KR101684339B1 - Electrode Assembly Including Separators with Enhanced Mechanical Strength and Lithium Secondary Battery Comprising the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기계적 강도가 향상된 분리막을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 상세하게는, 복수의 단위셀들 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하는 전극조립체로서, 상기 전극조립체는 n개의 단위셀들을 폭 대비 긴 길이의 분리필름 상에 위치시킨 상태에서, 제 1 단위셀이 단위셀들의 적층 방향을 기준으로, 전극조립체의 중심부에 위치하고, 제 n-1 단위셀 및 제 n 단위셀이 전극조립체의 최외곽에 각각 위치하도록, 제 1 단위셀부터 제 n 단위셀로 순차적으로 권취한 구조로 이루어져 있고; 단위셀 적층 구조의 일측 또는 양측에서, 최외곽 단위셀로부터 순차적으로 1개 내지 6개의 단위셀들은 제 1 분리막을 포함하고, 그 이외의 단위셀들은 제 2 분리막을 포함하며, 상기 제 1 분리막은 제 2 분리막에 비해 열수축율이 작거나 또는 기계적 강도가 높은 것을 특징으로 하는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly including a separator having improved mechanical strength and a lithium secondary battery including the separator. More particularly, the present invention relates to an electrode assembly including a plurality of unit cells and a separation film for continuously winding up the unit cells , The electrode assembly may include a first unit cell positioned at the center of the electrode assembly with respect to a stacking direction of the unit cells, And the n-th unit cell is sequentially wound from the first unit cell to the n-th unit cell so as to be located at the outermost portion of the electrode assembly; In one or both sides of the unit cell laminate structure, one to six unit cells sequentially include the first separator from the outermost unit cells, the other unit cells include a second separator, The second separator has a smaller heat shrinkage ratio or higher mechanical strength, and a lithium secondary battery including the electrode assembly.

Description

기계적 강도가 향상된 분리막을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 {Electrode Assembly Including Separators with Enhanced Mechanical Strength and Lithium Secondary Battery Comprising the Same}Technical Field [0001] The present invention relates to an electrode assembly including a separator having improved mechanical strength, and a lithium secondary battery including the electrode assembly.

본 발명은 기계적 강도가 향상된 분리막을 포함하는 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to an electrode assembly including a separator having improved mechanical strength and a lithium secondary battery including the electrode assembly.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지에 대해 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중에서도 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As technology development and demand for mobile devices have increased, there has been a rapid increase in demand for secondary batteries as energy sources. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries, which exhibit high energy density and operational potential, long cycle life, Batteries have been commercialized and widely used.

그러나, 이와 같은 리튬 이차 전지는 안전성에 문제가 있으므로 이를 해결하기 위한 시도들이 진행되고 있다. However, since such a lithium secondary battery has a problem in safety, attempts have been made to solve it.

구체적으로, 리튬 이차 전지가 과충전되면 양극으로부터 과잉의 리튬이 나오고 음극으로 과잉의 리튬이 삽입되면서 음극 표면에 반응성이 매우 큰 리튬 금속이 석출되고 양극 또한 열적으로 불안정한 상태가 되며 전해액으로 사용하는 유기 용매의 분해반응으로 인한 급격한 발열반응으로 전지가 발화, 폭발하는 등의 안전성 문제가 생긴다.Specifically, when the lithium secondary battery is overcharged, excess lithium comes out from the anode and excess lithium is inserted into the cathode, so that lithium metal having a very high reactivity is deposited on the surface of the cathode, and the anode also becomes thermally unstable. The explosion reaction of the battery causes a sudden exothermic reaction, resulting in safety problems such as ignition and explosion of the battery.

또한, 못과 같이 전기 전도성을 가지는 물질이 전지를 관통할 경우 전지내부의 전기화학적 에너지가 열 에너지로 변환되면서 급격한 발열이 일어나게 되고 이에 수반되는 열에 의해 양극 또는 음극 물질이 화학반응을 하게 되어 급격한 발열 반응을 일으켜서 전지가 발화, 폭발하는 등의 안전성 문제가 생긴다.In addition, when a material having electrical conductivity such as a nail penetrates the battery, electrochemical energy inside the battery is converted into thermal energy, and rapid heat generation occurs. As a result, the positive or negative electrode material chemically reacts with heat, Causing a safety problem such as ignition or explosion of the battery.

이러한, 못 관통, 압착, 충격, 고온 노출 등의 경우 전지 내부의 양극과 음극은 내부에서 국부적으로 단락이 생긴다. 이때 국부적으로 과도한 전류가 흐르게 되고 이 전류로 인해 발열이 생긴다. 국부적인 단락으로 인한 단락 전류의 크기는 저항에 반비례하므로 단락 전류는 저항이 낮은 쪽으로 많이 흐르게 되는데 주로 집전체로 사용되는 금속 호일을 통해서 전류가 흐르게 되고, 이때의 발열을 계산해 보면 가운데 못이 관통된 부분을 중심으로 국부적으로 매우 높은 발열이 생기게 된다.In the case of nail penetration, compression, impact, high temperature exposure, etc., the anode and the cathode inside the battery are internally short-circuited. At this time, an excessive current flows locally and a heat is generated by this current. Since the magnitude of the short-circuit current due to local short circuit is inversely proportional to the resistance, the short-circuit current flows through the metal foil mainly used as a current collector, and the current flows through the metal foil used as the current collector. A very high heat is locally generated around the portion.

전지 내부에 발열이 생길 경우, 분리막은 수축되어 다시 양극과 음극의 단락을 유발하고, 반복되는 열발생과 분리막의 수축에 의해 단락구간이 늘어나 열폭주가 발생하거나 전지 내부를 구성하고 있는 양극, 음극 및 전해액이 서로 반응하거나 연소하게 되는데 이 반응은 매우 큰 발열 반응이므로 결국 전지가 발화되거나 폭발하게 된다. 이러한 위험성은 특히, 리튬 이차전지가 고용량화되면서 에너지 밀도가 증가할수록 더 중요한 문제가 된다.If a heat is generated in the battery, the separator shrinks and short-circuits the positive and negative electrodes again, and repeated heat generation and shrinkage of the separator shrinks the short-circuit section, resulting in thermal runaway, And the electrolytic solution react with each other or burn, which is a very large exothermic reaction, which eventually causes the battery to ignite or explode. This risk is particularly important as the energy density increases as the capacity of the lithium secondary battery increases.

이러한 문제를 해결하고, 과충전시의 안전성을 향상시키기 위해 기존에는 비수 전해액에 첨가제를 첨가하는 등의 시도를 해왔으나, 앞에서 언급한 못의 관통, 압착, 충격, 고온에의 노출 등의 상황에서 안전성을 확보 위해서는 비수 전해액에 첨가제를 첨가하는 것으로는 해결할 수 없었다. In order to solve these problems and to improve the safety in overcharging, attempts have been made to add additives to the nonaqueous electrolyte solution. However, in the above-mentioned nail penetration, compression, impact, It has not been solved by adding an additive to the nonaqueous electrolyte solution.

따라서, 효과적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 이차전지의 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a secondary battery technology that can effectively improve the safety of a battery.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 복수의 단위셀들 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하는 전극조립체에서, 단위셀 적층 구조의 일측 또는 양측의 최외곽 단위셀로부터 순차적으로 1개 내지 6개의 단위셀들이 보다 열수축율이 작거나 또는 기계적 강도가 높은 분리막을 포함하는 경우, 소망하는 효과를 달성할 수 있는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have carried out intensive research and various experiments and, as will be described later, in an electrode assembly comprising a plurality of unit cells and a separation film for continuously winding up the unit cells, It has been confirmed that the desired effect can be achieved when one to six unit cells sequentially from the outermost unit cells on one side or both sides have a smaller heat shrinkage or a separator having a high mechanical strength, .

