KR101579575B1 - Lithium secondary battery with improved life and safety - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이종(異種) 분리막의 배치 및 전극 저항을 다르게 설계함으로써 수명 및 안전성이 향상된 전기화학소자에 관한 것으로, 분리막의 열수축이 효과적으로 방지되어 전극 단락시에도 개선된 안정성을 가질 수 있으며, 전극조립체 중앙부에서 발생하는 발열이 크게 억제되고, 궁극적으로는 수명 특성이 개선될 수 있다.The present invention relates to an electrochemical device having improved durability and safety by designing different arrangement and electrode resistance of different types of separators and effectively preventing thermal shrinkage of the separator and having improved stability even in the event of electrode shortage, The heat generated in the central portion can be greatly suppressed, and the life characteristic can be improved ultimately.

Description

수명 및 안전성이 향상된 전기화학소자{Lithium secondary battery with improved life and safety}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an electrochemical device having improved life and safety,

본 발명은 수명 및 안전성이 향상된 전기화학소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전극조립체를 구성하는 분리막 및 전극으로서 이종(異種) 분리막 및 상이한 저항을 갖는 전극을 사용함으로써 수명 및 안전성을 향상시킨 전기화학소자에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrochemical device having improved lifetime and safety, and more particularly, to an electrochemical device having improved lifetime and safety by using a heterogeneous separation membrane and an electrode having different resistance, Device.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the application fields of cell phones, camcorders, notebook PCs and even electric vehicles are expanding, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more specified.

전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 촛점이 되고 있다.The electrochemical device is one of the most attracting fields in this respect, and the development of a rechargeable secondary battery has become a focus of attention.

전기화학소자는 많은 회사에서 생산되고 있으나 그들의 안전성 특성은 각각 다른 양상을 보이는데, 전기화학소자의 안전성 확보는 매우 중요하다. 가장 중요한 고려사항은 전기화학소자가 오작동시 사용자에게 상해를 입혀서는 안된다는 것이므로, 이러한 목적으로 안전규격을 통하여 전기화학소자 내의 발화 및 발연 등을 엄격히 규제하고 있다. 전기화학소자의 안전성 특성에 있어서, 전기화학소자가 과열되어 열폭주가 일어나거나 분리막이 관통될 경우에는 폭발을 일으키게 될 우려가 크다. 특히, 전기화학소자의 분리막으로서 통상적으로 사용되는 폴리올레핀계 다공성 기재는 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정상의 특성으로 인하여 100℃ 이상의 온도에서 극심한 열 수축 거동을 보임으로서, 양극과 음극 사이의 단락을 일으키는 문제점이 있다.Although electrochemical devices are produced in many companies, their safety characteristics are different, and securing of electrochemical devices is very important. The most important consideration is that the electrochemical device should not cause injury to the user in the event of malfunction. For this purpose, the firing and fuming in the electrochemical device are strictly regulated through the safety standard. In the safety characteristics of the electrochemical device, there is a high possibility that the electrochemical device will be overheated to cause thermal runaway or explosion if the separator is penetrated. Particularly, the polyolefin-based porous substrate commonly used as a separator of an electrochemical device exhibits extreme heat shrinkage behavior at a temperature of 100 ° C or higher owing to the characteristics of the manufacturing process including material properties and elongation, . ≪ / RTI >

이와 같은 전기화학소자의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 대한민국 특허공개공보 제10-2006-72065호, 제10-2007-231호 등에는 다수의 기공을 갖는 다공성 기재의 적어도 일면에, 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물로 된 다공성 코팅층을 형성한 분리막이 제안되었으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-66652호에는 제1 분리막과 상기 제1 분리막의 양측에 위치한 양극 및 음극을 각각 구비하는 복수의 단위 셀; 및 적층된 형태로 서로 대응하도록 인접된 각각의 단위 셀들 사이에 개재되어 각각의 단위 셀들을 감싸도록 배치된, 연속된 단일의 제2 분리막을 구비하는 전기화학소자로서, 제1 분리막과 제2 분리막이 융점이 다른 재질로 제조된 다공성 기재를 사용하는 전기화학소자가 개시되어 있다. 그러나, 전술한 공개특허공보의 리튬이차전지는 제1 분리막의 열수축에 의해 단위 셀 내에서 발생하는 단락을 방지할 수 없으며, 과도한 과충전에 따라 온도가 제2 분리막의 열수축 발생 온도까지 상승하는 경우, 전지의 폭발 또는 발화가 일어나는 문제점이 있다.In order to solve the safety problem of such an electrochemical device, Korean Patent Laid-Open Nos. 10-2006-72065, 10-2007-231 and the like disclose a porous substrate having a large number of pores, A separation membrane having a porous coating layer formed of a mixture of polymers is proposed. Korean Patent Laid-Open No. 10-2005-66652 discloses a separation membrane having a first separation membrane and a plurality of unit cells each having an anode and a cathode disposed on both sides of the first separation membrane, ; And a continuous single second separator interposed between each adjacent unit cell so as to correspond to each other in a stacked manner and to surround each of the unit cells, wherein the first separator and the second separator An electrochemical device using a porous substrate made of a material having a different melting point is disclosed. However, when the lithium secondary battery of the aforementioned patent publication can not prevent a short circuit in the unit cell due to heat shrinkage of the first separator and the temperature rises to the heat shrinkage occurrence temperature of the second separator due to excessive overcharging, There is a problem that explosion or ignition of the battery occurs.

최근 주목받고 있는 스택/폴딩형 전극조립체를 포함하는 파우치형 전지는 고온에 방치시 가스 생성으로 인하여 전지가 스웰링(swelling)되어 전극과 분리막이 확고하게 고정되지 못하고, 특히 외곽 분리막의 수축으로 인해 양극과 음극 단락시 안전성 문제가 심각해진다. 또한, 파우치형 전지의 충방전시에는 저항에 의해 발열이 일어나는데, 외곽층에 배치된 단위 셀보다는 중앙층에 배치된 단위 셀의 전극에서 열전달이 쉽게 이루어지지 못하여 발열이 더 심하다. 따라서, 중앙층에 배치된 단위 셀의 전극이 주변 다른 단위 셀의 전극보다 고열에 의한 퇴화가 가속화되고 장기적으로는 전극층 간의 용량 및 저항 차이로 인해 전지 성능이 더 악화되는 문제점이 있다.In the pouch-type battery including the stack / folding type electrode assembly, which has been attracting attention, the cells are swelled due to the generation of a gas at a high temperature, and the electrodes and the separator are not firmly fixed. Especially, The safety problem becomes serious when the anode and cathode are short-circuited. In addition, when the pouch type battery is charged and discharged, heat is generated due to resistance. Heat transfer is not easily performed at the electrode of the unit cell disposed at the center layer rather than the unit cell disposed at the outer layer, and the heat generation is more severe. Therefore, the deterioration of the electrodes of the unit cells arranged in the center layer due to the high temperature is accelerated faster than that of the electrodes of the other unit cells in the vicinity, and battery performance is further deteriorated in the long term due to the difference in capacity and resistance between the electrode layers.

권취형 젤리-롤 전지에서는 전극조립체의 양 말단에 있는 분리막이 열수축하여 양극과 음극 단락을 발생시키는 문제점이 있고, 또한 젤리-롤 전지에서는 중앙 부분에서의 열전달이 쉽게 이루어지지 못하여 발열이 심한 문제점이 있다.
In the wound type jelly-roll battery, there is a problem that the separator at both ends of the electrode assembly shrinks to cause a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. Also, in the jelly-roll battery, heat transfer in the central portion is not easily performed, have.

