KR101428710B1 - Electrode Assembly and Secondary Battery having the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양극 활물질층을 구비하는 양극, 음극 활물질층을 구비하는 음극, 상기 양극과 상기 음극을 분리시키는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체 및 전해액을 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 세퍼레이터 상에 형성된 Si 함유 물질층을 포함하고, 상기 세퍼레이터는 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체 및 이를 구비하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention provides a secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, an electrode assembly including a separator for separating the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte, Wherein the separator comprises a porous film formed by bonding a ceramic material with a binder, and a secondary battery having the electrode assembly.

따라서, 본 발명은 HF 등의 강산에 의하여 전지 캔 내벽의 금속을 부식시켜 전지 성능을 악화시키는 것을 억제하고, 세라믹 분말의 입경이 작은 경우의 고율 충방전 특성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a secondary battery having improved high-rate charge / discharge characteristics when the ceramic powder has a small particle size, by inhibiting deterioration of battery performance by corroding metal on the inner wall of the battery can by strong acid such as HF.

HMDS, 세라믹, 부식 HMDS, Ceramic, Corrosion

Description

전극조립체 및 이를 구비하는 이차전지{Electrode Assembly and Secondary Battery having the Same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electrode assembly,

본 발명은 전극조립체 및 이를 구비하는 이차전지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전지 부식이 억제되고, 고율 충방전 특성이 우수한 이차전지에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electrode assembly and a secondary battery having the electrode assembly. More particularly, the present invention relates to a secondary battery having suppressed cell corrosion and excellent charging / discharging characteristics.

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.BACKGROUND ART [0002] With the recent progress in miniaturization and weight reduction of portable electronic devices, there is an increasing need for miniaturization and high capacity of batteries used as driving power sources. Particularly, the lithium secondary battery has a working voltage of 3.6 V or higher, which is three times higher than a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery which is widely used as a power source for portable electronic devices, and is rapidly expanded in terms of high energy density per unit weight There is a trend.

리튬 이차 전지는 리튬 이온이 양극 및 음극에서 인터칼레이션/디인터칼레이션될 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.The lithium secondary battery generates electric energy by oxidation and reduction reactions when lithium ions are intercalated / deintercalated at the positive electrode and the negative electrode. The lithium secondary battery is manufactured by using a material capable of reversibly intercalating / deintercalating lithium ions as an active material for the positive electrode and the negative electrode, and filling an organic electrolytic solution 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.The lithium secondary battery includes an electrode assembly in which a negative electrode plate and a positive electrode plate are wound in a predetermined form, for example, in a jelly-roll form with a separator interposed therebetween, a can containing the electrode assembly and the electrolyte, And a cap assembly assembled on the upper part.

종래의 세퍼레이터로는 통상 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀계 미다공성 고분자막 또는 이들의 다중막이 사용하였으나, 이러한 폴리올레핀계 세퍼레이터는 다공막층이 시트(sheet) 또는 필름(film) 형상이므로, 내부 단락이나 과충전에 의한 발열에 의해 다공막의 기공 막힘과 함께 시트상 세퍼레이터도 수축하는 결점을 가진다.As the conventional separator, a polyolefin-based microporous polymer membrane such as polypropylene or polyethylene or a multi-layer film thereof is usually used. However, such a polyolefin separator is in the form of sheet or film, And the sheet-like separator shrinks as well as the pores of the porous film due to heat generated by the sheet-shaped separator.

따라서, 시트상 세퍼레이터가 전지의 내부 발열에 의해 수축이 일어나서 쪼그라들게 되면 세퍼레이터가 줄어들어서 없어진 부분은 양극과 음극이 직접 닿게 되므로 발화, 파열, 폭발에 이르게 되는 문제점이 있다.Therefore, when the sheet-like separator shrinks due to internal heat generation of the battery and shrinks, the separator is shrunk to cause direct contact between the positive electrode and the negative electrode, resulting in ignition, rupture and explosion.

따라서, 상술한 필름상의 세퍼레이터의 문제점을 보완하기 위하여, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 티타늄 산화물(TiO2)의 세라믹물질과 바인더의 결합에 의해 이루어지는 다공막을 세퍼레이터로 적용하는 세라믹 세퍼레이터에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.Thus, by the combination of the ceramic material and the binder of the silica (SiO 2), alumina (Al 2 O 3), zirconium oxide (ZrO 2), titanium oxide (TiO 2) in order to compensate for the problem of the separator on the above film There has been actively studied a ceramic separator for applying a porous membrane as a separator.

하지만, 종래의 필름상의 세퍼레이터를 제거하고 세라믹 물질을 포함하는 다 공막만으로 내부단락을 완벽히 막기 위해서는 세라믹 물질을 포함하는 다공막층이 더욱 치밀해져야 한다.However, in order to completely prevent the internal short circuit by removing the conventional separator on the film and only the porous film including the ceramic material, the porous film layer containing the ceramic material must be more compact.

이를 위하여는 세라믹 분말 입자를 나노 사이즈로 작게 만들어야 하는데, 세라믹 분말 입자가 작아지면 비표면적이 커지므로 공기중의 수분을 쉽게 함습해 버리는 문제가 발생한다.For this purpose, ceramic powder particles must be made small in nano size. When the ceramic powder particles are made smaller, the specific surface area becomes larger.

또한, 수분을 많이 함습한 세라믹 분말이 전지 내부에 존재하게 되면 전해액 내의 LiPF6, LiBF4 등의 리튬염과 반응하여 HF의 강산을 만들게 되고, HF 가 생성되면 알루미늄이나 동박의 집전체와 전지 캔 내벽의 금속을 부식시켜 전지 성능을 악화시키는 문제점이 있다.In addition, when a ceramic powder having a high moisture content is present in the battery, it reacts with a lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 in the electrolyte to form a strong acid of HF. When HF is generated, The metal on the inner wall is corroded to deteriorate the battery performance.

