KR101650418B1 - 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 전기화학소자 - Google Patents

가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 전기화학소자 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면에 도포된 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층;을 구비하는 전기화학소자용 세퍼레이터에 있어서, 상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 적어도 일면에, 서로 이격되어 길이방향으로 형성된 함입부들을 포함하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 전기화학소자의 구동 시 내부에서 발생되는 부반응 가스를 용이하게 배출하도록 함으로써, 전기화학소자 내부의 저항상승을 억제하여 애노드의 표면에 리튬이 석출되는 것을 방지할 수 있고, 스파크와의 점화방지로 인해 전기화학소자의 폭발을 방지할 수 있다.

Description

가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 전기화학소자{Separator of electrochemical device with improved gas-out property, manufacturing method thereof and electrochemical device including the same}
본 발명은 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기화학소자의 구동 시 내부에 발생되는 가스를 용이하게 배출할 수 있는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.
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. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목을 받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990 년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다.
상기와 같은 전기화학소자는 많은 회사에서 생산되고 있으나 그들의 안전성 특성은 각각 다른 양상을 보인다. 이러한 전기화학소자의 안전성 평가 및 안전성 확보는 매우 중요하다. 가장 중요한 고려사항은 전기화학소자가 오작동 시 사용자에게 상해를 입혀서는 아니 된다는 것이며, 이러한 목적으로 안전규격은 전기화학소자 내의 발화 및 발연 등을 엄격히 규제하고 있다. 전기화학소자의 안전성 특성에 있어서, 전기화학소자가 과열되어 열폭주가 일어나거나 세퍼레이터가 관통될 경우에는 폭발을 일으키게 될 우려가 크다. 특히, 전기화학소자의 세퍼레이터로서 통상적으로 사용되는 폴리올레핀계 다공성 기재는 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정 상의 특성으로 인하여 100 ℃ 이상의 온도에서 극심한 열 수축 거동을 보임으로써, 양극과 음극 사이의 단락을 일으키는 문제점이 있다.
이와 같은 전기화학소자의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 기공들을 갖는 다공성 기재의 적어도 일면에, 무기물 입자와 고분자 바인더의 혼합물을 코팅하여 다공성 코팅층을 형성한 세퍼레이터가 제안되었다. 이러한 세퍼레이터에 있어서, 다공성 기재에 형성된 다공성 코팅층 내의 무기물 입자들은 다공성 코팅층의 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서(spacer) 역할을 함으로써, 전기화학소자의 과열 시 다공성 기재가 열 수축되는 것을 억제하며, 다공성 기재가 손상되는 경우에도 캐소드와 애노드가 직접 접촉하는 것을 방지한다.
그러나, 이러한 경우에도 전기화학소자의 구동 시, 애노드에서 발생되는 부반응 가스, 수분에 의해 발생되는 부반응 가스 등이 원활히 배출되지 않게 되면, 전기화학소자의 내부에서 발생할 수 있는 스파크와의 점화로 인해 폭발이 일어날 수 있는 문제가 있다. 또한, 상기 부반응 가스는 애노드와 세퍼레이터의 계면 또는 캐소드와 세퍼레이터의 계면을 들뜨게 만들며, 이는 전기화학소자에서 저항으로 작용하게 된다. 이로 인해 애노드의 전위가 0 V(Li/Li+)이하로 내려가게 하여, 애노드의 표면에 리튬이 석출되게 함으로써 전기화학소자의 단락을 유도하게 되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전기화학소자의 구동 시 내부에서 발생되는 가스를 용이하게 배출할 수 있는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 전기화학소자를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면에 도포된 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층;을 구비하는 전기화학소자용 세퍼레이터에 있어서, 상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 적어도 일면에, 서로 이격되어 길이방향으로 형성된 함입부들을 포함하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터가 제공된다.
여기서, 상기 함입부가, 상기 다공성 코팅층의 상면에 서로 이격되어 길이방향으로 형성되어 있는 것일 수 있다.
그리고, 상기 함입부가, 상기 다공성 기재의 적어도 일면에, 서로 이격되어 길이방향으로 형성되어 있는 것일 수 있다.
그리고, 상기 함입부의 수직 단면의 형상은, 다각형, 반원형 또는 반타원형일 수 있다.
