KR101663540B1 - A separator having porous coating and electrochemical device containing the same - Google Patents

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Abstract

다수의 기공을 갖는 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 적어도 일면의 영역, 또는 상기 다공성 기재의 적어도 일면과 상기 다공성 기재의 기공의 영역에 형성되어 있으며, 탄소 피막이 형성된 다수의 무기물 입자 및 상기 탄소 피막이 형성된 무기물 입자를 연결 및 고정시키는 바인더를 포함하는 다공성 코팅층을 구비하는 세퍼레이터가 개시되며, 상기 세퍼레이터는 리튬 이차전지와 같은 다양한 전기화학소자에 채용될 수 있다.A porous substrate having a plurality of pores; And a binder that is formed on at least one surface of the porous substrate or at least one surface of the porous substrate and a pore of the porous substrate and includes a plurality of inorganic particles having a carbon coating and an inorganic particle having the carbon coating formed thereon, And the separator may be employed in various electrochemical devices such as a lithium secondary battery.

Description

다공성 코팅층을 구비한 세퍼레이터 및 이를 포함한 전기화학소자{A separator having porous coating and electrochemical device containing the same}Technical Field [0001] The present invention relates to a separator having a porous coating layer and an electrochemical device including the same.

본 발명은 다공성 코팅층을 구비한 세퍼레이터 및 이를 포함한 전기화학소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 탄소피막이 형성된 무기물 입자를 사용하여 세퍼레이터의 표면상에 다공성 코팅층을 형성하여 전기적 특성 및 수명특성을 개선한 세퍼레이터 및 이를 포함한 전기화학소자에 관한 것이다.The present invention relates to a separator having a porous coating layer and an electrochemical device including the separator. More particularly, the present invention relates to a separator having a porous coating layer formed on the surface of a separator using inorganic particles having a carbon coating, And an electrochemical device including the same.

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 주목 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.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. Electrochemical devices have attracted the greatest attention in this respect, among which the development of rechargeable secondary batteries has become a focus of attention. In recent years, in order to improve the capacity density and specific energy in developing such batteries, And research and development on the design of the battery.

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. 그러나 이러한 리튬 이온 전지는 유기 전해액을 사용하는 데 따르는 발화 및 폭발 등의 안전 문제가 존재하고, 제조가 까다로운 단점이 있다. 최근의 리튬 이온 고분자 전지는 이러한 리튬 이온 전지의 약점을 개선하여 차세대 전지의 하나로 꼽히고 있으나 아직까지 전지의 용량이 리튬 이온 전지와 비교하여 상대적으로 낮고, 특히 저온에서의 방전 용량이 불충분하여 이에 대한 개선이 시급히 요구되고 있다.Among the currently applied secondary batteries, the lithium secondary battery developed in the early 1990s has advantages such as higher operating voltage and higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd and sulfuric acid-lead batteries using an aqueous electrolyte solution . However, such a lithium ion battery has safety problems such as ignition and explosion when using an organic electrolytic solution, and it is disadvantageous in that it is difficult to manufacture. Recently, the lithium ion polymer battery is considered to be one of the next generation batteries by improving the weak point of the lithium ion battery. However, since the capacity of the battery is still relatively low as compared with the lithium ion battery, Is urgently required.

또한, 리튬 이차전지는 발전요소로서의 캐소드, 애노드, 세퍼레이터 및 전해질의 구성요소를 가지며, 상기 애노드 재료로서는 흑연계 물질이 대표적이며, 캐소드 재료로서는 리튬코발트 산화물, 인산철리튬, 리튬망간 산화물 등이 주로 사용되고 있다.The lithium secondary battery has constituent elements of a cathode, an anode, a separator and an electrolyte as a power generation element. As the anode material, a graphite based material is typical, and lithium cobalt oxide, lithium iron phosphate, lithium manganese oxide, .

리튬 전지의 작동과정에서, 상기 캐소드 재료 중 일부 금속 성분은 애노드 표면으로 이동하여 산화됨으로써 금속 산화물을 형성하게 된다. 이와 같이 형성된 애노드 표면 상의 금속 산화물로 인해 애노드 표면의 전기적 특성이 저하되어, 사이클 특성 및 수명 특성에 부정적인 영향을 끼치게 된다.During the operation of the lithium battery, some metal components of the cathode material migrate to the anode surface and oxidize to form metal oxides. The metal oxide on the surface of the anode thus formed deteriorates the electrical characteristics of the anode surface, which adversely affects cycle characteristics and lifetime characteristics.

따라서, 애노드 표면에서 석출되는 금속 산화물의 양을 저감시킬 필요가 있다.Therefore, it is necessary to reduce the amount of the metal oxide precipitated from the anode surface.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 탄소 피막이 형성된 무기물 입자를 사용하여 표면상에 다공성 코팅층을 형성함으로써 전기적 특성 및 수명특성을 개선한 세퍼레이터를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a separator that improves electrical characteristics and lifetime characteristics by forming a porous coating layer on a surface using inorganic particles having carbon coatings formed thereon.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 세퍼레이터를 포함한 전기화학소자를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electrochemical device including the separator.

본 발명의 일 측면에 따르면, According to an aspect of the present invention,

다수의 기공을 갖는 다공성 기재; 및A porous substrate having a plurality of pores; And

상기 다공성 기재의 적어도 일면의 영역, 또는 상기 다공성 기재의 적어도 일면과 상기 다공성 기재의 기공의 영역에 형성되어 있으며, 탄소 피막이 형성된 다수의 무기물 입자 및 상기 탄소 피막이 형성된 무기물 입자를 연결 및 고정시키는 바인더를 포함하는 다공성 코팅층을 구비하는 세퍼레이터가 제공된다.A plurality of inorganic particles formed on at least one surface of the porous substrate or at least one surface of the porous substrate and a pore of the porous substrate and having a carbon coating and a binder for connecting and fixing the inorganic particles having the carbon coating formed thereon A separator is provided that includes a porous coating layer.

상기 탄소 피막은 상기 무기물 입자의 표면 상에서 연속상 또는 비연속상으로 형성될 수 있으며, 결정질 또는 비정질 구조를 가질 수 있다. 또한 상기 탄소 피막은 0.1 내지 1,000 nm의 두께를 가질 수 있다.The carbon coating may be formed as a continuous phase or a non-continuous phase on the surface of the inorganic particles, and may have a crystalline or amorphous structure. The carbon coating may have a thickness of 0.1 to 1,000 nm.

상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 또한, 상기 무기물 입자의 평균입경은 0.01 내지 10㎛일 수 있다.The inorganic particles may be selected from the group consisting of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, inorganic particles having lithium ion transporting ability, and mixtures thereof. The average particle diameter of the inorganic particles may be 0.01 to 10 탆.