본 발명은 전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 착안된 것으로, 전극조립체의 분리막 수축을 최대한 억제하고 충방전시에 발생되는 전극조립체 중앙부의 발열 문제를 해소하는 것을 기술적 과제로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problems, and it is an object of the present invention to suppress shrinkage of a separation membrane of an electrode assembly as much as possible and to solve a problem of heat generation at a central portion of an electrode assembly,

또한, 본 발명에서는 이러한 전극조립체를 포함하는 전기화학소자를 제공하고자 한다.
The present invention also provides an electrochemical device including such an electrode assembly.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 제1 분리막과 상기 제1 분리막의 양측에 위치한 양극 및 음극을 각각 구비하는 최외곽층 단위 셀; 제2 분리막과 상기 제2 분리막의 양측에 위치한 저저항 양극 및 저저항 음극을 각각 구비하는 중앙층 단위 셀; 및 제2 분리막과 상기 제2 분리막의 양측에 위치한 양극 및 음극을 각각 구비하는 내부 단위 셀로 이루어진 복수개의 단위 셀들을 포함하고, 상기 제1 분리막은 다공성 부직포 기재, 및 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성되어 상기 다공성 부직포 기재의 적어도 일면에 코팅되어 있는 복합 다공성 코팅층을 포함하는 분리막이고, 상기 제2 분리막은 폴리올레핀계 필름이며, 상기 최외곽층 단위 셀이 최외곽에 위치하고, 중앙층 단위 셀이 중앙층에 위치하도록 최외곽층 단위 셀, 내부 단위 셀 및 중앙층 단위 셀이 적층되고, 서로 대응하도록 인접 적층된 각각의 단위 셀들 사이에, 연속된 단일의 제2 분리막이 개재되어 각각의 단위 셀들을 감싸도록 배치되며, 상기 저저항 양극 및 저저항 음극은 각각 주변 양극 및 음극에 비해 낮은 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 전극 조립체가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a first isolation layer and an outermost layer unit cell each having an anode and a cathode disposed on both sides of the first isolation layer; A middle layer unit cell having a second separation membrane and a low resistance anode and a low resistance cathode located on both sides of the second separation membrane; And a plurality of unit cells each having an anode and a cathode disposed on both sides of the second separation membrane and the second separation membrane, wherein the first separation membrane comprises a porous nonwoven base material and a plurality of inorganic particles and a binder polymer And a porous composite coating layer formed on the porous nonwoven fabric substrate and coated on at least one surface of the porous nonwoven fabric substrate, wherein the second separation membrane is a polyolefin film, the outermost layer unit cell is located at the outermost periphery, An outermost layer unit cell, an inner unit cell and a middle layer unit cell are stacked so as to be positioned in the center layer, and a single continuous second separator is interposed between adjacent stacked unit cells so as to correspond to each other, Wherein the low-resistance positive electrode and the low-resistance negative electrode each have a lower resistance than the peripheral positive electrode and the negative electrode, The electrode assembly includes:

또한, 본 발명의 다른 양태에 의하면, 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되고 젤리-롤형으로 권취되는 전극조립체로서, 분리막은 다공성 부직포 기재, 및 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성되어 상기 다공성 부직포 기재의 적어도 일면에 코팅되어 있는 복합 다공성 코팅층을 포함하는 제1 분리막과 폴리올레핀계 필름인 제2 분리막으로 이루어지고, 상기 제1 분리막이 양 말단에 위치하며 그 사이에 제2 분리막이 형성되어 있고, 권취 시작부의 전극이 인접 전극보다 감소된 저항을 갖는 저저항 전극인 전극 조립체가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided an electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode and being wound in a jelly-roll type, wherein the separator comprises a porous nonwoven base material and a mixture of a plurality of inorganic particles and a binder polymer And a composite porous coating layer coated on at least one surface of the porous nonwoven substrate, and a second separator, which is a polyolefin-based film. The first separator is positioned at both ends of the first separator, There is provided an electrode assembly in which a separator is formed and the electrode of the winding start portion is a low resistance electrode having a reduced resistance than that of the adjacent electrode.

상기 제1 분리막의 다공성 기재가 폴리에스테르계 부직포일 수 있다.The porous substrate of the first separation membrane may be a polyester-based nonwoven fabric.

상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체일 수 있다.The inorganic particles may be high-permittivity inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, inorganic particles having lithium ion-transporting ability, or a mixture thereof.

상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1 -xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x< 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3 -PbTiO3 (PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2 , Y2O3, Al2O3, TiO 2 및 SiC로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT, where 0 <x <<y<1 Im), Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2), SrTiO 3, SnO 2, CeO 2, MgO, NiO, CaO , ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 and SiC.

상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3 , 0 < x < 2, 0< y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3 , 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), (LiAlTiP) x O y 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3 , 0< x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트(Li x Ge y P z S w , 0 < x < 4, 0 < y <1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드(Li x N y , 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 계열 glass(Li x Si y S z , 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 및 P2S5 계열 글래스(Li x P y S z , 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다. The inorganic particles having lithium ion transferring ability include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), (LiAlTiP) x O y series glass <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), lithium germanium thiophosphate (Li x Ge y P z S w , (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 series glass (Li x Si, 0 <y <1, 0 <z < y S z, 0 <x < 3, 0 <y <2, 0 <z <4) and P 2 S 5 based glass (Li x P y S z, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7).

상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluorideco-trichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The binder polymer may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, polymethylmethacrylate, poly Polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate, polyvinylpyrrolidone, , Cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethyl cellulose, Ethyl sucrose A mixture of one or more selected from the group consisting of cyanoethylsucrose, pullulan, and carboxyl methyl cellulose.

본 발명의 일 양태에 따르면, 전술한 전극조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학소자가 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided an electrochemical device comprising the above-described electrode assembly.

상기 전기화학소자가 리튬이차전지일 수 있다.
The electrochemical device may be a lithium secondary battery.

본 발명의 전기화학소자는 분리막의 열수축이 효과적으로 방지되므로 전극 단락시에도 개선된 안정성을 가질 수 있으며, 전극조립체 중앙부에서 발생하는 발열이 크게 억제되어 궁극적으로는 수명 특성이 개선될 수 있다.
Since the heat shrinkage of the separator is effectively prevented, the electrochemical device of the present invention can have improved stability even when the electrode is short-circuited, and the heat generated at the central portion of the electrode assembly can be greatly suppressed and ultimately the lifetime characteristics can be improved.

도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 스택/폴딩형 전극조립체의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a stack / folding type electrode assembly according to an aspect of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.

본 발명에 따른 전극조립체는 복합 다공성 코팅층이 적어도 일면에 형성되어 있는 부직포 기재의 제1 분리막과 폴리올레핀계 필름의 제2 분리막으로 이루어진 이종(異種) 분리막; 및 전극조립체의 중앙부가 주변에 비해 낮은 저항을 갖도록 설계된 것을 특징으로 한다.The electrode assembly according to the present invention comprises a heterogeneous separator comprising a nonwoven fabric-based first separator and a polyolefin-based second separator, wherein the composite porous coating layer is formed on at least one side of the separator; And the central portion of the electrode assembly is designed to have a lower resistance than the peripheral portion.

