살펴본다. 참고로, 실시예들은 S로 비교례들은 N으로 구분하여 일련 번호를 붙였다. Hereinafter, based on the T4 type of the first comparative group showing a relatively good separator characteristics, the mechanical and thermal safety and the third fertilizer group and the embodiments of the present invention are partially changed by the production and processing methods thereof. Review the relevant characteristics and safety test results. For reference, the examples are labeled with S and the comparative examples are labeled with N and given serial numbers.

T4 타입은 폴리에칠렌을 주재료로 한 세퍼레이터 종류로 그 횡방향 인장 강도를 다소 보강한 변형물을 기준으로 할 때, N1과 S1은 동일한 폴리에칠렌 원료를 사용한 것이며, S2,S3,N2,N3는 상대적으로 폴리에칠렌 가운데 저분자 함량을 줄여 열수축율을 줄인 것, N4는 상대적으로 폴리에칠렌 가운데 저분자 함량을 늘린 것, N1, N2는 폴리에칠렌의 단위부피당 함량을 늘린 것이고, 본 발명의 실시예 S1,S2,S3는 공통적으로 종방향 인장 강도를 높이는 대신 횡방향 인장 강도를 낮추는 가공을 한 것이다. The T4 type is a type of separator mainly made of polyethylene, and based on the modification of which the lateral tensile strength is slightly reinforced, N1 and S1 are made of the same polyethylene raw material, and S2, S3, N2, and N3 are relatively polyethylene. Reduced heat shrinkage by reducing the low molecular weight in the middle, N4 is relatively increased in the low molecular weight in the polyethylene, N1, N2 is increased in the content per unit volume of the polyethylene, Examples S1, S2, S3 of the present invention in common Instead of increasing the directional tensile strength, the lateral tensile strength was reduced.

표4는 이들의 중요 특성에 대한 측정값을 나타낸 것이며, 표5는 이들의 기계적 열적 안전성과 관련된 검사들의 결과를 상, 중, 하로 나타낸 것이다. 이때, 수준 '하'는 검사를 통과한 것 가운데 하 수준이므로 불합격은 아니다. 검사 항목에서 비교례들도 불합격은 없으나, 상대적으로 '하'가 많아 특성이 열등한 것으로 나타난다. Table 4 shows the measured values for their important properties, and Table 5 shows the results of the tests related to their mechanical and thermal safety in the upper, middle and lower directions. At this time, the level 'low' is the lower level among those that passed the test, so it is not rejected. In the inspection items, the comparative examples do not fail, but the characteristics are inferior due to the relatively high 'ha'.

특성/종류Attribute / Type N1N1 N2N2 N3N3 N4N4 S1S1 S2S2 S3S3 두께(μm)Thickness (μm) 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 공극율Porosity 330330 290290 220220 430430 260260 260260 230230 찌름강도Stinging strength 600600 630630 560560 540540 600600 620620 610610 횡방향인장강도Transverse tensile strength 15001500 17001700 12401240 14001400 13501350 14001400 14501450 종방향인장강도Longitudinal tensile strength 12001200 14001400 12001200 12001200 15001500 14501450 15001500 횡방향연신율Transverse elongation 6565 9090 6060 8080 8080 7070 5555 종방향연신율Longitudinal Elongation 8080 130130 100100 110110 100100 8080 100100 횡방향열수축율Lateral Heat Shrinkage 3.83.8 2.82.8 2.32.3 4.34.3 3.33.3 33 2.72.7 종방향열수축율Longitudinal heat shrinkage 00 00 00 00 00 00 00

검사대상/검사종류Target / Type of Inspection N1N1 N2N2 N3N3 N4N4 S1S1 S2S2 S3S3 환봉충돌Round bar conflict medium Ha Ha Ha Prize medium Prize 과충전Overcharge Ha medium medium medium Prize medium medium 열노출Heat exposure Ha Ha Ha Ha Ha Ha Ha