또한, 수분을 많이 함습한 세라믹 입자의 표면은 H2O 중의 OH-기나 O2 -기에 의해 마이너스로 대전되기 때문에 리튬 양이온을 끌어당겨 붙잡게되어 리튬 이온이 세라믹 분말의 기공 사이를 통해 이동하는 것을 방해하여 고율 충방전 특성이 하락하는 문제점이 있다. In addition, since the surface of the ceramic particles with a high moisture content is negatively charged by the OH - group or O 2 - group in H 2 O, the lithium ions are attracted and held to move lithium ions through the pores of the ceramic powder And the high rate charge / discharge characteristic is deteriorated.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 세라믹 분말이 전해액과 반응하여 생성된 HF 등의 강산에 의하여 전지 캔 내벽의 금속을 부식시켜 전지 성능을 악화시키는 것을 억제함에 본 발명의 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems and disadvantages of the prior art, and it is an object of the present invention to suppress the deterioration of battery performance by corroding metal on the inner wall of a battery can by strong acid such as HF produced by reaction of ceramic powder with electrolyte SUMMARY OF THE INVENTION

또한, 본 발명은 세라믹 분말의 입경이 작은 경우의 고율 충방전 특성이 향상된 이차전지를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a secondary battery having improved high rate charging / discharging characteristics when the ceramic powder has a small particle diameter.

본 발명은 양극 활물질층을 구비하는 양극; 음극 활물질층을 구비하는 음극; 상기 양극과 상기 음극을 분리시키는 세퍼레이터; 및 상기 세퍼레이터 상에 형성된 Si 함유 물질층을 포함하고, 상기 세퍼레이터는 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체를 제공한다.The present invention relates to a positive electrode comprising a positive electrode active material layer; A negative electrode having a negative electrode active material layer; A separator for separating the anode and the cathode; And a Si-containing material layer formed on the separator, wherein the separator comprises a porous film formed by bonding a ceramic material with a binder.

또한, 본 발명은 양극 활물질층을 구비하는 양극, 음극 활물질층을 구비하는 음극, 상기 양극과 상기 음극을 분리시키는 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체 및 전해액을 포함하는 이차전지에 있어서, 상기 세퍼레이터 상에 형성된 Si 함유 물질층을 포함하고, 상기 세퍼레이터는 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode active material layer, a negative electrode having a negative electrode active material layer, an electrode assembly including a separator for separating the positive electrode and the negative electrode, and an electrolyte, And a porous layer formed by bonding a ceramic material and a binder to the separator, wherein the separator comprises a Si-containing material layer.

또한, 본 발명은 상기 Si 함유 물질층은 하기 화학식 1의 HMDS(hexamethyl disilazane) 화합물인 것을 특징으로 하는 전극조립체 및 이를 구비하는 이차전지를 제공한다.The present invention also provides an electrode assembly and a secondary battery comprising the same, wherein the Si-containing material layer is a hexamethyl disilazane (HMDS) compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112008001484650-pat00001
Figure 112008001484650-pat00001

또한, 본 발명은 상기 세라믹 물질은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2) 및 티타늄 산화물(TiO2)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극조립체 및 이를 구비하는 이차전지를 제공한다.Further, the present invention is characterized in that the ceramic material is made of at least one material selected from the group consisting of silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ) and titanium oxide (TiO 2 ) And a secondary battery having the electrode assembly.

또한, 본 발명은 상기 세라믹 물질의 입경(D50)은 0을 초과하고 0.8㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전극조립체 및 이를 구비하는 이차전지를 제공한다.Also, the present invention provides an electrode assembly and a secondary battery having the same, wherein the ceramic material has a particle diameter (D50) of more than 0 and less than or equal to 0.8 m.

따라서 본 발명의 전극조립체 및 이를 구비하는 이차전지는 HF 등의 강산에 의하여 전지 캔 내벽의 금속을 부식시켜 전지 성능을 악화시키는 것을 억제하는 효과가 있다.Therefore, the electrode assembly of the present invention and the secondary battery having the same have the effect of inhibiting deterioration of the battery performance by corroding the metal on the inner wall of the battery can by strong acid such as HF.

또한, 본 발명은 세라믹 분말의 입경이 작은 경우의 고율 충방전 특성이 향상된 이차전지를 제공할 수 있는 효과가 있다.Further, the present invention has an effect of providing a secondary battery having improved high rate charging / discharging characteristics when the ceramic powder has a small particle diameter.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 이하 본 발명의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체 및 이를 구비하는 이차전지를 설명하면 다음과 같다.An electrode assembly including the separator of the present invention and a secondary battery having the same will now be described.

본 발명의 세퍼레이터는 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막으로 이루어지며, 상기 세라믹 물질과 바인더를 용매에 혼합하여 페이스트를 제작한 후 상기 페이스트를 이용하여 양극 또는 음극 또는 양쪽 전극 모두에 다공막을 형성할 수 있다.The separator of the present invention comprises a porous film formed by bonding a ceramic material and a binder. The ceramic material and the binder are mixed with a solvent to prepare a paste, and then the paste is used to form a porous film .

상기 다공막은 기존의 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 필름상 세퍼레이터의 역할을 할 수 있다.The porous membrane may serve as a film-like separator such as a conventional polyethylene (PE) or polypropylene (PP).

상기 세라믹 물질은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2), 티타늄 산화물(TiO2)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질이 사용될 수 있으며, 또한, 지르코늄, 알루미늄, 실리콘, 티타늄 각각의 절연성 질화물, 수산화물, 케톤화물, 또는 이러한 화합물들의 혼합물이 사용될 수 있다. 이때, 절연성 질화물이라는 한정은 티타늄 나이트라이드(TiN) 등은 도전성을 가지므로 본 발명의 세라믹 물질로 적합하지 않기 때문에 언급된 것이다.The ceramic material is at least one material may be used which is selected from the group consisting of silica (SiO 2), alumina (Al 2 O 3), zirconium oxide (ZrO 2), titanium oxide (TiO 2), In addition, zirconium, Aluminum, silicon, and titanium, respectively, of an insulating nitride, hydroxide, ketonide, or a mixture of such compounds may be used. At this time, the limitation of insulating nitride is mentioned because titanium nitride (TiN) etc. have conductivity and are not suitable as the ceramic material of the present invention.

이때, 상기 세라믹 물질의 입경(D50)은 0을 초과하고 0.8㎛ 이하인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the particle diameter (D50) of the ceramic material is more than 0 and not more than 0.8 mu m.