본 발명의 일 양태에 따른 전극조립체가 스택/폴딩형인 경우, 상기 전극조립체는 제1 분리막과 상기 제1 분리막의 양측에 위치한 양극 및 음극을 각각 구비하는 최외곽층 단위 셀; 제2 분리막과 상기 제2 분리막의 양측에 위치한 저저항 양극 및 저저항 음극을 각각 구비하는 중앙층 단위 셀; 및 제2 분리막과 상기 제2 분리막의 양측에 위치한 양극 및 음극을 각각 구비하는 내부 단위 셀로 이루어진 복수개의 단위 셀들을 포함하고, 상기 제1 분리막은 다공성 부직포 기재, 및 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성되어 상기 다공성 부직포 기재의 적어도 일면에 코팅되어 있는 복합 다공성 코팅층을 포함하는 분리막이고, 상기 제2 분리막은 폴리올레핀계 필름이며, 상기 최외곽층 단위 셀이 전극조립체의 최외곽에 위치하고, 중앙층 단위 셀이 전극조립체의 중앙층에 위치하도록 최외곽층 단위 셀, 내부 단위 셀 및 중앙층 단위 셀이 적층되고, 서로 대응하도록 인접 적층된 각각의 단위 셀들 사이에, 연속된 단일의 제2 분리막이 개재되어 각각의 단위 셀들을 감싸도록 배치되며, 상기 저저항 양극 및 저저항 음극은 각각 주변 양극 및 음극에 비해 낮은 저항을 가지는 것이다. When the electrode assembly according to an embodiment of the present invention is a stack / folding type, the electrode assembly includes a first separator and an outermost layer unit cell each having an anode and a cathode located on both sides of the first separator; A middle layer unit cell having a second separation membrane and a low resistance anode and a low resistance cathode located on both sides of the second separation membrane; And a plurality of unit cells each having an anode and a cathode disposed on both sides of the second separation membrane and the second separation membrane, wherein the first separation membrane comprises a porous nonwoven base material and a plurality of inorganic particles and a binder polymer Wherein the second separator is a polyolefin-based film, the outermost layer unit cell is located at an outermost part of the electrode assembly, and the center of the outermost layer unit cell is located at the center of the electrode assembly, The outermost layer unit cell, the inner unit cell and the middle layer unit cell are stacked so that the layer unit cell is located at the center layer of the electrode assembly, and between each adjacent unit cell so as to correspond to each other, And the low-resistance positive electrode and the low-resistance negative electrode are arranged so as to surround the respective unit cells, And has a lower resistance than the pole and cathode.

도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 스택/폴딩형 전극조립체의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating the structure of a stack / folding type electrode assembly according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 전극 조립체(10)는 제1 분리막(13a')과 제1 분리막(13a')의 양측에 위치한 음극(11a) 및 양극(15a)을 각각 구비한 단위 셀을 최외곽층 단위 셀(17a)로 하고, 제2 분리막(13a)과 제2 분리막(13a)의 양측에 위치한 저저항 음극(11a') 및 저저항 양극(15a')을 구비한 단위 셀을 중앙층 단위 셀(17c)로 하며, 나머지 셀은 제2 분리막(13a)과 제2 분리막(13a)의 양측에 위치한 음극(11a) 및 양극(15a)을 구비하는 내부 단위 셀(17b)을 구성하도록 한다.1, the electrode assembly 10 includes unit cells each having a cathode 11a and a cathode 15a disposed on both sides of a first separator 13a 'and a first separator 13a' Unit cell 17a and a unit cell having a low-resistance cathode 11a 'and a low-resistance anode 15a' located on both sides of the second separation membrane 13a and the second separation membrane 13a, And the remaining cells constitute the inner unit cell 17b having the cathode 11a and the anode 15a located on both sides of the second separation membrane 13a and the second separation membrane 13a.

도 1에서 단위 셀은 분리막(13a, 13a')의 양측에 1개의 음극(11a, 11a')과 양극(15a, 15a')이 위치한 풀셀의 구조이지만, 본 발명에서 단위 셀은 분리막의 양측에 1개의 양극과 음극이 위치한 풀셀의 구조이거나, 양극 또는 음극의 양면에 분리막이 각각 위치하고, 각각의 분리막 위에 음극 또는 양극이 각각 위치한 바이셀의 구조 등 다양한 구조의 단위 셀로 형성될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다.1, a unit cell is a full cell structure in which one cathode 11a and a cathode 11a 'are disposed on both sides of a separation membrane 13a and 13a', and a unit cell is disposed on both sides of the separation membrane A structure of a pull cell in which one anode and a cathode are located, or a unit cell having various structures such as a structure of a bipolar cell in which a separator is disposed on both sides of an anode or a cathode and a cathode or an anode is disposed on each separator, It does not.

도 1의 전극 조립체(10) 내에서, 각각의 단위 셀(17a, 17b, 17c)들은 적층된 형태로 존재하되, 제1 분리막(13a')을 포함하는 단위 셀(17a)이 최외곽층에 위치하고, 제2 분리막(13a)과 저저항 전극(11a', 15a')을 포함하는 단위 셀(17c)이 중앙층이 되도록 적층한다. 이 때, 서로 대응하도록 인접된 각각의 단위 셀(17a, 17b, 17c)들 사이에는 각각의 단위 셀(17a, 17b, 17c)들을 감싸도록 배치된, 연속된 단일의 제2 분리막(19a)이 다양한 형태, 예컨대, 접음 방식으로 또는 지그재그 방식으로 개재되어 각각의 단위 셀들(17a, 17b, 17c) 사이의 분리막 기능을 수행한다.In the electrode assembly 10 of FIG. 1, the unit cells 17a, 17b and 17c are present in a laminated form, and the unit cells 17a including the first separator 13a ' And the unit cells 17c including the second separation membrane 13a and the low-resistance electrodes 11a 'and 15a' are laminated so as to form a center layer. At this time, a single continuous second separation membrane 19a disposed to surround the respective unit cells 17a, 17b and 17c is disposed between adjacent unit cells 17a, 17b and 17c to correspond to each other For example, in a folding manner or in a zigzag fashion to perform a separating function between the respective unit cells 17a, 17b and 17c.

본 발명의 일 양태에 따른 전극조립체가 귄취형인 경우, 상기 전극조립체는 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 권취된 전극조립체로서, 상기 분리막은 다공성 부직포 기재, 및 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성되어 상기 다공성 부직포 기재의 적어도 일면에 코팅되어 있는 복합 다공성 코팅층을 포함하는 제1 분리막과 폴리올레핀계 필름인 제2 분리막으로 이루어지며, 상기 제1 분리막은 분리막 양 말단에 위치하며 그 사이에 제2 분리막이 형성되어 있으며, 전극조립체의 권취 시작부에는 인접부보다 감소된 저항을 갖는 저저항 전극이 형성되어 있다. 제1 분리막과 제2 분리막의 연결부는 중첩된 형태일 수 있고, 필요에 따라, 접착제 등을 적용할 수 있다. When the electrode assembly according to an embodiment of the present invention is of a winding type, the electrode assembly includes an anode, a cathode, and a separator interposed between the anode and the cathode, and the separator includes a porous nonwoven substrate, And a binder polymer, and is coated on at least one surface of the porous nonwoven substrate, and a second separation membrane, which is a polyolefin-based film, and the first separation membrane is positioned at both ends of the separation membrane A second separator is formed therebetween, and a low resistance electrode having a resistance lower than that of the adjacent portion is formed at the winding start portion of the electrode assembly. The connection portion between the first separation membrane and the second separation membrane may be in the form of overlapping, and an adhesive or the like may be applied, if necessary.

상기 '권취 시작부'는 권취가 시작되는 말단부를 포함하는 일정 영역을 의미한다.The 'winding start portion' means a certain region including the end portion where the winding starts.

본 발명의 분리막은 제1 분리막 및 제2 분리막의 이종 분리막으로 구성된다. The separation membrane of the present invention comprises a first separation membrane and a second separation membrane.

제1분리막은 부직포로 형성된 다공성 기재, 및 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성되어 상기 다공성 기재의 적어도 일면에 코팅된 복합 다공성 코팅층을 포함한다.The first separation membrane includes a porous substrate formed of a nonwoven fabric, and a composite porous coating layer formed of a mixture of a plurality of inorganic particles and a binder polymer and coated on at least one surface of the porous substrate.

제1 분리막의 다공성 기재로는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르(Polyester)로부터 형성된 부직포가 사용될 수 있으며, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. As the porous substrate of the first separation membrane, a nonwoven fabric formed from a polyester such as polyethylene terephthalate or polybutylene terephthalate may be used, and thus it is not particularly limited.

부직포 기재의 두께, 기공 크기 및 기공도는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 두께가 1 내지 100 ㎛ 또는 5 내지 50 ㎛이고, 기공 크기는 각각 0.01 내지 50 ㎛ 또는 0.1 내지 20 ㎛이고, 기공도는 5 내지 95 %이다.The thickness, pore size and porosity of the nonwoven substrate are not particularly limited, but preferably the thickness is 1 to 100 占 퐉 or 5 to 50 占 퐉, the pore sizes are 0.01 to 50 占 퐉 or 0.1 to 20 占 퐉, 5 to 95%.