상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는 BaTiO3, Pb(Zrx,Ti1-x)O3 (PZT, 0<x<1), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr x , Ti 1 -x ) O 3 (PZT, 0 <x <1), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 , 0 <x <1, 0 <y <1), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -xPbTiO 3 (PMN- HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC and TiO 2 . Or a mixture of two or more of them.

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 선택된 어느 하나 또는 이들 중 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 (0 <x <4, 0 <y <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 , , 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5), lithium nitrides (Li x N y, 0 < x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z, 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4) based glass, and P 2 S 5 (Li x P y S z, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) series glass, or a mixture of two or more thereof.

상기 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The binder may be selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, polymethylmethacrylate, poly But are not limited to, polybutyl acrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide Polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolylenes, Vinyl alcohol (cyanoethylpolyvinylalcohol), And may be any one selected from the group consisting of cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, and carboxyl methyl cellulose, or a mixture of two or more thereof.

상기 무기물입자와 바인더의 중량비는 50:50 내지 99:1일 수 있다.The weight ratio of the inorganic particles to the binder may be 50:50 to 99: 1.

상기 다공성 기재는 폴리올레핀계 다공성 막 또는 부직포일 수 있다. The porous substrate may be a polyolefin-based porous membrane or a nonwoven fabric.

상기 다공성 기재는 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로(polyphenylenesulfidro) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성될 수 있다.The porous substrate may be selected from the group consisting of high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, polypropylene polyethylene terephthalate, polybutyleneterephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polyphenylenesulfroid and polyethylene naphthalene (polyethylenenaphthalene), or a mixture of two or more thereof.

본 발명의 다른 측면에 따르면,According to another aspect of the present invention,

캐소드, 애노드, 상기 캐소드 및 애노드 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전기화학소자에 있어서, 상기 세퍼레이터가 전술한 세퍼레이터인 것을 특징으로 하는 전기화학소자가 제공된다.There is provided an electrochemical device comprising a cathode, an anode, and a separator interposed between the cathode and the anode, wherein the separator is the separator described above.

상기 전기화학소자는 리튬 이차전지일 수 있다.The electrochemical device may be a lithium secondary battery.

탄소피막이 형성된 무기물 입자를 포함하는 다공성 코팅층을 구비한 세퍼레이터를 전기화학소자에 사용하는 경우, 캐소드에서 나온 금속 성분이 기공이 많은 세퍼레이터의 다공성 코팅층에서 석출되게 함으로써 애노드나 애노드면에서 상기 금속 성분이 석출되는 것을 억제하게 된다. 따라서 애노드의 효율이 저하되는 것을 방지하여 상기 전기화학 소자의 전기적 특성 및 수명 특성 등을 개선하게 된다.When a separator having a porous coating layer containing inorganic particles having a carbon coating is used in an electrochemical device, the metal component from the cathode is precipitated in the porous coating layer of the separator having many pores, so that the metal component precipitates on the anode or the anode surface . Accordingly, the efficiency of the anode is prevented from being lowered, thereby improving the electrical characteristics and lifetime characteristics of the electrochemical device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터를 도시한 개략도이다.
도 2는 종래의 세퍼레이터가 애노드와 접촉한 상태를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터가 애노드와 접촉한 상태를 도시한 개략도이다.
1 is a schematic view showing a separator according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic view showing a state in which a conventional separator is in contact with an anode.
3 is a schematic view showing a state in which a separator according to an embodiment of the present invention is in contact with an anode.

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.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

본 발명의 일 측면에 따른 세퍼레이터는, According to an aspect of the present invention,

다수의 기공을 갖는 다공성 기재; 및A porous substrate having a plurality of pores; And

상기 다공성 기재의 적어도 일면의 영역, 또는 상기 다공성 기재의 적어도 일면과 상기 다공성 기재의 기공의 영역에 형성되어 있으며, 탄소 피막이 형성된 다수의 무기물 입자 및 상기 탄소 피막이 형성된 무기물 입자를 연결 및 고정시키는 바인더를 포함하는 다공성 코팅층을 구비한다.A plurality of inorganic particles formed on at least one surface of the porous substrate or at least one surface of the porous substrate and a pore of the porous substrate and having a carbon coating and a binder for connecting and fixing the inorganic particles having the carbon coating formed thereon And a porous coating layer.

상기 탄소피막이 형성된 무기물 입자를 포함하는 다공성 코팅층을 세퍼레이터의 적어도 일면 상에 형성하면, 캐소드에서 발생한 금속 성분이 애노드 표면이 아닌 상기 탄소 피막이 형성된 무기물 입자의 표면에서 상기 금속 성분의 산화 반응이 일어나 산화물로 석출된다. 따라서 애노드의 표면에서 금속 산화물이 석출되는 것을 억제하게 되며, 그에 따라 전기화학소자의 전기적 특성 및 수명 특성을 개선하게 된다.When the porous coating layer including the inorganic coating film having the carbon coating is formed on at least one surface of the separator, the oxidation reaction of the metallic component occurs on the surface of the inorganic particle on which the carbon coating is formed, And is precipitated. Therefore, deposition of metal oxide on the surface of the anode is suppressed, thereby improving electrical characteristics and lifetime characteristics of the electrochemical device.

상기 탄소 피막이 형성된 무기물 입자에 사용할 수 있는 무기물 입자는 평균입경이 0.01 내지 10㎛인 것을 사용할 수 있다. 또한 이들 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 상기 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, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우 전기화학소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있다.The inorganic particles usable for the inorganic particles having the carbon coating may have an average particle diameter of 0.01 to 10 탆. These inorganic particles are not particularly limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles are not particularly limited as long as oxidation and / or reduction reactions do not occur in the operating voltage range of the applied electrochemical device (for example, 0 to 5 V based on Li / Li + ). Particularly, when inorganic particles having ion transfer ability are used, the ion conductivity in the electrochemical device can be increased to improve the performance.

또한, 상기 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.Further, 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, can also contribute to enhance the ionic conductivity of the electrolyte.

전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 또는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.For the reasons stated above, the inorganic particles may include high-permittivity inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, or 10 or more, inorganic particles having lithium ion-transporting ability, or a mixture thereof.

상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT, 여기서 0 < x < 1), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (PMN-PT, 여기서 0 < x < 1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, SiC, TiO2 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다Non-limiting examples of the inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 (PZT, where 0 <x <1), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT, where, 0 <x <1, 0 <y <1 Im), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -xPbTiO 3 (PMN-PT, where 0 a <x <1), hafnia (HfO 2), SrTiO 3, SnO 2, CeO 2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2, Y 2 O 3, Al 2 O 3, SiC, TiO 2 , etc., respectively May be used alone or in admixture of two or more.

