KR100778975B1 - Lithium rechargeable battery - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기계적 강도, 내팽창성, 내수축성 및 내열성이 우수한 세퍼레이터를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 본 발명의 리튬 이차 전지는 양극과, 음극과, 상기 두 전극을 격리시키는 세퍼레이터 및 비수성 전해액을 포함하며, 상기 세퍼레이터는 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막을 양극과 음극 가운데 적어도 하나에 코팅하여 이루어지며, 상기 바인더가 200∼300%의 연신율을 갖는다.The present invention relates to a lithium secondary battery comprising a separator having excellent mechanical strength, expandability, shrinkage resistance and heat resistance, wherein the lithium secondary battery of the present invention is a positive electrode, a negative electrode, a separator for separating the two electrodes, and a nonaqueous electrolyte solution. The separator is formed by coating a porous film formed by bonding a ceramic material and a binder to at least one of a positive electrode and a negative electrode, and the binder has an elongation of 200 to 300%.

Description

리튬 이차 전지{Lithium rechargeable battery}Lithium secondary battery {Lithium rechargeable battery}

본 발명은 리튬 이차 전지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기계적 강도, 내팽창성, 내수축성 및 내열성이 우수한 세퍼레이터를 포함하는 리튬 이차 전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery, and more particularly, to a lithium secondary battery including a separator excellent in mechanical strength, expandability, shrinkage resistance, and heat resistance.

최근 휴대용 전자기기의 소형화 및 경량화가 급속하게 진전됨에 따라서 이들의 구동 전원으로서 사용되는 전지의 소형화 및 고용량화에 대한 필요성이 증대되고 있다. 특히, 리튬 이차 전지는 작동 전압이 3.6V 이상으로서, 휴대용 전자 기기의 전원으로 많이 사용되고 있는 니켈-카드뮴 전지나, 니켈-수소 전지보다 3배나 높고, 단위 중량당 에너지 밀도가 높다는 측면에서 급속하게 신장하고 있는 추세이다.As miniaturization and light weight of portable electronic devices have recently advanced, the necessity for miniaturization and high capacity of batteries used as driving power sources thereof is increasing. In particular, the lithium secondary battery has an operating voltage of 3.6 V or more, which is three times higher than that of a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery, which is widely used as a power source for portable electronic devices, and rapidly expands in terms of high energy density per unit weight. There is a trend.

리튬 이차 전지는 리튬 이온이 양극 및 음극에서 인터칼레이션(intercalation)/디인터칼레이션(deintercalation)될 때의 산화, 환원 반응에 의하여 전기 에너지를 생성한다. 리튬 이차 전지는 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션/디인터칼레이션할 수 있는 물질을 양극과 음극의 활물질로 사용하고, 상기 양극과 음극 사이에 유기 전해액 또는 폴리머 전해액을 충전시켜 제조한다.Lithium secondary batteries generate electrical energy by oxidation and reduction reactions when lithium ions are intercalated / deintercalated at the positive and negative electrodes. A lithium secondary battery is prepared by using a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions as an active material of a positive electrode and a negative electrode, and filling an organic electrolyte or a polymer electrolyte between the positive electrode and the negative electrode.

리튬 이차 전지는 음극판과 양극판이 세퍼레이터를 사이에 두고 일정 형태, 예를 들어 젤리-롤(jelly-roll)형태로 감겨 형성되는 전극조립체와, 이 전극조립체와 전해액이 수납되는 캔과, 상기 캔의 상부에 조립되는 캡조립체로 구성된다. 상기 전극조립체의 양극판은 양극 리드를 통하여 캡조립체에 전기적으로 연결되고, 상기 전극조립체의 음극판은 음극리드를 통하여 캔에 전기적으로 연결된다.A lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a negative electrode plate and a positive electrode plate are wound in a form such as a jelly-roll with a separator interposed therebetween, a can containing the electrode assembly and an electrolyte, and a can It consists of a cap assembly assembled on the top. The positive electrode plate of the electrode assembly is electrically connected to the cap assembly through the positive electrode lead, and the negative electrode plate of the electrode assembly is electrically connected to the can through the negative electrode lead.

리튬 이차 전지의 세퍼레이터의 기본적인 기능은 양극과 음극을 분리하여 단락을 방지하는 것이며, 나아가 전지반응에 필요한 전해액을 흡입하여 높은 이온전도도를 유지하는 것이 중요하다. 특히 리튬 이차 전지의 경우에는 전지반응을 저해하는 물질의 이동을 방지하거나 이상이 발생할 때에 안전성을 확보할 수 있는 부가적인 기능이 요구된다. 세퍼레이터로의 재질로는 통상 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 미다공성 고분자막 또는 이들의 다중막이 사용된다. 기존의 세퍼레이터는 다공막층이 시트(sheet) 또는 필름(film) 형상이므로, 내부 단락이나 과충전에 의한 발열에 의해 다공막의 기공 막힘과 함께 시트상 세퍼레이터도 수축하는 결점을 가진다. 따라서 시트상 세퍼레이터가 전지의 내부 발열에 의해 수축이 일어나서 쪼그라들게 되면 세퍼레이터가 줄어들어서 없어진 부분은 양극과 음극이 직접 닿게 되므로 발화, 파열, 폭발에 이르게 된다.The basic function of the separator of the lithium secondary battery is to prevent the short circuit by separating the positive electrode and the negative electrode, and furthermore, it is important to suck the electrolyte required for the battery reaction and maintain high ion conductivity. In particular, in the case of a lithium secondary battery, an additional function is required to prevent the movement of substances that inhibit battery reaction or to ensure safety when an abnormality occurs. As the material of the separator, polyolefin-based microporous polymer membranes such as polypropylene and polyethylene or multiple membranes thereof are usually used. In the conventional separator, since the porous membrane layer is in the form of a sheet or a film, there is a drawback that the sheet-like separator shrinks together with the pore blocking of the porous membrane due to heat generation due to internal short circuit or overcharge. Therefore, when the sheet-like separator collapses due to the internal heat generation of the battery, the separator is reduced and the missing part is directly in contact with the positive electrode and the negative electrode, which leads to ignition, rupture, and explosion.

이러한 종래 필름상 세퍼레이터는 단락 발열 시에 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 수지가 연화해 기공을 막아 리튬 이온의 이동, 즉 전류의 흐름을 차단하는 셧다운(shoutdown) 기능에 의하여 안정성을 확보할 수 있지만 내부 단락에 있어서는 취약한 구조이다. 예를 들면 내부 단락을 모사하는 대용 평가인 네일 테스트(nail test)(관통)에 있어, 시험 조건에 따라서는 내부 단락시의 발열 온도는 국소적으로 수백 ℃를 넘기 때문에, 수지의 연화나 소실에 의한 다공막층의 변형에 수반해, 네일이 양극과 음극을 관통하기 때문에 이상 과열을 일으키는 경우가 있다. 따라서 수지의 셧다운 효과를 이용하는 수단은, 내부 단락에 대한 절대적인 안전 기구가 되지 않는다.Such a conventional film-like separator can secure stability by a shutdown function in which a polypropylene or polyethylene resin softens during short-circuit heat generation and blocks pores to block the movement of lithium ions, that is, current flow. It is a fragile structure. For example, in the nail test (penetration), which is a surrogate evaluation that simulates an internal short circuit, the exothermic temperature during internal short circuits locally exceeds several hundred degrees Celsius depending on the test conditions. Accompanying the deformation of the porous membrane layer, abnormal overheating may occur because the nail penetrates the anode and the cathode. Therefore, the means using the resin's shutdown effect are not an absolute safety mechanism against internal short circuits.

또한, 필름상 세퍼레이터는 과충전시에 전면적인 리튬 덴드라이트(dendrite)가 형성된다. 이는 필름 형상이기 때문에 음극과 필름과의 들뜬 공간이 생기게 되고 음극 안쪽으로 들어가지 못한 리튬 이온이 음극 표면, 즉 음극과 필름과의 들뜬 공간에 쌓이게 되어 리튬 금속상으로 석출되기 때문이다. 리튬이 전면적으로 석출되면 석출된 리튬 덴드라이트가 필름상의 세퍼레이터를 뚫어 양극과 음극이 접촉될 수도 있고, 동시에 리튬 금속과 전해액의 부반응이 진행되고, 이러한 반응에 따른 발열과 가스 발생에 의해 전지가 발화, 폭발하는 문제점이 있다.In the film-like separator, full charge lithium dendrite is formed during overcharging. This is because the film is formed in the excitation space between the negative electrode and the film, and lithium ions that cannot enter the inside of the negative electrode accumulate on the surface of the negative electrode, that is, the excitable space between the negative electrode and the film, and precipitate as a lithium metal phase. When lithium is deposited on the entire surface, the deposited lithium dendrites may penetrate through the separator on the film to contact the positive electrode and the negative electrode, and at the same time, side reaction between lithium metal and the electrolyte proceeds, and the battery ignites due to heat generation and gas generation. There is a problem, exploding.

더욱이, 필름상 세퍼레이터는 폴리올레핀계 필름 세퍼레이터는 내부 단락시 초기 발열에 의해 손상된 부분에 더하여 그 주변 필름이 계속 수축되거나 용융되어 필름 세퍼레이터가 타서 없어지는 부분이 넓어지게 되므로 더욱 하드(hard)한 쇼트를 발생시킬 수 있다.Furthermore, the film-like separator is a polyolefin-based film separator, in addition to the portion damaged by the initial heat generation during internal short-circuit, the peripheral film is continuously contracted or melted, so that the portion where the film separator burns out becomes wider. Can be generated.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 기계적 강도, 내팽창성, 내수축성 및 내열성이 우수한 세퍼레이터를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a lithium secondary battery comprising a separator excellent in mechanical strength, expandability, shrinkage resistance and heat resistance.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 양극과, 음극과, 상기 두 전극을 격리시키는 세퍼레이터 및 비수성 전해액을 포함하며, 상기 세퍼레이터는 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막을 포함하여 이루어지며, 상기 바인더가 200∼300%의 연신율을 갖는 리튬 이차 전지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode, a separator for separating the two electrodes and a non-aqueous electrolyte, the separator comprises a porous membrane formed by a ceramic material and a binder, The binder provides a lithium secondary battery having an elongation of 200 to 300%.

이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 세퍼레이터는 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막을 포함하여 이루지며, 상기 세라믹 물질과 바인더를 용매에 혼합하여 페이스트를 제작한 후 상기 페이스트를 이용하여 양극 또는 음극 또는 양쪽 전극 모두에 다공막을 형성할 수 있다. 이러한 다공막은 기존의 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 필름상 세퍼레이터의 역할을 하게 된다.The separator of the present invention comprises a porous film formed by bonding a ceramic material and a binder. The paste is prepared by mixing the ceramic material and the binder in a solvent, and then using the paste to make pores on the positive electrode, the negative electrode, or both electrodes. A film can be formed. The porous membrane serves as a film-like separator of conventional polyethylene (PE), polypropylene (PP) and the like.

상기 다공막을 형성하기 위한 바인더에 필요한 기계적 특성으로는 가효성(flexibility)이 있어서, 상기 다공막이 양극 또는 음극 또는 양쪽에 형성된 상태로 두 전극이 적층되어 젤리롤(jelly-roll) 형태로 권취되었을 때 다공막에 균열이나 탈리가 없도록 탄성강도가 필요하다. 이러한 가효성은 다공막의 연신율을 측정함으로써 판단할 수 있다. 본 발명의 바인더는 200∼300% 범위 내의 연신율을 가지며, 상기 범위 내의 연신율을 갖는 바인더는 다공막의 균일이나 탈리 없이 와인딩(winding)될 수 있다.Mechanical properties required for the binder for forming the porous membrane have flexibility, so that the two electrodes are laminated and wound in a jelly-roll form with the porous membrane formed on the anode or cathode or both sides. At this time, elastic strength is required so that there is no crack or detachment of the porous membrane. Such effectiveness can be judged by measuring the elongation of the porous membrane. The binder of the present invention has an elongation in the range of 200 to 300%, and the binder having an elongation in the above range can be wound without uniformity or detachment of the porous membrane.