부직포 다공성 기재는 열수축율이 낮으므로 이를 분리막으로 사용하는 경우 전기화학소자의 과도한 과충전에 의해 온도상승이 급속하게 일어나더라도 전극단락이 방지되어 전기화학소자의 폭발 및 발화를 예방할 수 있다. 다만, 부직포 분리막은 강도가 약한 단점을 가져서 못 관통이나 과충전시 리튬 덴드라이트 형성에 의한 단락이 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 복합 다공성 코팅층을 부직포 기재에 형성시킨다.Since the nonwoven porous substrate has a low heat shrinkage, when the separator is used as a separator, an electrode short circuit is prevented even if the temperature rises rapidly due to excessive overcharging of the electrochemical device, thereby preventing explosion and ignition of the electrochemical device. However, since the nonwoven fabric separator has a disadvantage in that the strength thereof is weak, short-circuiting may occur due to formation of lithium dendrite upon penetration of the nail or overcharging. To prevent this, a composite porous coating layer is formed on the nonwoven fabric substrate.

제1 분리막의 일면 또는 양면에 형성된 다공성 코팅층 내의 무기물 입자들은 다공성 코팅층의 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서(spacer) 역할을 함으로써 전기화학소자 과열시 다공성 기재가 열 수축되는 것을 억제하며, 다공성 기재가 용융되는 경우에도 양극과 음극 사이의 접촉을 방지하는 기능을 갖는다. 이에 따라, 다공성 코팅층이 형성된 제1 분리막은 전기화학소자의 안전성 향상에 기여한다.The inorganic particles in the porous coating layer formed on one side or both sides of the first separation membrane serve as a kind of spacer capable of maintaining the physical form of the porous coating layer, thereby suppressing heat shrinkage of the porous substrate upon overheating of the electrochemical device, And has a function of preventing contact between the anode and the cathode even when it is melted. Accordingly, the first separation membrane having the porous coating layer contributes to the improvement of the safety of the electrochemical device.

다공성 코팅층 형성에 사용되는 무기물 입자로는 통상적으로 무기물 입자로서 사용되는 무기물 입자, 즉 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 무기물 입자들을 사용할 수 있다. 특히, 리튬 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우 전기화학소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있다.As the inorganic particles used for forming the porous coating layer, oxidation and / or reduction reactions usually take place in the inorganic particles used as the inorganic particles, that is, in the operating voltage range of the electrochemical device (for example, 0 to 5 V based on Li / Li + ) Inorganic particles can be used. Particularly, when inorganic particles having lithium ion transfer ability are used, the ion conductivity in the electrochemical device can be increased to improve the performance.

또한, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.When inorganic particles having a high dielectric constant are used as the inorganic particles, dissociation of an electrolyte salt, for example, a lithium salt, in the liquid electrolyte is also increased, and ion conductivity of the electrolyte can be improved.

전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체를 포함하는 것이 바람직하다. 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1 - xLaxZr1 - yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x< 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), 하프니아(HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2, SiC 또는 이들의 혼합체 등이 있다.For the above reasons, it is preferable that the inorganic particles include high-permittivity inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, preferably 10 or more, inorganic particles having lithium ion-transporting ability, or a mixture thereof. Nonlimiting examples of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 - x La x Zr 1 - y Ti y O 3 (PLZT, Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO , NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SiC, or a mixture thereof.

특히, 전술한 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT) 및 하프니아(HfO2)와 같은 무기물 입자들은 유전율 상수 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 압전성(piezoelectricity)을 가짐으로써, 외부 충격에 의한 양(兩) 전극의 내부 단락 발생을 방지하여 전기화학소자의 안전성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 전술한 고유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다.Particularly, the above-mentioned BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT, where 0 <x <1, 0 < Inorganic particles such as Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT) and HfO 2 show not only high-k characteristics with a dielectric constant of 100 or more, And a piezoelectricity is generated so that a potential difference is generated between both sides by generating a charge when being stretched or compressed so as to prevent the occurrence of an internal short circuit between the two electrodes due to an external impact so as to improve the safety of the electrochemical device can do. Further, when the above-mentioned high-permittivity inorganic particles and inorganic particles having lithium ion transferring ability are mixed, their synergistic effect can be doubled.

본 발명에서 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 지칭하는 것으로서, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함(defect)으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. In the present invention, the inorganic particles having a lithium ion transferring ability refer to inorganic particles containing a lithium element but not lithium and having a function of transferring lithium ions. The inorganic particles having lithium ion transferring ability are contained in the particle structure Since lithium ions can be transferred and transferred due to a kind of defect present, the lithium ion conductivity in the battery is improved, thereby improving battery performance.

상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3 , 0 < x < 2, 0< y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3 , 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li2O-9Al2O3 -38TiO2 -39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 글래스(glass) (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3 , 0< x < 2, 0 < y < 3), Li3 .25Ge0 .25P0 .75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(Li x Ge y P z S w , 0 < x < 4, 0 < y <1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li 3 N 등과 같은 리튬나이트라이드(Li x N y , 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li3PO 4 -Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 글래스(Li x Si y S z , 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 글래스(Li x P y S z , 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들의 혼합물 등이 있다.Examples of the inorganic particles having lithium ion transferring ability include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y < (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), 14Li 2 O-9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P 2 O 5 (LiAlTiP) x O y series glass (glass) (0 <x < 4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, 0 <x <2, such as 0 < y <3), Li 3 .25 Ge 0 .25 P 0 .75 S 4 Mani lithium germanium thiophosphate Titanium (Li x Ge y P z S w, such as 0 <x <4, 0 < y <1, 0 (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2) such as Li 3 N and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 SiS 2 based glass, P 2 S 5 based glass, such as (Li x Si y S z, 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), LiI-Li 2 SP 2 S 5 , such as ( Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7), or mixtures thereof.

본 발명의 전기화학소자에 있어서, 제1 분리막에 형성된 다공성 코팅층의 무기물 입자 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 코팅층 형성 및 적절한 공극률을 위하여 0.001 내지 10㎛인 것이 바람직하다. 0.001㎛ 미만인 경우 무기물 입자의 분산성이 저하될 수 있고, 10㎛를 초과하는 경우 다공성 코팅층의 두께가 증가하여 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 또한 지나치게 큰 기공 크기로 인해 전지 충방전시 내부 단락이 일어날 확률이 높아진다.In the electrochemical device of the present invention, the size of the inorganic particles of the porous coating layer formed on the first separator is not limited, but is preferably 0.001 to 10 탆 for the formation of a coating layer having a uniform thickness and proper porosity. If it is less than 0.001 m, the dispersibility of the inorganic particles may be deteriorated. If it is more than 10 m, the thickness of the porous coating layer may increase and mechanical properties may be deteriorated. Also, due to an excessively large pore size, The probability of happening increases.

제1 분리막의 다공성 코팅층 형성에 사용되는 바인더 고분자로는 당 업계에서 다공성 코팅층 형성에 통상적으로 사용되는 고분자를 사용할 수 있다. 특히, 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 -200 내지 200℃인 고분자를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 최종적으로 형성되는 다공성 코팅층의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 이러한 바인더 고분자는 무기물 입자들 사이를 연결 및 안정하게 고정시켜주는 바인더 역할을 충실히 수행함으로써, 다공성 코팅층이 도입된 분리막의 기계적 물성 저하 방지에 기여한다.As the binder polymer used for forming the porous coating layer of the first separation membrane, a polymer conventionally used for forming a porous coating layer in the art can be used. Particularly, it is preferable to use a polymer having a glass transition temperature (T g ) of -200 to 200 ° C because it can improve the mechanical properties such as flexibility and elasticity of the finally formed porous coating layer . Such a binder polymer faithfully performs a binder function to connect and stably fix inorganic particles, thereby contributing to prevention of deterioration of the mechanical properties of the separation membrane into which the porous coating layer is introduced.