특히, 전술한 BaTiO3, Pb(ZrxTi1-x)O3 (PZT, 여기서 0 < x < 1), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 (PMN-PT, 여기서 0 < x < 1), 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.In particular, the above-mentioned BaTiO 3 , Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 (PZT, where 0 <x <1), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT, 1, 0 <y <1), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3-x PbTiO 3 (PMN- HfO 2 ) exhibits a high dielectric constant with a dielectric constant of 100 or more, as well as a piezoelectricity in which a potential difference is generated between both surfaces due to the generation of charge when a certain pressure is applied to the piezoelectric element by being stretched or compressed. It is possible to prevent internal short-circuiting of both electrodes due to the impact, thereby improving the safety of the electrochemical device. 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.

상기 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, 전지 내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. 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 glass (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.The inorganic particles having the lithium ion transferring ability refer to inorganic particles that contain a lithium element but do not store lithium but have a function of moving lithium ions. The inorganic particles having lithium ion transferring ability exist in the particle structure Since lithium ions can be transferred and transferred due to a kind of defect, the lithium ion conductivity in the battery is improved and the battery performance can be improved. 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 as such (LiAlTiP) x O y series glass (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, 0 <x <2, 0 <y <3 ), Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 lithium germanate Mani help thiophosphate (Li x Ge y P z S w, 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w , such as < 5), SiS 2 based glass such as Li 3 N lithium nitride such as (Li x N y, 0 < x <4, 0 <y <2), Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 (Li x Si y S z, 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), LiI-Li 2 SP 2 S 5 P 2 S 5 based glass (Li x P y S z, such as 0 < x <3, 0 <y <3, 0 <z <7), or mixtures thereof.

상기 무기물 입자의 표면 상에 형성되는 탄소 피막은 마이크로 단위 이하의 두께로 형성되며, 예를 들어 0.1 내지 1,000 nm, 또는 1 내지 10 nm 의 두께로 형성될 수 있다. 상기 탄소 피막의 두께가 이러한 범위를 만족하는 경우 기존 무기물 입자층의 안정성 향상 기능을 보존하면서, 추가로 금속 입자의 애노드쪽 석출을 막아 전지의 용량 감소 등의 성능 저하를 방지할 수 있다. 또한 애노드와 세퍼레이터의 계면 보다는 훨씬 내부 기공이 많은 무기물 입자의 코팅층에서 금속 입자를 잡아두어 캐소드에서 애노드로의 리튬 이온의 전달을 덜 방해하는 효과가 있다. 탄소 피막의 두께는 무기 입자의 입경에 따라 달라질 수 있다. 상기 두께가 무기 입자의 입경에 대비하여 얇을수록 금속 입자의 석출 능력이 떨어지게 되며, 상기 두께가 무기 입자의 입경에 대비하여 두꺼울수록 코팅된 탄소 입자가 전해액의 분해 반응과 같은 기타 부반응을 유발함으로써 전지 성능 저하로 이어질 수도 있다.The carbon film formed on the surface of the inorganic particles may be formed to have a thickness of less than a micrometer, for example, 0.1 to 1,000 nm, or 1 to 10 nm. When the thickness of the carbon coating satisfies this range, it is possible to prevent precipitation of the metal particles further on the anode side while preserving the stability improving function of the existing inorganic particle layer, and to prevent deterioration in performance such as capacity reduction of the battery. It also has the effect of interfering with the delivery of lithium ions from the cathode to the anode by grabbing the metal particles from the coating layer of inorganic particles with much more internal pores than the interface between the anode and the separator. The thickness of the carbon coating may vary depending on the particle size of the inorganic particles. As the thickness becomes thinner compared to the particle size of the inorganic particles, the precipitation ability of the metal particles decreases. When the thickness is thicker than the particle size of the inorganic particles, the coated carbon particles cause other side reactions such as decomposition reaction of the electrolyte, This may lead to performance degradation.

이와 같은 탄소 피막은 연속상 또는 불연속상의 구조를 가질 수 있으며, 연속상인 경우 상기 무기물 입자의 전체 표면을 탄소로 코팅하게 된다.Such a carbon coating may have a continuous phase or discontinuous phase structure, and if it is a continuous phase, the entire surface of the inorganic particle is coated with carbon.

상기와 같이 탄소 피막이 형성된 무기물 입자는 상기 세퍼레이터의 적어도 일면상에서 다공성 코팅층을 형성하게 되는 바, 이들을 세퍼레이터에 결합시키기 위하여 바인더를 사용한다.As described above, the inorganic particles having the carbon coating formed thereon form a porous coating layer on at least one surface of the separator, and a binder is used to bond them to the separator.

본 발명의 일 측면에 따른 세퍼레이터에 있어서, 다공성 코팅층 형성에 사용되는 바인더로는 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 사용할 수 있는데, 이는 최종적으로 형성되는 다공성 코팅층의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 이러한 바인더는 무기물 입자들 사이를 연결 및 안정하게 고정시켜주는 바인더 역할을 충실히 수행함으로써, 다공성 코팅층이 도입된 세퍼레이터의 기계적 물성 저하 방지에 기여한다.In the separator according to one aspect of the present invention, the binder used for forming the porous coating layer may be a polymer commonly used in the art for forming a porous coating layer. In particular, a polymer having a glass transition temperature (T g ) of -200 to 200 ° C can be used because it can improve mechanical properties such as flexibility and elasticity of a finally formed porous coating layer. Such a binder faithfully performs a binder function to connect and stably fix inorganic particles, thereby contributing to prevention of deterioration of mechanical properties of the separator into which the porous coating layer is introduced.

또한, 바인더는 이온 전도 능력을 반드시 가질 필요는 없으나, 이온 전도 능력을 갖는 고분자를 사용할 경우 전기화학소자의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 바인더는 가능한 유전율 상수가 높은 것을 사용할 수 있다. 실제로 전해액에서 염의 해리도는 전해액 용매의 유전율 상수에 의존하기 때문에, 상기 고분자의 유전율 상수가 높을수록 전해질에서의 염 해리도를 향상시킬 수 있다. 이러한 바인더의 유전율 상수는 1.0 내지 100 (측정 주파수 = 1 kHz) 범위가 사용 가능하며, 특히 10 이상일 수 있다.Further, the binder does not necessarily have the ion-conducting ability, but the performance of the electrochemical device can be further improved by using a polymer having ion-conducting ability. Therefore, a binder having a high permittivity constant can be used. 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 permittivity constant of such a binder may be in the range of 1.0 to 100 (measurement frequency = 1 kHz), in particular, 10 or more.