또한, 상기 바인더는 전해액이 함습되었을 때 팽윤하지 않아야 하므로 내팽창성을 가져야 하고, 상기 세라믹 물질과 바인더를 용매에 혼합한 페이스트를 이용 하여 전극에 다공막을 형성하는 경우 건조 또는 전지의 이상 과열 시에 다공막이 열에 의해 줄어들게 되면 하드 쇼트가 발생하게 되므로 내수축성이 필요하다. 바인더의 내팽창성은 전해액 내에서 바인더의 체적 변화, 즉 팽윤도를 측정함으로써 알 수 있고, 내수축성은 바인더를 고온에 방치한 후 줄어드는 정도를 측정하면 파악할 수 있다.In addition, since the binder should not swell when the electrolyte solution is moistened, it should have expansion resistance. When the porous film is formed on the electrode by using a paste in which the ceramic material and the binder are mixed in a solvent, the binder may be dried or overheated. When the sclera is reduced by heat, a hard short occurs, which requires shrinkage resistance. The expansion resistance of the binder can be known by measuring the volume change of the binder, that is, the degree of swelling in the electrolyte solution, and the shrinkage resistance can be determined by measuring the degree of decrease after leaving the binder at a high temperature.

본 발명의 바인더는 전해액에 대한 팽윤도가 200% 이하인 것이 바람직하다. 바인더가 상기 범위를 벗어나는 팽윤도를 갖는 경우 팽윤이 심해져 다공막이 전극 표면에서 탈리되거나 주름이 생기는 문제점이 있다.It is preferable that the binder of this invention is 200% or less in swelling degree with respect to electrolyte solution. When the binder has a swelling degree outside the above range, there is a problem that the swelling is severe and the porous membrane is detached from the electrode surface or wrinkles occur.

또한, 본 발명의 바인더는 150℃에서 열수축율이 0.5% 이하인 것이 바람직하다. 바인더가 상기 범위를 벗어나는 열수축율을 갖는 경우 전지의 이상 과열 시에 지나치게 줄어들어 안정성 측면에서 바람직하지 않다.Moreover, it is preferable that the thermal contraction rate of the binder of this invention is 0.5% or less at 150 degreeC. If the binder has a heat shrinkage outside the above range, it is undesirably reduced during abnormal overheating of the battery, which is not preferable in terms of stability.

한편, 상기 다공막은 전극 집전체 위에 이미 형성된 전극 활물질 층 위에 형성될 수 있는데, 전극 활물질 층과 다공막이 우수한 밀착력을 가져야 한다. 접착력이 낮은 경우에는 전극 활물질 층의 부피 변화시 전극 활물질 층과 다공막의 계면이 박리되어 다공막의 기능을 상실하게 된다. 밀착성은 박리 강도로써 확인할 수 있다. 박리 강도를 뚜렷이 보기 위해 다공막을 기재에 형성하여 박리 강도를 측정하였을 경우 3gf/mm 이상이 되어야만 전극 활물질 층과 다공막이 크랙(crack) 및 탈리 없이 접착력이 우수하게 된다.On the other hand, the porous membrane may be formed on the electrode active material layer already formed on the electrode current collector, the electrode active material layer and the porous membrane should have excellent adhesion. When the adhesive strength is low, the interface between the electrode active material layer and the porous membrane is peeled off when the volume of the electrode active material layer changes, thereby losing the function of the porous membrane. Adhesiveness can be confirmed by peeling strength. When the peeling strength is measured by forming a porous film on the substrate to clearly see the peeling strength, the peeling strength of the electrode active material layer and the porous film must be 3gf / mm or more to provide excellent adhesion without cracking and detachment.

본 발명의 바인더로는 가교구조를 갖는 아크릴계 고무를 사용할 수 있다. 상기 가교구조를 갖는 아크릴계 고무는 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체와 가교성 공단량체의 가교반응에 의해 형성될 수 있다. 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체 1종만을 사용하게 되면 결합 구조가 약해서 끊어지기 쉽지만, 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체에 가교성 단량체를 넣어주면 가교성 단량체가 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체 구조와 결합하여 더욱 단단한 그물 구조를 만들어 줄 수 있다. 이러한 그물 구조를 갖는 고분자는 가교도가 증가할 수록 용매 중에서 팽윤되기 어렵다. 상기 가교구조를 갖는 아크릴계 고무 바인더는 주사슬 분자의 1만 분자량 단위에 대해 2 내지 10개의 가교점, 바람직하게는 4 내지 5개의 가교점을 갖는 3차원 가교구조로 이루어질 수 있다. 따라서 본 발명의 가교구조를 갖는 아크릴계 고무는 전해액이 함습되었을 때 팽윤하지 않는 내팽창성을 가질 수 있다.As the binder of the present invention, an acrylic rubber having a crosslinked structure can be used. The acrylic rubber having the crosslinked structure may be formed by a crosslinking reaction of a polymer or copolymer of an acrylic main monomer with a crosslinkable comonomer. If only one type of polymer or copolymer of acrylic main monomer is used, the bonding structure is weak and easy to break. However, if a crosslinkable monomer is added to the polymer or copolymer of acrylic main monomer, the crosslinkable monomer is a polymer or copolymer structure of acrylic main monomer. It can be combined with to create a more rigid net structure. The polymer having such a net structure is less likely to swell in a solvent as the degree of crosslinking increases. The acrylic rubber binder having the crosslinking structure may have a three-dimensional crosslinking structure having 2 to 10 crosslinking points, preferably 4 to 5 crosslinking points, for 10,000 molecular weight units of the main chain molecule. Therefore, the acrylic rubber having a crosslinked structure of the present invention may have expansion resistance that does not swell when the electrolyte solution is moistened.

세라믹 물질의 본래 특성상 분해 온도가 1000℃ 이상이고, 또한 바인더로서는 분해 온도가 250℃ 이상이 되는 가교구조를 갖는 아크릴계 고무 바인더를 사용하게 되므로 내열성이 높은 전지를 얻을 수 있어 내부 단락에 대한 안정성이 높아진다.Due to the inherent characteristics of ceramic materials, acrylic rubber binders having a crosslinked structure having a decomposition temperature of 1000 ° C. or higher and a decomposition temperature of 250 ° C. or higher are used, thereby obtaining a battery having high heat resistance and increasing stability against internal short circuits. .

상기 아크릴계 주단량체로는 메톡시메틸아크릴레이트(methoxymethyl acrylate), 메톡시에틸아크릴레이트,(methoxyethyl acrylate) 에톡시에틸아크릴레이트(ethoxyethyl acrylate), 부톡시에틸아크릴레이트(buthoxyethyl acrylate), 메톡시에톡시에틸아크릴레이트(methoxyethoxyethyl acrylate), 디사이클로펜테닐록시에틸아크릴레이트(dicyclopentenyloxyethyl acrylate) 중에서 선택되는 알콕시알킬 아크릴레이트(alkoxyalkyl acrylate); 비닐메타크릴레이트(vinyl methacrylate), 비닐아크릴레이트(vinyl acrylate), 알릴메타크릴레이트(allyl methacrylate), 1,1-디메틸프로펜일메타크릴레이트(1,1-dimethylpropenyl methacrylate), 1,1-디메틸프로펜일아크릴레이트(1,1-dimethylpropenyl acrylate), 3,3-디메틸부텐일메타크릴레이트(3,3-dimethylbutenyl methacrylate), 3,3-디메틸부텐일아크릴레이트(3,3-dimethylbutenyl acrylate) 중에서 선택되는 알켄일 아크릴레이트 또는 알켄일 메타크릴레이트; 디비닐 이타코네이트(divinyl itaconate), 디비닐 말레이트(divinyl maleate) 중에서 선택되는 불포화디카복실산에스테르(unsaturated dicarboxylic acid ester); 비닐 1,1-디메틸프로펜일 에테르(vinyl 1,1-dimethylpropenyl ether), 비닐 3,3-디메틸부텐일 에테르(vinyl 3,3-dimethylbutenyl ether) 중에서 선택되는 비닐기 함유 에테르; 1-아크릴로일록시-1-페닐에텐(1-acryloyloxy-1-phenylethene); 및 메틸메타크릴레이트(methyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.The acrylic main monomers are methoxymethyl acrylate, methoxyethyl acrylate, methoxyethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, butoxyethyl acrylate, methoxyethoxy Alkoxyalkyl acrylates selected from ethylmethoxy acrylate and dicyclopentenyloxyethyl acrylate; Vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, 1,1-dimethylpropenyl methacrylate, 1,1-dimethyl Among propenyl acrylate (1,1-dimethylpropenyl acrylate), 3,3-dimethylbutenyl methacrylate (3,3-dimethylbutenyl methacrylate), 3,3-dimethylbutenyl acrylate (3,3-dimethylbutenyl acrylate) Alkenyl acrylate or alkenyl methacrylate selected; Unsaturated dicarboxylic acid esters selected from divinyl itaconate and divinyl maleate; Vinyl group-containing ethers selected from vinyl 1,1-dimethylpropenyl ether and vinyl 3,3-dimethylbutenyl ether; 1-acryloyloxy-1-phenylethene; And methyl methacrylate (methyl methacrylate) may be used one or more selected from the group consisting of.

상기 가교성 공단량체로는 2-에틸헥실아크릴레이트(2-ethylhexyl acrylate), 메틸아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸아크릴레이트(ethyl acrylate), 프로필아크릴레이트(propyl acrylate), 부틸아크릴레이트(buthyl acrylate), 옥틸아크릴레이트(octyl acrylate), 이소옥틸아크릴레이트(iso-octyl acrylate)중에서 선택되는 알킬 아크릴레이트(alkyl acrylate); 비닐 클로로아세테이트(vinyl chloroacetate), 아크릴 클로로아세테이트(acryl chloroacetate) 중에서 선택되는 알켄일 클로로아세테이트(alkenyl chloroacetate); 글리시딜아크릴레이트(glycidyl acrylate), 비닐글리시딜에테르(vinyl glycidyl ether), 아크릴글리시딜에테 르(acryl glycidyl ether) 중에서 선택되는 글리시딜기 함유 에스테르 또는 에테르; 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴산(methacrylic acid), 말레산(maleic acid) 중에서 선택되는 불포화카복실산; 2-클로로에틸비닐에테르(2-chloroehtyl vinyl ether); 클로로메틸스티렌(chloromethyl styrene); 및 아크릴로니트릴(acrylonitrile)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다. The crosslinkable comonomers include 2-ethylhexyl acrylate, 2-methylhexyl acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, and butyl acrylate. ), Alkyl acrylates selected from octyl acrylate and isooctyl acrylate; Alkenyl chloroacetate selected from vinyl chloroacetate and acryl chloroacetate; Glycidyl group-containing esters or ethers selected from glycidyl acrylate, vinyl glycidyl ether, and acryl glycidyl ether; Unsaturated carboxylic acids selected from acrylic acid, methacrylic acid and maleic acid; 2-chloroethyl vinyl ether; Chloromethyl styrene; And one or more selected from the group consisting of acrylonitrile can be used.

상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체와 상기 가교성 공단량체는 90:10 내지 60:40 중량비, 바람직하게는 70:30 중량비로 사용할 수 있다. 상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체의 함량이 증가할수록 본 발명의 다공막을 양극 또는 음극에 형성하였을 경우 바인더가 고무의 탄성력과 연성을 갖기 때문에 부드러워져서 와인딩(winding) 특성은 좋아지지만 전해액에 대해 팽창성이 있기 때문에 일정 함량을 초과하는 경우 전지 특성이 저하된다. 가교성을 향상시키기 위해 넣어주는 가교성 공단량체의 함량이 많아지면 바인더가 딱딱해져서 연성이 떨어지므로 와인딩 특성이 나빠진다.The polymer or copolymer of the acrylic main monomer and the crosslinkable comonomer may be used in a 90:10 to 60:40 weight ratio, preferably in a 70:30 weight ratio. As the content of the polymer or copolymer of the acrylic main monomer increases, when the porous membrane of the present invention is formed on the positive electrode or the negative electrode, the binder becomes soft because of the elasticity and ductility of the rubber, so that the winding property is improved, but the expandability with respect to the electrolyte is increased. Because of this, when exceeding a certain content, battery characteristics are deteriorated. When the content of the crosslinkable comonomer added to improve the crosslinkability is increased, the binder becomes hard and the ductility is poor, thereby deteriorating the winding characteristics.

상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체는 1만 내지 500만 범위 내의 중량 평균 분자량을 갖는 것을 사용할 수 있다.The polymer or copolymer of the acrylic main monomer may be used having a weight average molecular weight in the range of 10,000 to 5 million.

상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체의 곁사슬기 중 일부를 알칼리 금속, 예를 들면 Na 또는 K으로 캡핑한 것을 상기 가교성 공단량체와 블랜드(blend)하면, 고온에서 알칼리 금속이 유리하고 나서 가교되어 가교구조를 갖는 아크릴계 고무 바인더가 형성된다.When some of the side chain groups of the polymer or copolymer of the acrylic main monomer are capped with an alkali metal, for example, Na or K, and blended with the crosslinkable comonomer, the alkali metal is liberated at a high temperature and then crosslinked. An acrylic rubber binder having a crosslinked structure is formed.