따라서, 본 발명에 따른 전극조립체는 복수의 단위셀들 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하는 전극조립체로서, Accordingly, an electrode assembly according to the present invention includes an electrode assembly including a plurality of unit cells and a separation film for continuously winding the unit cells,

상기 전극조립체는 n개의 단위셀들을 폭 대비 긴 길이의 분리필름 상에 위치시킨 상태에서, 제 1 단위셀이 단위셀들의 적층 방향을 기준으로, 전극조립체의 중심부에 위치하고, 제 n-1 단위셀 및 제 n 단위셀이 전극조립체의 최외곽에 각각 위치하도록, 제 1 단위셀부터 제 n 단위셀로 순차적으로 권취한 구조로 이루어져 있고;The electrode assembly includes a first unit cell, a second unit cell, and a second unit cell. The first unit cell is located at the center of the electrode assembly with respect to the stacking direction of the unit cells, And the n-th unit cell is sequentially wound from the first unit cell to the n-th unit cell so as to be positioned at the outermost portion of the electrode assembly;

단위셀 적층 구조의 일측 또는 양측에서, 최외곽 단위셀로부터 순차적으로 1개 내지 6개의 단위셀들은 제 1 분리막을 포함하고, 그 이외의 단위셀들은 제 2 분리막을 포함하며, 상기 제 1 분리막은 제 2 분리막에 비해 열수축율이 작거나 또는 기계적 강도가 높은 것을 특징으로 한다.In one or both sides of the unit cell laminate structure, one to six unit cells sequentially include the first separator from the outermost unit cells, the other unit cells include a second separator, The second separator has a smaller heat shrinkage ratio or a higher mechanical strength than the second separator.

하나의 구체적인 예에서, 상기 단위셀 적층 구조에서, 제 n 단위셀과 제 n-1 단위셀 중의 적어도 하나의 단위셀은 제 1 분리막을 포함할 수 있고, 이에 더하여, 제 n-2 단위셀과 제 n-3 단위셀 중의 적어도 하나의 단위셀이 제 1 분리막을 포함할 수도 있으며, 더 나아가, 제 n-4 단위셀과 제 n-5 단위셀 중의 적어도 하나가 제 1 분리막을 포함할 수도 있다.In one specific example, in the unit cell laminated structure, at least one unit cell of the n-th unit cell and the (n-1) th unit cell may include a first separator, At least one of the n-3 unit cells may include a first separator. Further, at least one of the n-4 unit cell and the n-5 unit cell may include a first separator .

즉, 예를 들어, 전극조립체가 9개의 단위셀들을 포함하는 경우, 단위셀의 적층 구조에서 최외곽에 위치하게 되는 제 9 단위셀 및 제 8 단위셀 중 적어도 하나의 단위셀이 제 1 분리막을 포함하거나, 제 9 단위셀 및 제 8 단위셀 중 적어도 하나의 단위셀과 함께, 최외곽으로부터 내부방향으로 두 번째 단위셀인 제 7 단위셀 및 제 6 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀까지 제 1 분리막을 포함할 수 있으며, 제 9 단위셀 및 제 8 단위셀 중 적어도 하나의 단위셀과 제 7 단위셀 및 제 6 단위셀들 중 적어도 하나의 단위셀과 함께, 최외곽으로부터 내부방향으로 세 번째 단위셀인 제 5 단위셀 및 제 4 단위셀 중 적어도 하나가 제 1 분리막을 포함할 수도 있다. That is, for example, when the electrode assembly includes nine unit cells, at least one unit cell of the ninth unit cell and the eighth unit cell positioned at the outermost position in the unit cell stack structure is the first separator Or at least one unit cell of the ninth unit cell and the eighth unit cell, and at least one unit cell of the seventh unit cell and the sixth unit cell, which is the second unit cell in the inward direction from the outermost portion, 1 separator and may include at least one unit cell of the ninth unit cell and the eighth unit cell and at least one unit cell of the seventh unit cell and the sixth unit cell, At least one of the fifth unit cell and the fourth unit cell may include a first separator.

이때, 상기 제 1 분리막의 사용으로 인한 전지 부피의 증가와 원가 상승을 고려하면, 제 1 분리막이 소망하는 정도의 열수축률과 기계적 강도를 가져 전지 내부의 단락을 효과적으로 방지할 수 있는 한, 최외곽 단위셀인 제 n 단위셀과 제 n-1 단위셀 중의 적어도 하나의 단위셀만이 제 1 분리막을 포함하는 것이 가장 바람직하다.Considering the increase in the volume of the battery and the increase in the cost due to the use of the first separator, the first separator has a desired degree of heat shrinkage and mechanical strength, so long as it can effectively prevent short- And it is most preferable that at least one of the n-th unit cell and the (n-1) th unit cell, which is a unit cell, includes the first separator.

상기 제 1 분리막과 제 2 분리막은 그 종류, 형태, 및/또는 두께에 의해 구분될 수 있고, 제 1 분리막이 제 2 분리막에 비해 열수축율이 작거나 또는 기계적 강도가 높은 경우라면 한정되지 아니한다.The first separation membrane and the second separation membrane can be classified according to their type, shape, and / or thickness, and are not limited as long as the first separation membrane has a smaller heat shrinkage ratio or a higher mechanical strength than the second separation membrane.

하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 분리막은 제 2 분리막에 대해 열수축률이 5% 내지 90% 더 작을 수 있고, 상세하게는, 30% 내지 70% 더 작을 수 있으며, 구체적으로 상기 제 1 분리막은 120℃ 내지 180℃에서 20분 내지 40분 동안 5% 내지 50%, 상세하게는, 5% 내지 40%의 열수축률을 보일 수 있다.In one specific example, the first separation membrane may have a heat shrinkage ratio of 5% to 90% smaller, and in particular, 30% to 70% smaller than that of the second separation membrane. Specifically, And may show a heat shrinkage of 5% to 50%, particularly 5% to 40% at 120 ° C to 180 ° C for 20 minutes to 40 minutes.

또 하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 분리막은 제 2 분리막에 대해 천공 강도(puncture strength)가 10% 내지 300% 더 높을 수 있고, 상세하게는, 50% 내지 200% 더 높을 수 있으며, 구체적으로 상기 제 1 분리막의 천공 강도는 300 gr 내지 1000 gr, 상세하게는, 500 gr 내지 800 gr일 수 있다. In another specific example, the first separation membrane may have a puncture strength of 10% to 300% higher, and more specifically, 50% to 200% higher than that of the second separation membrane. Specifically, The puncture strength of the first separation membrane may be 300 g r to 1000 g r, specifically 500 g r to 800 g r .

이러한 효과를 달성하기 위해서는, 상기 제 1 분리막의 소재와 제 2 분리막의 소재가 상이할 수도 있고, 제 1 분리막의 두께가 제 2 분리막의 두께를 기준으로 10 % 내지 300 % 더 두껍게, 상세하게는 15% 내지 200% 더 두껍게 구성함으로써 달성할 수도 있다.In order to achieve this effect, the material of the first separation membrane may be different from the material of the second separation membrane, and the thickness of the first separation membrane may be 10% to 300% greater than the thickness of the second separation membrane. 15% to 200% more thick.

상기 제 1 분리막과 제 2 분리막의 구체적인 두께의 수치는 상기 분리막들의 종류, 형태 및 소재 등에 따라 적절히 선택될 수 있다.The specific thicknesses of the first and second separation membranes may be appropriately selected depending on the kind, shape and material of the separation membranes.

이와 같이, 전극조립체의 내부에 위치하는 단위셀들의 분리막들은, 기존에 사용되던 종류, 형태, 또는 두께로 사용하되, 최외곽에 위치하는 단위셀들의 분리막들은 상기 범위를 만족하는 경우, 즉, 보다 열수축률이 작거나, 기계적 강성이 우수한 종류, 형태, 또는 두께로 사용하는 경우, 전지 부피의 증가를 최소화하면서도, 못 관통, 압착, 충격 등 물리적인 충격에 전극조립체에서 가장 먼저 접촉하는 최외곽에서 단락을 방지할 수 있으므로 전지의 안전성도 확보할 수 있다.As described above, the separation membranes of the unit cells located in the interior of the electrode assembly are used in the type, shape or thickness conventionally used, and the separation membranes of the unit cells located at the outermost portion satisfy the above- When used in a type, shape, or thickness having a low heat shrinkage ratio or excellent mechanical rigidity, it is possible to minimize the increase in the volume of the battery and to prevent the physical impact such as nail penetration, compression, impact, It is possible to prevent a short circuit, thus securing the safety of the battery.