상기 세라믹 물질의 입경(D50)이 0.8㎛를 초과하는 경우는 수분 함습량이 크지 않으므로 전지의 고율 충방전 특성이 크게 악화되지 않으나, 세라믹 물질을 포함하는 다공막층의 치밀성이 낮아지므로 내부단락을 완벽히 막지 못하는 문제점이 있다.When the particle diameter (D50) of the ceramic material is more than 0.8 mu m, the moisture content is not large, so that the high rate charging / discharging characteristics of the battery are not significantly deteriorated. However, since the porosity of the porous film layer containing the ceramic material is low, There is a problem that can not be completely prevented.

또한, 상기 바인더로는 합성 고무계 라텍스형 바인더 또는 가교구조를 갖는 아크릴계 고무를 사용할 수 있다.As the binder, a synthetic rubber type latex binder or an acrylic rubber having a crosslinked structure may be used.

상기 합성 고무계 라텍스형 바인더는 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 라텍스, 니트릴 부타디엔 고무(NBR) 라텍스, 메틸 메타크릴레이트 부타디엔 고무 라텍스, 클로로프렌 고무 라텍스, 카르복시 변성 스티렌 부타디엔 고무 라텍스 및 변성 폴리오가노실록산계 중합체 라텍스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이러한 고분자 라텍스는 수계분산체로 되어 있는 것이 바람직하며, 그 함량은 전극 활물질 100중량부에 대하여 고형분으로 0.1 내지 20중량부로 사용되는 것이 바람직한데, 0.1중량부 미만일 때에는 집전체 등에 양호한 접착력이 얻어지지 않을 염려가 있고, 20중량부를 초과할 때에는 전지 특성에 악영향을 미칠 우려가 있기 때문에 바람직하지 않다.The synthetic rubber latex type binder may be at least one selected from the group consisting of styrene butadiene rubber latex, nitrile butadiene rubber latex, methyl methacrylate butadiene rubber latex, chloroprene rubber latex, carboxy modified styrene butadiene rubber latex and modified polyorganosiloxane latex And at least one selected from the group consisting of The polymer latex is preferably an aqueous dispersion. The content of the polymer latex is preferably 0.1 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the electrode active material. When the amount is less than 0.1 part by weight, If the amount is more than 20 parts by weight, there is a possibility that the battery characteristics may be adversely affected.

또한, 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 끊어지 기 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.The acrylic rubber having a crosslinked structure may be formed by a crosslinking reaction between a polymer or copolymer of an acrylic main monomer and a crosslinkable comonomer. When a polymer or copolymer of an acrylic main monomer is used, the bonding structure is weak and it tends to be broken. However, if a crosslinkable monomer is added to a polymer or copolymer of an acrylic main monomer, the polymer or copolymer of the acrylic main monomer It can be combined with the structure to make 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 crosslinked structure may have a three-dimensional crosslinked structure having 2 to 10 crosslinking points, preferably 4 to 5 crosslinking points, per 10,000 molecular weight units of the main chain molecule. Therefore, the acrylic rubber having the crosslinked structure of the present invention may have swelling resistance that does not swell when the electrolytic solution is humidified.

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.An acrylic rubber binder having a crosslinking structure in which the decomposition temperature is 1000 ° C or higher and the decomposition temperature is 250 ° C or higher is used because of inherent characteristics of the ceramic material and thus a battery having high heat resistance can be obtained and the stability against the internal short circuit is improved .

상기 아크릴계 주단량체로는 메톡시메틸아크릴레이트(methoxymethyl acrylate), 메톡시에틸아크릴레이트, (methoxyethyl acrylate) 에톡시에틸아크릴레이트(ethoxyethyl acrylate), 부톡시에틸아크릴레이트(buthoxyethylacrylate), 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-디메 틸프로펜일아크릴레이트(1,1-dimethylpropenyl acrylate), 3,3-디메틸부텐일메타크릴레이트(3,3-dimethylbutenyl methacrylate), 3,3-디메틸부텐일 아크릴레이트(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.Examples of the acrylic main monomer include methoxymethyl acrylate, methoxyethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, buthoxyethylacrylate, methoxyethoxyethyl acrylate, Alkoxyalkyl acrylate selected from the group consisting of methoxyethoxyethyl acrylate and dicyclopentenyloxyethyl acrylate; Vinyl acetate, vinyl methacrylate, vinyl acrylate, allyl methacrylate, 1,1-dimethylpropenyl methacrylate, 1,1-dimethylacrylate, Dimethylpropenyl acrylate, 3,3-dimethylbutenyl methacrylate, 3,3-dimethylbutenyl acrylate, 3,3-dimethylbutenyl acrylate, Alkenyl acrylate or alkenyl methacrylate; An unsaturated dicarboxylic acid ester selected from divinyl itaconate, divinyl maleate, and the like; A vinyl group-containing ether selected from vinyl 1,1-dimethylpropenyl ether and vinyl 3,3-dimethylbutenyl ether; 1-acryloyloxy-1-phenylethene; And methyl methacrylate can be used.

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 알켄일클로로아세테이트(alkenyl chloroacetate); 글리시딜아크릴레이트(glycidyl acrylate), 비닐글리시딜에테르(vinylglycidyl ether), 아크릴글리시딜에테르(acryl glycidyl ether) 중에서 선택되는 글리시딜기 함유 에스테르 또는 에테르; 아크릴산(acrylic acid), 메타크릴산(methacrylic acid), 말레산(maleic acid) 중에서 선택되는 불포 화카복실산; 2-클로로에틸비닐에테르(2-chloroehtyl vinyl ether); 클로로메틸스티렌(chloromethyl styrene); 및 아크릴로니트릴(acrylonitrile)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.Examples of the crosslinkable comonomer include 2-ethylhexyl acrylate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, buthyl acrylate, An alkyl acrylate selected from isopropyl acrylate, isopropyl acrylate, isopropyl acrylate, butyl acrylate, butyl acrylate, isopropyl acrylate, butyl acrylate, Alkenyl chloroacetate; Glycidyl group-containing esters or ethers selected from glycidyl acrylate, vinyl glycidyl ether, and acryl glycidyl ether; An unsaturated carboxylic acid selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid and maleic acid; 2-chloroethyl vinyl ether; Chloromethyl styrene; And acrylonitrile may be used in combination.

다음으로, 본 발명의 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체 및 이를 구비하는 이차전지는 상기 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막층 위에 Si 함유 물질층을 포함한다.Next, an electrode assembly including a separator of the present invention and a secondary battery having the separator include a Si-containing material layer on a porous film layer formed by binding the ceramic material with a binder.