예를 들면, 상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체로 폴리메틸메타 크릴레이트(PMMA)를 사용하고 이를 알칼리 금속으로 캡핑시키면 에스테르 곁사슬기 중 일부가 카복실레이트 곁사슬기로 존재하게 된다.For example, when polymethyl methacrylate (PMMA) is used as the polymer or copolymer of the acrylic main monomer and capped it with an alkali metal, some of the ester side chain groups are present in the carboxylate side chain group.

본 발명의 일 예로서 2-에틸헥실 아크릴레이트를 10중량%, 약 100만 분자량의 PMMA를 90중량%으로 하고, 그 중에서 수명 및 안전성 향상을 위해 PMMA는 1만 분자량 단위 중에 가교점을 4개 또는 5개 갖는 것으로 하고 그 가교반응을 일으킬 수 있는 기본으로 PMMA의 일부분을 알칼리 금속으로 캡핑한 것을 블랜드해, 160℃에서 알칼리 금속이 유리하고 나서 가교하는 구조의 바인더를 이용할 수 있다. 아크릴계 고무의 중합은 통상의 현탁중합법(suspension polymerization), 유화중합법(emulsion polymerization), 벌크중합법(bulk polymerization), 용액중합법(solution polymerization) 등에 의해서 실시할 수 있다. 또한, 중합반응 작업방식은 연속식(continuous system) 또는 배치식(batch system) 어디에서라도 상관없다.As an example of the present invention, 10% by weight of 2-ethylhexyl acrylate and 90% by weight of PMMA having a molecular weight of about 1 million are used. Among them, PMMA has four crosslinking points in 10,000 molecular weight units in order to improve life and safety. Alternatively, a binder having a structure in which five parts of PMMA are capped with an alkali metal as a basis capable of causing the crosslinking reaction, and which is crosslinked after the alkali metal is free at 160 ° C. can be used. Polymerization of the acrylic rubber can be carried out by conventional suspension polymerization, emulsion polymerization, bulk polymerization, solution polymerization, and the like. In addition, the polymerization operation can be performed in either a continuous system or a batch system.

바인더의 연신율, 팽윤도 및 열수축율은 바인더의 가교점 및 분자길이를 바꾸는 것으로 조정할 수 있다. 또는 주단량체의 중합체 또는 공중합체의 주사슬을 둘러싸는 분자의 크기를 조정하는 것도 가능하다. 예를 들면, 분자길이가 짧고, 가교점이 많을수록 팽윤도가 억제된다. 바인더의 가효성도 분자길이를 짧게 할수록 향상된다. 또한, 측쇄부에 분자 반경이 큰 분자를 갖추게 하는 것으로 팽윤도를 억제할 수 있다. 측쇄 분자를 메틸기에서 부틸렌기와 같이 벌키(bulky)한 분자로 바꾸는 것만으로도 팽윤도를 억제할 수 있다. 이러한 측쇄 분자의 변경은 아크릴계 주단량체를 메틸메타크릴레이트에서 3,3-디메틸부텐일메타크릴레이트로 변경한다든 지, 바인더의 합성 도중 유화 단계에 부틸렌 화합물과 반응시키는 것으로도 가능하다. 한편, 가교점에 Na를 캡핑한 PMMA 재료에 2-에틸헥실아크릴레이트의 혼합량을 조정하여 소정의 팽윤도, 내열성, 내전기분해액성, 내전위성 및 가효성을 갖는 바인더를 얻을 수 있다. 또한, 바인더를 유화중합하는 경우에, NaOH 혼합 용액 중에서 Na 캡핑된 변성 PMMA를 만들 수 있는데, 이 때 NaOH의 농도와 처리 온도에 의해서 캡핑량을 조정할 수 있고, PMMA의 분자길이, 가교점에 의해서도 조정할 수 있다.Elongation, swelling and heat shrinkage of the binder can be adjusted by changing the crosslinking point and molecular length of the binder. Alternatively, the size of the molecule surrounding the main chain of the polymer or copolymer of the main monomer can be adjusted. For example, the shorter the molecular length and the larger the crosslinking point, the more the swelling degree is suppressed. The effectiveness of the binder is also improved as the molecular length is shortened. In addition, the swelling degree can be suppressed by equipping the side chain part with a molecule having a large molecular radius. Swelling degree can be suppressed only by changing a side chain molecule into a bulky molecule like a butylene group. The change of the side chain molecule may be accomplished by changing the acrylic main monomer from methyl methacrylate to 3,3-dimethylbutenyl methacrylate or by reacting with the butylene compound in the emulsifying step during the synthesis of the binder. On the other hand, a binder having a predetermined swelling degree, heat resistance, electrolysis resistance, dislocation resistance and potency can be obtained by adjusting the amount of 2-ethylhexyl acrylate mixed in the PMMA material capped with Na at the crosslinking point. In addition, in the case of emulsion polymerization of the binder, Na-capped modified PMMA can be made in a mixed solution of NaOH, whereby the capping amount can be adjusted by the concentration of NaOH and the treatment temperature, and the molecular length of the PMMA and the crosslinking point are I can adjust it.

바인더의 가교성을 향상시키기 위해서 다공막은 가열 건조 및 고온 중합의 2단계의 열처리 과정을 거칠 수 있다. 세라믹 물질과 바인더, 용매를 혼합하여 제작된 페이스트를 양극 또는 음극 또는 양쪽 모두에 형성한 후 100∼120℃에서 2∼5시간 가열 건조하여 용매를 휘발시키면서 바인더에 전 열처리를 한 후, 150∼200℃에서 5∼20시간 다시 고온 중합을 실시한다. 용매 휘발 후 잔존 용매의 함량은 300ppm 이하로 유지한다. 이와 같이 2단계의 열처리 과정을 거치면 다공막의 균열도 방지할 수 있고 바인더의 중합이 충분히 가능하게 되어 가교성이 향상된다.In order to improve the crosslinkability of the binder, the porous membrane may be subjected to a two-step heat treatment process of heat drying and high temperature polymerization. A paste prepared by mixing a ceramic material, a binder, and a solvent is formed on the positive electrode or the negative electrode, or both, and then heat-dried at 100 to 120 ° C. for 2 to 5 hours to pre-heat the binder while evaporating the solvent, and then 150 to 200 High-temperature polymerization is performed again at 5 degreeC for 5 to 20 hours. After the solvent volatilization, the residual solvent content is maintained at 300 ppm or less. In this way, the two-step heat treatment process can prevent cracking of the porous membrane, and polymerize the binder sufficiently, thereby improving crosslinkability.

본 발명에서 세퍼레이터를 구성하는 세라믹 물질의 1차 입자가 부분 소결 또는 재결정 결합한 2차 입자가 바인더로 결합되어 다공막을 이룰 수 있다. 상기 다공막의 2차 입자는 방상(포도송이 모양) 또는 층상의 입자군인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서 1차 입자 자체가 방상 입자군이나 비늘형 입자가 적층상으로 결속된 층상 입자군일 수도 있다. 방상의 입자군 혹은 2차 입자를 이루는 개별 입자는 0.01 내지 0.3㎛이고, 층상의 입자군을 형성하는 비늘 모양의 개별 박편은 너비 가 100nm 내지 1㎛ 인 것이 바람직하다. 이러한 입자 크기는 양호한 특성을 내는 재료를 형성한 뒤 주사전자 현미경(SEM) 사진을 관찰하여 확인할 수 있다.In the present invention, secondary particles obtained by partial sintering or recrystallization of primary particles of the ceramic material constituting the separator may be combined with a binder to form a porous membrane. It is preferable that the secondary particle of the said porous film is a particle shape (grape-like shape) or a layered particle group. Further, in the present invention, the primary particles themselves may be a layered particle group or a layered particle group in which scale particles are bound in a stack. It is preferable that the individual particle | grains which comprise a square particle group or a secondary particle are 0.01-0.3 micrometer, and the scale-shaped individual flake which forms a layered particle group has a width of 100 nm-1 micrometer. This particle size can be confirmed by observing a scanning electron microscope (SEM) photograph after forming a material having good properties.

상기 세라믹 물질로는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 티타늄 산화물(TiO2), 이온 전도성 유래 등의 각각과 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 특히 지르코늄 산화물을 사용하는 것이 바람직하다.Examples of the ceramic material may include silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), ion-conductive derivatives, and mixtures thereof. In particular, zirconium Preference is given to using oxides.

기타, 다공막을 이루는 세라믹 물질로는 지르코늄, 알루미늄, 실리콘, 티타늄 각각의 절연성 질화물, 수산화물, 케톤화물, 또는 이러한 화합물들의 혼합물이 사용될 수 있다. 여기서, 절연성 질화물이라는 한정은 티타늄 나이트라이드(TiN) 등은 도전성을 가지므로 본 발명의 세라믹 물질로 적합하지 않기 때문에 언급된 것이다.In addition, as the ceramic material forming the porous membrane, an insulating nitride, a hydroxide, a ketone, or a mixture of these compounds may be used, respectively, of zirconium, aluminum, silicon, and titanium. Here, the limitation of insulating nitride is mentioned because titanium nitride (TiN) or the like has conductivity and is not suitable for the ceramic material of the present invention.

지르코늄 산화물은 가교구조를 갖는 아크릴계 고무 바인더와의 혼합 교반에 있어서 제타(Z) 전위의 관계로부터도 분산되기 쉽게 되어 생산성에 유리하고, 화학적으로도 안정적이며, 단가 면에서도 유리하다는 점에서 바람직한 재료가 된다. 더욱이, 지르코늄 산화물은 방열성이 뛰어나고, 고온에서 리튬 화합물과 함께 양호한 p/n 접합을 이루어 다이오드 성질을 가질 수 있다. 또한, 과도한 리튬 이온이 음극에 삽입되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.Zirconium oxide is easily dispersed from the relation of zeta (Z) potential in mixing and stirring with an acrylic rubber binder having a crosslinked structure, which is advantageous in productivity, chemically stable, and advantageous in terms of unit cost. do. Moreover, zirconium oxide is excellent in heat dissipation and can have diode properties by making a good p / n junction with a lithium compound at high temperature. In addition, it is possible to effectively prevent excessive lithium ions from being inserted into the negative electrode.

응집된 2차 입자를 만드는 방법은, 화학물질을 이용하여 해당 물질 전부 혹은 1차 입자의 표면 일부를 녹이고 재결정화 시키는 등의 다양한 화학적인 방법, 외부 압력을 인가하는 등의 물리적 방법 등을 들 수 있다. 그 가운데 용이한 방법 의 하나로는 입자 재질의 용융 온도 부근까지 가열을 통해 재질의 온도를 상승시키고, 넥킹(necking)시키는 방법을 들 수 있다.The method of making agglomerated secondary particles includes various chemical methods such as dissolving and recrystallizing all or a part of the surface of the primary particles using chemical substances, and physical methods such as applying an external pressure. have. One of the easy methods is a method of raising the temperature of the material by heating to near the melting temperature of the particle material, and necking (necking).

입자들을 일부 용융 혹은 일부 소결시켜 응집시키는 가공을 할 때의 세라믹 재료를 얼마나 용융시킬 것인가는 이후 세라믹 재료에 바인더 및 용매를 섞어 페이스트(paste)나 분산상의 다공막액을 만들 때의 재료 교반 과정에서 본 발명의 특징적 입자 형상이 일정 정도로 유지될 수 있고, 형성된 다공막의 밀도가 낮도록 결정되는 것이 바람직하다.How much of the ceramic material is melted when the particles are partially melted or partially sintered to be agglomerated is determined in the process of stirring the material when a binder or a solvent is mixed with the ceramic material to form a paste or dispersed porous membrane solution. It is preferable that the characteristic particle shape of the present invention can be maintained to a certain degree and determined so that the density of the formed porous membrane is low.

일 예로서, 지르코늄 산화물 같은 세라믹 재료를 900℃에서 10분 정도 가열하면 일부 소결된 입자 구조를 얻을 수 있다. 세라믹 재료에 대한 용해도가 높은 용매를 사용하여 세라믹 재료를 전부 용해시키거나, 1차 입자 분말에 용매를 일부 섞어 용해시킨 후 용매를 제거하여 세라믹 재료를 재석출시킬 수도 있다.As an example, heating a ceramic material, such as zirconium oxide, at 900 ° C. for about 10 minutes may yield some sintered particle structure. The ceramic material may be re-precipitated by dissolving all of the ceramic material using a solvent having high solubility in the ceramic material, or by mixing some solvent in the primary particle powder to dissolve the solvent and then removing the solvent.