그리고, 상기 함입부의 폭은, 1 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다.
그리고, 상기 함입부의 두께는, 1 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다.
그리고, 상기 함입부의 두께와 상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 두께의 비는, 1:5 ~ 1:50일 수 있다.
한편, 상기 다공성 기재의 두께는, 5 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다.
그리고, 상기 다공성 기재는, 폴리에틸렌 (polyethylene), 폴리프로필렌 (polypropylene), 폴리부틸렌 (polybutylene), 폴리펜텐 (polypentene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르 (polyester), 폴리아세탈 (polyacetal), 폴리아미드 (polyamide), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드 (polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드 (polyphenylenesulfide), 및 폴리에틸렌나프탈렌 (polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 것일 수 있다.
그리고, 상기 다공성 기재는, 단층으로 이루어지거나, 2층 이상의 복합층으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 다공성 코팅층의 두께는, 1 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다.
한편, 상기 무기물 입자는, 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
여기서, 상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는, SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, AlOOH, Al(OH)3, TiO2 , SiC, BaTiO3, Pb(Zrx, Ti1 -x)O3(PZT, 여기서, 0<x<1임), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 여기서, 0<x<1, 0<y<1임), (1-x)Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 여기서, 0<x<1임) 및 HfO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 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)xOy 계열 글래스(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 계열 글래스 및 P2S5 (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 계열 글래스로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 상기 무기물 입자의 평균 입경은, 0.001 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있다.
한편, 상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 헥사풀루오로프로필렌 (hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (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), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드 (polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 다공성 기재를 준비하는 단계; 상기 다공성 기재의 적어도 일면에, 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 슬러리를 도포 및 압착하여 다공성 코팅층을 형성하는 단계; 및 상기 다공성 코팅층의 상면에, 서로 이격하여, 길이방향으로 위치하도록 함입부를 형성하는 단계;를 포함하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법이 제공된다.
이때, 상기 다공성 기재를 준비하는 단계는, 평면상의 다공성 기재를 준비하거나, 또는 평면상의 다공성 기재의 상면에, 서로 이격하여, 길이방향으로 위치하도록 함입부를 형성하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 함입부를 형성하는 단계는, 서로 이격되어 형성된 돌출부들을 포함하는 프레스 롤러를 이용하여 상기 다공성 코팅층에 압력을 가하여 함입부들을 형성하는 것일 수 있다.
그리고, 상기 함입부를 형성하는 단계는, 서로 이격되어 형성된 로딩제거커터들을 이용하여 함입부들을 형성하는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 캐소드, 애노드, 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 개재된 세퍼레이터 및 비수 전해액을 포함하는 전기화학소자에 있어서, 상기 세퍼레이터는, 본 발명의 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터인 전기화학소자가 제공된다.
여기서, 상기 전기화학소자는, 리튬 이차전지일 수 있다.
그리고, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 캐소드/세퍼레이터/애노드로 구성된 단위셀들이 세퍼레이터 시트에 의해 폴딩되어 있는 전극조립체; 및 비수 전해액;을 포함하는 스택/폴딩형 전기화학소자에 있어서, 상기 세퍼레이터 시트는, 본 발명의 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터인 전기화학소자가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기화학소자용 세퍼레이터의 적어도 일면에 함입부가 형성되어 있어, 전기화학소자의 구동 시 내부에서 발생되는 부반응 가스를 용이하게 배출하도록 함으로써, 전기화학소자 내부의 저항상승을 억제하여 애노드의 표면에 리튬이 석출되는 것을 방지할 수 있고, 스파크와의 점화방지로 인해 전기화학소자의 폭발을 방지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학소자용 세퍼레이터의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기화학소자용 세퍼레이터의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자용 세퍼레이터의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전기화학소자용 세퍼레이터의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 제조방법으로서, 다공성 코팅층에 함입부가 형성되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 제조방법으로서, 다공성 코팅층에 함입부가 형성되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 스택/폴딩형 전기화학소자의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기화학소자용 세퍼레이터의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터(100, 101, 102, 103)는, 다공성 기재(10, 11); 및 상기 다공성 기재(10, 11)의 적어도 일면에 도포된 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층(20, 21);을 구비하는 전기화학소자용 세퍼레이터로서, 상기 전기화학소자용 세퍼레이터(100, 101, 102, 103)의 적어도 일면에, 서로 이격되어 길이방향으로 형성된 함입부들(30)을 포함한다.