표4의 제3 비교례군 및 실시예들 각각의 세퍼레이터를 형성한 생산 및 가공 방법을 고려하고, 표5의 검사 결과를 비교할 때, 기계적 열적 안전성을 고르게 확보할 수 있는 방법은, 일반적으로 사용될 수 있는 상용 세퍼레이터를 전제할 때, 본 발명과 같이 전지 길이 방향인 세퍼레이터의 종방향 인장 강도를 높이면서, 횡방향 인장 강도를 상대적으로 낮추는 것임을 도출할 수 있다. Considering the production and processing methods in which the separators of each of the third comparative example and the examples of Table 4 are formed, and comparing the inspection results of Table 5, a method that can ensure mechanical and thermal safety evenly can be generally used. On the premise of a commercially available separator, it can be deduced that the transverse tensile strength is relatively lowered while increasing the longitudinal tensile strength of the separator in the battery longitudinal direction as in the present invention.

그리고, 앞서도 살펴보았듯이 통상의 세퍼레이터 제조 과정에서 세퍼레이터용 시트는 횡방향 힘을 받아 횡방향 인장 강도가 더 크다는 점을 고려하고, 표4의 본 발명의 실시예들을 고려할 때 본 발명에서 세퍼레이터의 횡방향 인장 강도 대비 종방향 인장 강도는 1보다 큰 정도면 전체적인 열수축을 줄이면서 전지에서 취약한 종방향 외부 충격에 대해 실용적 저항력(환봉 충돌 검사를 통과할 정도)을 가진다고 볼 수 있다. In addition, as described above, in the process of manufacturing a separator, the separator sheet receives a lateral force and has a larger transverse tensile strength, and considering the embodiments of the present invention shown in Table 4, the width of the separator in the present invention. Longitudinal tensile strength relative to directional tensile strength of greater than 1 can reduce the overall heat shrinkage and have a practical resistance to longitudinal external impacts that are vulnerable in the cell (passing round rod collision tests).

한편, 보다 일반적으로 기계적 열적 안전성을 가지도록 하기 위해서는 제1 비교례의 세퍼레이터 특성과 검사 결과를 고려하여, 안전선으로 제시된 수치를 이용하여 세퍼레이터의 종방향 인장 강도와 찌름 강도 및 열수축율을 별도로 규정하는 것이 바람직하다. 즉, 종방향 인장 강도의 경우 1400Kgf/cm2 이상, 찌름 강도의 경우 600gf 이상으로 한다. 한편, 표4와 표5의 열수축율 및 각 검사의 통과여부 고려할 때 (통과한 최대값 4.3%)열수축율은 세퍼레이터가 충돌 검사에 대응할 정도의 기계적 강도를 유지하면서 4% 이내를 유지하면 충분한 것으로 생각할 수 있다.On the other hand, in order to have a mechanical thermal safety in general, in consideration of the characteristics of the separator and the test results of the first comparative example, the longitudinal tensile strength, puncture strength and thermal contraction rate of the separator are separately defined by using the numerical values presented as safety lines. It is preferable. That is, 1400 Kgf / cm 2 or more for longitudinal tensile strength and 600 gf or more for sting strength. On the other hand, considering the heat shrinkage ratio of Tables 4 and 5 and whether each inspection passes (maximum value of 4.3%), the heat shrinkage ratio is sufficient if the separator is maintained within 4% while maintaining the mechanical strength that corresponds to the collision test. I can think of it.

본 발명의 요지와 관계없이 비교례군과 실시예들을 채택한 전지에 대한 다른 특성 검사도 이루어지지만 본 발명 목적과 관련하여 가장 중요한 측면은 표5에 포함되며, 서로 비슷한 부분이 많아 채택 여부에 결정적 영향을 줄 정도가 아니므로 상세한 설명에서 생략하였다. Irrespective of the gist of the present invention, other characteristics of the cell adopting the comparative example and the embodiments are also examined, but the most important aspects related to the object of the present invention are included in Table 5, and there are many similar parts, which have a decisive influence on the adoption. Since it is not enough, it is omitted in the detailed description.