이러한 제 1 분리막은, 분리막으로서 사용될 수 있는 것으로서, 상기 범위를 만족하는 것이라면 한정되지 아니하나, 하나의 구체적인 예에서, 바인더 고분자 또는 바인더 고분자/무기물 입자로 이루어진 유/무기 혼합물이 기재 위에 도포된 복합 다공성 분리막일 수 있다.Such a first separation membrane can be used as a separation membrane and is not limited as long as it satisfies the above range. In one specific example, an oil / inorganic mixture composed of a binder polymer or binder polymer / inorganic particles is mixed with a It may be a porous separation membrane.

여기서, 바인더 고분자를 기재 위에 도포시킨 분리막에 사용되는 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 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 메틸셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴스티렌부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide) 또는 이들의 혼합체에서 선택된 적어도 1종 이상일 수 있다. Here, the binder polymer used for the separation membrane in which the binder polymer is coated on the base material is polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride- polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polymethylmethacrylate, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, But are not limited to, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinyl alcohol cyanoethylpolyvinylalcohol, But are not limited to, ethylcellulose, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, polyimide ) Or a mixture thereof.

또한, 유/무기 복합 다공성 분리막은, 기공부를 갖는 다공성 분리막 기재 상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분으로 사용하여 제조되며, 이때, 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 갖는다.In addition, the organic / inorganic composite porous separation membrane is produced by using inorganic particles and binder polymer on the porous separation membrane substrate having air holes as active layer components. In this case, in addition to the pore structure contained in the separation membrane substrate itself, And have a uniform pore structure formed by the interstitial volume between them.

이러한 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용하는 경우 통상적인 분리막을 사용한 경우에 비하여 화성 공정(Formation)시의 스웰링(swelling)에 따른 전지 두께의 증가를 억제할 수 있다는 장점이 있고, 바인더 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우 전해질로도 동시에 사용될 수 있다. The use of such an organic / inorganic composite porous separator has the advantage of suppressing an increase in thickness of the cell due to swelling at the time of chemical conversion compared with the case of using a conventional separator, When a gelable polymer is used when liquid electrolyte is impregnated, it can also be used as an electrolyte.

또한, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 활성층 및 분리막 기재 모두에 균일한 기공 구조가 다수 형성되어 있으며, 이러한 기공을 통해 리튬 이온의 원활한 이동이 이루어지고, 다량의 전해액이 채워져 높은 함침율을 나타낼 수 있으므로, 전지의 성능 향상을 함께 도모할 수 있다.In addition, the organic / inorganic composite porous separator has a plurality of uniform pore structures formed in both the active layer and the separator substrate, and the lithium ions are smoothly moved through the pores, and a large amount of electrolytic solution is filled, Therefore, the performance of the battery can be improved at the same time.

더욱이, 상기 무기물 입자 및 바인더 고분자로 이루어진 유/무기 복합 다공성 분리막은 무기물 입자의 내열성으로 인해 고온 열수축이 발생하지 않는다. 따라서, 상기 유/무기 복합 다공성 필름을 분리막으로 이용하는 전기 화학 소자에서는 고온, 과충전, 외부 충격 등의 내부 또는 외부 요인으로 인한 과도한 조건에 의해 전지 내부에서 분리막이 파열되더라도, 유/무기 복합 다공성 활성층에 의해 양 전극이 완전히 단락되기 어려우며, 만약 단락이 발생하더라도 단락된 영역이 크게 확대되는 것이 억제되어 전지의 안전성 향상이 도모될 수 있다.Moreover, the organic / inorganic composite porous separator composed of the inorganic particles and the binder polymer does not have high temperature heat shrinkage due to the heat resistance of the inorganic particles. Therefore, in the electrochemical device using the organic / inorganic composite porous film as a separator, even if the separator ruptures in the cell due to internal or external factors such as high temperature, overcharging, external impact, etc., The electrodes are hardly short-circuited completely, and even if a short circuit occurs, the short-circuited area is prevented from being greatly enlarged, thereby improving the safety of the battery.

상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 기재 상에 직접 코팅하여 형성된 것이므로, 분리막 기재 표면의 기공과 활성층이 상호 엉켜있는 형태(anchoring)로 존재하여 활성층과 다공성 기재가 물리적으로 견고하게 결합된다. 따라서, 부서짐(brittle) 등과 같은 기계적 물성의 문제점이 개선될 수 있을 뿐만 아니라 분리막 기재와 활성층 사이의 계면 접착력이 우수하게 되어 계면 저항이 감소하게 되는 특징이 있다. 실제로, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 형성된 유/무기 복합 활성층과 다공성 기재가 서로 유기적으로 결합하여 있을 뿐만 아니라, 상기 활성층으로 인해 다공성 기재 내 존재하는 기공 구조가 영향을 받지 않고 그대로 유지됨과 동시에 활성층 자체 내에서도 무기물 입자로 인한 균일한 기공 구조가 형성되어 있음을 알 수 있다. 이러한 기공 구조는 추후 주입되는 액체 전해질로 채워지게 되는데, 이로 인해 무기물 입자들 사이 또는 무기물 입자와 바인더 고분자 사이에서 발생하는 계면 저항이 크게 감소하는 효과를 나타내게 된다.Since the organic / inorganic composite porous separation membrane is formed by coating directly on the separation membrane substrate, the active layer and the porous substrate are physically and rigidly bonded with each other because the porous membrane and the active layer exist in an anchoring manner. Therefore, not only the problems of mechanical properties such as brittleness can be improved, but also the interface resistance between the separator substrate and the active layer is excellent, so that the interface resistance is reduced. In the organic / inorganic composite porous separator, the organic / inorganic complex active layer and the porous substrate are chemically bonded to each other, and the pore structure existing in the porous substrate remains unaffected by the active layer, It can be seen that a uniform pore structure due to the inorganic particles is formed in itself. Such a pore structure is filled with a liquid electrolyte to be injected at a later stage, which results in a significant reduction in interfacial resistance between the inorganic particles and between the inorganic particles and the binder polymer.

또한, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 내 활성층 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 함량 조절에 의해 우수한 접착력 특성을 나타낼 수 있으므로, 전지 조립 공정이 용이하게 이루어질 수 있다는 특징이 있다.In addition, the organic / inorganic composite porous separator can exhibit excellent adhesion characteristics by controlling the contents of the inorganic particles and the binder polymer in the separator, so that the cell assembly process can be easily performed.

상기 유/무기 복합 다공성 분리막에서, 분리막 기재의 표면 및/또는 기재 중 기공부 일부에 형성되는 활성층 성분 중 하나는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 무기물 입자이다. 상기 무기물 입자는 무기물 입자들간 빈 공간의 형성을 가능하게 하여 미세 기공을 형성하는 역할과 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서(spacer) 역할을 겸하게 된다. 또한, 상기 무기물 입자는 일반적으로 200℃ 이상의 고온이 되어도 물리적 특성이 변하지 않는 특성을 갖기 때문에, 형성된 유/무기 복합 다공성 분리막이 탁월한 내열성을 갖게 된다.In the organic / inorganic composite porous separator, one of the active layer components formed on the surface of the separator substrate and / or the pores of the substrate is an inorganic particle commonly used in the art. The inorganic particles enable the formation of voids between the inorganic particles to form micropores and serve as a kind of spacer capable of maintaining the physical shape. In addition, since the inorganic particles generally have the property that their physical properties do not change even at a high temperature of 200 DEG C or more, the formed organic / inorganic composite porous separator has excellent heat resistance.