여기서, 상기 함입부들(30)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 다공성 코팅층(20)의 상면에 서로 이격되어 길이방향으로 형성되어 있을 수도 있지만, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 다공성 기재(11)의 적어도 일면에, 서로 이격되어 길이방향으로 형성되어 있을 수도 있다.
이때, 상기 함입부들(30)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 전기화학소자용 세퍼레이터(100)의 일면에만 형성될 수도 있지만, 도 3에 도시된 바와 같이 양면 모두에 형성될 수도 있다. 그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 다공성 기재(10, 11)의 일면에는 상기 함입부들(30)을 포함하는 다공성 코팅층(20)이 형성되고, 타면에는 평면상의 다공성 코팅층(40)이 형성될 수도 있다.
전기화학소자의 포메이션(formation) 공정, 에이징(aging) 공정 또는 전기화학소자의 구동 시 부반응 가스가 발생할 수 있는데, 본 발명에 따르면, 함입부를 통해 내부에 발생한 부반응 가스를 효과적으로 배출시키게 된다. 이로써 전기화학소자의 내부에서 발생할 수 있는 스파크와의 점화를 방지하게 되어 전기화학소자의 폭발을 방지할 수 있다.
한편, 상기 부반응 가스는 캐소드와 애노드 계면 사이의 저항을 증가시키며, 애노드 표면의 충전 불균일을 일으키는 원인이 되는데, 본 발명에 따른 전기화학소자용 세퍼레이터를 사용함으로써, 상기 부반응 가스를 조기에 배출시켜 전기화학소자 내부의 저항상승을 억제할 수 있고, 충전 불균일을 해소할 수 있으며, 애노드 표면으로의 리튬 석출현상을 방지하여 전기화학소자의 수명 저하를 방지할 수 있다.
한편, 상기 함입부들(30)의 수직 단면의 형상은, 다각형, 반원형 또는 반타원형 등의 모양으로 형성될 수 있다. 여기서, 다각형은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 등의 여러 다각형의 모양이 가능하며, 상기 반원형 또는 반타원형은 완전 대칭형뿐만 아니라, 비대칭형의 모양도 가능하다.
그리고, 상기 함입부의 폭은, 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다. 상기 범위를 만족하게 되면, 내부에 발생된 부반응 가스를 효율적으로 배출할 수 있으며, 상기 함입부를 통해 비수 전해액이 전극의 중심부까지 빠른 시간에 균일하게 함침되는 효과를 발생시킨다.
그리고, 상기 함입부의 두께는 특별한 제한이 없으나, 전기화학소자의 내부에 발생된 부반응 가스를 효율적으로 배출하기 위해서는 1 ㎛ 내지 50 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 25 ㎛일 수 있다.
이때, 상기 함입부의 깊이가 50 ㎛를 초과하게 되면, 다공성 코팅층도 두꺼워지기 때문에, 전기화학소자 내부의 저항이, 두꺼운 다공성 코팅층에 의해 증가하게 되는 단점이 있고, 상기 함입부의 깊이가 1 ㎛ 미만이 되면, 부반응 가스가 효율적으로 배출되기 위한 공간이 부족하다는 단점이 있다.
또한, 상기 함입부의 두께와 상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 두께의 비는, 1:5 ~ 1:50일 수 있으며, 상기 수치범위를 만족함으로써, 빠른 시간 내에 내부의 가스가 효율적으로 배출될 수 있는 충분한 공간이 형성될 수 있다.
한편, 상기 다공성 기재는, 당해 분야에서 통상적으로 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 예를 들면 폴리올레핀계 다공성 막(membrane) 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리올레핀계 다공성 막의 예로는, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 막(membrane)을 들 수 있다.
상기 부직포로는 폴리올레핀계 부직포 외에 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르 (polyester), 폴리아세탈 (polyacetal), 폴리아미드 (polyamide), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드 (polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드 (polyphenylenesulfide), 폴리에틸렌나프탈렌 (polyethylenenaphthalene) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성한 부직포를 들 수 있다. 부직포의 구조는 장섬유로 구성된 스폰본드 부직포 또는 멜트 블로운 부직포일 수 있다.