전술한 기능 이외에, 바인더는 액체 전해액 함침시 겔화됨으로써 높은 전해액 팽윤도(degree of swelling)를 나타낼 수 있는 특징을 가질 수 있다. 이에 따라, 바인더의 용해도 지수는 15 내지 45 MPa1/2 또는 15 내지 25 MPa1/2 및 30 내지 45 MPa1/2 범위이다. 따라서, 폴리올레핀류와 같은 소수성 고분자들보다는 극성기를 많이 갖는 친수성 고분자들이 더 사용될 수 있다. 용해도 지수가 15 MPa1/2 미만 및 45 MPa1/2를 초과할 경우, 통상적인 전지용 액체 전해액에 의해 팽윤(swelling)되기 어려울 수 있기 때문이다.In addition to the functions described above, the binder may be characterized by being capable of exhibiting a high degree of swelling of the electrolyte by gelation upon impregnation with a liquid electrolyte. Accordingly, the solubility index of the binder is in the range of 15 to 45 MPa 1/2 or 15 to 25 MPa 1/2 and 30 to 45 MPa 1/2 . Therefore, hydrophilic polymers having many polar groups can be used more than hydrophobic polymers such as polyolefins. If the solubility index is less than 15 MPa &lt; 1/2 &gt; and more than 45 MPa &lt; 1/2 &gt;, it may be difficult to swell by a common battery liquid electrolyte.

이러한 바인더의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)등을 들 수 있다.Non-limiting examples of such binders include polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, polymethylmethacrylate but are not limited to, polymethylmethacrylate, polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, But are not limited to, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, , Cyanoethyl polyvinyl alcohol cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, and carboxyl methyl cellulose can be mentioned.

상기 무기물 입자와 바인더의 중량비는 50:50 내지 99:1, 또는 60:40 내지 90:10, 또는 70:30 내지 80:20일 수 있다. The weight ratio of the inorganic particles to the binder may be 50:50 to 99: 1, or 60:40 to 90:10, or 70:30 to 80:20.

또한, 탄소 피막 함유 무기물 입자와 바인더로 구성되는 다공성 코팅층의 두께는 특별한 제한이 없으나, 0.01 내지 20㎛ 범위일 수 있다. 또한, 상기 다공성 코팅층의 기공 크기 및 기공도 역시 특별한 제한이 없으나, 기공 크기는 0.01 내지 10㎛ 범위일 수 있고, 기공도는 5 내지 90% 범위일 수 있다.The thickness of the porous coating layer composed of the carbonaceous film-containing inorganic particles and the binder is not particularly limited, but may be in the range of 0.01 to 20 占 퐉. Also, the pore size and porosity of the porous coating layer are not particularly limited, but the pore size may be in the range of 0.01 to 10 μm, and the porosity may be in the range of 5 to 90%.

또한, 본 발명의 세퍼레이터에 있어서, 다공성 코팅층이 형성되는 다공성 기재로는 통상적으로 전기화학소자에 사용되는 다공성 기재라면 모두 사용이 가능하고, 예를 들면 폴리올레핀계 다공성 막(membrane) 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.Further, in the separator of the present invention, the porous substrate on which the porous coating layer is formed may be any porous substrate commonly used in an electrochemical device. For example, a polyolefin porous membrane or a nonwoven fabric may be used However, it is not particularly limited.

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.Examples of the polyolefin-based porous film include polyolefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polypentene, such as high-density polyethylene, linear low density polyethylene, low density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene, One membrane can be mentioned.

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), 폴리페닐렌설파이드로(polyphenylenesulfidro), 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.The nonwoven fabric may include, in addition to the polyolefin nonwoven fabric, for example, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate ), Polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polyphenylenesulfrode, and polyethylenenaphthalene are used alone or in combination. Or a nonwoven fabric formed of a polymer mixed with these. The structure of the nonwoven fabric may be a spun bond nonwoven fabric or a meltblown nonwoven fabric composed of long fibers.

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. The thickness of the porous substrate is not particularly limited, but may be 5 to 50 탆, and the pore size and porosity present in the porous substrate are also not particularly limited, but may be 0.01 to 50 탆 and 10 to 95%, respectively.

상기 다공성 코팅층에서는 바인더가 무기물 입자들이 서로 결착된 상태를 유지할 수 있도록 이들을 서로 부착(즉, 바인더가 무기물 입자 사이를 연결 및 고정)시키고 있으며, 또한 다공성 코팅층은 바인더에 의해 다공성 기재와 결착된 상태를 유지한다. 다공성 코팅층의 탄소 피막 함유 무기물 입자들은 실질적으로 서로 접촉한 상태로 최밀 충전된 구조로 존재하며, 무기물 입자들이 접촉된 상태에서 생기는 틈새 공간(interstitial volume)이 다공성 코팅층의 기공이 된다.In the porous coating layer, the binder attaches the inorganic particles to each other so that the inorganic particles can be maintained in a state of being bonded to each other (that is, the binder binds and fixes the inorganic particles), and the porous coating layer is bound to the porous substrate by the binder . The carbonaceous coating-containing inorganic particles of the porous coating layer exist in a densely packed structure in a state of being substantially in contact with each other, and the interstitial volume generated when the inorganic particles are in contact becomes the pores of the porous coating layer.

본 발명의 일 측면에 따른 세퍼레이터는 다공성 코팅층 성분으로 전술한 무기물 입자 및 바인더 이외에, 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.The separator according to one aspect of the present invention may further include other additives in addition to the inorganic particles and the binder described above as the porous coating layer component.

상기 첨가제로는 전기화학소자의 작동이나 성능 향상에 필수적으로 또는 부가적으로 요구되는 물질로서, 작동 과정에 소모됨으로 인해 지속적인 보충을 요하는 물질이라면 특별히 제한을 두지 않고 적용될 수 있다.The additive is not particularly limited as long as it is a substance required or additionally required for the operation or performance improvement of the electrochemical device and is continuously consumed due to consumption in the operation process.

이러한 전기화학소자 성능 개선 첨가제의 비제한적인 예로는, 고체 전해질 계면 형성용 첨가제, 전지 부반응 억제 첨가제, 열안정성 개선 첨가제, 과충전 억제 첨가제 등 중 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. Non-limiting examples of such an electrochemical device performance improving additive may include any one of additives for forming a solid electrolyte interface, a cell side reaction inhibiting additive, a thermal stability improving additive, an overcharge suppressing additive, or a mixture of two or more thereof .

상기 고체 전해질 계면 형성용 첨가제로는 비닐렌 카보네이트, 비닐에틸렌 카보네이트, 플루오로에틸렌 카보네이트, 환형 설파이트, 포화 설톤, 불포화 설톤, 비환형 설폰, 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있으나, 여기에 한정되지는 않는다.As the additive for forming the solid electrolyte interface, any one selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, cyclic sulfite, saturated sulphone, unsaturated sulphone, acyclic sulphone, Mixtures of two or more of these may be used, but are not limited thereto.