이때, 상기 Si 함유 물질층은 하기 화학식 1의 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.At this time, the Si-containing material layer includes a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112008001484650-pat00002
Figure 112008001484650-pat00002

상기 식에서 R1, R2, R3는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 아민기, -SH, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3~20의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐기를 나타내며, X는 -NR-(여기서 R은 수소, 알킬기 등 가능한 치환기이다), -O-, -SO3-, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 실라닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 펩틸기, 치환 또는 비치환된 카르보닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20 의 옥시 알킬렌기, 헤테로알킬렌기이며, A는 수소원자, 할로겐원자, -SH, 치환 또는 비치환 아미노기, 치환 또는 치환되지 않은 탄소수 2 내지 15의 헤테로 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 실라닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6~20의 아릴기를 나타낸다.Wherein R 1, R 2 and R 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted amine group, -SH, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, A substituted or unsubstituted C1-C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6-C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1-C20 alkyl group, of 6 to 30 aryloxy group, a represents a substituted or unsubstituted alkylcarbonyl group having 1 to 20, X is -NR- (wherein R is a substituent, such as capable of hydrogen, an alkyl group), -O-, -SO 3 -, A substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted silanylene group, a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted Or an unsubstituted peptyl group, A substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted aryl group, A substituted or unsubstituted C2-C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1-C10 silanyl group, or a substituted or unsubstituted C6-C20 aryl group.

또한, 상기 화학식 1의 화합물로서는 하기 화학식 2의 화합물이 바람직하다As the compound of the above formula (1), a compound of the following formula (2) is preferable

[화학식 2](2)

Figure 112008001484650-pat00003
Figure 112008001484650-pat00003

(상기 식에서 R1, R2, R3 및 X는 상기 정의한 바와 같다)(Wherein R1, R2, R3 and X are as defined above)

또한, 상기 화학식 1의 화합물로서는 하기 화학식 3의 화합물이 바람직하다.As the compound of formula (1), a compound of formula (3) is preferable.

[화학식 3](3)

Figure 112008001484650-pat00004
Figure 112008001484650-pat00004

상기 식에서 R1, R2, R3 는 상기 정의한 바와 같으며, R4, R5 및 R6는 각각 독립적으로 수소원자, 할로겐원자, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 티올기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 3~20의 시클로 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬카르보닐기를 나타내며, X1는 -O-, -NH-, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 2 내지 20의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.Wherein R 1, R 2 and R 3 are as defined above and R 4, R 5 and R 6 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted thiol group, A substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, A substituted or unsubstituted aryloxy group having 6 to 30 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkylcarbonyl group having 1 to 20 carbon atoms, X 1 is -O-, -NH-, A substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 20 carbon atoms, a substituted or unsubstituted alkenylene group having 2 to 20 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted arylene group having 6 to 30 carbon atoms.

또한, 상기 화학식 1의 화합물로서는 하기 화학식 4의 HMDS(hexamethyl disilazane) 화합물이 바람직하다.The compound of Formula 1 is preferably a hexamethyl disilazane (HMDS) compound represented by Formula 4 below.

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112008001484650-pat00005
Figure 112008001484650-pat00005

상기 HMDS(hexamethyl disilazane) 화합물은 예를 들면 하기와 같은 반응을 한다.The HMDS (hexamethyl disilazane) compound reacts, for example, as follows.

먼저 수분과 반응하여 하기 반응식 1과 같은 캡핑화를 한다.First, it is reacted with water to form a capping reaction as shown in Reaction Scheme 1 below.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

(CH3)3SiNHSi(CH3)3 + H2O → (CH3)3SiOSi(CH3)3 + NH3 (CH 3 ) 3 SiNHSi (CH 3 ) 3 + H 2 O → (CH 3 ) 3 SiOSi (CH 3 ) 3 + NH 3

또한, 산이 존재하면 하기 반응식 2 내지 반응식 4와 같은 반응을 한다.When an acid is present, the reaction shown in the following Reaction Schemes 2 to 4 is carried out.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

(CH3)3SiNHSi(CH3)3 + 2HCi → 2(CH3)3SiCl + NH3 (CH 3) 3 SiNHSi (CH 3) 3 + 2HCi → 2 (CH 3) 3 SiCl + NH 3

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

(CH3)3SiNHSi(CH3)3 + 2HF → 2(CH3)3SiF + NH3 (CH 3) 3 SiNHSi (CH 3) 3 + 2HF → 2 (CH 3) 3 SiF + NH 3

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

(CH3)3SiNHSi(CH3)3 + 2H2SO4→ 2(CH3)3SiOSO3H + NH3 (CH 3 ) 3 SiNHSi (CH 3 ) 3 + 2H 2 SO 4 ? 2 (CH 3 ) 3 SiOSO 3 H + NH 3

상기 Si 함유 물질층을 상기 다공막층의 표면에 도포하는 경우 Si 함유 물질층의 Si는 다공막층의 표면에 있는 OH-기나 O2 -기를 캡핑(capping)할 수 있게 되고, 이를 통하여, 마이너스로 대전되어 있는 세라믹 분말을 중성적으로 만들거나, 플러스로 대전하는 것이 가능하다.Group or O 2 - - the Si-containing material layer, the multi When applied to the surface of the porous layer Si Si-containing material layer is OH in the surface of the membrane layer being able to be capped (capping) group, through this, the negative It is possible to neutralize the ceramic powder charged with a positive charge or to charge it positively.

따라서, 세라믹 페이스트 믹싱시에 분말끼리 응집하지 않으므로 분산성도 향상하고, Li+ 이온이 세라믹 분말 표면에 트랩(trap)되는 것을 막을 수 있고, 결과적으로, 리튬 양이온이 세라믹 분말의 기공 사이로 자유롭게 이동할 수 있어서 고율 충방전 성능도 향상될 수 있다.Accordingly, since the powders are not aggregated at the time of mixing the ceramic paste, the dispersibility is improved and it is possible to prevent the Li + ions from trapping on the surface of the ceramic powder, and as a result, the lithium cations can freely move between the pores of the ceramic powder The high rate charge / discharge performance can also be improved.

또한, 상기 반응식 2 내지 반응식 4와 같이, HF를 제거함으로써 HF 등에 의한 부식에 의하여 O2 가스 발생 등에 의한 파열, 폭발의 위험을 방지하는 것이 가능해진다.Also, as shown in Reaction Schemes 2 to 4, by removing HF, it is possible to prevent the risk of rupture and explosion due to the generation of O 2 gas or the like by corrosion caused by HF or the like.