또한, 바인더 고분자는 이온 전도 능력을 반드시 가질 필요는 없으나, 이온 전도 능력을 갖는 고분자를 사용할 경우 전기화학소자의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 바인더 고분자는 가능한 유전율 상수가 높은 것이 바람직하다. 실제로 전해액에서 염의 해리도는 전해액 용매의 유전율 상수에 의존하기 때문에, 상기 고분자의 유전율 상수가 높을수록 전해질에서의 염 해리도를 향상시킬 수 있다. 이러한 바인더 고분자의 유전율 상수는 1.0 내지 100 (측정 주파수 = 1 kHz) 범위가 사용 가능하며, 특히 10 이상인 것이 바람직하다.In addition, the binder polymer does not necessarily have ion conductivity, but the performance of the electrochemical device can be further improved by using a polymer having ion conductivity. Therefore, it is preferable that the binder polymer has a high permittivity constant. Actually, the dissociation degree of the salt in the electrolytic solution depends on the permittivity constant of the solvent of the electrolyte. Therefore, the higher the permittivity constant of the polymer, the better the salt dissociation degree in the electrolyte. The dielectric constant of such a binder polymer may be in the range of 1.0 to 100 (measurement frequency = 1 kHz), preferably 10 or more.

전술한 기능 이외에, 바인더 고분자는 액체 전해액 함침시 겔화됨으로써 높은 전해액 함침율(degree of swelling)을 나타낼 수 있는 특징을 가질 수 있다. 이에 따라, 용해도 지수가 15 내지 45 MPa 1/2인 고분자가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 MPa1/2및 30 내지 45 MPa 1/2 범위이다. 따라서, 폴리올레핀류와 같은 소수성 고분자들보다는 극성기를 많이 갖는 친수성 고분자들이 바람직하다. 용해도 지수가 15 MPa 1/2미만 및 45MPa 1/2를 초과할 경우, 통상적인 전지용 액체 전해액에 의해 함침(swelling)되기 어렵기 때문이다.In addition to the functions described above, the binder polymer may be characterized by being capable of exhibiting a high degree of swelling of the electrolyte due to gelation upon impregnation with a liquid electrolyte. In this way, and a solubility parameter of 15 to 45 MPa 1/2 in the polymer preferably is more preferably 15 to 25 MPa1 / 2, and 30 to 45 MPa 1/2 range. Therefore, hydrophilic polymers having many polar groups are preferred over hydrophobic polymers such as polyolefins. If the solubility is more than 1/2 and less than 15 MPa 1/2 45MPa, it is difficult to be impregnated with (swelling) by conventional liquid electrolyte batteries.

바인더 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluorideco-trichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 등을 들 수 있다.Non-limiting examples of the binder polymer include polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene, polymethylmethacrylate polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, and the like. ), Siah Ethyl sucrose (cyanoethylsucrose), and the like pullulan (pullulan), carboxymethyl cellulose (carboxyl methyl cellulose).

제1 분리막의 바인더 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우, 전지를 조립한 후 주입된 전해액과 바인더 고분자가 반응하여 겔화됨으로써, 겔형 복합 전해질을 형성할 수 있다.When a gelable polymer is used as a binder polymer component of the first separation membrane, the gel electrolyte is formed by reacting the injected electrolyte with the binder polymer after gelation.

제1 분리막의 다공성 코팅층에서 무기물 입자와 바인더 고분자의 조성비는 예를 들어 50:50 내지 99:1 범위가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 70:30 내지 95:5이다. 바인더 고분자에 대한 무기물 입자의 함량비가 50:50 미만일 경우 바인더 고분자의 함량이 많아지게 되어 분리막의 열적 안전성 개선이 저하될 수 있다. 또한, 무기물 입자들 사이에 형성되는 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있다. 무기물 입자의 함량이 99 중량부를 초과할 경우 바인더 고분자 함량이 너무 적기 때문에 다공성 코팅층의 내필링성이 약화될 수 있다. 상기 무기물 입자와 바인더 고분자로 구성되는 다공성 코팅층의 두께는 특별한 제한이 없으나, 0.01 내지 20㎛ 범위가 바람직하다.The composition ratio of the inorganic particles and the binder polymer in the porous coating layer of the first separation membrane is preferably in the range of, for example, 50:50 to 99: 1, more preferably 70:30 to 95: 5. When the content ratio of the inorganic particles to the binder polymer is less than 50:50, the content of the binder polymer is increased, and the improvement of the thermal stability of the separation membrane may be deteriorated. In addition, the pore size and porosity due to the reduction of the void space formed between the inorganic particles may be reduced, resulting in deterioration of the final cell performance. If the content of the inorganic particles exceeds 99 parts by weight, the fillerability of the porous coating layer may be weakened because the content of the binder polymer is too small. The thickness of the porous coating layer composed of the inorganic particles and the binder polymer is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.01 to 20 mu m.

제1 분리막의 기공 크기 및 기공도 역시 특별한 제한이 없으나, 기공 크기는 0.001 내지 10㎛ 범위가 바람직하며, 기공도는 10 내지 90% 범위가 바람직하다. 기공 크기 및 기공도는 주로 무기물 입자의 크기에 의존하는데, 예컨대 입경이 1 ㎛ 이하인 무기물 입자를 사용하는 경우 형성되는 기공 역시 대략 1 ㎛ 이하를 나타내게 된다. 이와 같은 기공 구조는 추후 주액되는 전해액으로 채워지게 되고, 이와 같이 채워진 전해액은 이온 전달 역할을 하게 된다. 기공 크기 및 기공도가 각각 0.001㎛ 및 10% 미만일 경우 저항층으로 작용할 수 있으며, 기공 크기 및 기공도가 10㎛ 및 90%를 각각 초과할 경우에는 기계적 물성이 저하될 수 있다.The pore size and porosity of the first separation membrane are not particularly limited, but the pore size is preferably in the range of 0.001 to 10 mu m, and the porosity is preferably in the range of 10 to 90%. The pore size and porosity mainly depend on the size of the inorganic particles. For example, when inorganic particles having a particle size of 1 탆 or less are used, pores formed are also about 1 탆 or less. Such a pore structure is filled with an electrolyte solution to be injected at a later stage, and the filled electrolyte serves as an ion transfer function. When the pore size and porosity are 0.001 탆 or less and 10% or less, respectively, it can act as a resistive layer. If the pore size and porosity exceed 10 탆 and 90% respectively, mechanical properties may be deteriorated.

본 발명의 분리막에 있어서, 복합 다공성 코팅층을 구성하는 성분으로 전술한 무기물 입자 및 바인더 고분자 이외에 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.In the separator of the present invention, the inorganic porous particles and the binder polymer may further include other additives as components constituting the composite porous coating layer.

본 발명에 따라 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함하는 복합 다공성 코팅층이 형성된 분리막은 통상적인 방법으로 제조할 수 있으며, 바람직한 제조방법을 아래에 예시하나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to the present invention, a separation membrane having a composite porous coating layer containing inorganic particles and a binder polymer can be produced by a conventional method, and a preferable production method is shown below, but the present invention is not limited thereto.

먼저, 바인더 고분자를 용매에 용해시켜 바인더 고분자 용액을 제조한다.First, a binder polymer solution is dissolved in a solvent to prepare a binder polymer solution.

이어서, 바인더 고분자의 용액에 무기물 입자를 첨가하여 분산시킨다. 용매로는 사용하고자 하는 바인더 고분자와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점(boiling point)이 낮은 것이 바람직하다. 이는 균일한 혼합과 이후 용매 제거를 용이하게 하기 위해서이다. 사용 가능한 용매의 비제한적인 예로는 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산 (cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 바인더 고분자 용액에 무기물 입자를 첨가한 후, 무기물 입자의 파쇄를 실시하는 것이 바람직하다. 이때 파쇄 시간은 1 내지 20 시간이 적절하며, 파쇄된 무기물 입자의 입도는 전술한 바와 같이 0.001 내지 10㎛가 바람직하다. 파쇄 방법으로는 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 특히 볼밀(ball mill)법이 바람직하다.Next, inorganic particles are added to the solution of the binder polymer and dispersed. It is preferable that the solvent has a solubility index similar to that of the binder polymer to be used and a low boiling point. This is to facilitate uniform mixing and subsequent solvent removal. Non-limiting examples of usable solvents include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone ( N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), cyclohexane, water or a mixture thereof. It is preferable to add inorganic particles to the binder polymer solution and then crush the inorganic particles. In this case, the disintegration time is preferably 1 to 20 hours, and the particle size of the disintegrated inorganic particles is preferably 0.001 to 10 占 퐉 as described above. As the crushing method, a conventional method can be used, and a ball mill method is particularly preferable.