상기 환형 설파이트로는 에틸렌 설파이트, 메틸 에틸렌 설파이트, 에틸 에틸렌 설파이트, 4,5-디메틸 에틸렌 설파이트, 4,5-디에틸 에틸렌 설파이트, 프로필렌 설파이트, 4,5-디메틸 프로필렌 설파이트, 4,5-디에틸 프로필렌 설파이트, 4,6-디메틸 프로필렌 설파이트, 4,6-디에틸 프로필렌 설파이트, 1,3-부틸렌 글리콜 설파이트 등을 들 수 있으며, 포화 설톤으로는 1,3-프로판 설톤, 1,4-부탄 설톤 등을 들 수 있으며, 불포화 설톤으로는 에텐 설톤, 1,3-프로펜 설톤, 1,4-부텐 설톤, 1-메틸-1,3-프로펜 설톤 등을 들 수 있으며, 비환형 설폰으로는 디비닐 설폰, 디메틸 설폰, 디에틸 설폰, 메틸에틸 설폰, 메틸비닐 설폰 등을 들 수 있다.Examples of the cyclic sulfite include ethylene sulfite, methyl ethylene sulfite, ethyl ethylene sulfite, 4,5-dimethylethylene sulfite, 4,5-diethyl ethylene sulfite, propylene sulfite, Diethyl propyl sulfite, 4,6-diethyl propyl sulfite, and 1,3-butylene glycol sulfite. The saturated sulphone includes, for example, 1,3-propane sultone, and 1,4-butane sultone. Examples of the unsaturated sultone include ethene sultone, 1,3-propene sultone, 1,4-butene sultone, Phenolsaltone, and the like. Examples of the non-cyclic sulfone include divinyl sulfone, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, methyl ethyl sulfone, and methyl vinyl sulfone.

상기 전지 부반응 억제 첨가제로는 에틸렌디아민테트라아세트산, 테트라메틸에틸렌디아민, 피리딘, 디피리딜, 에틸비스(디페닐포스핀), 부티로니트릴, 숙시노니트릴, 아이오딘(iodine), 할로겐화 암모늄, 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있으나, 여기에 한정되지는 않는다. Examples of the cell side reaction inhibiting additive include ethylenediaminetetraacetic acid, tetramethylethylenediamine, pyridine, dipyridyl, ethylbis (diphenylphosphine), butyronitrile, succinonitrile, iodine, And derivatives thereof, or a mixture of two or more thereof, may be used, but are not limited thereto.

상기 열안정성 개선 첨가제로는 헥사메틸디실록산, 헥사메톡시시클로트리포스파젠, 헥사메틸포스포르아미드, 시클로헥실벤젠, 비페닐, 디메틸피롤, 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 여기에 한정되지 않는다.Examples of the thermostability-improving additive include one or two or more selected from the group consisting of hexamethyldisiloxane, hexamethoxycyclotriphosphazene, hexamethylphosphoramide, cyclohexylbenzene, biphenyl, dimethylpyrrole, and derivatives thereof But are not limited thereto.

상기 과충전 억제 첨가제로는 n-부틸페로센, 할로겐 치환 벤젠 유도체, 시클로헥실벤젠, 및 비페닐로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 여기에 한정되지 않는다.The overcharge suppression additive may be, but is not limited to, a mixture of one or more selected from the group consisting of n-butylferrocene, a halogen-substituted benzene derivative, cyclohexylbenzene, and biphenyl.

상기 전기화학소자 성능 개선 첨가제의 예로서 각 화합물들의 유도체로는 각 화합물의 탄소 원자에 결합된 수소 원자 중 적어도 1개가 할로겐으로 치환된 화합물을 포함한다.Examples of the additives for improving the performance of the electrochemical device include derivatives in which at least one hydrogen atom bonded to the carbon atom of each compound is substituted with a halogen.

상기 전기화학소자 성능 개선 첨가제의 함량은 무기물 입자 및 바인더의 총합 100 중량부에 대하여 2 내지 20 중량부, 또는 4 내지 18 중량부, 또는 6 내지 15 중량부일 수 있다. The content of the electrochemical device performance improving additive may be 2 to 20 parts by weight, 4 to 18 parts by weight, or 6 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the inorganic particles and the binder.

상기 첨가제의 함량이 이러한 범위를 만족하는 경우, 첨가의 효과를 충분히 발현하고, 과잉의 첨가제가 방출되어 부반응이 일어나는 문제가 방지되며, 전지의 사이클이 일찍 퇴화되는 현상을 방지할 수 있다.
When the content of the additive satisfies the above range, the effect of the addition is sufficiently exhibited, the excessive additive is released to prevent the side reaction, and the cycle of the battery can be prevented from being degenerated early.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 세퍼레이터는 다공성 기재 (1)의 일면 또는 양면에 탄소피막(3) 함유 무기물 입자(2)와 바인더(미도시)로 이루어진 다공성 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 무기물 입자들(2) 사이의 빈 공간에는 상술한 바와 같은 첨가제가 더 존재할 수 있다.1, a separator according to an aspect of the present invention may be formed by forming a porous coating layer composed of inorganic particles 2 containing a carbon coating 3 and a binder (not shown) on one surface or both surfaces of a porous substrate 1 have. The voids between the inorganic particles 2 may further include additives as described above.

상기 다공성 기재(1)로서 폴리올레핀계 다공성 막을 사용하는 경우, 그 표면 상에 탄소피막 함유 무기물 입자 및 바인더로 이루어진 다공성 코팅층이 형성될 수 있으며, 다공성 기재로서 폴리올레핀계 부직포를 사용하는 경우, 탄소피막 함유 무기물 입자와 바인더로 이루어진 다공성 코팅층은 상기 다공성 기재 내부 기공부에 함침되어 형성되거나, 다공성 기재의 양면 또는 일면에 형성될 수 있다.When a polyolefin-based porous film is used as the porous substrate 1, a porous coating layer composed of a carbon film-containing inorganic particle and a binder may be formed on the surface thereof. When a polyolefin-based nonwoven fabric is used as the porous substrate, The porous coating layer composed of the inorganic particles and the binder may be impregnated in the porous substrate inner pores or formed on both surfaces or one surface of the porous substrate.

이때 다공성 기재로 사용된 폴리올레핀계 부직포는 대략 100nm 이하의 기공을 갖는 폴리올레핀계 다공성 막에 비하여 훨씬 큰 500nm 내지 10㎛의 기공을 가질 수 있다.At this time, the polyolefin-based nonwoven fabric used as the porous substrate may have a pore size of 500 nm to 10 탆 which is much larger than that of the polyolefin-based porous film having pores of about 100 nm or less.

한편, 도 2는 종래의 세퍼레이터(1)가 애노드(4)와 접촉한 상태를 도시한 개략도이다. 도 2를 참조하면, 캐소드에서 발생한 금속 성분(5)이 애노드(4) 표면이나 애노드와 인접한 무기물 입자(2) 사이의 빈공간에서 산화 반응이 일어나 산화물로 석출되고 있다.2 is a schematic view showing a state in which the conventional separator 1 is in contact with the anode 4. As shown in Fig. Referring to FIG. 2, the metal component 5 generated in the cathode is oxidized in the void space between the anode 4 and the anode 2 and the adjacent inorganic particles 2, and is precipitated as an oxide.