다음으로, 본 발명의 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체 및 이를 구비하는 이차 전지는 양극 및 음극을 포함한다.Next, an electrode assembly including the separator of the present invention and a secondary battery having the separator include a positive electrode and a negative electrode.

상기 양극은 리튬 이온을 가역적으로 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 양극 활물질을 포함하며, 이러한 양극 활물질의 대표적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMnO2, LiMn2O4, 또는 LiNi1 -x- yCo xMyO2(0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x+y ≤ 1, M은 Al, Sr, Mg, La 등의 금속)와 같은 리튬-전이금속 산화물을 사용할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 양극 활물질의 종류를 한정하는 것은 아니다.The positive electrode includes a positive electrode active material capable of reversibly intercalating and deintercalating lithium ions. Typical examples of the positive electrode active material include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , or LiNi 1 - transition metal oxides such as x- y Co x M y O 2 (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1, 0 ≤ x + y ≤ 1, and M is a metal such as Al, Sr, Mg, La) However, the present invention does not limit the kind of the cathode active material.

상기 음극은 리튬 이온을 인터칼레이션 및 디인터칼레이션할 수 있는 음극 활물질을 포함하며, 이러한 음극 활물질로는 결정질 또는 비정질의 탄소, 또는 탄소 복합체의 탄소계 음극 활물질을 사용할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 음극 활물질의 종류를 한정하는 것은 아니다.The negative electrode includes a negative electrode active material capable of intercalating and deintercalating lithium ions. As the negative electrode active material, a carbon-based negative active material of a crystalline or amorphous carbon or a carbon composite may be used. The invention does not limit the kind of the negative electrode active material.

또한, 상기 양극은 양극 집전체를 포함하며, 상기 양극 집전체로는 알루미늄 및 알루미늄 합금 등이 사용될 수 있으며, 상기 음극은 음극 집전체를 포함하며, 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.The positive electrode may include a positive electrode collector, and the positive electrode collector may include aluminum and an aluminum alloy. The negative electrode may include a negative electrode collector, and the negative electrode collector may include copper and a copper alloy. . The anode current collector and the anode current collector may be in the form of foil, film, sheet, punched, porous, foam or the like.

본 발명의 다공막이 양극 또는 음극 또는 양쪽에 형성된 상태로 두 전극이 적층되거나, 적층 후 권취되어 전극군을 형성할 수 있다. 상술한 바와 같이, 다공막 자체가 세퍼레이터의 역할을 할 수 있으므로 두 전극 사이에 별도의 세퍼레이터를 설치하는 것을 생략할 수 있다.The electrode may be formed by stacking two electrodes in the state that the porous film of the present invention is formed on the anode, the cathode, or both, or after stacking and winding. As described above, since the porous membrane itself can serve as a separator, it is not necessary to provide a separate separator between the two electrodes.

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 작은 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.There is a problem that the conventional film type separator shrinks at a high temperature, but the porous film does not shrink or melt. In the conventional polyolefin film separator, the peripheral shrinkage or melting of the peripheral film in addition to the portion damaged by the initial heat at the time of internal shorting causes a wider portion of the film separator to be burned out, resulting in a harder shot, The electrode with the porous membrane does not lead to a phenomenon that the short-circuited area is widened due to small damage in the area where the internal short-circuit occurs. In addition, the electrode with the porous film formed is kept at a constant voltage of 5 V to 6 V and a battery temperature of 100 ° C. or less by continuously consuming the overcharge current by causing a very small micro short, not a hard short, Stability can also be improved.

특히, 본 발명에서는 다공막층 위에 형성된 Si 함유 물질층을 통하여, 리튬 양이온이 세라믹 분말의 기공 사이로 자유롭게 이동할 수 있어서 고율 충방전 성능을 향상시킬 수 있고, 또한, HF 등에 의한 부식에 의하여 O2 가스 발생 등에 의한 파열, 폭발의 위험을 감소시킬 수 있다.In particular, in the present invention is through an Si-containing material layer formed on the membrane layer, in the lithium cations can move freely through the pores of the ceramic powder, it is possible to improve the high rate charge-discharge performance, and also, O 2 gas, by corrosion caused by HF It is possible to reduce the risk of rupture or explosion due to generation or the like.

다음으로, 본 발명의 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체를 구비하는 이차 전지는 전해액을 포함한다.Next, the secondary battery including the electrode assembly including the separator of the present invention includes an electrolytic solution.

본 발명에 따른 전해액은 비수성 유기용매를 포함하며, 상기 비수성 유기용매로는 카보네이트, 에스테르, 에테르 또는 케톤을 사용할 수 있다. 상기 카보네이트로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이 트(DPC), 메틸프로필 카보네이트(MPC), 에틸프로필 카보네이트(EPC), 메틸에틸 카보네이트(MEC) 에틸렌 카보네이트(EC), 프로필렌 카보네이트(PC), 부틸렌 카보네이트(BC) 등이 사용될 수 있으며, 상기 에스테르로는 부티로락톤(BL), 데카놀라이드(decanolide), 발레로락톤(valerolactone), 메발로노락톤(mevalonolactone), 카프로락톤(caprolactone), n-메틸 아세테이트, n-에틸 아세테이트, n-프로필 아세테이트 등이 사용될 수 있으며, 상기 에테르로는 디부틸 에테르 등이 사용될 수 있으며, 상기 케톤으로는 폴리메틸비닐 케톤이 있으나, 본 발명은 비수성 유기용매의 종류에 한정되는 것은 아니다.The electrolyte according to the present invention includes a non-aqueous organic solvent, and the non-aqueous organic solvent may include a carbonate, an ester, an ether, or a ketone. Examples of the carbonate include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate (DPC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), methyl ethyl carbonate (MEC) Propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC) and the like can be used as the ester. Examples of the ester include butyrolactone (BL), decanolide, valerolactone, mevalonolactone methacrylic acid, n-methyl acetate, n-ethyl acetate, n-propyl acetate and the like can be used. As the ether, dibutyl ether and the like can be used. As the ketone, polymethyl vinyl ketone However, the present invention is not limited to the kind of the non-aqueous organic solvent.