세라믹 물질은 200℃ 온도에서 열팽창율이 0.2% 이내, 400℃ 온도에서 열팽창율이 0.1 내지 0.4%인 것이 바람직하다. 이러한 열팽창율보다 높은 열팽창율을 가진 세라믹 재료는 전지 내부의 압력 증가로 인해 전지 자체의 형상을 변형시키는 문제가 있다. The ceramic material preferably has a coefficient of thermal expansion of less than 0.2% at a temperature of 200 ° C and a coefficient of thermal expansion of 0.1 to 0.4% at a temperature of 400 ° C. Ceramic materials having a thermal expansion rate higher than the thermal expansion rate have a problem of deforming the shape of the battery itself due to an increase in pressure inside the battery.

본 발명에서 세라믹 물질과 가교구조를 갖는 아크릴계 고무로 이루어진 다공막은 공공율이 50% 이상으로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 공공율은 대상 물체를 절단한 전체 단면에서 빈 공간에 해당하는 면적이 차지하는 비율로서, 부피 기준의 공극율과 함께 대상 물질에서 다공성의 정도를 나타낸다. 공공율은 재료의 절단면에 대한 전자현미경(SEM) 사진을 통해 판단될 수 있다.In the present invention, it is preferable that the porous film made of acrylic rubber having a crosslinked structure with a ceramic material has a porosity of 50% or more. In this case, the porosity is the ratio occupied by the area corresponding to the empty space in the entire cross section of the cut object, and indicates the degree of porosity in the target material together with the porosity based on the volume. Porosity can be determined by electron microscopy (SEM) photography of the cut surface of the material.

입자들이 일부 소결된 상태의 재료를 사용하면 덩어리진 입자들 서로가 불규칙하게 존재하여 결정에서와 같이 규칙적으로 공간을 채우기 어렵게 한다. 즉, 세퍼레이터를 이루는 공간상에 이들 세라믹 재료로 이루어진 필러(Filler)가 밀도있게 채워지기 어렵게 한다. 또한, 수지의 비율을 낮추는 것에 의해 입자들 사이의 공간에 수지가 채워지는 것을 방지할 수 있다. 이런 방법으로 세퍼레이터의 공공율을 높일 수 있다.The use of a material in which the particles are in some sintered state causes the agglomerated particles to be irregularly present in one another, making it difficult to fill the space regularly as in crystals. That is, it becomes difficult for the filler which consists of these ceramic materials to fill densely in the space which forms a separator. In addition, it is possible to prevent the resin from filling in the spaces between the particles by lowering the proportion of the resin. In this way, the public rate of the separator can be increased.

본 발명의 세라믹 물질의 열전도도는 500℃ 이상 1000℃ 이하의 넓은 온도 범위에서 10W/(m×K) 정도가 되는 것이 바람직하다.The thermal conductivity of the ceramic material of the present invention is preferably about 10 W / (m × K) in a wide temperature range of 500 ° C. or more and 1000 ° C. or less.

또한, 본 발명 세라믹 재료의 비유전율은 1 내지 20으로 하는 것이 바람직하다. 비유전율이 20을 넘으면 용량이 충분하지 못한 문제가 생기는 경향이 있으며, 비유전율이 1보다 낮으면 밴드 갭을 가지는 물질을 형성하지 못한다.Moreover, it is preferable that the dielectric constant of the ceramic material of this invention shall be 1-20. If the relative dielectric constant is more than 20, the capacity tends to be insufficient. If the relative dielectric constant is lower than 1, a material having a band gap cannot be formed.

한편, 정전손실은 1MHz 주파수에서 10-5 내지 10-2으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이 값이 10-5보다 낮으면 밴드 갭을 원하는 값으로 하는 재현성이 떨어지고, 안정적인 생산이 어려워지며, 10-2보다 높으면 용량을 충분히 할 수 없는 경향이 있다.On the other hand, the electrostatic loss is preferably made of 10 -5 to 10 -2 at 1MHz frequency. If this value is lower than 10-5 reproducibility of the band gap to any value falling, this becomes difficult to produce a stable, it tends not to be sufficiently higher capacity than 10-2.

본 발명에서 다공막이 리튬 이차 전지의 양극 및 음극 중 적어도 한쪽 전극의 적어도 일면에 부착된 형태로 이루어질 수 있다. 양극 및 음극은 활물질, 바인더 및 도전제를 용매에 분산시킨 전극 슬러리 조성물을 전극 집전체에 도포하여 제조된다. 이와 같이 활물질이 도포된 전극 위에 다시 다공막액을 도포하고, 베이 킹(baking)을 통해 도포된 다공막액에서 용매를 제거하는 방법을 사용하여 다공막을 형성할 수 있다.In the present invention, the porous membrane may be formed in a form attached to at least one surface of at least one electrode of the positive electrode and the negative electrode of the lithium secondary battery. A positive electrode and a negative electrode are manufactured by apply | coating the electrode slurry composition which disperse | distributed the active material, the binder, and the conductive agent to the solvent to the electrode collector. As described above, the porous membrane solution may be coated on the electrode to which the active material is applied, and the porous membrane may be formed using a method of removing the solvent from the porous membrane solution applied by baking.

다공막은 가교구조를 갖는 아크릴계 고무 바인더 및 용매의 혼합액에 세라믹 물질 입자가 고른 분산상을 형성하는 다공막액을 만들고, 전극 집전체에 활물질이 코팅된 전극판을 그 다공막액에 딥핑(dipping)하는 방법으로 전극판 전체를 둘러싸도록 이루어질 수 있다. 또한, 다공막은 스프레이 형태로 전극판에 다공막액을 뿌리는 방법으로 이루어질 수도 있다.The porous membrane forms a porous membrane liquid in which a dispersed phase of ceramic material particles is formed in a mixed liquid of an acrylic rubber binder and a solvent having a crosslinked structure, and dipping an electrode plate coated with an active material on the electrode current collector into the porous membrane liquid It can be made to surround the entire electrode plate in a way. In addition, the porous membrane may be formed by spraying the porous membrane liquid on the electrode plate in the form of a spray.

서로 대향하게 될 양극과 음극의 전극면들 가운데 적어도 한 쪽에 다공막이 존재하도록 하려면, 가령 두 전극을 적층하고, 권취하여 이루어지는 젤리롤형 전극조립체에서는, 두 전극 각각의 바깥쪽 면에 다공막을 형성한다. 또는, 두 전극 각각의 내측 면에 다공막을 형성하거나, 두 전극 중 한 전극의 내측 면 및 바깥쪽 면 모두에 다공막을 형성할 수도 있다.In order to allow the porous membrane to exist on at least one of the electrode faces of the positive electrode and the negative electrode to be opposed to each other, for example, in a jelly roll electrode assembly formed by stacking and winding two electrodes, a porous membrane is formed on the outer surface of each of the two electrodes. . Alternatively, the porous membrane may be formed on the inner side of each of the two electrodes, or the porous membrane may be formed on both the inner side and the outer side of one of the two electrodes.

바인더와 용매로 이루어진 액상 물질에 세라믹 물질의 2차 입자를 고르게 분산시킨 다공막액에 전극을 담그는 방법을 사용할 경우, 그 전극의 내측 면 및 바깥쪽 면과 상하의 좁은 면에도 다공막이 덮이게 된다. 그러므로, 다공막으로 덮인 전극과 다른 전극과의 단락이 보다 효과적으로 방지될 수 있다.When the electrode is immersed in the porous membrane solution in which the secondary particles of the ceramic material are evenly dispersed in the liquid material composed of the binder and the solvent, the porous membrane is also covered on the inner and outer surfaces of the electrode and the narrow upper and lower surfaces thereof. . Therefore, a short circuit between the electrode covered with the porous membrane and another electrode can be prevented more effectively.

상기 다공막은 이온 전도도 및 에너지 밀도를 고려하여 두께를 조절하며, 1 내지 40㎛, 바람직하게는 5 내지 20㎛로 이루어질 수 있다. 상기 다공막의 두께가 1㎛보다 얇은 경우에는 강도가 저하될 우려가 있으며 40㎛보다 두꺼울 경우에는 에너지 밀도 측면에서 불리하여 바람직하지 않다.The porous membrane adjusts the thickness in consideration of ion conductivity and energy density, and may be 1 to 40 μm, preferably 5 to 20 μm. When the thickness of the porous membrane is thinner than 1 μm, the strength may be lowered, and when the thickness of the porous membrane is larger than 40 μm, it is disadvantageous in terms of energy density.

본 발명에 따른 가교구조를 갖는 아크릴계 고무 바인더는 다공막 형성용 슬러리 내에 소량 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명의 다공막에서 세라믹 물질과 바인더의 비율은 95:5 내지 80:20 중량비로 사용될 수 있다. 상기 범위 내에서 사용되면 세라믹 물질이 바인더에 의해 완전히 덮이는 것을 방지할 수 있다. 즉, 바인더가 세라믹 물질을 덮어 세라믹 물질 내로 이온 전도가 제한되는 문제를 피할 수 있다.The acrylic rubber binder having a crosslinked structure according to the present invention is preferably used in a small amount in the slurry for forming the porous film. In the porous membrane of the present invention, the ratio of the ceramic material and the binder may be used in a weight ratio of 95: 5 to 80:20. When used within the above range, it is possible to prevent the ceramic material from being completely covered by the binder. That is, the problem of the binder covering the ceramic material to limit ion conduction into the ceramic material can be avoided.

본 발명의 다공막이 양극 또는 음극 또는 양쪽에 형성된 상태로 두 전극이 적층되어 권취된다. 다공막 자체가 세퍼레이터의 역할을 할 수 있으므로 두 전극 사이에 별도의 세퍼레이터를 설치하는 것을 생략할 수 있다. 종래의 필름 형식의 세퍼레이터가 고온에서 수축되는 문제점이 있지만 상기 다공막은 수축하거나 용융(melting)될 염려가 없다. 기존의 폴리올레핀계 필름 세퍼레이터는 내부 단락시 초기 발열에 의해 손상된 부분에 더하여 그 주변 필름이 계속 수축되거나 용융되어 필름 세퍼레이터가 타서 없어지는 부분이 넓어지게 되므로 더욱 하드(hard)한 쇼트를 발생시키게 되지만, 다공막이 형성된 전극은 내부 단락이 일어난 부분에서 작은 손상이 있을 뿐 단락 부위가 넓어지는 현상으로 이어지지 않는다. 또한, 다공막이 형성된 전극은 과충전시에도 하드 단락이 아닌 아주 작인 미세 단락(soft short)을 일으켜 과충전 전류를 계속 소비함으로써 5V∼6V 사이의 일정 전압과 100℃ 이하의 전지 온도를 유지하게 되므로 과충전 안정성도 향상시킬 수 있다. Two electrodes are laminated and wound in a state in which the porous membrane of the present invention is formed on the anode or cathode or both. Since the porous membrane itself may serve as a separator, it may be omitted to install a separate separator between the two electrodes. Conventional film type separators have a problem of shrinkage at high temperatures, but the porous membrane is not likely to shrink or melt. Conventional polyolefin-based film separators generate harder shorts because the peripheral film is continuously shrunk or melted in addition to the parts damaged by initial heat generation during internal short-circuit, and thus the film separator burns out. The electrode on which the porous membrane is formed has only a small damage in a portion where an internal short circuit occurs, and does not lead to a widening of the short circuit region. In addition, the electrode formed with the porous membrane generates a very small soft short rather than a hard short when overcharging, and thus continuously consumes the overcharge current, thereby maintaining a constant voltage between 5V and 6V and a battery temperature of 100 ° C. or less. Stability can also be improved.

하지만, 권취된 상태의 두 전극 사이에 종래의 리튬 이차 전지와 같이 별도의 폴리올레핀계 수지로 이루어진 절연막이 존재할 수 있다. 이런 경우, 다공막과 폴리올레핀계 수지 절연막이 함께 이차 전지 내에서 세퍼레이터로 작용하게 된다. 상기 폴리올레핀계 수지막으로는 폴리에틸렌 단층막, 폴리프로필렌 단층막, 폴리프로필렌-폴리에틸렌-폴리프로필렌 다층막 등이 사용될 수 있다.However, an insulating film made of a separate polyolefin resin may exist between the two electrodes in the wound state, as in the conventional lithium secondary battery. In this case, the porous membrane and the polyolefin resin insulating film together act as separators in the secondary battery. As the polyolefin resin film, a polyethylene single layer film, a polypropylene single layer film, a polypropylene-polyethylene-polypropylene multilayer film, or the like may be used.