상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 5 내지 50 ㎛일 수 있고, 다공성 기재에 존재하는 기공 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.01 내지 50㎛ 및 10 내지 95%일 수 있다.
그리고, 상기 다공성 기재는, 단층으로 이루어지거나, 2층 이상의 복합층으로 이루어질 수 있다.
예를 들어, 폴리에틸렌/폴리프로필렌/폴리에틸렌의 복합층 또는 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌의 복합층일 수 있지만, 이에만 한정하는 것은 아니다.
그리고, 본 발명에서 사용될 수 있는 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.
전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 또는 10 이상인 고유전율 무기물 입자를 포함할 수 있다. 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, AlOOH, Al(OH)3, TiO2 , SiC, BaTiO3, Pb(Zrx, Ti1 -x)O3(PZT, 여기서, 0<x<1임), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 여기서, 0<x<1, 0<y<1임), (1-x)Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 여기서, 0<x<1임) 및 HfO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
또한, 무기물 입자로는 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자, 즉 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 사용할 수 있다. 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(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), Li3.25Ge0.25P0.75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li3PO4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 글래스(LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 글래스(LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들의 혼합물 등이 있다.
상기 무기물 입자의 크기는 제한이 없으나, 세퍼레이터의 적절한 공극률을 위해, 평균입도가 0.001 ㎛ 내지 10 ㎛ 범위일 수 있다.
그리고, 상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 헥사풀루오로프로필렌 (hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (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), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드 (polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에만 한정하는 것은 아니다.
한편, 본 발명에 따른 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법은 다음과 같다.
우선, 다공성 기재를 준비한다.
여기서 사용될 수 있는 다공성 기재는 전술한 바와 같다.
이때, 상기 다공성 기재로 단순히 일반적인 평면상의 다공성 기재를 준비하는 것일 수 있고, 또는 상기 평면상의 다공성 기재의 상면에, 서로 이격하여, 길이방향으로 위치하도록 함입부를 형성하여 상기 다공성 기재를 준비하는 것일 수 있다.
여기서, 다공성 기재에 상기 함입부를 형성하기 위해서는 프레스 롤러를 압력을 가하거나, 로딩제거커터를 이용하여, 스크래치를 가함으로써 함입부를 형성할 수도 있다.
이어서, 상기 다공성 기재의 적어도 일면에, 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 슬러리를 도포 및 압착하여 다공성 코팅층을 형성한다.
이때 상기 다공성 코팅층이 형성될 때, 도포된 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 슬러리에 가해지는 압력은 다공성 코팅층으로서의 성능이 나오는 최소범위의 압력일 수 있으며, 이때의 압력은 다공성 코팅층이 파괴되지 않으면서, 균일하게 형성될 수 있는 압력의 범위라면 제한되지 않는다.
이어서, 상기 다공성 코팅층의 상면에, 서로 이격하여, 길이방향으로 위치하도록 함입부를 형성한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제조방법으로서, 평면상의 다공성 코팅층의 상면에 함입부가 형성되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 평면상의 다공성 기재(10)의 일면에, 다공성 코팅층(20)이 형성되어 있으며, 일정 간격을 두고 서로 이격되어 형성된 적어도 2 이상의 돌출부들(51)을 포함하는 프레스 롤러(50)가 상기 다공성 코팅층(20)의 상면에 위치하여, 회전되면서 상기 다공성 코팅층(20)에 압력을 가해 함입부들(30)을 형성함으로써 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터(100)가 제조될 수 있다.
그리고, 도 6을 참조하면, 일정 간격을 두고 이격되어 형성된 적어도 2 이상의 로딩제거커터(60)들이 상기 다공성 코팅층(20)에 스크래치를 가해 다공성 코팅층의 로딩 두께를 국부적으로 얇게 함으로써, 함입부들(30)이 형성된 전기화학소자용 세퍼레이터(100)가 제조될 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 캐소드, 애노드, 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 개재된 세퍼레이터 및 비수 전해액을 포함하는 전기화학소자에 있어서, 상기 세퍼레이터는, 전술한 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터인 전기화학소자가 제공된다.
이때, 본 발명의 전기화학소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 이차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 슈퍼 커패시터 소자와 같은 커패시터(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.