상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 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, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.The inorganic particles are not particularly limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles usable in the present invention are not particularly limited as long as the oxidation and / or reduction reaction does not occur in the operating voltage range of the applied battery (for example, 0 to 5 V based on Li / Li +). Particularly, when inorganic particles having an ion-transporting ability are used, the ion conductivity in the electrochemical device can be increased and the performance can be improved. Therefore, it is preferable that the ionic conductivity is as high as possible. In addition, when the inorganic particles have a high density, it is difficult to disperse the particles at the time of coating, and there is a problem of an increase in weight during the production of the battery. In the case of an inorganic substance having a high dielectric constant, dissociation of an electrolyte salt, for example, a lithium salt, in the liquid electrolyte also contributes to increase ionic conductivity of the electrolyte.

전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 압전성(piezoelectricity)을 갖는 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체가 바람직하다.For the reasons stated above, the inorganic particles are preferably high-permittivity inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, preferably 10 or more, inorganic particles having piezoelectricity, inorganic particles having lithium ion transporting ability, or mixtures thereof Do.

상기 압전성(piezoelectricity) 무기물 입자는 상압에서는 부도체이나, 일정 압력이 인가되었을 경우 내부 구조 변화에 의해 전기가 통하는 물성을 갖는 물질을 의미하는 것으로서, 유전율 상수가 100 이상인 고유전율 특성을나타낼 뿐만 아니라 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 한 면은 양으로, 반대편은 음으로 각각 대전됨으로써, 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 기능을 갖는 물질이다.The piezoelectricity inorganic particle means a non-conductive material at normal pressure or a material having electrical conductivity due to a change in internal structure when a certain pressure is applied, and exhibits a high permittivity with a dielectric constant of 100 or more, The charge is generated in the case of applying tensile or compressive force, so that one side is charged positively and the other side is negatively charged, thereby generating a potential difference between both sides.

상기와 같은 특징을 갖는 무기물 입자를 다공성 활성층 성분으로 사용하는 경우, Local crush, Nail 등의 외부 충격에 의해 양(兩) 전극의 내부 단락이 발생하는 경우 분리막에 코팅된 무기물 입자로 인해 양극과 음극이 직접 접촉하지 않을 뿐만 아니라, 무기물 입자의 압전성으로 인해 입자 내 전위차가 발생하게 되고 이로 인해 양(兩) 전극 간의 전자 이동, 즉 미세한 전류의 흐름이 이루어짐으로써, 완만한 전지의 전압 감소 및 이로 인한 안전성 향상을 도모할 수 있다.When inorganic particles having the above-described characteristics are used as the porous active layer component, if an internal short-circuit of both electrodes occurs due to an external impact such as local crush or nail, due to the inorganic particles coated on the separator, Not only do not directly contact but also cause a potential difference in the particle due to the piezoelectricity of the inorganic particles. As a result, the electron transfer between the two electrodes, that is, the flow of a minute current, The safety can be improved.

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.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 transferring 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 can be improved and the battery performance can be improved.

이러한, 무기물 입자는, 압전성을 갖거나 유전율 상수 5 이상인, 예를 들어, BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT) hafnia(HfO2), 및 SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiC 및 이들의 혼합체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The inorganic particles may be selected from the group consisting of BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT ), PB (Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT) hafnia (HfO 2 ), and SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , SiC, and a mixture thereof, but is not limited thereto.

여기에, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 더 포함할 수 있고, 예를 들어, 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 glass(LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 glass (LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7), 또는 이들의 혼합물 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.(Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x <2), and the like. , 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), 14Li 2 O-9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P 2 O 5, such as (LiAlTiP) xOy series glass (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, 0 <x <2, (Li x Ge y P z S w , 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <1) such as 0 <y <3, Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 , , 0 <w <5), Li 3 N lithium nitride (Li x N y, 0 < x <4, 0 <y <2) such as, Li 3 PO 4 -Li 2 S -SiS 2 SiS 2 , including series glass (Li x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), such as LiI-Li 2 SP 2 S 5 P 2 S 5 based glass (Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7), or a mixture thereof.

전술한 고유전율 무기물 입자, 압전성을 갖는 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우, 이들의 상승 효과는 배가 될 수 있다.When the above-mentioned high-permittivity inorganic particles, piezoelectric particles, and inorganic particles having lithium ion-transporting ability are mixed, their synergistic effect can be doubled.

이러한 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 기재의 활성층 구성 성분인 무기물 입자의 크기, 무기물 입자의 함량 및 무기물 입자와 바인더 고분자의 조성을 조절함으로써, 분리막 기재에 포함된 기공과 더불어 활성층의 기공 구조를 형성할 수 있으며, 또한 상기 기공 크기 및 기공도를 함께 조절할 수 있다.The organic / inorganic composite porous separator membrane forms the pore structure of the active layer together with the pores contained in the separator substrate by controlling the size of the inorganic particle, the content of the inorganic particle, and the composition of the inorganic particle and the binder polymer, And the pore size and porosity can be adjusted together.

상기 무기물 입자의 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 필름 형성 및 적절한 공극률을 위하여 가능한 한 0.001 내지 10 ㎛ 범위인 것이 바람직하다. 0.001 ㎛ 미만인 경우 분산성이 저하되어 유/무기 복합 다공성 분리막의 물성을 조절하기가 어려우며, 10 ㎛를 초과하는 경우 동일한 고형분 함량으로 제조되는 유/무기 복합 다공성 분리막의 두께가 증가하여 기계적 물성이 저하되며, 또한 지나치게 큰 기공 크기로 인해 전지 충방전시 내부 단락이 일어날 확률이 높아진다.The size of the inorganic particles is not limited, but is preferably in the range of 0.001 to 10 mu m for the formation of a film of uniform thickness and a suitable porosity. In the case where the thickness is less than 0.001 탆, the dispersibility of the organic / inorganic composite porous separator is lowered, and it is difficult to control the physical properties of the organic / inorganic composite porous separator. When the thickness exceeds 10 탆, And the excessively large pore size increases the probability of an internal short circuit occurring during charging and discharging of the battery.

상기 무기물 입자의 함량은 특별한 제한이 없으나, 유/무기 복합 다공성 분리막을 구성하는 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물 100 중량% 당 50 내지 99 중량% 범위일 수 있고, 상세하게는, 60 내지 95 중량%일 수 있다. 50 중량% 미만일 경우, 고분자의 함량이 지나치게 많게 되어 무기물 입자들 사이에 형성되는 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있다. 반대로, 99 중량%를 초과할 경우, 고분자 함량이 너무 적기 때문에 무기물 사이의 접착력 약화로 인해 최종 유/무기 복합 다공성 분리막의 기계적 물성이 저하된다.The content of the inorganic particles is not particularly limited, but may be in the range of 50 to 99% by weight, more specifically 60 to 95% by weight, per 100% by weight of the mixture of the inorganic particles and the binder polymer constituting the organic / inorganic composite porous separator. Lt; / RTI &gt; If the amount is less than 50% by weight, the content of the polymer is excessively increased, and the pore size and porosity may be decreased due to the reduction of the void space formed between the inorganic particles, resulting in deterioration of the final battery performance. On the contrary, when the content is more than 99% by weight, the mechanical properties of the final organic / inorganic composite porous membrane are deteriorated due to the weak adhesive force between the inorganic materials because the polymer content is too small.