리튬 이차 전지의 양극은 리튬 이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 양극 활물질을 포함하며, 이러한 양극 활물질로는 코발트, 망간, 니켈에서 선택되는 최소한 1종 및 리튬과의 복합산화물 중 1종 이상의 것이 바람직하고, 그 대표적인 예로는 하기에 기재된 리튬 함유 화합물이 바람직하게 사용될 수 있다.The positive electrode of the lithium secondary battery includes a positive electrode active material capable of inserting and detaching lithium ions, and the positive electrode active material is preferably at least one selected from cobalt, manganese, nickel, and at least one of a composite oxide with lithium. As the representative examples thereof, the lithium-containing compound described below can be preferably used.

LixMn1-yMyA2 (1)Li x Mn 1-y M y A 2 (1)

LixMn1-yMyO2-zXz (2)Li x Mn 1-y MyO 2-z X z (2)

LixMn2O4-zXz (3)Li x Mn 2 O 4-z X z (3)

LixMn2-yMyM'zA4 (4)Li x Mn 2-y M y M ' z A 4 (4)

LixCo1-yMyA2 (5)Li x Co 1-y M y A 2 (5)

LixCo1-yMyO2-zXz (6)Li x Co 1-y M y O 2-z X z (6)

LixNi1-yMyA2 (7)Li x Ni 1-y M y A 2 (7)

LixNi1-yMyO2-zXz (8)Li x Ni 1-y M y O 2-z X z (8)

LixNi1-yCoyO2-zXz (9)Li x Ni 1-y Co y O 2-z X z (9)

LixNi1-y-zCoyMzAα (10)Li x Ni 1-yz Co y M z A α (10)

LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα (11)Li x Ni 1-yz Co y M z O 2-α X α (11)

LixNi1-y-zMnyMzAα (12)Li x Ni 1-yz Mn y M z A α (12)

LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα (13)Li x Ni 1-yz Mn y M z O 2-α X α (13)

(상기 식에서 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2이고, M과 M'은 동일하거나 서로 다르며, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되며, A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되고, X는 F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택된다.)(Wherein 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2, M and M 'are the same or different, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V and rare earth elements, A is selected from the group consisting of O, F, S and P And X is selected from the group consisting of F, S and P.)

리튬 이차 전지의 음극은 리튬이온을 삽입 및 탈리할 수 있는 음극 활물질을 포함하며, 이러한 음극 활물질로는 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유 등의 탄소 재료, 리튬 금속, 리튬 합금 등이 사용될 수 있다. 예를 들면, 비결정질 탄소로는 하드카본, 코크스, 1500℃ 이하에서 소성한 메조카본 마이크로비즈(mesocarbon microbead: MCMB), 메조페이스피치계 탄소섬유(mesophase pitch-based carbon fiber: MPCF) 등이 있다. 결정질 탄소로는 흑연계 재료가 있으며, 구체적으로는 천연흑연, 흑연화 코크스, 흑연화 MCMB, 흑연화 MPCF 등이 있다. 상기 탄소재 물질은 d002 층간거리(interplanar distance)가 3.35∼3.38Å, X-선 회절(X-ray diffraction)에 의한 Lc(crystallite size)가 적어도 20㎚ 이상인 물질이 바람직하다. 리튬 합금으로는 리튬과 알루미늄, 아연, 비스무스, 카드뮴, 안티몬, 실리콘, 납, 주석, 갈륨 또는 인듐과의 합금이 사용될 수 있다.The negative electrode of the lithium secondary battery includes a negative electrode active material capable of inserting and detaching lithium ions, and the negative electrode active material includes carbon materials such as crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, and lithium alloy. Can be. For example, amorphous carbon includes hard carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB) calcined at 1500 ° C. or lower, mesophase pitch-based carbon fibers (MPCF), and the like. The crystalline carbon includes a graphite material, and specific examples thereof include natural graphite, graphitized coke, graphitized MCMB, graphitized MPCF, and the like. The carbonaceous material is preferably a material having an d002 interplanar distance of 3.35 to 3.38 kPa and an Lc (crystallite size) of at least 20 nm by X-ray diffraction. As the lithium alloy, an alloy of lithium with aluminum, zinc, bismuth, cadmium, antimony, silicon, lead, tin, gallium or indium may be used.

양극 집전체로는 알루미늄 및 알루미늄 합금 등이 사용될 수 있으며, 음극 집전체로는 구리 및 구리 합금 등이 사용될 수 있다. 상기 양극 집전체 및 음극 집전체의 형태로는 호일, 필름, 시트, 펀칭된 것, 다공질체, 발포체 등을 들 수 있다.Aluminum and an aluminum alloy may be used as the positive electrode current collector, and copper and a copper alloy may be used as the negative electrode current collector. Examples of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector include a foil, a film, a sheet, a punched one, a porous body, a foam, and the like.

상기 양극 및 음극은 전기 전도성을 향상시키기 위하여 도전제를 더 포함할 수 있다. 상기 도전제로는 흑연계 도전제, 카본 블랙계 도전제, 금속 또는 금속 화합물계 도전제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 흑연계 도전제의 예로는 인조흑연, 천연 흑연 등이 있으며, 카본 블랙계 도전제의 예로는 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙(ketjen black), 덴카 블랙(denka black), 써멀 블랙(thermal black), 채널 블랙(channel black) 등이 있으며, 금속계 또는 금속 화합물계 도전제의 예로는 주석, 산화주석, 인산주석(SnPO4), 산화티타늄, 티탄산칼륨, LaSrCoO3, LaSrMnO3와 같은 페로브스카이트(perovskite) 물질이 있다. 그러나 상기 열거된 도전제에 한정되는 것은 아니다. 상기 도전제의 함량은 양극 활물질에 대하여 0.1 내지 10중량%인 것이 바람직하다. 도전제의 함량이 0.1중량%보다 적은 경우에는 전기 화학적 특성이 저하되고, 10중량%을 초과하는 경우에는 중량당 에너지 밀도가 감소한다.The positive electrode and the negative electrode may further include a conductive agent to improve electrical conductivity. As the conductive agent, at least one selected from the group consisting of a graphite-based conductive agent, a carbon black-based conductive agent, and a metal or metal compound-based conductive agent may be used. Examples of the graphite conductive agent include artificial graphite and natural graphite, and examples of the carbon black conductive agent include acetylene black, ketjen black, denka black, thermal black, and channel. And black or the like, and examples of the metal or metal compound conductive agent include perovskite such as tin, tin oxide, tin phosphate (SnPO 4 ), titanium oxide, potassium titanate, LaSrCoO 3 , and LaSrMnO 3. ) There is a substance. However, it is not limited to the conductive agents listed above. The content of the conductive agent is preferably 0.1 to 10% by weight based on the positive electrode active material. When the content of the conductive agent is less than 0.1% by weight, the electrochemical properties are lowered, and when the content of the conductive agent is greater than 10% by weight, the energy density per weight decreases.

전극 활물질용 바인더는 활물질의 페이스트화, 활물질의 상호 접착, 집전체와의 접착, 활물질 팽창 및 수축에 대한 완충효과 등의 역할을 하는 물질로서, 예를 들면 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리헥사플루오로프로필렌-폴리비닐리덴플루오라이드의 공중합체(P(VdF/HFP)), 폴리(비닐아세테이트), 폴리비닐알코올, 폴리에틸 렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 알킬레이티드폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐에테르, 폴리(메틸메타크릴레이트), 폴리(에틸아크릴레이트), 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐클로라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피리딘, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무 등이 있다. 상기 바인더의 함량은 전극 활물질에 대하여 0.1 내지 30중량%, 바람직하게는 1 내지 10중량%이다. 상기 바인더의 함량이 너무 적으면 전극 활물질과 집전체와의 접착력이 불충분하고, 바인더의 함량이 너무 많으면 접착력은 좋아지지만 전극 활물질의 함량이 그만큼 감소하여 전지용량을 고용량화하는데 불리하다.The binder for the electrode active material is a material that plays a role of pasting the active material, mutually bonding the active material, bonding with the current collector, and buffering effect on the expansion and contraction of the active material, for example, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoro Copolymers of propylene-polyvinylidene fluoride (P (VdF / HFP)), poly (vinylacetate), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, alkylated polyethylene oxide, polyvinyl ether, Poly (methyl methacrylate), poly (ethylacrylate), polytetrafluoroethylene, polyvinylchloride, polyacrylonitrile, polyvinylpyridine, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber and the like. The content of the binder is 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 10% by weight based on the electrode active material. When the content of the binder is too small, the adhesion between the electrode active material and the current collector is insufficient, and when the content of the binder is too high, the adhesion is improved, but the content of the electrode active material decreases by that amount, which is disadvantageous in increasing battery capacity.

전극 활물질, 바인더 및 도전제를 분산시킬 때 사용되는 용매로는 비수용매 또는 수계용매를 사용할 수 있다. 비수용매로는 N-메틸-2-피롤디돈(NMP), 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N,N-디메틸아미노프로필아민, 에틸렌옥사이드, 테트라하이드로퓨란 등을 들 수 있다.A nonaqueous solvent or an aqueous solvent can be used as a solvent used when dispersing an electrode active material, a binder, and a conductive agent. Examples of the non-aqueous solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, N, N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide and tetrahydrofuran.

본 발명의 다공막이 음극에 형성되는 경우, 음극 활물질의 바인더가 수계, 예를 들면 스티렌-부타디엔 고무라면 다공막에 사용되는 바인더는 유기계를 사용하고, 음극 활물질의 바인더가 유기계, 예를 들면 폴리비닐리덴플루오라이드라면 다공막에 사용되는 바인더는 수계를 사용하는 것이 바람직하다. 음극 활물질층과 다공막에 같은 유기계 또는 수계 바인더를 조합하여 사용하게 되면 그 분산 용매도 같은 유기계 또는 수계 용매를 사용해야 하므로 이미 형성된 음극 활물질층에 다공막액을 코팅할 경우 이미 건조 형성된 음극 활물질층이 다공막액의 용매에 다시 녹아나오는 문제점이 발생할 수 있다.When the porous membrane of the present invention is formed on the negative electrode, if the binder of the negative electrode active material is water-based, for example, styrene-butadiene rubber, the binder used for the porous membrane is organic, and the binder of the negative electrode active material is organic, for example poly If it is vinylidene fluoride, it is preferable to use an aqueous system for the binder used for a porous film. When the same organic or aqueous binder is used in combination with the negative electrode active material layer and the porous membrane, the dispersion solvent must also use the same organic or aqueous solvent. The problem of re-melting in the solvent of the porous membrane solution may occur.

다공막액의 용매는 유기계 바인더를 사용할 경우 NMP/사이클로헥산온을 0: 100 내지 50:50 부피비, 바람직하게는 30:70 부피비로 사용하거나, NMP 대신에 이소프로필알코올, 톨루엔, 자일렌(xylene) 등을 사용할 수 있다. 음극 활물질의 바인더가 유기계라면 다공막액의 바인더는 수계를 사용하고 용매로는 물을 사용할 수 있다.The solvent of the porous membrane solution may be NMP / cyclohexanone when used in an organic binder in a volume ratio of 0: 100 to 50:50, preferably 30:70, or isopropyl alcohol, toluene, or xylene (xylene) instead of NMP. ) Can be used. If the binder of the negative electrode active material is an organic type, the binder of the porous membrane liquid may be water-based, and water may be used as the solvent.

리튬 이차전지의 비수성 전해액은 리튬염과 비수성 유기용매를 포함하며, 충방전 특성 개량, 과충전방지 등을 위한 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 하며, 상기 비수성 유기용매는 전지의 전기화학적 반응에 관여하는 이온들이 이동할 수 있는 매질 역할을 한다.The non-aqueous electrolyte of the lithium secondary battery includes a lithium salt and a non-aqueous organic solvent, and may further include additives for improving charge and discharge characteristics, preventing overcharge, and the like. The lithium salt acts as a source of lithium ions in the battery to enable operation of the basic lithium battery, and the non-aqueous organic solvent serves as a medium through which ions involved in the electrochemical reaction of the battery can move.