반면에, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터가 애노드와 접촉한 상태를 도시한 개략도이다. 도 3을 참조하면, 상술한 바와 같이 다공성 코팅층을 구비한 세퍼레이터(1)는 상기 다공성 코팅층이 애노드(4)와 접촉하도록 배치될 수 있다. 이와 같은 구조를 갖는 경우, 캐소드에서 발생한 금속 성분이 탄소 피막 함유 무기물 입자의 표면에서 산화반응이 일어나 산화물이 되므로 상기 무기물 입자(2) 사이의 빈 공간에서 금속 성분(5)이 석출된다.3 is a schematic view showing a state in which a separator according to an embodiment of the present invention is in contact with an anode. Referring to FIG. 3, the separator 1 having the porous coating layer as described above may be disposed so that the porous coating layer is in contact with the anode 4. In the case of such a structure, the metal component generated in the cathode is oxidized at the surface of the inorganic particle containing carbon coating to become an oxide, so that the metal component (5) precipitates in the void space between the inorganic particles (2).

본 발명의 일 측면에 따른 세퍼레이터의 제조방법을 아래에 예시하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The method of manufacturing the separator according to one aspect of the present invention is illustrated below, but the present invention is not limited thereto.

우선, 상술한 바와 같은 무기물 입자의 표면 상에 탄소 피막을 형성한다. 이와 같은 탄소 피막의 형성 방법은 일반적인 무기물 입자의 코팅 방식이라면 특별히 제한되지 않고 적용될 수 있으며, 비제한적인 예로는, 소성 방법, 화학증착 방법, 스프레이 방법, 유동층(fluidized bed) 방법 등이 있을 수 있다. First, a carbon film is formed on the surface of the inorganic particles as described above. The method of forming the carbon film may be any conventional coating method of inorganic particles, and may be applied without limitation, for example, a calcination method, a chemical vapor deposition method, a spray method, a fluidized bed method, and the like .

예를 들어, 소성 방법은 핏치류와 열경화성 수지 등의 고분자 재료를 상기 무기물 입자와 함께 소성 처리하여 무기물 입자 상에 탄소 피막을 형성하게 된다. 핏치류로는 액상으로 탄소화가 진행된 연핏치로부터 경핏치까지의 콜타르 핏치 등을 예로 들 수 있다. 또한 상기 열경화성 수지로는 페놀 수지나 퓨란 수지 비닐계 수지 또는 타르계 수지, 폴리비닐알코올계 수지 등이 사용된다. For example, in the firing method, a polymer material such as a pitch flow and a thermosetting resin is baked together with the inorganic particles to form a carbon film on the inorganic particles. Examples of pitch types are coal tar pitches ranging from soft to deep pitch carbonized in liquid phase. As the thermosetting resin, phenol resin, furan resin vinyl resin, tar resin, polyvinyl alcohol resin and the like are used.

또한, 상기 탄소 피막은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 공정과 같은 증착공정을 통하여 상기 무기물 입자의 표면에 직접 형성되는 경우에, 상기 탄소 피막은 별도의 소정 공정을 거치지 않고 상기 무기물 입자의 표면에 형성될 수 있다.When the carbon film is directly formed on the surface of the inorganic particles through a deposition process such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) process, the carbon film is formed on the surface of the inorganic particles without performing a predetermined process .

다음으로, 전술한 바인더를 용매에 용해시켜 바인더 용액을 제조한다. 용매로는 사용하고자 하는 바인더와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점(boiling point)이 낮은 것이 사용될 수 있다. 이는 혼합이 균일하게 이루어질 수 있으며, 이후 용매를 용이하게 제거할 수 있기 때문이다. 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.Next, the above-mentioned binder is dissolved in a solvent to prepare a binder solution. As the solvent, a solubility index similar to that of a binder to be used may be used, and a solvent having a low boiling point may be used. This is because the mixing can be made uniform and then the solvent can be easily removed. Non-limiting examples of the solvent include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (N- methyl-2-pyrrolidone (NMP), cyclohexane, water or a mixture thereof.

이어서, 준비한 바인더 용액에 상기 탄소 피막 함유 무기물 입자 및 기타 첨가제를 첨가하여 무기물 입자 및 첨가제가 분산된 코팅액을 제조한다.Then, the carbonaceous coating-containing inorganic particles and other additives are added to the prepared binder solution to prepare a coating solution in which inorganic particles and additives are dispersed.

이때, 바인더 용액에 무기물 입자를 첨가한 후, 무기물 입자의 파쇄를 실시할 수 있다. 파쇄 시간은 1 내지 20 시간이 적절하며, 파쇄된 무기물 입자의 입도는 상기에 언급된 바와 같이 0.01 내지 10㎛일 수 있다. 파쇄 방법으로는 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 특히 볼밀(ball mill)법이 사용될 수 있다.At this time, inorganic particles may be added to the binder solution, followed by pulverization of the inorganic particles. The crushing time is suitably from 1 to 20 hours, and the particle size of the crushed inorganic particles may be 0.01 to 10 탆 as mentioned above. As the crushing method, a conventional method can be used, and in particular, a ball mill method can be used.

한편, 무기물 입자가 바인더 용액 내에 분산이 잘 되도록 커플링제를 이용하여 코팅된 경우에는 무기물 입자를 바인더 용액 내에서 단순히 혼합하는 공정에 의해서 코팅액이 제조될 수 있다. On the other hand, when the inorganic particles are coated using a coupling agent so that the inorganic particles can be easily dispersed in the binder solution, the coating solution can be prepared by simply mixing the inorganic particles in the binder solution.

그런 다음, 무기물 입자와 기타 첨가제가 분산된 코팅액을 다공성 기재의 적어도 일면에 적용하여 다공성 코팅층을 형성한다.Then, a coating solution in which inorganic particles and other additives are dispersed is applied to at least one side of the porous substrate to form a porous coating layer.

상기 코팅액을 다공성 기재상에 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. 또한, 다공성 코팅층은 다공성 기재의 양면 모두 또는 일면에만 선택적으로 형성할 수 있다.The coating liquid may be coated on the porous substrate using a conventional coating method known in the art, for example, a dip coating, a die coating, a roll coating, a comma coating Or a mixture method thereof may be used. Further, the porous coating layer can be selectively formed on both or only one side of the porous substrate.

코팅액에 용매가 첨가된 경우 추가적으로 코팅층의 건조과정이 필요함은 물론이다. 건조 조건은 사용된 용매의 증기압을 고려한 온도 범위에서 오븐 또는 가열식 챔버를 사용하여 배치식 또는 연속식으로 가능하다.When a solvent is added to the coating liquid, it is needless to say that a drying process of the coating layer is further required. Drying conditions are possible in a batch or continuous manner using an oven or a heated chamber in a temperature range that takes into account the vapor pressure of the solvent used.