상기 유/무기 복합 다공성 분리막에서, 분리막 기재 상에 형성되는 활성층 성분 중 다른 하나는 당업계에서 통상적으로 사용되는 바인더 고분자이다. 특히, 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 가능한 낮은 것을 사용할 수 있으며, 상세하게는 -200 내지 200℃ 범위이다. 이는 최종필름의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 상기 고분자는 무기물 입자와 입자 사이, 무기물 입자들과 분리막 기재의 표면 및 분리막 중 기공부 일부를 연결 및 안정하게 고정시켜주는 바인더 역할을 충실히 수행함으로써, 최종 제조되는 유/무기 복합 다공성 분리막의 기계적 물성 저하를 방지한다.In the organic / inorganic composite porous separator, another active layer component formed on the separator substrate is a binder polymer commonly used in the art. Particularly, a glass transition temperature (Tg) as low as possible can be used, and in particular, it is in the range of -200 to 200 ° C. This is because the mechanical properties such as flexibility and elasticity of the final film can be improved. The polymer faithfully fulfills the role of a binder to connect and stably fix the inorganic particles and particles, the inorganic particles and the surface of the separator substrate, and the pores of the separator membrane, thereby improving the mechanical properties of the final organic / inorganic composite porous separator Thereby preventing degradation.

또한, 상기 바인더 고분자는 이온 전도 능력을 반드시 가질 필요는 없으나, 이온 전도 능력을 갖는 고분자를 사용할 경우 전기 화학 소자의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 바인더 고분자는 가능한 유전율 상수가 높은 것이 바람직하다.In addition, although the binder polymer does not necessarily have ion conductivity, 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.

실제로 전해액에서 염의 해리도는 전해액 용매의 유전율 상수에 의존하기 때문에, 상기 고분자의 유전율 상수가 높을수록 본 발명의 전해질에서의 염 해리도를 향상시킬 수 있다. 상기 고분자의 유전율 상수는 1.0 내지 100(측정 주파수 = 1 kHz) 범위가 사용 가능하며, 특히 10 이상인 것이 바람직하다.In fact, since the degree of dissociation of the salt in the electrolyte depends on the permittivity constant of the electrolyte solvent, the higher the permittivity constant of the polymer, the better the salt dissociation in the electrolyte of the present invention. The dielectric constant of the polymer may be in the range of 1.0 to 100 (measurement frequency = 1 kHz), more preferably 10 or more.

전술한 기능 이외에, 상기 바인더 고분자는 액체 전해액 함침시 겔화되어 높은 전해액 함침율(degree of swelling)을 나타낼 수 있는 특징을 가질 수 있다. 실제로, 상기 바인더 고분자가 전해액 함침율이 우수한 고분자인 경우, 전지 조립 후 주입되는 전해액은 상기 고분자로 스며들게 되고, 흡수된 전해액을 보유하는 고분자는 전해질 이온 전도 능력을 갖게 된다. 따라서, 종래 유/무기 복합 전해질에 비하여 전기 화학 소자의 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 종래 소수성 폴리올레핀 계열 분리막에 비해 전지용 전해액에 대한 젖음성(wetting)이 개선될 뿐만 아니라 종래에 사용되기 어려웠던 전지용 극성 전해액의 적용도 가능하다는 장점이 있다. 추가적으로, 상기 고분자가 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자인 경우, 이후 주입된 전해액과 고분자가 반응하여 겔화됨으로써 겔형 유/무기 복합 전해질을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성된 전해질은 종래 겔형 전해질에 비해 제조 공정이 용이할 뿐만 아니라 높은 이온 전도도 및 전해액 함침율을 나타내어 전지의 성능 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 용해도 지수가 15 내지 45 MPa1/2일 수 있고, 상세하게는 15 내지 25 MPa1/2 및 30 내지 45 MPa1/2 일 수 있다. 용해도 지수가 15 MPa1/2 미만 및 45 MPa1/2를 초과하는 경우, 통상적인 전지용 액체 전해액에 의해 함침(swelling)되기 어렵게 된다.In addition to the above-mentioned functions, the binder polymer may be gelled upon impregnation with a liquid electrolyte to exhibit a high degree of swelling of the electrolyte. In fact, when the binder polymer is a polymer having an excellent electrolyte impregnation rate, the electrolyte injected after assembling the battery is impregnated with the polymer, and the polymer having the absorbed electrolyte has electrolytic ion conduction capability. Therefore, the performance of the electrochemical device can be improved compared to the conventional organic / inorganic composite electrolyte. In addition, compared with the conventional hydrophobic polyolefin-based separator, wetting of the electrolyte for a battery is improved, and polarity electrolytic solution for a battery, which has not been used conventionally, can be applied. In addition, when the polymer is a polymer that can be gelled when the electrolyte is impregnated, the gelled organic / inorganic composite electrolyte can be formed by allowing the injected electrolyte and the polymer to react with each other and gel. The thus formed electrolyte is easier to manufacture than the conventional gel type electrolyte, and exhibits high ion conductivity and electrolyte impregnation rate, thereby improving the performance of the battery. Thus, the solubility index may be 15 to 45 MPa &lt; 1/2 &gt;, specifically 15 to 25 MPa 1/2 and 30 to 45 MPa 1/2. When the solubility index is less than 15 MPa &lt; 1/2 &gt; and more than 45 MPa &lt; 1/2 &gt;, it becomes difficult to swell by a common liquid electrolyte for a battery.

사용 가능한 바인더 고분자의 예, 역시 상기에서 설명한 바와 같이 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 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 메틸셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴스티렌부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide) 또는 이들의 혼합체에서 선택된 적어도 1종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상술한 특성을 포함하는 물질이라면 어느 재료라도 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.Examples of usable binder polymers also include polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-cotichloroethylene, polyvinylidene fluoride-co-trichlorethylene, Polyolefins such as polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, , Cyanoethylcellulose but are not limited to, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, polyimide, And mixtures thereof. However, the present invention is not limited thereto. Any material may be used, either alone or in combination, as long as it contains the above-mentioned characteristics.

상기 활성층 성분인 무기물 입자 및 바인더 고분자의 조성비는 크게 제약은 없으나, 10:90 내지 99:1 중량% 비범위 내에서 조절 가능하며, 80:20 내지 99:1 중량% 비 일 수 있다. 10:90 중량% 비 미만인 경우, 고분자의 함량이 지나치게 많게 되어 무기물 입자들 사이에 형성된 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기되며, 반대로 99:1 중량% 비를 초과하는 경우, 고분자 함량이 너무 적기 때문에 무기물 사이의 접착력 약화로 인해 최종 유/무기 복합 다공성 분리막의 기계적 물성이 저하될 수 있다.The composition ratio of the inorganic particles and the binder polymer as the active layer component is not critical and can be controlled within a range of 10:90 to 99: 1 wt%, and may be 80:20 to 99: 1 wt%. When the ratio is less than 10: 90% by weight, the content of the polymer is excessively increased, resulting in a decrease in the pore size and porosity due to the reduction of the void space formed between the inorganic particles, , The mechanical properties of the final organic / inorganic composite porous membrane may be deteriorated due to the weakening of the adhesion between the inorganic materials because the polymer content is too small.

상기 유/무기 복합 다공성 분리막 중 활성층은 전술한 무기물 입자 및 바인더 고분자 이외에, 통상적으로 알려진 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.The active layer of the organic / inorganic composite porous separator may further include other commonly known additives in addition to the inorganic particles and the binder polymer.

상기 유/무기 복합 다공성 분리막에서, 상기 활성층 구성 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물로 코팅되는 기재(substrate)는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 폴리올레핀 계열 분리막일 수 있다. In the organic / inorganic composite porous separator, a substrate coated with a mixture of inorganic particles and a binder polymer as the active layer constituent may be a polyolefin-based separator commonly used in the art.

상기 폴리올레핀 계열 분리막은, 예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로(polyphenylenesulfidro), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 및 이들의 혼합체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상으로 이루어진 시트 또는 부직포일 수 있다.The polyolefin-based separator may be formed of any one of, for example, high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polybutylene tererephthalate, But are not limited to, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenylene sulfide A sheet or a nonwoven fabric made of at least one selected from the group consisting of polyphenylene sulfide, polyethylene naphthalene, and a mixture thereof.