상기 비수성 유기용매가 카보네이트계 유기 용매인 경우 환형(cyclic) 카보네이트와 사슬형(chain) 카보네이트를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우 환형 카보네이트와 사슬형 카보네이트는 1:1 내지 1:9의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 1:1.5 내지 1:4의 부피비로 혼합하여 사용하는 것이 더 바람직하다. 상기 부피비로 혼합되어야 전해질의 성능이 바람직하게 나타난다.When the non-aqueous organic solvent is a carbonate-based organic solvent, it is preferable to use a mixture of a cyclic carbonate and a chain carbonate. In this case, the cyclic carbonate and the chain carbonate are preferably used in a volume ratio of 1: 1 to 1: 9, more preferably 1: 1.5 to 1: 4. The electrolyte should preferably be mixed in the above volume ratio.

본 발명의 전해액은 상기 카보네이트계 용매에 방향족 탄화수소계 유기용매를 더 포함할 수도 있다. 방향족 탄화수소계 유기용매로는 방향족 탄화수소계 화합물이 사용될 수 있다.The electrolytic solution of the present invention may further contain an aromatic hydrocarbon-based organic solvent in the carbonate-based solvent. As the aromatic hydrocarbon-based organic solvent, an aromatic hydrocarbon-based compound may be used.

방향족 탄화수소계 유기용매의 구체적인 예로는 벤젠, 플루오로벤젠, 클로로벤젠, 니트로벤젠, 톨루엔, 플루오로톨루엔, 트리플루오로톨루엔, 자일렌 등이 있다. 방향족 탄화수소계 유기용매를 포함하는 전해질에서 카보네이트계 용매/방향족 탄화수소계 용매의 부피비가 1:1 내지 30:1인 것이 바람직하다. 상기 부피비로 혼 합되어야 전해질의 성능이 바람직하게 나타난다.Specific examples of the aromatic hydrocarbon-based organic solvent include benzene, fluorobenzene, chlorobenzene, nitrobenzene, toluene, fluorotoluene, trifluorotoluene, xylene and the like. It is preferable that the volume ratio of the carbonate solvent / aromatic hydrocarbon solvent in the electrolyte containing the aromatic hydrocarbon organic solvent is 1: 1 to 30: 1. The electrolyte should preferably be mixed in the above volume ratio.

또한, 본 발명에 따른 전해액은 리튬염을 포함하며, 상기 리튬염은 전지 내에서 리튬 이온의 공급원으로 작용하여 기본적인 리튬 전지의 작동을 가능하게 하며, 그 예로는 LiPF6, LiBF4, LiSbF6, LiAsF6 , LiClO4, LiCF3SO3, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2)2, LiAlO4, LiAlCl4, LiN(CxF2x +1SO2)(CyF2x +1SO2)(여기서, x 및 y는 자연수임) 및 LiSO3CF3로 이루어진 군에서 선택되는 것을 하나 이상 또는 이들의 혼합물을 포함한다.In addition, the electrolyte according to the present invention includes a lithium salt, and the lithium salt acts as a source of lithium ions in the battery to enable operation of a basic lithium battery. Examples thereof include LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6, LiClO 4, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiAlO 4, LiAlCl 4, LiN (C x F 2x +1 SO 2) (CyF 2 x 1 SO 2 ) (where x and y are natural numbers), and LiSO 3 CF 3 .

이때, 상기 리튬염의 농도는 0.6 내지 2.0M 범위 내에서 사용할 수 있으며, 0.7 내지 1.6M 범위가 바람직하다. 리튬염의 농도가 0.6M 미만이면 전해액의 전도가 낮아져 전해액 성능이 떨어지고, 2.0M을 초과하는 경우에는 전해액의 점도가 증가하여 리튬 이온의 이동성이 감소되는 문제점이 있다.At this time, the concentration of the lithium salt can be used in the range of 0.6 to 2.0M, 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 electrolytic solution is lowered to deteriorate the performance of the electrolyte. If the concentration exceeds 2.0M, the viscosity of the electrolytic solution increases and the lithium ion mobility decreases.

상술한 바와 같은 본 발명의 세퍼레이터를 음극 및 양극의 사이에 개재하여 적층하거나, 또는 적층 후 권취하여 전극군을 형성한 다음, 캔 또는 이와 유사한 용기에 넣은 후, 전해액을 주입하여 이차 전지를 제조한다.The separator of the present invention as described above is interposed between the negative electrode and the positive electrode to form an electrode group by laminating or laminating it, and then inserted into a can or similar container, and then an electrolyte is injected to prepare a secondary battery .

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예 일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments and comparative examples of the present invention will be described. However, the following embodiments are merely preferred embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments.

[실시예][Example]

세라믹 분말 종류로 알파 알루미나, 지르코니아, 바륨산티탄, 실리카의 4종을 선별했다. 세라믹 분말의 입경별(D50)로 세라믹 분말, 용매, 바인더를 혼합 믹싱하여 세라믹 페이스트를 제작한 후 음극 활물질층 표면에 10um 두께로 코팅하여 전지를 제작했다.Four types of ceramic powder were selected: alpha alumina, zirconia, titanium barium titanate and silica. A ceramic paste was prepared by mixing ceramic powder, solvent and binder by particle size (D50) of the ceramic powder and then coated on the surface of the negative electrode active material layer to a thickness of 10 袖 m to prepare a battery.

상기 음극 활물질층 표면을 HMDS(hexamethyl disilazane) 화합물로 표면처리 하고, 일반적인 전지 제작공정에 의하여 전지를 제작하였다.The surface of the anode active material layer was surface-treated with HMDS (hexamethyl disilazane) compound, and a battery was fabricated by a general battery manufacturing process.

[비교예][Comparative Example]

음극 활물질층 표면을 HMDS(hexamethyl disilazane) 화합물로 표면처리 하지 않은 것을 제외하고는 실시예와 동일하게 실시하였다.Except that the surface of the negative electrode active material layer was not surface-treated with HMDS (hexamethyl disilazane) compound.

상기 실시예 및 비교예의 고율 충전량(%)(3C충전용량/0.2C충전용량×100)을 측정하여 90%이상인 경우 "OK", 90%미만인 경우 "NG"를 표시하였다.The high rate of charge (%) (3 C charge capacity / 0.2 C charge rate × 100) in the above Examples and Comparative Examples was measured. When the rate was 90% or more, "OK" was displayed.