상기 리튬염으로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6, LiClO4, LiCF3SO3, Li(CF3SO2)2N, LiC4F9SO3, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임), LiCl, 및 LiI로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 리튬염의 농도는 0.6 내지 2.0M 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하며, 0.7 내지 1.6M 범위 내에서 사용하는 것이 더 바람직하다. 리튬염의 농도가 0.6M 미만이면 전해질의 전도도가 낮아져 전해질 성능이 떨어지고, 2.0M을 초과하는 경우에는 전해질의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 감소하는 문제점이 있다.Examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N, LiC 4 F 9 SO 3 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiN ( C x F 2x + 1 SO 2 ) (C y F 2y + 1 SO 2 ) (where x and y are natural numbers), LiCl, and LiI, or a mixture of one or two or more selected from the group consisting of Can be. The concentration of the lithium salt is preferably used in the range of 0.6 to 2.0M, more preferably in the range of 0.7 to 1.6M. If the concentration of the lithium salt is less than 0.6M, the conductivity of the electrolyte is lowered, the performance of the electrolyte is lowered, and if it exceeds 2.0M, the viscosity of the electrolyte is increased, there is a problem that the mobility of lithium ions decreases.

상기 비수성 유기용매로는 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 유기용매는 이온의 해리도를 높여 이온의 전도를 원활하게 하기 위해 유전율(극성)이 크고 저점도를 갖는 것을 사용해야 하는데, 일반적으로는 고유전율, 고점도를 갖는 용매와 저유전율, 저점도를 갖는 용매로 구성된 두 가지 이상의 혼합용매를 사용하는 것이 바람직하다.As the non-aqueous organic solvent, carbonate, ester, ether or ketone may be used alone or in combination. Organic solvents should be used to have high dielectric constant (polarity) and low viscosity to increase ion dissociation and smooth ion conduction. Generally, solvents having high dielectric constant, high viscosity and low dielectric constant and low viscosity are used. It is preferable to use two or more mixed solvents configured.

상기 비수성 유기용매 중 카보네이트계 용매의 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 선형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 환형 카보네이트로는 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트(VC) 등이 사용될 수 있다. 유전율이 높은 에틸렌 카보네이트와 프로필렌 카보네이트가 바람직하며, 음극 활물질로 인조 흑연이 사용되는 경우에는 에틸렌 카보네이트가 바람직하다. 상기 선형 카보네이트로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸메틸 카보네이트(EMC), 에틸프로필 카보네이트(EPC) 등이 사용될 수 있다. 점도가 낮은 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트가 바람직하다.In the case of the carbonate-based solvent of the non-aqueous organic solvent, it is preferable to use a mixture of cyclic carbonate and chain carbonate. The cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinyl Ethylene carbonate (VC) and the like may be used. Ethylene carbonate and propylene carbonate having high dielectric constants are preferred, and ethylene carbonate is preferred when artificial graphite is used as the negative electrode active material. As the linear carbonate, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methylpropyl carbonate (MPC), ethylmethyl carbonate (EMC), ethylpropyl carbonate (EPC), etc. may be used. . Low viscosity dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and diethyl carbonate are preferred.

상기 에스테르는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, γ-부티로락톤(GBL), γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, δ-발레로락톤, ε-카프로락톤 등이 있으며, 상기 에테르는 테트라하이드로퓨란, 2-메틸테트라하이드로퓨란, 디부틸에테르 등이 사용될 수 있다. 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤 등이 사용될 수 있다.The ester is methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, γ-butyrolactone (GBL), γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone, ε- Caprolactone, and the like, and tetraetherfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dibutyl ether, and the like may be used. As the ketone, polymethylvinyl ketone may be used.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

비교예 1Comparative Example 1

2-에틸헥실 아크릴레이트 10중량% 및 100만 분자량의 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 90중량%에 수산화나트륨(혼합된 아크릴레이트에 대해 5∼10중량%)를 혼합하여 160℃에서 가교시켜 PMMA를 주체로 한 아크릴계 고무 바인더를 합성하였다. 세라믹 물질로 지르코늄 산화물(ZrO2) 2차 입자 분말 96중량%와 상기 아크릴계 고무 바인더 4중량%를 혼합하고, 점도가 3000cps 정도가 되도록 N-메틸-2-피롤리돈/사이클로헥산온 혼합용매(3:7 중량비)로 희석하여 혼합액을 만든다. 동박을 상기 혼합액에 담그고, 그라비어(gravure) 롤러로 막 두께를 제어한 후, 100℃에서 10시간 동안 열처리하여 용매를 휘발시켰다.10% by weight of 2-ethylhexyl acrylate and 90% by weight of 1 million molecular weight polymethylmethacrylate (PMMA) were mixed with sodium hydroxide (5 to 10% by weight based on mixed acrylates) and crosslinked at 160 ° C. to PMMA. An acrylic rubber binder mainly composed of was synthesized. 96 wt% zirconium oxide (ZrO 2 ) secondary particle powder and 4 wt% of the acrylic rubber binder are mixed with a ceramic material, and the N-methyl-2-pyrrolidone / cyclohexanone mixed solvent is used to obtain a viscosity of about 3000 cps. Diluted to 3: 7 weight ratio) to form a mixed solution. The copper foil was immersed in the mixed solution, the film thickness was controlled by a gravure roller, and then heat-treated at 100 ° C. for 10 hours to volatilize the solvent.

비교예 2 내지 4Comparative Examples 2 to 4

하기 표 1에 기재된 바와 같이 열처리 온도를 다르게 하는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다.It was carried out in the same manner as in Comparative Example 1 except for changing the heat treatment temperature as shown in Table 1.

실시예 1 내지 6Examples 1-6

하기 표 1에 기재된 바와 같이 100℃∼120℃에서 5시간 동안 1차 열처리를 하고, 150℃∼200℃에서 5시간 동안 2차 열처리를 하는 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다.As described in Table 1, the first heat treatment was performed at 100 ° C. to 120 ° C. for 5 hours, and the second heat treatment was performed at 150 ° C. to 200 ° C. for 5 hours.

<박리 강도(peel strength)><Peel strength>

다공막은 음극이나 양극 위에 형성되지만 다공막의 박리 강도를 뚜렷이 보기 위해서 다공막을 동박에 형성시켜서 동박에 대한 접착력을 박리 강도(180도)로 측정하여 판단했다.The porous film was formed on the cathode or the anode, but in order to clearly see the peel strength of the porous film, the porous film was formed on the copper foil, and the adhesion to the copper foil was measured by the peel strength (180 degrees).

비교예 1 내지 4 및 실시예 1 내지 6에서 제조된 동박을 폭 25.4mm, 길이 100mm로 스틸자를 이용하여 잘라낸다. 잘라낸 시료를 치구에 물린 후 인장강도 시험기(Hounsfield test equipment, serial No. 0050 medel 100 RC)로 180도 박리 형식으로 측정하였다. 인장 속도는 100mm/min, 연신 길이는 25∼50mm의 조건으로 실시하였다.The copper foils prepared in Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 to 6 were cut out using a steel ruler to a width of 25.4 mm and a length of 100 mm. The cut sample was bitten by a jig and measured in a 180 degree peeling type using a tensile strength tester (Hounsfield test equipment, serial No. 0050 medel 100 RC). Tensile velocity was 100 mm / min, and extending | stretching length was performed on 25-50 mm conditions.

1차 열처리(℃)Primary heat treatment (℃) 2차 열처리(℃)Secondary heat treatment (℃) 크랙 발생 여부Crack occurrence 박리 테스트 박리강도(gf/mm)Peel Test Peel Strength (gf / mm) 비교예 1Comparative Example 1 100100 -- 없음none 1.021.02 비교예 2Comparative Example 2 120120 -- 없음none 1.151.15 비교예 3Comparative Example 3 150150 -- 있음has exist 1.871.87 비교예 4Comparative Example 4 200200 -- 있음has exist 1.761.76 실시예 1Example 1 100100 150150 없음none 2.882.88 실시예 2Example 2 100100 170170 없음none 3.093.09 실시예 3Example 3 100100 200200 없음none 3.283.28 실시예 4Example 4 120120 150150 없음none 3.173.17 실시예 5Example 5 120120 170170 없음none 3.393.39 실시예 6Example 6 120120 200200 없음none 3.283.28

비교예 1∼2에서 보는 바와 같이, 1차 열처리를 100∼120℃에서 하고 2차 열처리를 하지 않게 되면 다공막의 균열은 생기지 않았지만 바인더가 충분히 중합할 정도의 온도에 도달하지 못해 박리 강도가 낮은 것을 알 수 있다. 비교예 3∼4에서와 같이 바인더가 중합할 수 있는 150∼200℃ 정도의 높은 온도에서는 박리 강도는향상되었으나 용매가 일순간에 휘발되면서 다공막의 균열이 발생하였다.As shown in Comparative Examples 1 to 2, when the first heat treatment was performed at 100 to 120 ° C. and the second heat treatment was not performed, the porous membrane was not cracked but the peel strength was low because the binder did not reach a temperature sufficient to polymerize. It can be seen that. As in Comparative Examples 3 to 4, the peel strength was improved at a high temperature of about 150 to 200 ° C. at which the binder could polymerize, but the solvent was volatilized in a moment to cause cracking of the porous membrane.

실시예 1∼6에서 보는 바와 같이, 100∼120℃의 상대적으로 낮은 온도에서 용매의 휘발을 먼저 시키고 150∼200℃의 고온에서 중합을 시키게 되면 다공막의 균열도 방지할 수 있고 바인더의 중합이 충분히 가능해져 가교성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.As shown in Examples 1 to 6, volatilization of the solvent at a relatively low temperature of 100 to 120 ° C. and polymerization at a high temperature of 150 to 200 ° C. also prevent cracking of the porous membrane and polymerization of the binder. It becomes possible enough, and it can confirm that crosslinkability improves.

비교예 5 내지 7 및 실시예 10 내지 13Comparative Examples 5 to 7 and Examples 10 to 13

음극 활물질로 인조 흑연, 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무 및 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스를 96:2:2의 중량비로 혼합한 다음 물에 분산시켜 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 15㎛의 구리 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 음극을 제조하였다.Synthetic graphite as a negative electrode active material, styrene-butadiene rubber as a binder, and carboxymethyl cellulose as a thickener were mixed in a weight ratio of 96: 2: 2, and then dispersed in water to prepare a negative electrode active material slurry. The slurry was coated on a copper foil having a thickness of 15 μm, dried, and rolled to prepare a negative electrode.

세라믹 물질로 지르코늄 산화물(ZrO2) 2차 입자 분말 96중량%와, 바인더로서 각각 표 2에 나타낸 연신율을 갖는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 주체로 한 아크릴계 고무 4중량%를 혼합하고, 점도가 1000∼3000cps 정도가 되도록 N-메틸-2-피롤리돈/사이클로헥산온 혼합용매(3:7 중량비)로 희석하여 혼합액을 만든다. 상기 음극판을 상기 혼합액에 담그고, 그라비어 롤러로 막 두께를 제어한 후, 120℃에서 5시간 동안 1차 열처리를 하고, 150℃에서 5시간 동안 2차 열처리를 하여, 음극에 10㎛ 두께의 다공막을 형성하였다.96% by weight of zirconium oxide (ZrO 2 ) secondary particle powder as a ceramic material and 4% by weight of acrylic rubber mainly composed of polymethyl methacrylate (PMMA) having elongation shown in Table 2 as binders, Dilute with an N-methyl-2-pyrrolidone / cyclohexanone mixed solvent (3: 7 weight ratio) so as to be about 1000 to 3000 cps. After dipping the negative electrode plate into the mixed solution and controlling the film thickness with a gravure roller, the first heat treatment was performed at 120 ° C. for 5 hours, and the second heat treatment was performed at 150 ° C. for 5 hours. Formed.

<바인더의 연신율에 따른 와인딩 특성><Winding characteristics according to the elongation of the binder>

연신율은 바인더 자체를 중합시킨 후 잡아당겨서 초기 길이 대비 끊어지지 않고 늘어나는 정도를 측정한 것이다. 연신율 = (△l/lo)*100% 이다. 여기서, △l은 늘어난 길이를 나타내고, lo는 초기 길이를 나타낸다.Elongation is a measure of the extent to which the binder itself is polymerized and then stretched and stretched. Elongation = (Δl / l o ) * 100%. Here, Δl represents an extended length and l o represents an initial length.

비교예 5 내지 7 및 실시예 10 내지 13에서 제조된 다공막이 형성된 음극을 젤리롤 형태로 권취하였다.The negative electrode on which the porous film prepared in Comparative Examples 5-7 and Examples 10-13 was formed was wound up in the form of a jelly roll.