상기 분리막 기재 중 기공 크기 및 기공도는 특별한 제한이 없으나, 기공도는 10 내지 95% 범위, 기공 크기(직경)는 0.1 내지 50 ㎛일 수 있다. 기공 크기 및 기공도가 각각 0.1 ㎛ 및 10% 미만인 경우 저항층으로 작용하게 되며, 기공 크기 및 기공도가 50 ㎛ 및 95%를 초과할 경우에는 기계적 물성을 유지하기가 어렵게 된다. The pore size and porosity of the separator substrate are not particularly limited, but the porosity may be in the range of 10 to 95% and the pore size (diameter) may be in the range of 0.1 to 50 탆. When the pore size and the porosity are less than 0.1 μm and less than 10%, respectively, they act as resistance layers. If the pore size and porosity are more than 50 μm and 95%, it becomes difficult to maintain the mechanical properties.

분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 코팅하여 형성된 유/무기 복합 다공성 분리막은, 전술한 바와 같이 분리막 기재 자체 내에 기공부가 포함되어 있을 뿐만 아니라, 기재 상에 형성된 무기물 입자들간의 빈 공간으로 인해 기재와 활성층 모두 기공 구조를 형성하게 된다. 상기 유/무기 복합 다공성 분리막의 기공 크기 및 기공도는 주로 무기물 입자의 크기에 의존하는데, 예컨대 입경이 1 ㎛ 이하인 무기물 입자를 사용하는 경우 형성되는 기공 역시 1 ㎛ 이하를 나타내게 된다. 이와 같은 기공 구조는 추후 주액되는 전해액으로 채워지게 되고, 이와 같이 채워진 전해액은 이온 전달 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 기공의 크기 및 기공도는 유/무기 복합 다공성 분리막의 이온 전도도 조절에 중요한 영향 인자이다.The organic / inorganic composite porous separation membrane formed by coating a mixture of inorganic particles and a binder polymer on a separation membrane substrate includes not only pores in the separation membrane base material itself but also an empty space between inorganic particles formed on the base material Both the substrate and the active layer form a pore structure. The pore size and porosity of the organic / inorganic composite porous separation membrane depend mainly on the size of the inorganic particles. For example, when inorganic particles having a particle size of 1 μm or less are used, the pores formed also show 1 μm 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. Therefore, the pore size and porosity are important factors for controlling the ionic conductivity of the organic / inorganic composite porous separator.

폴리올레핀 분리막 기재상에 상기 혼합물로 코팅하여 기공 구조가 형성된 활성층의 기공 크기 및 기공도(porosity)는 각각 0.001 내지 10 ㎛ 및 5 내지 95% 범위일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The pore size and porosity of the active layer coated with the mixture on the polyolefin separator substrate and formed with the pore structure may be in the range of 0.001 to 10 탆 and 5 to 95%, respectively, but are not limited thereto.

또한, 하나의 구체적인 예에서, 상기 제 1 분리막은 열수축률이 작은 소재로 이루어진 부직포 분리막일 수 있고, 또는 상기 부직포 분리막에 바인더 고분자 또는 바인더 고분자/무기물 입자로 이루어진 유/무기 혼합물이 단면 또는 양면에 도포된 SRS 부직포 분리막일 수 있다.Also, in one specific example, the first separation membrane may be a nonwoven fabric separation membrane made of a material having a low heat shrinkage ratio, or an oil / inorganic mixture composed of a binder polymer or binder polymer / inorganic particles may be provided on one or both surfaces It may be a coated SRS nonwoven fabric separator.

여기서, 열수축률이 작은 소재는 PET, PAN, 폴리이미드, 폴리아마이드,셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 세라믹 섬유 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있다.Here, the material having a low heat shrinkage ratio is selected from the group consisting of PET, PAN, polyimide, polyamide, cellulose, aramid, nylon, polyester, polyparaphenylenevanbenzobisoxazole, polyarylate, One or two or more.

상기 SRS 부직포 분리막의 바인더 고분자 및 무기물 입자는 상기에서 설명한 바와 같다.The binder polymer and inorganic particles of the SRS nonwoven fabric separator are as described above.

한편, 상기 제 2 분리막은 제 1 분리막과 달리 폴리올레핀계 수지로 이루어진 시트 또는 필름일 수 있고, 또는 제 1 분리막과 동일하게, 바인더 고분자 또는 바인더 고분자/무기물 입자로 이루어진 유/무기 혼합물이 기재 위에 도포된 복합 다공성 분리막이거나 부직포 분리막일 수 있다.Unlike the first separator, the second separator may be a sheet or a film made of a polyolefin resin. Alternatively, an organic / inorganic mixture of a binder polymer or a binder polymer / inorganic particles may be applied Or may be a non-woven fabric separating membrane.

상기 제 2 분리막이 폴리올레핀계 수지로 이루어진 시트 또는 필름인 경우, 제 1 분리막과 그 종류, 형태 및 두께가 상이하고, 유/무기 복합 다공성 분리막 또는 부직포 분리막인 경우에는 그 두께를 달리하여, 구분될 수 있다.When the second separator is a sheet or a film made of a polyolefin resin, the kind, shape and thickness of the first separator differ from those of the first separator. In the case of an organic / inorganic composite porous separator or a nonwoven separator, .

즉, 상기에서 설명한 바와 같이, 상기 제 1 분리막은 그 종류에 있어, 열수축률이 작거나 기계적 강도가 우수할 수 있을 뿐만 아니라, 두께를 달리하여 상기 효과를 얻을 수도 있다.That is, as described above, the first separator may have a small heat shrinkage ratio or excellent mechanical strength in its kind, and may also have the above-described effect in a different thickness.

결론적으로, 본원발명은, 못 관통, 압착, 충격 등 물리적인 충격에 전극조립체에서 가장 먼저 접촉하는 최외곽의 분리막만을 두껍게 하거나, 소재를 달리하여, 열수축률을 낮추거나 기계적 강도를 향상시키는 한편, 외부 충격에 직접적인 접촉 또는 영향이 없는 내부 분리막들은 기존의 분리막과 유사하게 그 두께를 얇게 하거나, 일반적인 소재를 사용함으로써, 전체적으로 두껍고, 소재가 비싼 제 1 분리막들만을 사용한 경우보다, 전지의 부피 증가 및 원가 상승의 문제를 해결하면서도, 전지의 안전성은 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.In conclusion, the present invention is based on the idea that only the outermost separating membrane which is first contacted with the electrode assembly by a physical impact such as nail penetration, compression, impact or the like is thickened or the material is changed to lower the heat shrinkage rate or improve the mechanical strength, The inner separators having no direct contact or influence on the external impact are made thinner in thickness similar to the conventional separator or by using general materials so that the volume of the battery can be increased and / It is possible to sufficiently secure the safety of the battery while solving the problem of rising cost.

한편, 상기 분리필름은, 분리필름은 폴리올레핀계 수지로 이루어진 시트 또는 필름이거나, 바인더 고분자 또는 바인더 고분자/무기물 입자로 이루어진 유/무기 혼합물이 기재 위에 도포된 복합 다공성 분리막일 수 있다.Meanwhile, the separation film may be a sheet or a film made of a polyolefin resin, or an organic / inorganic mixture composed of a binder polymer or a binder polymer / inorganic particle may be a composite porous separator coated on a substrate.

구체적으로, 상기 분리필름은 전극조립체의 외면을 감싸는 형태가 되므로, 못 관통, 압착, 충격 등 물리적인 충격에 가장 먼저 접촉하는 바, 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용할 수도 있으나, 이를 관통하여 단위셀에 접촉하는 경우에도, 최외곽 단위셀의 제 1 분리막이 안전성을 확보할 수 있으므로, 전체적인 전극조립체의 부피 상승 정도를 고려할 때, 폴리올레핀계 수지로 이루어진 시트 또는 필름인 것이 바람직하다.Specifically, since the separation film covers the outer surface of the electrode assembly, it is possible to use an organic / inorganic composite porous separation membrane which is first contacted with a physical impact such as nail penetration, compression, shock, etc. However, The first separator film of the outermost unit cell can secure the safety. Therefore, it is preferable that the first separator film is a sheet or film made of a polyolefin resin in consideration of the degree of volume increase of the whole electrode assembly.