또한, 상기 실시예 및 비교예의 고율 방전량(%)(3C충전용량/0.2C충전용량×100)을 측정하여 90%이상인 경우 "OK", 90%미만인 경우 "NG"를 표시하였다.Further, the high rate discharge amount (%) (3C charge capacity / 0.2C charge capacity × 100) in the above Examples and Comparative Examples was measured, and "OK" was shown when it was 90% or more and "NG" when it was less than 90%.

세라믹 분말 종류별 및 입경별로 표1 내지 표4와 같은 결과를 얻었다.The results shown in Tables 1 to 4 were obtained for each ceramic powder type and particle size.

[표 1][Table 1]

구분division 알파알루미나
입경(D50)(nm)
Alpha alumina
Particle size (D50) (nm)
HMDS 표면처리 유무With HMDS surface treatment 고율충전량(%)High rate charge (%) 고율방전량(%)High rate discharge (%)
실시예1Example 1 200200 U OKOK OKOK 실시예2Example 2 400400 U OKOK OKOK 실시예3Example 3 600600 U OKOK OKOK 실시예4Example 4 800800 U OKOK OKOK 실시예5Example 5 10001000 U OKOK OKOK 실시예6Example 6 12001200 U OKOK OKOK 비교예1Comparative Example 1 200200 radish NGNG NGNG 비교예2Comparative Example 2 400400 radish NGNG NGNG 비교예3Comparative Example 3 600600 radish NGNG NGNG 비교예4Comparative Example 4 800800 radish NGNG NGNG 비교예5Comparative Example 5 10001000 radish OKOK OKOK 비교예6Comparative Example 6 12001200 radish OKOK OKOK

[표 2][Table 2]

구분division 지르코니아
입경(D50)(nm)
Zirconia
Particle size (D50) (nm)
HMDS 표면처리 유무With HMDS surface treatment 고율충전량(%)High rate charge (%) 고율방전량(%)High rate discharge (%)
실시예7Example 7 200200 U OKOK OKOK 실시예8Example 8 400400 U OKOK OKOK 실시예9Example 9 600600 U OKOK OKOK 실시예10Example 10 800800 U OKOK OKOK 실시예11Example 11 10001000 U OKOK OKOK 실시예12Example 12 12001200 U OKOK OKOK 비교예7Comparative Example 7 200200 radish NGNG NGNG 비교예8Comparative Example 8 400400 radish NGNG NGNG 비교예9Comparative Example 9 600600 radish NGNG NGNG 비교예10Comparative Example 10 800800 radish NGNG NGNG 비교예11Comparative Example 11 10001000 radish OKOK OKOK 비교예12Comparative Example 12 12001200 radish OKOK OKOK

[표 3][Table 3]

구분division 바륨산티탄
입경(D50)(nm)
Barium titanate
Particle size (D50) (nm)
HMDS 표면처리 유무With HMDS surface treatment 고율충전량(%)High rate charge (%) 고율방전량(%)High rate discharge (%)
실시예13Example 13 200200 U OKOK OKOK 실시예14Example 14 400400 U OKOK OKOK 실시예15Example 15 600600 U OKOK OKOK 실시예16Example 16 800800 U OKOK OKOK 실시예17Example 17 10001000 U OKOK OKOK 실시예18Example 18 12001200 U OKOK OKOK 비교예13Comparative Example 13 200200 radish NGNG NGNG 비교예14Comparative Example 14 400400 radish NGNG NGNG 비교예15Comparative Example 15 600600 radish NGNG NGNG 비교예16Comparative Example 16 800800 radish NGNG NGNG 비교예17Comparative Example 17 10001000 radish OKOK OKOK 비교예18Comparative Example 18 12001200 radish OKOK OKOK

[표 4][Table 4]

구분division 실리카
입경(D50)(nm)
Silica
Particle size (D50) (nm)
HMDS 표면처리 유무With HMDS surface treatment 고율충전량(%)High rate charge (%) 고율방전량(%)High rate discharge (%)
실시예19Example 19 200200 U OKOK OKOK 실시예20Example 20 400400 U OKOK OKOK 실시예21Example 21 600600 U OKOK OKOK 실시예22Example 22 800800 U OKOK OKOK 실시예23Example 23 10001000 U OKOK OKOK 실시예24Example 24 12001200 U OKOK OKOK 비교예19Comparative Example 19 200200 radish NGNG NGNG 비교예20Comparative Example 20 400400 radish NGNG NGNG 비교예21Comparative Example 21 600600 radish NGNG NGNG 비교예22Comparative Example 22 800800 radish NGNG NGNG 비교예23Comparative Example 23 10001000 radish OKOK OKOK 비교예24Comparative Example 24 12001200 radish OKOK OKOK

표 1 내지 표 4는 각각 알파 알루미나, 지르코니아, 바륨산티탄 및 실리카의 입경(D50)별 특성을 나타내었다.Tables 1 to 4 show characteristics of particle sizes (D50) of alpha alumina, zirconia, titanium barium titanate and silica, respectively.

상기 비교예 5, 6, 11, 12, 17, 18, 23 및 24에서 알 수 있듯이, 세라믹 분말의 D50값이 0.8um초과할 정도로 크게 되면 수분 함습량이 크지 않으므로 전지의 고율 충방전 특성이 악화되는 문제점이 발생하지 않는다.As can be seen from the above Comparative Examples 5, 6, 11, 12, 17, 18, 23 and 24, when the D50 value of the ceramic powder becomes large enough to exceed 0.8 μm, the moisture content of the ceramic powder is not large, There is no problem.

하지만, 세라믹 종류를 불문하고 D50값이 0.8um이하로 작아지게 되면 공기중의 수분 함습량이 증가하여 전지의 고율 충방전 특성에 악영향을 주게 되고, 따라서 미세한 세라믹 분말의 경우 표면을 HMDS로 처리하여 수분에 의해 마이너스로 하전되어 있는 상태를 제거해주면 전지의 고율충방전 특성을 향상시킬 수 있다.However, if the D50 value is less than 0.8 .mu.m regardless of the type of ceramics, the moisture content of the air increases and adversely affects the high rate charge / discharge characteristics of the battery. Therefore, in the case of the fine ceramic powder, By removing the negatively charged state by moisture, the high rate charge / discharge characteristic of the battery can be improved.