그리고, 본 발명에 따른 전기화학소자는, 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 세퍼레이터와 전극의 스택(stack, lamination), 폴딩(folding) 및 스택/폴딩 공정이 가능하다.
도 7은, 본 발명의 일 실시예에 따른 스택/폴딩형 전기화학소자의 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스택/폴딩형 전기화학소자는, 캐소드/세퍼레이터/애노드로 구성된 단위셀들(210)이 세퍼레이터 시트(220)에 의해 폴딩되어 있는 전극조립체(200); 및 비수 전해액;을 포함하며, 이때 상기 세퍼레이터 시트(220)는, 전술한 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터가 사용된다.
상기 세퍼레이터 시트(220)로서, 본 발명에 따른 세퍼레이터를 사용함으로써, 단위셀들(210)에서 발생한 부반응 가스를 상기 전극조립체(200)의 외부로 더욱 쉽게 배출이 가능하며, 이로 인해 전기화학소자의 안전성이 향상된다. 이때, 단위셀을 구성하는 상기 세퍼레이터 역시, 본 발명에 따른 세퍼레이터를 사용할 수 있다.
그리고, 전기화학소자의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기화학소자에 적용될 전극으로는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극 활물질을 전극 집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다.
상기 전극 활물질 중 캐소드 활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 캐소드에 사용될 수 있는 통상적인 캐소드 활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간 산화물, 리튬코발트 산화물, 리튬니켈 산화물, 리튬철 산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합 산화물을 사용할 수 있다. 애노드 활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 애노드에 사용될 수 있는 통상적인 애노드 활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 바람직하다. 캐소드 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 애노드 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
한편, 본 발명에서 사용될 수 있는 비수 전해액에 포함되는 전해질 염은 리튬염이다. 상기 리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 리튬염의 음이온으로는 F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N- , CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N-로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
전술한 비수 전해액에 포함되는 유기 용매로는 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면 에테르, 에스테르, 아미드, 선형 카보네이트, 환형 카보네이트 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
그 중에서 대표적으로는 환형 카보네이트, 선형 카보네이트, 또는 이들의 혼합물인 카보네이트 화합물을 포함할 수 있다.
상기 환형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 에틸렌 카보네이트(ethylene carbonate, EC), 프로필렌 카보네이트(propylene carbonate, PC), 1,2-부틸렌 카보네이트, 2,3-부틸렌 카보네이트, 1,2-펜틸렌 카보네이트, 2,3-펜틸렌 카보네이트, 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트 및 이들의 할로겐화물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이 있다. 이들의 할로겐화물로는 예를 들면, 플루오로에틸렌 카보네이트(fluoroethylene carbonate, FEC) 등이 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한 상기 선형 카보네이트 화합물의 구체적인 예로는 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트(DEC), 디프로필 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 메틸프로필 카보네이트 및 에틸프로필 카보네이트 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
특히, 상기 카보네이트계 유기용매 중 환형 카보네이트인 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트는 고점도의 유기용매로서 유전율이 높아 전해질 내의 리튬염을 보다 더 잘 해리시킬 수 있으며, 이러한 환형 카보네이트에 디메틸 카보네이트 및 디에틸 카보네이트와 같은 저점도, 저유전율 선형 카보네이트를 적당한 비율로 혼합하여 사용하면 보다 높은 전기 전도율을 갖는 전해액을 만들 수 있다.