바인더의 연신율Elongation of binder 극판 상태Plate state 와인딩(winding)Winding 비교예 5Comparative Example 5 125%125% 크랙 발생Crack 불가능impossible 비교예 6Comparative Example 6 150%150% 크랙 발생Crack 불가능impossible 비교예 7Comparative Example 7 175%175% 크랙 발생Crack 불가능impossible 실시예 9Example 9 200%200% 크랙 없음No cracks 가능possible 실시예 10Example 10 225%225% 크랙 없음No cracks 가능possible 실시예 11Example 11 250%250% 크랙 없음No cracks 가능possible 실시예 12Example 12 275%275% 크랙 없음No cracks 가능possible 실시예 13Example 13 300%300% 크랙 없음No cracks 가능possible

표 2에서 알 수 있는 바와 같이 연신율이 200∼300% 정도일 때 음극의 와인딩이 가능하였다. 연신율이 200% 미만일 때에는 다공막이 형성된 음극을 와인딩 했을 경우 접힌 부분의 극판에서 크랙이 발생하여 와인딩이 불가능했다.As can be seen in Table 2, the winding of the negative electrode was possible when the elongation was about 200 to 300%. When the elongation was less than 200%, when the cathode with the porous membrane formed was wound, cracks were generated in the electrode plate of the folded portion, and thus winding was impossible.

실시예 14 내지 17 및 비교예 10 내지 12Examples 14-17 and Comparative Examples 10-12

양극 활물질로서 LiCoO2, 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 도전제로서 카본을 92:4:4의 중량비로 혼합한 다음, N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 양극 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 20㎛의 알루미늄 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 양극을 제조하였다. 음극 활물질로 인조 흑연, 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무 및 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스를 96:2:2의 중량비로 혼합한 다음 물에 분산시켜 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 15㎛의 구리 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 음극을 제조하였다.LiCoO 2 as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder and carbon as a conductive agent were mixed in a weight ratio of 92: 4: 4, and then dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a positive electrode slurry. It was. The slurry was coated on an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and rolled to prepare a positive electrode. Synthetic graphite as a negative electrode active material, styrene-butadiene rubber as a binder, and carboxymethyl cellulose as a thickener were mixed in a weight ratio of 96: 2: 2, and then dispersed in water to prepare a negative electrode active material slurry. The slurry was coated on a copper foil having a thickness of 15 μm, dried, and rolled to prepare a negative electrode.

세라믹 물질로 지르코늄 산화물(ZrO2) 2차 입자 분말 96중량%와, 바인더로서 각각 표 3에 나타낸 팽윤도를 갖는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 주체로 한 아크릴계 고무 4중량%를 혼합하고, 점도가 1000∼3000cps 정도가 되도록 N-메틸-2-피롤리돈/사이클로헥산온 혼합용매(3:7 중량비)로 희석하여 혼합액을 만든다. 상기 음극판을 상기 혼합액에 담그고, 그라비어 롤러로 막 두께를 제어한 후, 120℃에서 5시간 동안 1차 열처리를 하고, 150℃에서 5시간 동안 2차 열처리를 하여, 음극에 10㎛ 두께의 다공막을 형성하였다.96% by weight of zirconium oxide (ZrO 2 ) secondary particle powder as a ceramic material and 4% by weight of acrylic rubber mainly composed of polymethyl methacrylate (PMMA) having a swelling degree shown in Table 3 as binders, respectively, Dilute with an N-methyl-2-pyrrolidone / cyclohexanone mixed solvent (3: 7 weight ratio) so as to be about 1000 to 3000 cps. After dipping the negative electrode plate into the mixed solution and controlling the film thickness with a gravure roller, the first heat treatment was performed at 120 ° C. for 5 hours, and the second heat treatment was performed at 150 ° C. for 5 hours. Formed.

상기 제조된 전극들을 권취 및 압축하여 각형 캔에 삽입하였다. 상기 캔에 전해액을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조하였다. 이때 전해액으로는 1.3M LiPF6이 용해된 에틸렌 카보네이트/에틸메틸 카보네이트 혼합용액(3:7 부피비)을 사용하였다.The prepared electrodes were wound and compressed and inserted into a square can. An electrolyte was injected into the can to prepare a lithium secondary battery. In this case, an ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate mixed solution (3: 7 volume ratio) in which 1.3 M LiPF 6 was dissolved was used.

<바인더의 팽윤도에 따른 전지 두께><Battery Thickness According to Swelling Degree of Binder>

바인더를 알루미늄 포일 위에 직사각형 형태로 형성하여 가로, 세로, 두께를 측정하여 초기 부피를 계산한 후, 1.3M LiPF6이 용해된 에틸렌 카보네이트/에틸메틸 카보네이트 혼합용액(50:50 부피비)으로 이루어진 전해액에 넣고 60℃ 챔버에 1일 동안 방치하여 전해액에 의해 팽윤한 후의 부피 변화를 확인하였다. 팽윤도 = (늘어난 부피/초기 부피)*100%이다.After the binder was formed in a rectangular shape on the aluminum foil, the initial volume was calculated by measuring the width, length, and thickness, and then, in an electrolyte solution composed of an ethylene carbonate / ethylmethyl carbonate mixed solution (50:50 by volume) in which 1.3 M LiPF 6 was dissolved. The solution was placed in a 60 ° C. chamber for 1 day to check the volume change after swelling with the electrolyte solution. Swelling degree = (extended volume / initial volume) * 100%.

실시예 14 내지 17 및 비교예 10 내지 12의 리튬 이차 전지의 만충전 전 후의 두께를 측정하였다. 팽윤도 125%를 갖는 바인더를 사용한 전지의 두께를 100%으로 하여 팽윤도별로 전지 두께를 %으로 표기하였다.The thicknesses before and after full charge of the lithium secondary batteries of Examples 14 to 17 and Comparative Examples 10 to 12 were measured. The thickness of the battery using a binder having a degree of swelling of 125% was 100%, and the cell thickness was expressed in% for each degree of swelling.

바인더의 팽윤도Swelling Degree of Binder 전지 두께Cell thickness 실시예 14Example 14 125%125% 100%100% 실시예 15Example 15 150%150% 103%103% 실시예 16Example 16 175%175% 107%107% 실시예 17Example 17 200%200% 111%111% 비교예 10Comparative Example 10 225%225% 140%140% 비교예 11Comparative Example 11 250%250% 146%146% 비교예 12Comparative Example 12 275%275% 155%155%

통상적으로 전지 회사에서 허용될 수 있는 두께 스펙에 비추어 볼 때, 바인더의 팽윤도가 200% 이하일 때 사용 가능하다는 것을 알 수 있다.In view of the thickness specification that is generally acceptable to battery companies, it can be seen that the binder can be used when the swelling degree is 200% or less.

실시예 18 내지 22 및 비교예 13 내지 16Examples 18-22 and Comparative Examples 13-16

양극 활물질로서 LiCoO2, 바인더로서 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF) 및 도전제로서 카본을 92:4:4의 중량비로 혼합한 다음, N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 양극 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 20㎛의 알루미늄 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 양극을 제조하였다. 음극 활물질로 인조 흑연, 바인더로서 스티렌-부타디엔 고무 및 증점제로서 카르복시메틸셀룰로오스를 96:2:2의 중량비로 혼합한 다음 물에 분산시켜 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 두께 15㎛의 구리 호일에 코팅한 후 건조, 압연하여 음극을 제조하였다.LiCoO 2 as a positive electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder and carbon as a conductive agent were mixed in a weight ratio of 92: 4: 4, and then dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a positive electrode slurry. It was. The slurry was coated on an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and rolled to prepare a positive electrode. Synthetic graphite as a negative electrode active material, styrene-butadiene rubber as a binder, and carboxymethyl cellulose as a thickener were mixed in a weight ratio of 96: 2: 2, and then dispersed in water to prepare a negative electrode active material slurry. The slurry was coated on a copper foil having a thickness of 15 μm, dried, and rolled to prepare a negative electrode.

세라믹 물질로 지르코늄 산화물(ZrO2) 2차 입자 분말 96중량%와, 바인더로서 각각 표 4에 나타낸 열수축율을 갖는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 주체로 한 아크릴계 고무 4중량%를 혼합하고, 점도가 1000∼3000cps 정도가 되도록 N-메틸-2-피롤리돈/사이클로헥산온 혼합용매(3:7 중량비)로 희석하여 혼합액을 만든다. 상기 음극판 및 양극판을 상기 혼합액에 담그고, 그라비어 롤러로 막 두께를 제어한 후, 120℃에서 5시간 동안 1차 열처리를 하고, 150℃에서 5시간 동안 2차 열처리를 하여, 양극 및 음극에 각각 10㎛ 두께의 다공막을 형성하였다.96% by weight of zirconium oxide (ZrO 2 ) secondary particle powder as a ceramic material and 4% by weight of acrylic rubber mainly composed of polymethyl methacrylate (PMMA) having thermal shrinkage shown in Table 4 as binders, respectively, The mixture was diluted with an N-methyl-2-pyrrolidone / cyclohexanone mixed solvent (3: 7 weight ratio) so as to have a viscosity of about 1000 to 3000 cps. After dipping the negative electrode plate and the positive electrode plate into the mixed solution and controlling the film thickness with a gravure roller, the first heat treatment was performed at 120 ° C. for 5 hours, and the second heat treatment was performed at 150 ° C. for 5 hours, respectively. A microporous membrane was formed.

<바인더의 열수축율에 따른 다공막 탈리 특성><Desorption Characteristics of Porous Membrane According to the Heat Shrinkage Rate of Binder>

바인더의 열수축율은 바인더 자체를 알루미늄 포일 위에 가로, 세로의 넓이가 일정한 틀에 부어 직사각형 형태로 형성하여 150℃ 오븐에서 24시간 동안 방치한 후 줄어든 정도를 확인하여, 초기의 가로*세로의 값, 즉 넓이를 100%으로 하고 초기값에 비해 줄어든 정도를 %으로 표시하였다.The thermal contraction rate of the binder is formed in a rectangular shape by pouring the binder itself on an aluminum foil in a constant frame of horizontal and vertical widths and leaving it in an oven at 150 ° C. for 24 hours to confirm the decrease. In other words, the width is 100% and the degree of reduction compared to the initial value is expressed in%.

실시예 18 내지 22 및 비교예 13 내지 16에 따라 제조된 양극 및 음극에서 다공막의 탈리 여부를 관찰하였다.The detachment of the porous membrane was observed in the positive electrode and the negative electrode prepared according to Examples 18 to 22 and Comparative Examples 13 to 16.

바인더의 열수축율(150℃)Thermal Shrinkage of Binder (150 ℃) 다공막 탈리 여부Porous membrane detachment 실시예 18Example 18 0.1%0.1% 탈리 없음No tally 실시예 19Example 19 0.2%0.2% 탈리 없음No tally 실시예 20Example 20 0.3%0.3% 탈리 없음No tally 실시예 21Example 21 0.4%0.4% 탈리 없음No tally 실시예 22Example 22 0.5%0.5% 탈리 없음No tally 비교예 13Comparative Example 13 0.6%0.6% 탈리 있음Has Tally 비교예 14Comparative Example 14 0.7%0.7% 탈리 있음Has Tally 비교예 15Comparative Example 15 0.8%0.8% 탈리 있음Has Tally 비교예 16Comparative Example 16 0.9%0.9% 탈리 있음Has Tally

표 4에서 알 수 있듯이 다공막에 사용되는 바인더의 응력에 의해 하부에 기재와 접착되어 있는 음극 활물질 및 양극 활물질의 탈리가 없도록 저수축성을 갖는 바인더, 즉 면적 감소율 △S=0.5% 이하인 바인더가 바람직하다.As can be seen from Table 4, a binder having a low shrinkage property, that is, a binder having an area reduction ratio of ΔS = 0.5% or less, is preferred so that the negative electrode active material and the positive electrode active material adhered to the substrate by the stress of the binder used in the porous membrane do not detach. Do.

본 발명은 기계적 강도, 내팽창성, 내수축성 및 내열성이 우수한 세퍼레이터를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 세퍼레이터는 리튬 이차 전지의 안정성을 향상시킨다. The present invention can provide a lithium secondary battery comprising a separator excellent in mechanical strength, expandability, shrinkage resistance and heat resistance. Therefore, the separator according to the present invention improves the stability of the lithium secondary battery.