상기 세라믹 물질의 입경(D50)이 0.8㎛를 초과하는 경우는 수분 함습량이 크지 않으므로 전지의 고율 충방전 특성이 크게 악화되지 않으나, 세라믹 물질을 포함하는 다공막층의 치밀성이 낮아지므로 내부단락을 완벽히 막지 못하는 문제점이 있다.When the particle diameter (D50) of the ceramic material is more than 0.8 mu m, the moisture content is not large, so that the high rate charging / discharging characteristics of the battery are not significantly deteriorated. However, since the porosity of the porous film layer containing the ceramic material is low, There is a problem that can not be completely prevented.

따라서, 본 발명에서는 상기 세라믹 물질의 입경(D50)은 0을 초과하고 0.8㎛ 이하인 경우에 있어서, 상기 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막층 위에 Si 함유 물질층을 포함하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, when the particle size (D50) of the ceramic material is more than 0 and not more than 0.8 탆, it is preferable that the porous material layer is made of a ceramic material and a binder.

본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications will be possible.

Claims (11)

양극 활물질층을 구비하는 양극;A positive electrode having a positive electrode active material layer; 음극 활물질층을 구비하는 음극;A negative electrode having a negative electrode active material layer; 상기 양극과 상기 음극을 분리시키며, 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막을 포함하는 세퍼레이터; 및A separator separating the anode and the cathode, the separator including a porous membrane formed by bonding a ceramic material and a binder; And 상기 세퍼레이터 상에 형성된 Si 함유 물질층을 포함하되, And a Si-containing material layer formed on the separator, 상기 Si 함유 물질층은 하기 화학식 1의 HMDS(hexamethyl disilazane) 화합물인 것을 특징으로 하는 전극조립체.Wherein the Si-containing material layer is a hexamethyl disilazane (HMDS) compound represented by Formula 1 below. [화학식 1][Chemical Formula 1]
Figure 112014011908266-pat00006
Figure 112014011908266-pat00006
제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 Si 함유 물질층은 상기 음극 활물질층과 상기 세퍼레이터 사이에 위치하는 전극 조립체.And the Si-containing material layer is positioned between the negative active material layer and the separator. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 세라믹 물질은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2) 및 티타늄 산화물(TiO2)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The ceramic material is an electrode assembly which comprises at least one material selected from the group consisting of silica (SiO 2), alumina (Al 2 O 3), zirconium oxide (ZrO 2) and titanium oxide (TiO 2). 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 세라믹 물질의 입경(D50)은 0을 초과하고 0.8㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 전극조립체.Wherein the ceramic material has a particle diameter (D50) of more than 0 and less than or equal to 0.8 占 퐉. 제 1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 바인더는 합성 고무계 라텍스형 바인더 또는 가교구조를 갖는 아크릴계 고무인 것을 특징으로 하는 전극조립체.Wherein the binder is a synthetic rubber type latex binder or an acrylic rubber having a crosslinked structure. 전극조립체 및 전해액을 포함하는 이차전지에 있어서,A secondary battery comprising an electrode assembly and an electrolyte, 상기 전극 조립체는 양극, 음극, 상기 양극과 상기 음극을 분리시키는 세퍼레이터 및 상기 세퍼레이터 상에 형성된 Si 함유 물질층을 포함하되, The electrode assembly includes an anode, a cathode, a separator separating the anode and the cathode, and a Si-containing material layer formed on the separator, 상기 세퍼레이터는 세라믹 물질과 바인더에 의해 결합되어 이루어지는 다공막을 포함하고, Wherein the separator comprises a porous film formed by binding a ceramic material with a binder, 상기 Si 함유 물질층은 하기 화학식 1의 HMDS(hexamethyl disilazane) 화합물인 것을 특징으로 하는 이차전지.Wherein the Si-containing material layer is a hexamethyl disilazane (HMDS) compound represented by the following formula (1). [화학식 1][Chemical Formula 1]
Figure 112014011908266-pat00007
Figure 112014011908266-pat00007
제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 음극은 음극 활물질층을 구비하되, 상기 Si 함유 물질층은 상기 음극 활물질층 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 이차전지.Wherein the negative electrode has a negative electrode active material layer, and the Si-containing material layer is positioned on the negative active material layer. 제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 세라믹 물질은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 지르코늄 산화물(ZrO2) 및 티타늄 산화물(TiO2)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.The ceramic materials are silica (SiO 2), alumina (Al 2 O 3), zirconium oxide (ZrO 2) and titanium oxide secondary battery which comprises at least one material selected from the group consisting of (TiO 2). 제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 세라믹 물질의 입경(D50)은 0을 초과하고 0.8㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 이차전지.Wherein the ceramic material has a particle diameter (D50) of more than 0 and not more than 0.8 mu m. 제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 바인더는 합성 고무계 라텍스형 바인더 또는 가교구조를 갖는 아크릴계 고무인 것을 특징으로 하는 이차전지.Wherein the binder is a synthetic rubber-based latex binder or an acrylic rubber having a crosslinked structure. 제 6 항에 있어서,The method according to claim 6, 상기 전해액은 비수성 유기용매 및 리튬염을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.Wherein the electrolyte solution comprises a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07296802A (en) * 1994-04-26 1995-11-10 Sumitomo Chem Co Ltd Manufacture of lithium secondary battery electrode, and lithium secondary battery
JP2001093783A (en) 1999-09-22 2001-04-06 Junji Ito Binder for porous electrode and porous electrode using the same
JP2004273282A (en) * 2003-03-10 2004-09-30 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method of battery
KR20070001282A (en) * 2004-04-23 2007-01-03 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Lithium ion secondary battery
KR100709860B1 (en) 2005-07-22 2007-04-23 삼성에스디아이 주식회사 Electrode including si material layer and porous layer and the lithium battery employing the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07296802A (en) * 1994-04-26 1995-11-10 Sumitomo Chem Co Ltd Manufacture of lithium secondary battery electrode, and lithium secondary battery
JP2001093783A (en) 1999-09-22 2001-04-06 Junji Ito Binder for porous electrode and porous electrode using the same
JP2004273282A (en) * 2003-03-10 2004-09-30 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method of battery
KR20070001282A (en) * 2004-04-23 2007-01-03 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Lithium ion secondary battery
KR100709860B1 (en) 2005-07-22 2007-04-23 삼성에스디아이 주식회사 Electrode including si material layer and porous layer and the lithium battery employing the same

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