그런 다음, 무기물 입자가 분산된 바인더 고분자의 용액을 10 내지 80%의 습도 조건 하에서 다공성 기재에 코팅하고 건조시킨다.Then, the solution of the binder polymer in which the inorganic particles are dispersed is coated on the porous substrate under a humidity condition of 10 to 80% and dried.

무기물 입자가 분산된 바인더 고분자의 용액을 다공성 기재 상에 코팅하는 방법은 당 업계에 알려진 통상적인 코팅 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면 딥(Dip) 코팅, 다이(Die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들의 혼합 방식 등 다양한 방식을 이용할 수 있다.A method of coating a solution of a binder polymer in which inorganic particles are dispersed on a porous substrate may be a conventional coating method known in the art. For example, a dip coating, a die coating, a roll coating, Various methods such as coating, comma coating, or a combination thereof can be used.

본 발명의 제2 분리막으로는 전기화학소자에서 통상적으로 사용되는 폴리올레핀계 수지로부터 형성된 필름이 사용될 수 있다. 폴리올레핀계 수지의 비제한적인 예로는 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 등의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 이들의 유도체 등으로부터 형성된 폴리올레핀계 수지를 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 전술한 폴리올레핀 필름의 다공성 기재의 두께, 기공 크기 및 기공도는 특별히 제한되지 않으나, 두께는 1 내지 100 ㎛ 또는 2 내지 30 ㎛이고, 기공 크기 및 기공도는 각각 0.1 내지 50 ㎛ 및 10 내지 95 %일 수 있다.As the second separation membrane of the present invention, a film formed from a polyolefin resin commonly used in an electrochemical device may be used. Non-limiting examples of the polyolefin resin include, but are not limited to, polyolefin resins formed from polyethylene, polypropylene, derivatives thereof, etc., such as high density polyethylene, linear low density polyethylene, low density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene. The thickness, pore size and porosity of the porous substrate of the above-mentioned polyolefin film are not particularly limited, but the thickness is 1 to 100 占 퐉 or 2 to 30 占 퐉, the pore size and the porosity are 0.1 to 50 占 퐉 and 10 to 95% Lt; / RTI &gt;

전극조립체가 폴딩/스택형인 경우, 제2 분리막은 양극과 음극 사이에 개재되며 전극과 적층되어, 최외곽층 단위 셀을 제외한 단위 셀을 형성한다. 또한, 상기 제2 분리막은 서로 대응하도록 인접된 각각의 단위 셀들을 감싸도록 상기 단위 셀 사이에 배치되어, 각각의 단위 셀들 사이의 분리막으로도 기능한다. When the electrode assembly is folded / stacked, the second separation membrane is interposed between the anode and the cathode and is laminated with the electrodes to form a unit cell excluding the outermost layer unit cell. The second separation membrane is disposed between the unit cells so as to surround adjacent unit cells so as to correspond to each other, and also functions as a separation membrane between the unit cells.

또는, 전극조립체가 권취형인 경우, 제1 분리막이 양 말단에 위치하고 제2 분리막이 제1 분리막 사이에 위치하도록 하여, 양극과 음극 사이에 개재시킨다.Alternatively, when the electrode assembly is of the winding type, the first separator is positioned at both ends and the second separator is positioned between the first separators, and is interposed between the anode and the cathode.

전기화학소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 이차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 수퍼 캐패시터 소자와 같은 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 2차 전지 중 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 바람직하다.The electrochemical device includes all devices that perform an electrochemical reaction, and specific examples include capacitors such as all kinds of primary, secondary cells, fuel cells, solar cells, or super capacitor devices. Particularly, a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery is preferable.

본 발명의 분리막과 함께 적용될 전극은 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극 활물질 슬러리를 집전체에 도포하여 제조할 수 있다. The electrode to be applied together with the separator of the present invention can be produced by applying the electrode active material slurry to a current collector according to a conventional method known in the art.

전극에 사용되는 양극 활물질 및 음극 활물질은 종래 전기화학소자의 양극 및 음극에 사용될 수 있는 통상적인 전극 활물질을 사용할 수 있다. 전극 활물질 중 양극 활물질의 비제한적인 예로는 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 음극활물질의 비제한적인 예로는 리튬 금속 또는 리튬합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 바람직하다. 양극 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.The positive electrode active material and the negative electrode active material used for the electrode may be a conventional electrode active material that can be used for the positive electrode and the negative electrode of the conventional electrochemical device. As a non-limiting example of the cathode active material among the electrode active materials, lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron oxide, or a lithium composite oxide in combination thereof is preferably used. Non-limiting examples of the negative electrode active material are lithium metal or lithium alloy, lithium adsorbent materials such as carbon, petroleum coke, activated carbon, graphite or other carbon materials. Non-limiting examples of the positive current collector include aluminum, nickel, or a combination thereof. Examples of the negative current collector include copper, gold, nickel, or a copper alloy or a combination thereof Foil to be manufactured, and the like.

다만, 스택/폴딩형 전극조립체의 중앙층에 배치되는 전극 및 권취형 전극조립체의 전극의 권취 시작부는 저저항을 갖도록 제조된다.However, the electrode disposed at the center layer of the stack / folding type electrode assembly and the winding start portion of the electrode of the wound type electrode assembly are made to have a low resistance.

본원 명세서에서 '저저항 전극'이라 함은 전극조립체 내의 다른 전극 또는 다른 전극 부분에 비해 상대적으로 낮은 저항을 갖는 전극을 의미한다. As used herein, the term 'low resistance electrode' refers to an electrode having a relatively low resistance as compared to other electrodes or other electrode portions in the electrode assembly.

저저항 전극은 전극 활물질이 상대적으로 적은 로딩양으로 전극집전체에 도포됨으로써 제조될 수 있다. The low resistance electrode can be manufactured by applying the electrode active material to the electrode current collector with a relatively small loading amount.

또는, 저저항 전극은 상대적으로 낮은 저항을 갖는 활물질을 사용함으로써 제조될 수 있다. 예컨대, 양극 활물질로 LiMO4 (M = V2, FeP), LiMO2 (M = Mn, Mo, W), LiV6O13, LiTiS2, LiWO2 또는 이들의 혼합물 등을 사용하는 경우, 저저항 양극 활물질의 비제한적인 예로는 LiMO2 (M = Co, Mn, Ni, Ni1 /3Co1 /3Mn1 /3, Cr, V), LiMO4 (M = CoMn, NiV, CoV, CoP, MnP, NiP, Mn2) 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 또한, 음극 활물질로 Si, Al 등을 사용하는 경우, 저저항 음극 활물질의 비제한적인 예로는 천연 흑연, 인조 흑연, 석탄 타르 피치(coal tar pitch), 석유계 피치(petroleum pitch), 각종 유기 재료(organic material)를 원료로 하여 열처리하여 만든 탄소계 물질을 들 수 있다. Alternatively, the low resistance electrode can be manufactured by using an active material having a relatively low resistance. When LiMO 4 (M = V 2 , FeP), LiMO 2 (M = Mn, Mo, W), LiV 6 O 13 , LiTiS 2 , LiWO 2 or a mixture thereof is used as the cathode active material, non-limiting examples of the cathode active material is LiMO 2 (M = Co, Mn , Ni, Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3, Cr, V), LiMO 4 (M = CoMn, NiV, CoV, CoP, MnP, NiP, Mn 2) or a mixture thereof and the like. When Si, Al, or the like is used as the negative electrode active material, non-limiting examples of the low-resistance negative electrode active material include natural graphite, artificial graphite, coal tar pitch, petroleum pitch, based material prepared by heat-treating an organic material as a raw material.