본 발명에 따른 전극조립체의 기타 성분에 대해서는 이하에서 설명한다.Other components of the electrode assembly according to the present invention will be described below.

상기 단위셀은, 하나의 구체적인 예에서, 상기 단위셀은 양측이 동일한 전극 구조인 바이셀 및/또는 양측이 서로 다른 전극 구조인 풀셀로 이루어질 수 있다.In one specific example of the unit cell, the unit cell may be a bi-cell having the same electrode structure on both sides and / or a pull cell having a different electrode structure on both sides.

구체적으로, 단위셀로서의 풀셀은 양극/분리막/음극의 단위 구조로 이루어져 있는 셀로서, 셀의 양측에 각각 양극과 음극이 위치하는 셀이다. 이러한 풀셀은 가장 기본적인 구조의 양극/분리막/음극 셀과 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 셀 등을 들 수 있다. 그 중, 양극/분리막/음극 구조의 풀셀의 모식도가 도 1에 도시되어 있는 바, 이러한 풀셀을 사용하여 이차전지를 포함한 전기화학 셀을 구성하기 위해서는, 분리필름이 개재된 상태에서 양극과 음극이 서로 대면하도록 다수의 풀셀들을 적층하여야 한다.Specifically, a pull cell as a unit cell is a cell having a unit structure of a cathode / separator / cathode, in which an anode and a cathode are positioned on both sides of the cell. Such a pull cell may include a cathode / separator / cathode cell and an anode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode cell having the most basic structure. 1 is a schematic view of a pull cell having a positive electrode / separator / negative electrode structure. In order to construct an electrochemical cell including a secondary cell using such a pull cell, a positive electrode and a negative electrode Multiple full cells should be stacked to face each other.

또한, 단위셀로서의 바이셀은 양극/분리막/음극/분리막/양극의 단위 구조(A형 바이셀) 및 음극/분리막/양극/분리막/음극의 단위구조(C형 바이셀)와 같이 셀의 양측에 동일한 전극이 위치하는 셀이다. 그 중, 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 바이셀의 모식도가 도 2에 도시되어 있고, 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 바이셀의 모식도가 도 3에 도시되어 있는 바, 이러한 바이셀을 사용하여 이차전지를 포함한 전기화학 셀을 구성하기 위해서는, 분리필름이 개재된 상태에서 양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 바이셀과 음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 바이셀이 서로 대면하도록 다수의 바이셀들을 적층하여야 한다.Also, the bi-cell as a unit cell may have a structure such as a unit structure (A-type bi-cell) of a cathode / separator / cathode / separator / anode and a unit structure (C-type bi-cell) of a cathode / separator / anode / In which the same electrode is located. FIG. 2 is a schematic view of a bipolar cell having a cathode / separator / cathode / separator / anode structure, and FIG. 3 is a schematic diagram of a bipolar cell having a cathode / separator / anode / separator / cathode structure. In order to construct an electrochemical cell including a secondary cell using such a bi-cell, a bi-cell and a cathode / separator / anode / separator / cathode structure of a cathode / separator / cathode / separator / A plurality of bi-cells must be stacked so that the bi-cells face each other.

도 2 및 도 3은 하나의 예시이며, 경우에 따라서는, 더 많은 적층 수의 바이셀들도 가능한 바, 그러한 예로서, 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극/분리막/양극 구조의 바이셀, 음극/분리막/양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 구조의 바이셀 등도 가능하다.2 and 3 illustrate one example and, in some cases, more bipolar cells of the stack number are possible, such as anode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode / separator / anode structure Cathode, separator, anode, separator, cathode, separator, anode, separator, and bipolar cell structure.

한편, 상기 단위셀들은 양극, 음극, 및 상기 분리막을 기본 구성으로 한다.On the other hand, the unit cells have an anode, a cathode, and the separator as a basic structure.

상기 양극은 양극 집전체 상에, 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared by applying a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, followed by drying and pressing. If necessary, a filler may be further added to the mixture.

상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다. The cathode current collector generally has a thickness of 3 to 500 mu m. Such a positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples of the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, aluminum or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like may be used. The current collector may have fine irregularities on the surface thereof to increase the adhesive force of the cathode active material, and various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, and a nonwoven fabric are possible.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

반면에, 상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.On the other hand, the negative electrode is manufactured by applying, drying and pressing an anode active material on an anode current collector, and may optionally further include a conductive material, a binder, a filler, and the like as described above.

상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.The negative electrode current collector is generally made to have a thickness of 3 to 500 mu m. Such an anode current collector is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, and examples of the anode current collector include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, a surface of copper or stainless steel A surface treated with carbon, nickel, titanium, silver or the like, an aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, like the positive electrode collector, fine unevenness can be formed on the surface to enhance the bonding force of the negative electrode active material, and it can be used in various forms such as films, sheets, foils, nets, porous bodies, foams and nonwoven fabrics.

상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe’yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me’: Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.The negative electrode active material may include, for example, carbon such as non-graphitized carbon or graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1-x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 &lt; x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

본 발명은 또한, 상기 전극조립체가 비수 전해액과 함께 전지케이스에 내장되어 있는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a battery case together with a non-aqueous electrolyte.

상기 비수 전해액은 비수 전해질과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 비수 전해질로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용되지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The non-aqueous electrolyte is composed of a non-aqueous electrolyte and a lithium salt, and examples of the non-aqueous electrolyte include non-aqueous organic solvents, organic solid electrolytes, inorganic solid electrolytes, and the like.

상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시푸란, 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the non-aqueous organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile , Nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate derivatives, Tetrahydrofuran derivatives, ether, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, A polymer containing an ionic dissociation group and the like may be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a substance that is soluble in the nonaqueous electrolyte and includes, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylate lithium, lithium tetraphenylborate, and imide.

또한, 비수 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene Carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.The nonaqueous electrolyte may contain, for the purpose of improving charge / discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, N, N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, aluminum trichloride and the like may be added have. In some cases, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability. In order to improve the high-temperature storage characteristics, carbon dioxide gas may be further added. FEC (Fluoro-Ethylene Carbonate, PRS (Propene sultone), and the like.

하나의 구체적인 예에서, LiPF6, LiClO4, LiBF4, LiN(SO2CF3)2 등의 리튬염을, 고유전성 용매인 EC 또는 PC의 환형 카보네이트와 저점도 용매인 DEC, DMC 또는 EMC의 선형 카보네이트의 혼합 용매에 첨가하여 리튬염 함유 비수 전해질을 제조할 수 있다.In one specific example, LiPF 6, LiClO 4, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2 , such as a lithium salt, a highly dielectric solvent of DEC, DMC or EMC Fig solvent cyclic carbonate and a low viscosity of the EC or PC of And then adding it to a mixed solvent of linear carbonate to prepare a lithium salt-containing nonaqueous electrolyte.

상기 전지케이스는 내후성 고분자로 이루어진 외부 피복층, 열융착성 고분자로 이루어진 내부 실란트층, 및 상기 외부 피복층과 내부 실란트 층의 사이에 개재되는 베리어층을 포함하는 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스일 수 있고, 상세하게는 베리어층이 Al인 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 파우치형 전지케이스일 수 있다.The battery case may be a pouch-shaped battery case made of a laminate sheet including an outer coating layer made of a weatherproof polymer, an inner sealant layer made of a heat-sealable polymer, and a barrier layer interposed between the outer coating layer and the inner sealant layer Specifically, a pouch-shaped battery case made of an aluminum laminate sheet having a barrier layer of Al.

본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위셀로 포함하는 전지팩을 제공하고, 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공한다. The present invention also provides a battery pack including the secondary battery as a unit cell, and a device including the battery pack.