또한, 상기 유기 용매 중 에테르로는 디메틸 에테르, 디에틸 에테르, 디프로필 에테르, 메틸에틸 에테르, 메틸프로필 에테르 및 에틸프로필 에테르로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고 상기 유기 용매 중 에스테르로는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 메틸 프로피오네이트, 에틸 프로피오네이트, γ-부티로락톤, γ-발레로락톤, γ-카프로락톤, σ-발레로락톤 및 ε-카프로락톤으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 비수 전해액의 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전기화학소자의 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전기화학소자 조립 전 또는 전기화학소자 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 평면상의 다공성 기재
11: 함입부를 포함하는 다공성 기재
20, 21: 다공성 코팅층
30: 함입부
40: 평면상의 다공성 코팅층
50: 프레스 롤러
51: 돌출부
60: 로딩제거부
61: 로딩제거커터
100, 101, 102, 103: 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터
200: 전극조립체
210: 단위셀
220: 세퍼레이터 시트

Claims (23)

  1. 다공성 기재; 및
    상기 다공성 기재의 적어도 일면에 도포된 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층;을 구비하는 전기화학소자용 세퍼레이터에 있어서,
    상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 적어도 일면에, 서로 이격되어 길이방향으로 형성된 함입부들을 포함하고,
    상기 함입부의 폭은, 1 ㎛ 내지 100 ㎛인 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 함입부가, 상기 다공성 코팅층의 상면에 서로 이격되어 길이방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 함입부가, 상기 다공성 기재의 적어도 일면에, 서로 이격되어 길이방향으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 함입부의 수직 단면의 형상은, 다각형, 반원형 또는 반타원형인 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 함입부의 두께는, 1 ㎛ 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 함입부의 두께와 상기 전기화학소자용 세퍼레이터의 두께의 비는, 1:5 ~ 1:50인 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 기재의 두께는, 5 ㎛ 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 기재는, 폴리에틸렌 (polyethylene), 폴리프로필렌 (polypropylene), 폴리부틸렌 (polybutylene), 폴리펜텐 (polypentene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르 (polyester), 폴리아세탈 (polyacetal), 폴리아미드 (polyamide), 폴리카보네이트 (polycarbonate), 폴리이미드 (polyimide), 폴리에테르에테르케톤 (polyetheretherketone), 폴리에테르설폰 (polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드 (polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드 (polyphenylenesulfide), 및 폴리에틸렌나프탈렌 (polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 기재는, 단층으로 이루어지거나, 2층 이상의 복합층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 코팅층의 두께는, 1 ㎛ 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 무기물 입자는, 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는, SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, AlOOH, Al(OH)3, TiO2 , SiC, BaTiO3, Pb(Zrx, Ti1 -x)O3(PZT, 여기서, 0<x<1임), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 여기서, 0<x<1, 0<y<1임), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 여기서, 0<x<1임) 및 HfO2로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  14. 제12항에 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)xOy 계열 글래스(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 계열 글래스 및 P2S5 (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 계열 글래스로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 무기물 입자의 평균 입경은, 0.001㎛ 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 바인더는, 폴리비닐리덴 풀루오라이드 (polyvinylidene fluoride, PVDF), 헥사풀루오로프로필렌 (hexafluoro propylene, HFP), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoro propylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸 메타크릴레이트 (polymethyl methacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (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), 아크릴로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드 (polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터.
  17. 다공성 기재를 준비하는 단계;
    상기 다공성 기재의 적어도 일면에, 무기물 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 슬러리를 도포 및 압착하여 다공성 코팅층을 형성하는 단계; 및
    상기 다공성 코팅층의 상면에, 서로 이격하여, 길이방향으로 위치하도록 함입부를 형성하는 단계;를 포함하는 제1항의 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 다공성 기재를 준비하는 단계는,
    평면상의 다공성 기재를 준비하거나, 또는 평면상의 다공성 기재의 상면에, 서로 이격하여, 길이방향으로 위치하도록 함입부를 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.
  19. 제17항에 있어서
    상기 함입부를 형성하는 단계는, 서로 이격되어 형성된 돌출부들을 포함하는 프레스 롤러를 이용하여 상기 다공성 코팅층에 압력을 가하여 함입부들을 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 함입부를 형성하는 단계는, 서로 이격되어 형성된 로딩제거커터들을 이용하여 함입부들을 형성하는 것을 특징으로 하는 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.
  21. 캐소드, 애노드, 상기 캐소드와 상기 애노드 사이에 개재된 세퍼레이터 및 비수 전해액을 포함하는 전기화학소자에 있어서,
    상기 세퍼레이터는, 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제16항 중 어느 한 항의 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터인 전기화학소자.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 전기화학소자는, 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
  23. 캐소드/세퍼레이터/애노드로 구성된 단위셀들이 세퍼레이터 시트에 의해 폴딩되어 있는 전극조립체; 및 비수 전해액;을 포함하는 스택/폴딩형 전기화학소자에 있어서,
    상기 세퍼레이터 시트는, 제1항 내지 제4항 및 제6항 내지 제16항 중 어느 한 항의 가스 배출성이 개선된 전기화학소자용 세퍼레이터인 전기화학소자.
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