이와 같이 제조된 본 발명의 일 측면에 따른 세퍼레이터는 전기화학소자의 세퍼레이터, 즉, 캐소드와 애노드 사이에 개재시킨 세퍼레이터로서 유용하게 사용될 수 있다.The separator according to one aspect of the present invention thus manufactured can be usefully used as a separator of an electrochemical device, that is, as a separator interposed between a cathode and an anode.

본 발명의 일 측면에 따른 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 캐패시터(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 포함될 수 있다.An electrochemical device according to one aspect of the present invention includes all devices that perform an electrochemical reaction, and specific examples thereof include capacitors such as all kinds of primary, secondary, fuel cell, solar cell, or super capacitor devices. ). In particular, 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 may be included in the secondary battery.

본 발명의 일 측면에 따른 세퍼레이터와 함께 적용될 전극으로는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 전극 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다. 상기 전극활물질 중 캐소드활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 캐소드에 사용될 수 있는 통상적인 캐소드활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용할 수 있다. 애노드활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 애노드에 사용될 수 있는 통상적인 애노드활물질이 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 사용 가능하다. 캐소드 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 애노드 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.The electrode to be applied together with the separator according to one aspect of the present invention is not particularly limited, and the electrode active material may be bound to an electrode current collector according to a conventional method known in the art. Examples of the cathode active material include, but are not limited to, lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron oxide, or a combination thereof A lithium complex oxide may be used. As a non-limiting example of the anode active material, a conventional anode active material that can be used for an anode of an electrochemical device can be used. In particular, lithium metal or a lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, Lithium adsorbing materials such as graphite or other carbon-based materials and the like can be used. Non-limiting examples of the cathode current collector include aluminum, nickel, or a combination thereof, and examples of the anode current collector include copper, gold, nickel, or a copper alloy or a combination thereof Foil to be manufactured, and the like.

본 발명의 일 측면에 따른 전기화학소자에서 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 -, CF3SO3 -, 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 (g-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The electrolytic solution which can be used in the electrochemical device according to one aspect of the present invention is a salt having a structure such as A + B - , wherein A + is an alkali metal cation such as Li + , Na + , K + And B - is a metal ion such as 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 ), Dimethyl carbonate (DPC), dimethylsulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (G-butyrolactone), or an organic solvent composed of a mixture thereof, but is not limited thereto It is not.

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.

본 발명의 일 측면에 따른 세퍼레이터를 전지로 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 세퍼레이터와 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.As a process for applying the separator according to one aspect of the present invention to a battery, a lamination, stacking and folding process of a separator and an electrode can be performed in addition to a general winding process.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 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 may 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. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

실시예Example

실시예 1. 세퍼레이터의 제조Example 1. Preparation of separator

(1) 탄소피막 함유 무기물 입자의 제조(1) Production of inorganic particle containing carbon coating film

무기물 입자로 평균 입경이 0.5 ㎛인 Al2O3 100 중량부를 유동층 챔버(BUCHI mini spary dryer, B-290)에 투입하고, 무기물 입자를 유동시키면서 챔버의 내부 온도를 215 ℃로 상승시켜 유동화 정도 및 공정 온도가 안정되도록 하였다.100 parts by weight of Al 2 O 3 having an average particle diameter of 0.5 탆 as inorganic particles were charged into a fluidized bed chamber (BUCHI mini spar dryer B-290), and the internal temperature of the chamber was raised to 215 캜 while flowing the inorganic particles, So that the process temperature was stabilized.

이후, 직경이 0.7 mm인 분무 노즐을 이용하여 탄소피막용 재료인 수크로스 15 중량부 만큼 600L/h 의 압력으로 챔버 내로 분무하여 상기 무기물 입자 표면에 균일하게 탄소피막이 형성되도록 하여 탄소피막 함유 무기물 입자를 제조하였다.Then, 15 parts by weight of sucrose as a carbon coating material was sprayed into the chamber at a pressure of 600 L / h using a spray nozzle having a diameter of 0.7 mm to uniformly form a carbon coating on the surfaces of the inorganic particles, .

이때, 얻어진 무기물 입자는 30 nm의 탄소피막 두께를 가졌다.
At this time, the obtained inorganic particles had a carbon film thickness of 30 nm.

(2) 세퍼레이터의 제조(2) Production of separator

PVdF-CTFE (폴리비닐리덴플로라이드-클로로트리플로로에틸렌 공중합체) 5 중량부를 아세톤 95 중량부에 첨가하여 50℃에서 약 12시간 이상 용해시켜 바인더 용액 5 중량부를 준비하였다. 제조된 바인더 용액에 상기 탄소피막 형성 무기물 분말을 바인더/무기물 입자 = 20/80의 중량비가 되도록 첨가하고, 12시간 이상 볼 밀법을 이용하여 무기물 입자를 평균입경 약 300nm의 크기로 파쇄 및 분산하여 예비 슬러리를 제조하였다.5 parts by weight of PVdF-CTFE (polyvinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer) were added to 95 parts by weight of acetone and dissolved at 50 DEG C for 12 hours or more to prepare 5 parts by weight of a binder solution. The inorganic powder was added to the prepared binder solution so that the weight ratio of binder / inorganic particles = 20/80, and the inorganic particles were crushed and dispersed in an average particle size of about 300 nm by ball milling for 12 hours or longer, Slurry.

이와 같이 제조된 슬러리를 딥(dip) 코팅법으로, 두께 20㎛인 폴리에틸렌 다공성 막(기공도 40%)에 코팅하였다. 코팅 두께는 약 10㎛ 정도로 조절하였다.
The slurry thus prepared was coated on a polyethylene porous film (porosity of 40%) having a thickness of 20 m by a dip coating method. The coating thickness was adjusted to about 10 mu m.

실시예 2. 전기화학소자(리튬 이차전지)의 제조Example 2: Manufacture of electrochemical device (lithium secondary battery)

(1) 캐소드의 제조(1) Manufacture of cathode

캐소드 활물질 입자로 리튬 코발트 복합산화물 90 중량부, 도전재로 카본 블랙 (carbon black) 5 중량부, 결합제로 PVDF 5 중량부를 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP) 40 중량부에 첨가하여 캐소드 활물질 슬러리를 준비하였다. 상기 캐소드 활물질 슬러리를 두께가 100 ㎛인 캐소드 집전체의 알루미늄(Al) 박막에 도포, 건조하여 캐소드를 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
90 parts by weight of a lithium cobalt composite oxide as cathode active material particles, 5 parts by weight of carbon black as a conductive material and 5 parts by weight of PVDF as a binder were added to 40 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) A cathode active material slurry was prepared. The cathode active material slurry was applied to an aluminum (Al) thin film of a cathode current collector having a thickness of 100 탆 and dried to produce a cathode, followed by roll pressing.