Claims (28)

양극과, 음극과, 상기 양극 및 상기 음극을 격리시키는 세퍼레이터 및 비수성 전해액을 포함하며,A positive electrode, a negative electrode, a separator for separating the positive electrode and the negative electrode, and a nonaqueous electrolyte solution, 상기 세퍼레이터는 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막을 포함하여 이루어지며, The separator is made of a porous film formed by bonding a ceramic material and a binder, 상기 다공막은 상기 양극 및 상기 음극 가운데 적어도 하나의 표면에 코팅되어 형성되며,The porous membrane is formed by coating on at least one surface of the positive electrode and the negative electrode, 상기 바인더가 200∼300%의 연신율을 갖는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.A lithium secondary battery, wherein the binder has an elongation of 200 to 300%. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더는 전해액에 대한 팽윤도가 200% 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery of claim 1, wherein the binder has a swelling degree of 200% or less with respect to an electrolyte. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더는 150℃에서 열수축율이 0.5% 이하인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the binder has a heat shrinkage of 0.5% or less at 150 ° C. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 및 음극의 기재에 대한 상기 다공막의 박리 강도가 3gf/mm 이상인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the peeling strength of the porous membrane with respect to the base material of the positive electrode and the negative electrode is 3 gf / mm or more. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더는 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체와 가교성 공단량체의 가교반응에 의해 형성되는 아크릴계 고무임을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the binder is an acrylic rubber formed by a crosslinking reaction of a polymer or copolymer of an acrylic main monomer with a crosslinkable comonomer. 제 5 항에 있어서, 상기 아크릴계 주단량체는 메톡시메틸아크릴레이트, 메톡시에틸아크릴레이트, 에톡시에틸아크릴레이트, 부톡시에틸아크릴레이트, 메톡시에톡시에틸아크릴레이트, 디사이클로펜테닐록시에틸아크릴레이트 중에서 선택되는 알콕시알킬 아크릴레이트; 비닐메타크릴레이트, 비닐아크릴레이트, 알릴메타크릴레이트, 1,1-디메틸프로펜일메타크릴레이트, 1,1-디메틸프로펜일아크릴레이트, 3,3-디메틸부텐일메타크릴레이트, 3,3-디메틸부텐일아크릴레이트 중에서 선택되는 알켄일 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트; 디비닐 이타코네이트, 디비닐 말레이트 중에서 선택되는 불포화디카복실산에스테르; 비닐 1,1-디메틸프로펜일 에테르, 비닐 3,3-디메틸부텐일 에테르 중에서 선택되는 비닐기 함유 에테르; 1-아크릴로일록시-1-페닐에텐; 메틸메타크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The method of claim 5, wherein the acrylic main monomer is methoxymethyl acrylate, methoxy ethyl acrylate, ethoxy ethyl acrylate, butoxy ethyl acrylate, methoxy ethoxy ethyl acrylate, dicyclopentenyl oxy ethyl acrylic Alkoxyalkyl acrylate selected from rates; Vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, 1,1-dimethylpropenyl methacrylate, 1,1-dimethylpropenyl acrylate, 3,3-dimethylbutenyl methacrylate, 3,3- Alkenyl acrylate or methacrylate selected from dimethylbutenyl acrylate; Unsaturated dicarboxylic acid ester selected from divinyl itaconate and divinyl maleate; Vinyl group-containing ethers selected from vinyl 1,1-dimethylpropenyl ether and vinyl 3,3-dimethylbutenyl ether; 1-acryloyloxy-1-phenylethene; A lithium secondary battery, characterized in that one kind selected from the group consisting of methyl methacrylate and mixtures thereof. 제 5 항에 있어서, 상기 가교성 공단량체는 2-에틸헥실아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 옥틸아크릴레이트, 이소옥틸아크릴레이트 중에서 선택되는 알킬 아크릴레이트; 비닐 클로로아세테이트, 아릴 클로로아세테이트 중에서 선택되는 알켄일 클로로아세테이트; 글 리시딜아크릴레이트, 비닐글리시딜에테르, 아크릴글리시딜에테르 중에서 선택되는 글리시딜기 함유 에스테르 또는 에테르; 아크릴산, 메타크릴산, 말레산 중에서 선택되는 불포화카복실산; 2-클로로에틸비닐에테르; 클로로메틸스티렌; 아크릴로니트릴; 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The method of claim 5, wherein the crosslinkable comonomer is alkyl acrylate selected from 2-ethylhexyl acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, butyl acrylate, octyl acrylate, isooctyl acrylate; Alkenyl chloroacetate selected from vinyl chloroacetate, aryl chloroacetate; Glycidyl group-containing esters or ethers selected from glycidyl acrylate, vinyl glycidyl ether and acryl glycidyl ether; Unsaturated carboxylic acid selected from acrylic acid, methacrylic acid and maleic acid; 2-chloroethyl vinyl ether; Chloromethyl styrene; Acrylonitrile; And a mixture selected from the group consisting of a lithium secondary battery. 제 5 항에 있어서, 상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체는 1만 내지 500만 범위 내의 중량 평균 분자량을 가지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 5, wherein the polymer or copolymer of the acrylic main monomer has a weight average molecular weight within the range of 10,000 to 5 million. 제 5 항에 있어서, 상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체와 상기 가교성 공단량체는 90:10 내지 60:40 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 5, wherein the polymer or copolymer of the acrylic main monomer and the crosslinkable comonomer are mixed in a weight ratio of 90:10 to 60:40. 제 9 항에 있어서, 상기 아크릴계 주단량체의 중합체 또는 공중합체와 상기 가교성 공단량체는 70:30 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지. The lithium secondary battery according to claim 9, wherein the polymer or copolymer of the acrylic main monomer and the crosslinkable comonomer are mixed in a 70:30 weight ratio. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 물질의 1차 입자가 부분 소결 또는 재결정 결합한 2차 입자가 바인더로 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein secondary particles obtained by partial sintering or recrystallization of primary particles of the ceramic material are bonded by a binder. 제 11 항에 있어서, 상기 2차 입자는 방상(포도송이 모양) 또는 층상의 입자군으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.12. The lithium secondary battery according to claim 11, wherein the secondary particles consist of a group of grains (grapes-like) or layered grains. 제 12 항에 있어서, 방상을 이루는 상기 1차 입자는 직경이 0.01 내지 0.3㎛ 범위 내인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.13. The lithium secondary battery according to claim 12, wherein the primary particles forming a spin have a diameter in the range of 0.01 to 0.3 µm. 제 12 항에 있어서, 층상을 이루는 상기 1차 입자는 너비가 100nm 내지 1㎛인 비늘 모양의 박편임을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 12, wherein the layered primary particles are scaly flakes having a width of 100 nm to 1 μm. 제 11 항에 있어서, 상기 세라믹 물질은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 티타늄 산화물(TiO2) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The method of claim 11, wherein the ceramic material is one selected from the group consisting of silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ) and mixtures thereof. A lithium secondary battery characterized by the above. 제 11 항에 있어서, 상기 세라믹 물질은 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 티타늄(Ti) 각각의 절연성의 질화물, 수산화물, 알콕시화물, 케톤화물 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 하나인 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The method of claim 11, wherein the ceramic material is selected from the group consisting of insulating nitrides, hydroxides, alkoxides, ketones, and mixtures thereof of silicon (Si), aluminum (Al), zirconium (Zr), and titanium (Ti). Lithium secondary battery, characterized in that one selected. 제 11 항에 있어서, 상기 세라믹 물질은 200℃ 온도에서 열팽창율이 0.2% 이내, 400℃ 온도에서 열팽창율이 0.1 내지 0.4%인 것임을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 11, wherein the ceramic material has a thermal expansion rate of 0.2% or less at 200 ° C. and a thermal expansion rate of 0.1-0.4% at 400 ° C. 12. 제 11 항에 있어서, 상기 세라믹 물질의 열전도도는 500℃ 이상 1000℃ 이하의 온도 범위에서 100W/(mxK)를 중심으로 10% 영역에 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 11, wherein the thermal conductivity of the ceramic material is in a 10% region around 100W / (mxK) in a temperature range of 500 ° C or more and 1000 ° C or less. 제 11 항에 있어서, 상기 세라믹 물질의 유전손실은 1MHz 주파수에서 10-5 내지 10-2로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The method of claim 11, wherein the dielectric loss of the ceramic material is a lithium secondary battery, characterized in that consisting of 10 -5 to 10 -2 at a frequency of 1MHz. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 물질과 바인더는 95:5 내지 80:20 중량비로 사용되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery of claim 1, wherein the ceramic material and the binder are used in a weight ratio of 95: 5 to 80:20. 제 1 항에 있어서, 상기 다공막은 공공율이 50% 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the porous membrane has a porosity of 50% or more. 제 1 항에 있어서, 상기 다공막은, 상기 양극 및 상기 음극 가운데 하나에 대하여, 상기 세라믹 물질과 상기 바인더를 용매에 분산시킨 혼합용액에 상기 양극 및 상기 음극 중 적어도 하나를 담그는 방법, 상기 혼합용액을 상기 전극면에 스프레이하는 방법, 상기 혼합용액을 상기 전극면에 전면인쇄하는 방법 중에서 선택되는 적어도 하나의 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The method of claim 1, wherein the porous membrane is a method of dipping at least one of the positive electrode and the negative electrode in a mixed solution in which the ceramic material and the binder are dispersed in a solvent with respect to one of the positive electrode and the negative electrode. Lithium secondary battery characterized in that it comprises at least one method selected from the method of spraying on the electrode surface, the method of printing the mixed solution on the electrode surface. 제 22 항에 있어서, 상기 다공막은 100∼120℃에서 1차 열처리된 후, 150∼200℃에서 2차 열처리되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery of claim 22, wherein the porous membrane is subjected to a first heat treatment at 100 to 120 ° C., followed by a second heat treatment at 150 to 200 ° C. 24. 제 1 항에 있어서, 상기 다공막은 1 내지 40㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery of claim 1, wherein the porous membrane has a thickness of 1 to 40 μm. 제 24 항에 있어서, 상기 다공막은 5 내지 20㎛ 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery of claim 24, wherein the porous membrane is formed to have a thickness of 5 to 20 μm. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 및 음극은 각각 리튬 이온을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질 및 음극 활물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery of claim 1, wherein each of the cathode and the anode comprises a cathode active material and an anode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions, respectively. 제 26 항에 있어서, 상기 양극 활물질은 하기 (1) 내지 (13)으로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 화합물인 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery of claim 26, wherein the positive electrode active material is a lithium compound selected from the group consisting of the following (1) to (13). LixMn1-yMyA2 (1)Li x Mn 1-y M y A 2 (1) LixMn1-yMyO2-zXz (2)Li x Mn 1-y MyO 2-z X z (2) LixMn2O4-zXz (3)Li x Mn 2 O 4-z X z (3) LixMn2-yMyM'zA4 (4)Li x Mn 2-y M y M ' z A 4 (4) LixCo1-yMyA2 (5)Li x Co 1-y M y A 2 (5) LixCo1-yMyO2-zXz (6)Li x Co 1-y M y O 2-z X z (6) LixNi1-yMyA2 (7)Li x Ni 1-y M y A 2 (7) LixNi1-yMyO2-zXz (8)Li x Ni 1-y M y O 2-z X z (8) LixNi1-yCoyO2-zXz (9)Li x Ni 1-y Co y O 2-z X z (9) LixNi1-y-zCoyMzAα (10)Li x Ni 1-yz Co y M z A α (10) LixNi1-y-zCoyMzO2-αXα (11)Li x Ni 1-yz Co y M z O 2-α X α (11) LixNi1-y-zMnyMzAα (12)Li x Ni 1-yz Mn y M z A α (12) LixNi1-y-zMnyMzO2-αXα (13)Li x Ni 1-yz Mn y M z O 2-α X α (13) (상기 식에서 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2이고, M과 M'은 동일하거나 서로 다르며, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V 및 희토류 원소로 이루어진 군에서 선택되며, A는 O, F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택되고, X는 F, S 및 P로 이루어진 군에서 선택된다.)(Wherein 0.9≤x≤1.1, 0≤y≤0.5, 0≤z≤0.5, 0≤α≤2, M and M 'are the same or different, Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, Sn, V, Ge, Ga, B, As, Zr, Mn, Cr, Fe, Sr, V and rare earth elements, A is selected from the group consisting of O, F, S and P And X is selected from the group consisting of F, S and P.) 제 26 항에 있어서, 상기 음극 활물질은 결정질 탄소, 비정질 탄소, 탄소 복합체, 탄소 섬유, 리튬 금속 및 리튬 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 리튬 이차 전지.The lithium secondary battery of claim 26, wherein the negative active material is selected from the group consisting of crystalline carbon, amorphous carbon, carbon composite, carbon fiber, lithium metal, and lithium alloy.
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