본 발명은 주로 젤리롤 타입의 전극 조립체를 가지는 원통캔형 리튬 이온 이차 전지를 위주로 설명하였으나, 전극 조립체를 가지는 각형과 파우치형 리튬 이온 이차 전지에도 적용될 수 있을 것이다. Although the present invention has been mainly described with a cylindrical can type lithium ion secondary battery having a jelly roll type electrode assembly, the present invention may also be applied to square and pouch type lithium ion secondary batteries having an electrode assembly.

본 발명에 따르면, 기존의 세퍼레이터의 재질이나 조성, 함량 등을 기본적으로 유지하면서도 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 강한 세퍼레이터를 가진 리튬 이온 이차 전지를 생산할 수 있다. According to the present invention, it is possible to produce a lithium ion secondary battery having a strong separator that can improve the safety of the battery while basically maintaining the material, composition, content, etc. of the existing separator.

즉, 본 발명에 따르면, 외부 기계적 충격에 대항하여 세퍼레이터의 기계적 손상을 방지할 수 있고, 동시에 열적으로도 안전성을 유지할 수 있는 적합한 특성을 가진 세퍼레이터를 포함하는 리튬 이온 이차 전지를 생산할 수 있게 된다.
That is, according to the present invention, it is possible to prevent the mechanical damage of the separator against an external mechanical impact, and at the same time to produce a lithium ion secondary battery comprising a separator having suitable characteristics that can maintain thermal stability.

Claims (9)

두 전극과 상기 두 전극이 닿는 면에 설치된 세퍼레이터를 구비하며, 상기 세퍼레이터와 상기 두 전극의 적층체가 권취되어 젤리롤 형으로 이루어지는 전극 조립체, An electrode assembly having a separator provided on a surface where the two electrodes and the two electrodes contact each other, wherein the separator and the laminate of the two electrodes are wound to form a jelly roll type, 상기 전극 조립체가 수용되는 케이스를 구비하여 이루어지는 리튬 이온 이차 전지에 있어서,In a lithium ion secondary battery comprising a case in which the electrode assembly is accommodated, 전지 길이 방향인 상기 세퍼레이터의 종방향의 인장강도를 상기 세퍼레이터의 횡방향 인장강도보다 상대적으로 크게 한 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지.The longitudinal tensile strength of the separator in the battery longitudinal direction is made larger than the transverse tensile strength of the separator, characterized in that the lithium ion secondary battery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 세퍼레이터의 종방향 인장 강도는 1400Kgf/cm2이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지.The longitudinal tensile strength of the separator is 1400Kgf / cm 2 or more, characterized in that the lithium ion secondary battery. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 세퍼레이터의 찌름강도는 600gf이상으로 하는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지.The puncture strength of the separator is characterized in that 600gf or more. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 세퍼레이터의 열수축율은 4% 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지.The thermal contraction rate of the separator is 4% or less, lithium ion secondary battery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 세퍼레이터의 열수축율은 4% 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지.The thermal contraction rate of the separator is 4% or less, lithium ion secondary battery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 세퍼레이터는 폴리에칠렌, 폴리프로필렌, 폴리에칠렌과 폴리프로필렌의 적층막 가운데 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지.The separator is a lithium ion secondary battery, characterized in that made of one of a laminated film of polyethylene, polypropylene, polyethylene and polypropylene. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 케이스는 원통형 캔인 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지.The case is a lithium ion secondary battery, characterized in that the cylindrical can. 삭제delete 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 세퍼레이터는 세퍼레이터를 이루는 폴리머의 10만 g/mol 이하 저분자 함량이 고분자의 함량에 비해 낮을 것을 특징으로 하는 리튬 이온 이차 전지. The separator is a lithium ion secondary battery, characterized in that the low molecular weight content of less than 100,000 g / mol of the polymer constituting the separator compared to the content of the polymer.
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