(2) 애노드의 제조(2) Manufacture of anode

애노드 활물질로 탄소 분말, 결합재로 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF), 도전재로 카본 블랙 (carbon black)을 각각 95 중량부, 2 중량부, 3 중량부로 하여, 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP) 100 중량부에 첨가하여 애노드 활물질 슬러리를 준비하였다. 상기 애노드 활물질 슬러리를 두께가 90㎛인 애노드 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포, 건조를 통하여 애노드를 제조한 후 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
95 parts by weight, 2 parts by weight and 3 parts by weight, respectively, of a carbon powder as an anode active material, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder and carbon black as a conductive material were respectively dissolved in N-methyl- 100 parts by weight of NMP to prepare an anode active material slurry. The anode active material slurry was coated on a copper (Cu) thin film as an anode current collector having a thickness of 90 占 퐉 and dried to produce an anode, followed by roll pressing.

(3) 리튬 이차전지의 제조(3) Production of lithium secondary battery

전술한 방법으로 제조한 캐소드, 애노드 및 세퍼레이터를 스태킹 방식을 이용하여 단위 셀들을 조립하였다. 그런 다음, 전해액 (에틸렌카보네이트(EC)/프로필렌카보네이트(PC)/디에틸카보네이트(DEC) = 3/2/5 (부피비), 리튬헥사플로로포스페이트 (LiPF6) 1몰)을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
The unit cells were assembled by the stacking method using the cathode, the anode and the separator manufactured by the above-described method. Then, an electrolyte (ethylene carbonate (EC) / propylene carbonate (PC) / diethyl carbonate (DEC) = 3/2/5 (volume ratio) and 1 mol of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) A battery was prepared.

비교예 1Comparative Example 1

탄소 피막이 형성되지 않은 무기물 입자를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 과정을 수행하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 2 except that inorganic particles having no carbon coating were used.

1: 다공성 기재, 2: 무기물 입자, 3: 탄소피막
4: 애노드, 5: 금속 성분
1: porous substrate, 2: inorganic particles, 3: carbon coating
4: anode, 5: metal component

Claims (16)

다수의 기공을 갖는 다공성 기재; 및
상기 다공성 기재의 적어도 일면의 영역, 또는 상기 다공성 기재의 적어도 일면과 상기 다공성 기재의 기공의 영역에 형성되어 있으며, 탄소 피막이 형성된 다수의 무기물 입자 및 상기 탄소 피막이 형성된 무기물 입자를 연결 및 고정시키는 바인더를 포함하는 다공성 코팅층을 구비하는 세퍼레이터.
A porous substrate having a plurality of pores; And
A plurality of inorganic particles formed on at least one surface of the porous substrate or at least one surface of the porous substrate and a pore of the porous substrate and having a carbon coating and a binder for connecting and fixing the inorganic particles having the carbon coating formed thereon And a porous coating layer containing the porous coating layer.
제1항에 있어서,
상기 탄소피막이 연속상 또는 불연속상인 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon coating is a continuous phase or a discontinuous phase.
제1항에 있어서,
상기 탄소피막의 두께가 0.1 내지 1,000 nm인 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon film has a thickness of 0.1 to 1,000 nm.
제1항에 있어서,
상기 무기물 입자의 평균입경이 0.01 내지 10㎛인 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the inorganic particles have an average particle diameter of 0.01 to 10 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 무기물 입자가 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the inorganic particles are selected from the group consisting of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, inorganic particles having lithium ion transporting ability, and mixtures thereof.
제5항에 있어서,
상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자가 BaTiO3, Pb(Zrx,Ti1-x)O3 (PZT, 0<x<1), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것인 세퍼레이터.
6. The method of claim 5,
Wherein the inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more are BaTiO 3 , Pb (Zr x , Ti 1 -x ) O 3 (PZT, 0 <x <1), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 , 0 <x <1, 0 <y <1), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -xPbTiO 3 (PMN- HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC and TiO 2 . Or a mixture of two or more of them.
제5항에 있어서,
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자가 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 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것인 세퍼레이터.
6. The method of claim 5,
Wherein the inorganic particles having lithium ion transferring ability are 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 (0 <x <4, 0 <y <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 , , 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5), lithium nitrides (Li x N y, 0 < x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z, 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4) based glass, and P 2 S 5 (Li x P y S z, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z &Lt; 7) -glass, or a mixture of two or more thereof.
제1항에 있어서,
상기 바인더가 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the binder is selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, polymethylmethacrylate, poly But are not limited to, polybutyl acrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide Polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolylether, Vinyl alcohol (cyanoethylpolyvinylalcohol), Wherein the separator is any one selected from the group consisting of cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, and carboxyl methyl cellulose, or a mixture of two or more thereof.
제1항에 있어서,
상기 무기물 입자와 바인더의 중량비가 50:50 내지 99:1인 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the weight ratio of the inorganic particles to the binder is 50:50 to 99: 1.
제1항에 있어서,
상기 다공성 코팅층의 두께가 0.01 내지 20㎛인 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of the porous coating layer is 0.01 to 20 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 다공성 코팅층이 고체 전해질 계면 형성용 첨가제, 전지 부반응 억제 첨가제, 열안정성 개선 첨가제, 및 과충전 억제 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the porous coating layer further comprises any one selected from the group consisting of an additive for forming a solid electrolyte interface, a cell side reaction inhibiting additive, a thermal stability improving additive, and an overcharge inhibiting additive, or two or more of the additives.
제11항에 있어서,
상기 첨가제의 함량이 무기물 입자 및 바인더의 총합 100 중량부에 대하여 2 내지 20 중량부인 것인 세퍼레이터.
12. The method of claim 11,
Wherein the content of the additive is 2 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the total amount of the inorganic particles and the binder.
제1항에 있어서,
상기 다공성 기재가 폴리올레핀계 다공성 막 또는 부직포인 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the porous substrate is a polyolefin-based porous film or a nonwoven fabric.
제1항에 있어서,
상기 다공성 기재가 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로(polyphenylenesulfidro) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 것인 세퍼레이터.
The method according to claim 1,
Wherein the porous substrate is selected from the group consisting of high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, polypropylene polyethylene terephthalate, polybutyleneterephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polyphenylenesulfroid and polyethylene naphthalene (polyethylenenaphthalene), or a mixture of two or more thereof.
캐소드, 애노드, 상기 캐소드 및 애노드 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전기화학소자에 있어서, 상기 세퍼레이터가 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 세퍼레이터인 것인 전기화학소자.An electrochemical device comprising a cathode, an anode, and a separator interposed between the cathode and the anode, wherein the separator is the separator according to any one of claims 1 to 14. 제15항에 있어서,
상기 전기화학소자가 리튬 이차전지인 것인 전기화학소자.
16. The method of claim 15,
Wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery.
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