그 밖에, 저저항 전극은 전극합제 슬러리에 사용되는 도전재를 보다 균일하게 분산시킴으로써 제조되거나, 전극합제에 사용되는 도전재 또는 바인더 고분자의 종류를 달리함으로써 제조될 수 있다.In addition, the low-resistance electrode can be manufactured by dispersing the conductive material used in the electrode material mixture slurry more uniformly or by changing the kind of conductive material or binder polymer used in the electrode material mixture.

전술한 바와 같이, 스택/폴딩형 전극조립체에서 저저항 전극은 전극조립체 중앙층에 위치하도록 적층시키고, 권취형 전극조립체에서 저저항 전극은 권취 시작부, 즉, 권취가 시작되는 말단으로부터 일정 영역까지만 저저항 전극이 존재하도록 전극을 제조할 수 있다.As described above, in the stack / folding type electrode assembly, the low-resistance electrode is laminated so as to be located at the center layer of the electrode assembly, and the low-resistance electrode in the wound type electrode assembly is wound around the winding start portion, An electrode can be manufactured so that a low resistance electrode is present.

본 발명의 전기화학소자에 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF 3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 (γ-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The electrolyte which can be used in the electrochemical device of the present invention is a salt having a structure such as A + B - , wherein A + includes an alkali metal cation such as Li + , Na + , K + - it is PF 6 -, BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2) 3 - anion, or a salt containing an ion composed of a combination of propylene carbonate (PC) such as, ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl (DMP), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone -Butyrolactone), or a mixture thereof, but the present invention is not limited thereto.

상기 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage of the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and required properties of the final product. That is, it can be applied before assembling the cell or at the final stage of assembling the cell.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art.

실시예Example 1: 스택/ 1: Stack / 폴딩형Folding type 전극조립체의 제조 Manufacture of electrode assembly

제1 분리막의 제조Preparation of first separation membrane

PVdF-CTFE (폴리비닐리덴플로라이드-클로로트리플로로에틸렌 공중합체)를 아세톤에 약 5중량%의 중량비로 첨가하여 50℃에서 약 12시간 이상 용해시켜 고분자 용액을 제조하였다. 제조된 고분자 용액에 Al2O3 분말과 BaTiO3 분말을 9:1의 중량비로 고분자/무기물 분말 = 20/80의 중량비가 되도록 첨가하고, 12시간 이상 볼밀(ball mill)법을 이용하여 무기물 분말을 300nm의 크기로 파쇄 및 분산하여 슬러리를 제조하였다.PVdF-CTFE (polyvinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer) was added to acetone in a weight ratio of about 5 wt% and dissolved at 50 DEG C for about 12 hours or longer to prepare a polymer solution. Al 2 O 3 powder and BaTiO 3 powder were added to the prepared polymer solution so that the weight ratio of polymer / inorganic powder = 20/80 was added at a weight ratio of 9: 1 and the mixture was subjected to ball milling for 12 hours or longer, Was crushed and dispersed in a size of 300 nm to prepare a slurry.

이와 같이 제조된 슬러리를 딥(dip) 코팅법으로, 두께 20㎛인 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포에 코팅하였다. 코팅 두께는 약 2㎛ 정도로 조절하였다. 기공율 측정장치(porosimeter)로 측정한 결과, 폴리에틸렌테레프탈레이트에 코팅된 다공성 코팅층 내의 기공 크기는 0.3㎛ 수준이었으며, 기공도는 55% 수준이었다.
The slurry thus prepared was coated on a polyethylene terephthalate nonwoven fabric having a thickness of 20 占 퐉 by a dip coating method. The coating thickness was adjusted to about 2 탆. As a result of measurement with a porosimeter, the pore size in the porous coating layer coated on polyethylene terephthalate was about 0.3 μm and the porosity was about 55%.

제2 분리막The second separator

폴리에틸렌 필름을 제2 분리막으로 준비하였다.
A polyethylene film was prepared as a second separation membrane.

양극 A의 제조Manufacture of anode A

양극 활물질 입자로 리튬 코발트 복합산화물 92 중량%, 도전재로 카본 블랙 (carbon black) 4 중량%, 결합제로 PVDF 4 중량%를 용제인 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 활물질 슬러리를 두께가 20 ㎛인 양극 집전체의 알루미늄(Al) 박막에 도포, 건조하여 양극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
92 wt% of a lithium cobalt composite oxide as cathode active material particles, 4 wt% of carbon black as a conductive material, and 4 wt% of PVDF as a binder were added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) To prepare an active material slurry. The positive electrode active material slurry was applied to an aluminum (Al) thin film of a positive electrode current collector having a thickness of 20 μm and dried to produce a positive electrode, followed by roll pressing.

양극 B(Anode B ( 저저항Low resistance 양극)의 제조 Anode)

양극 활물질 슬러리를 양극 집전체의 알루미늄 박막에, 상기 양극 A보다 보다 적은 양으로 도포하는 것을 제외하고는 상기 양극 A의 제조와 동일한 방법으로 양극을 제조하여, 저저항 양극인 양극 B를 제조하였다.
A positive electrode was manufactured by the same method as that for producing the positive electrode A except that the positive electrode active material slurry was applied to the aluminum thin film of the positive electrode current collector in a smaller amount than that of the positive electrode A,

음극 A의 제조Manufacture of cathode A

음극 활물질로 탄소 분말, 결합재로 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF), 도전재로 카본 블랙 (carbon black)을 각각 96 중량%, 3 중량%, 1 중량%로 하여, 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 음극 활물질 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 활물질 슬러리를 두께가 10 ㎛인 음극 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포, 건조하여 음극을 제조한 후 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
(N-methyl-2-pyrrolidone) as a negative electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder and carbon black as a conductive material were respectively 96 wt%, 3 wt% and 1 wt% (NMP) to prepare an anode active material slurry. The negative electrode active material slurry was applied to a copper (Cu) thin film as an anode current collector having a thickness of 10 μm and dried to prepare a negative electrode, followed by roll pressing.

음극 B(Cathode B ( 저저항Low resistance 음극)의 제조 Cathode)

음극 활물질 슬러리를 음극 집전체의 구리 박막에, 상기 음극 A보다 적은 양으로 도포하는 것을 제외하고는 상기 음극 A의 제조와 동일한 방법으로 음극을 제조하여, 저저항 음극인 음극 B를 제조하였다.
A negative electrode, which was a low resistance negative electrode, was prepared by preparing a negative electrode in the same manner as in the production of the negative electrode A except that the negative electrode active material slurry was applied to the copper thin film of the negative electrode current collector in a smaller amount than the above described negative electrode A.

전지의 제조Manufacture of batteries

전술한 방법으로 제조한 양극 A와 음극 A 사이에 제1 분리막을 개재시켜 최외곽층 단위 셀들을 제조하고, 양극 B와 음극 B 사이에 제1 분리막을 개재시켜 중앙층 단위 셀을 제조하였다. 또한, 양극 A와 음극 A 사이에 제2 분리막을 개재시켜 내부 단위 셀들을 제조하였다. 최외곽층 단위 셀들이 전극조립체의 최외곽에 배치되고, 중심층 단위 셀이 전극조립체의 중심층이 되도록 상기 단위 셀들을 스택 및 폴딩 방식으로 조립하고 접어서 전극조립체를 제조하고 각형 캔에 수납시켰다. 그런 다음, 전해액 (에틸렌카보네이트(EC)/에틸메틸카보네이트(EMC) = 1 / 2 (부피비), 리튬헥사플로로포스페이트 (LiPF6) 1몰)을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
The outermost layer unit cells were fabricated with the first separator interposed between the anode A and the cathode A manufactured by the above-described method, and the middle layer unit cell was fabricated with the first separator interposed between the anode B and the cathode B. Also, inner unit cells were fabricated with a second separator interposed between the anode A and the cathode A. The outermost layer unit cells were disposed at the outermost portion of the electrode assembly, and the unit cells were stacked and folded in a stacking and folding manner so that the center layer unit cell was the center layer of the electrode assembly. Then, the electrode assembly was manufactured and housed in the square can. Then, a lithium secondary battery was prepared by injecting an electrolyte (ethylene carbonate (EC) / ethylmethyl carbonate (EMC) = 1/2 (volume ratio) and 1 mol of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 )).

비교예Comparative Example 1 One

제1 분리막의 다공성 기재로 폴리에틸렌 다공성 필름을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.
A cell was prepared in the same manner as in Example 1, except that a polyethylene porous film was used as the porous substrate of the first separation membrane.

비교예Comparative Example 2 2

제1 분리막의 다공성 기재로 폴리에틸렌 다공성 필름을 사용하여 분리막을 제조하여 모든 단위 셀 내의 분리막으로 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.
A battery was prepared in the same manner as in Example 1, except that a separator was prepared using a polyethylene porous film as a porous substrate of the first separator and used as a separator in all the unit cells.

비교예Comparative Example 3 3

다공성 기재로 폴리에틸렌 테레프탈레이트 부직포를 사용하는 것을 제외하고 비교예 2와 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.
A battery was prepared in the same manner as in Comparative Example 2, except that a polyethylene terephthalate nonwoven fabric was used as the porous base material.

비교예Comparative Example 4 4

중앙층 단위 셀의 전극으로 전극 A 및 전극 B를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하였다.
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the electrode A and the electrode B were used as the electrodes of the central layer unit cell.

핫박스Hot box (( HotHot BoxBox ) 실험) Experiment

실시예 1 및 비교예 1~4의 리튬이차전지를 160℃ 온도에서 1시간 동안 방치하여 전지의 상태를 평가하였다.
The lithium secondary batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 were allowed to stand at a temperature of 160 DEG C for 1 hour to evaluate the state of the battery.

과충전 실험Overcharge experiment

실시예 1 및 비교예 1~4의 전지들을 6V/1A, 10V/1A 및 12V/1A의 조건으로 충전하였으며, 이후 전지의 상태를 평가하였다.
The batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 to 4 were charged under the conditions of 6V / 1A, 10V / 1A and 12V / 1A, and then the state of the battery was evaluated.

Claims (9)

제1 분리막과 상기 제1 분리막의 양측에 위치한 양극 및 음극을 각각 구비하는 최외곽층 단위 셀; 제2 분리막과 상기 제2 분리막의 양측에 위치한 저저항 양극 및 저저항 음극을 각각 구비하는 중앙층 단위 셀; 및 제2 분리막과 상기 제2 분리막의 양측에 위치한 양극 및 음극을 각각 구비하는 내부 단위 셀로 이루어진 복수개의 단위 셀들을 포함하고,
상기 제1 분리막은 다공성 부직포 기재, 및 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성되어 상기 다공성 부직포 기재의 적어도 일면에 코팅되어 있는 복합 다공성 코팅층을 포함하는 분리막이고,
상기 제2 분리막은 폴리올레핀계 필름이며,
상기 최외곽층 단위 셀이 최외곽에 위치하고, 중앙층 단위 셀이 중앙층에 위치하도록 최외곽층 단위 셀, 내부 단위 셀 및 중앙층 단위 셀이 적층되고,
서로 대응하도록 인접 적층된 각각의 단위 셀들 사이에, 연속된 단일의 제2 분리막이 개재되어 각각의 단위 셀들을 감싸도록 배치되며,
상기 저저항 양극 및 저저항 음극은 각각 주변 양극 및 음극에 비해 낮은 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 전극조립체.
An outermost layer unit cell including a first separator and an anode and a cathode disposed on both sides of the first separator; A middle layer unit cell having a second separation membrane and a low resistance anode and a low resistance cathode located on both sides of the second separation membrane; And a plurality of unit cells each comprising an inner unit cell including a second separator and an anode and a cathode located on both sides of the second separator,
The first separation membrane is a separation membrane comprising a porous nonwoven substrate and a composite porous coating layer formed of a mixture of a plurality of inorganic particles and a binder polymer and coated on at least one surface of the porous nonwoven substrate,
The second separation membrane is a polyolefin-based film,
The outermost layer unit cell is located at the outermost layer, the outermost layer unit cell, the inner unit cell and the middle layer unit cell are stacked so that the middle layer unit cell is located at the center layer,
A second single separation membrane is interposed between adjacent unit cells stacked so as to correspond to each other so as to surround each unit cell,
Wherein the low resistance positive electrode and the low resistance negative electrode each have a lower resistance than the peripheral positive electrode and the negative electrode.
양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되고 젤리-롤형으로 권취되는 전극조립체로서,
분리막은 다공성 부직포 기재, 및 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 형성되어 상기 다공성 부직포 기재의 적어도 일면에 코팅되어 있는 복합 다공성 코팅층을 포함하는 제1 분리막과 폴리올레핀계 필름인 제2 분리막으로 이루어지고,
상기 제1 분리막이 양 말단에 위치하며 그 사이에 제2 분리막이 형성되어 있고,
권취 시작부의 전극이 인접 전극보다 감소된 저항을 갖는 저저항 전극인 전극조립체.
An electrode assembly comprising a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode and wound in a jelly-
The separation membrane comprises a first separation membrane comprising a porous nonwoven substrate and a composite porous coating layer formed of a mixture of a plurality of inorganic particles and a binder polymer and coated on at least one surface of the porous nonwoven substrate, and a second separation membrane being a polyolefin-based film ,
Wherein the first separation membrane is located at both ends and a second separation membrane is formed therebetween,
Wherein the electrode of the winding start portion is a low resistance electrode having a reduced resistance than the adjacent electrode.
제1항 또는 제2항에 있어서,
제1 분리막의 다공성 기재가 폴리에스테르계 부직포인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the porous substrate of the first separation membrane is a polyester nonwoven fabric.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the inorganic particles are high-permittivity inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, inorganic particles having lithium ion-transporting ability, or a mixture thereof.
제4항에 있어서,
상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x< 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3 -PbTiO3 (PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2 , Y2O3, Al2O3, TiO 2 및 SiC로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
5. The method of claim 4,
The inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT, <y <1 Im), Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2), SrTiO 3, SnO 2, CeO 2, MgO, NiO, CaO , ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2, and SiC.
제4 항에 있어서,
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3 , 0 < x < 2, 0< y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3 , 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), (LiAlTiP) x O y 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3 , 0< x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트(Li x Ge y P z S w , 0 < x < 4, 0 < y <1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드(Li x N y , 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 계열 glass(Li x Si y S z , 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 및 P2S5 계열 글래스(Li x P y S z , 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
5. The method of claim 4,
The inorganic particles having lithium ion transferring ability include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), (LiAlTiP) x O y series glass <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), lithium germanium thiophosphate (Li x Ge y P z S w , (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 series glass (Li x Si, 0 <y <1, 0 <z < y S z, 0 <x < 3, 0 <y <2, 0 <z <4) and P 2 S 5 based glass (Li x P y S z, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 < z < 7).
제1 항 또는 제2항에 있어서,
상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluorideco-trichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전극조립체.
3. The method according to claim 1 or 2,
The binder polymer may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichlorethylene, polymethylmethacrylate, poly Polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate, polyvinylpyrrolidone, , Cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethyl cellulose, Ethyl sucrose Wherein the electrode assembly is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of cyanoethylsucrose, pullulan, and carboxyl methyl cellulose.
제1항 또는 제2항에 따른 전극조립체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
An electrochemical device comprising an electrode assembly according to any one of claims 1 to 3.
제8항에 있어서,
상기 전기화학소자가 리튬이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.



9. The method of claim 8,
Wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery.



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