이러한 상기 디바이스의 구체적인 예로는, 컴퓨터, 휴대폰, 파워 툴(power tool) 등의 소형 디바이스와, 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 파워 툴(power tool); 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(E-scooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등의 중대형 디바이스를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Specific examples of such a device include a small device such as a computer, a mobile phone, a power tool, a power tool powered by an electric motor, An electric vehicle including an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle (HEV), a plug-in hybrid electric vehicle (PHEV), and the like; An electric motorcycle including an electric bike (E-bike) and an electric scooter (E-scooter); An electric golf cart; Power storage systems, and the like, but are not limited thereto.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 복수의 단위셀들 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하는 전극조립체는, 상기 단위셀 적층 구조의 일측 또는 양측의 최외곽 단위셀로부터 순차적으로 1개 내지 6개의 단위셀들이 보다 열수축율이 작거나 또는 기계적 강도가 높은 분리막을 포함함으로써, 전극 전체의 두께상승을 막으면서도 효과적으로 전지의 안전성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, an electrode assembly including a plurality of unit cells according to the present invention and a separation film for continuously winding up the unit cells may be formed by sequentially stacking the unit cell stacked structure from the outermost unit cells on one side or both sides of the unit cell stacked structure One to six unit cells have a smaller heat shrinkage ratio or a separator having a high mechanical strength, so that the safety of the battery can be effectively improved while preventing the thickness of the entire electrode from rising.

도 1은 본 발명의 단위셀의 한 형태로서 풀셀을 나타내는 모식도이다;
도 2는 본 발명의 단위셀의 한 형태로서 A형 바이셀 나타내는 모식도이다;
도 3은 본 발명의 단위셀의 한 형태로서 C형 바이셀 나타내는 모식도이다;
도 4는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 모식도이다;
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 전극조립체의 모식도이다.
1 is a schematic view showing a pull cell as one form of a unit cell of the present invention;
2 is a schematic diagram showing an A-type bi-cell as one type of unit cell of the present invention;
3 is a schematic view showing a C-type bicycle as one type of unit cell of the present invention;
4 is a schematic diagram of an electrode assembly according to one embodiment of the present invention;
5 is a schematic view of an electrode assembly according to another embodiment of the present invention.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.

도 4 및 도 5에는 본 발명의 실시예에 따른 전극조립체의 모식도가 도시되어 있다. 구체적으로, 도 4에는 5개의 단위셀이 적층되어 있는 구조의 전극조립체가 모식적으로 도시되어 있고, 도 5에는 7개의 단위셀이 적층되어 있는 구조의 전극조립체가 모식적으로 도시되어 있다. 도 4 및 도 5는 단위셀로서 도 2 및 도 3에 도시한 바이셀만을 사용하고 있지만, 도 1 의 풀셀만을 사용하거나, 적어도 하나 이상의 풀셀을 사용할 수 있는 것은 물론이다. 4 and 5 are schematic diagrams of an electrode assembly according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 4 schematically shows an electrode assembly having a structure in which five unit cells are stacked, and FIG. 5 schematically shows an electrode assembly having a structure in which seven unit cells are stacked. 4 and 5 use only the bi-cells shown in FIGS. 2 and 3 as unit cells, but it goes without saying that only the full cell of FIG. 1 or at least one full cell can be used.

먼저, 도 3을 참조하면, 전극조립체(100)는 양극과 음극 사이에 분리막이 개재되어 있는 다수의 바이셀들(110: 111, 112, 113, 114, 115)이 분리필름(140)에 의해 권취되어 있는 구조로 이루어져 있다.3, the electrode assembly 100 includes a plurality of bi-cells 110, 111, 112, 113, 114, and 115 having a separator interposed between an anode and a cathode, It is made up of a wound structure.

구체적으로, 전극조립체(100)는 5개의 바이셀들(111, 112, 113, 114, 115)를 포함하고 있고, 이러한 전극조립체(100)은 분리필름(140)이 중앙의 제 1 바이셀(111)의 외면을 한 차례 감싸고, 제 1 바이셀(111)의 상부와 하부에 제 2 바이셀(112)과 제 3 바이셀(113)이 위치된 상태에서 그것들의 외면을 분리필름이 한차례 감싸고, 제 2 바이셀(112)의 하부와 제 3 바이셀(113)의 상부에 제 4 바이셀(114)과 제 5 바이셀(115)가 위치된 상태에서, 그것들의 외면이 분리필름(140)으로 한차례 감싸여져 있는 구조로 이루어져 있다. Specifically, the electrode assembly 100 includes five bi-cells 111, 112, 113, 114, and 115, and the electrode assembly 100 is formed such that the separation film 140 is separated from the first bi- 111 and the second bi-cell 112 and the third bi-cell 113 are positioned on the upper and lower portions of the first bi-cell 111, and the outer surfaces of the second bi-cell 112 and the third bi- The outer surfaces of the fourth bicell 114 and the fifth bicell 115 are positioned on the lower part of the second bicell 112 and on the third bicol 113, ), Which is wrapped once.

이때, 최외곽에 위치하는 제 4 바이셀(114) 및 제 5 바이셀(115)은 두께가 두껍거나, 특수한 소재로 인해, 보다 열수축률이 작거나, 기계적 강도가 높은 제 1 분리막(120)을 포함하고 있고, 그 외에 전극조립체(100)의 내측에 위치하는 제 1 바이셀(111), 제 2 바이셀(112), 및 제 3 바이셀(113)은 제 2 분리막(130)을 포함하고 있다At this time, the fourth bipolar cell 114 and the fifth bi-cell 115 located at the outermost periphery are separated from each other by the first separator 120 having a high thickness, a small heat shrinkage ratio, The first bi-cell 111, the second bi-cell 112, and the third bi-cell 113 located inside the electrode assembly 100 include the second separation membrane 130 Have

여기서, 제 1 분리막(120)은 제 1 분리막은 120℃ 내지 180℃에서 20분 내지 40분동안 5% 내지 50%의 열수축률을 보이거나, 천공 강도가 300 gr 내지 1000 gr이므로, 못 관통, 압착, 충격 등 물리적인 충격에 전극조립체에서 가장 먼저 접촉하는 최외곽에서 단락을 방지할 수 있으므로 전지의 안전성을 확보할 수 있다. 이때, 상기 특성은 그 종류, 형태, 또는 소재를 달리할 수도 있고, 제 1 분리막(120)의 두께를 제 2 분리막(130)보다 두껍게 함으로써 달성할 수 있다.The first separator 120 has a first separator, so look for the heat shrinkage rate of 5% to 50% during the 120 ℃ to 180 ℃ 20 to 40 minutes, or the piercing strength of 300 g r to 1000 g r, not It is possible to prevent a short circuit at the outermost portion of the electrode assembly which is first contacted with a physical impact such as penetration, squeezing, impact, etc., thus securing the safety of the battery. At this time, the characteristics may be different depending on the type, shape, or material, and may be achieved by making the thickness of the first separation membrane 120 thicker than that of the second separation membrane 130.

따라서, 내측의 단위셀들까지 제 1 분리막(120)을 사용한다면, 전체적인 전지의 부피가 증가하게 되므로, 내측에 위치하는 바이셀들(111, 112, 113)은 기존 분리막 형태나, 두께가 감소된 형태의 제 2 분리막(130)을 사용하는 것이다.Accordingly, if the first separator 120 is used up to the inner unit cells, the volume of the entire cell is increased. Therefore, the bi-cells 111, 112, The second separation membrane 130 is used.

한편, 도 4를 참조하면, 도 4의 전극조립체(200)는 7개의 바이셀들(210: 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217)를 포함하고 있고, 이러한 전극조립체(200)은 분리필름(240)이 중앙의 제 1 바이셀(211)의 외면을 한 차례 감싸고, 제 1 바이셀(211)의 상부와 하부에 제 2 바이셀(212)과 제 3 바이셀(213)이 위치된 상태에서 그것들의 외면을 분리필름이 한차례 감싸고, 제 2 바이셀(212)의 하부와 제 3 바이셀(213)의 상부에 제 4 바이셀(214)과 제 5 바이셀(215)가 위치된 상태에서 그것들의 외면이 분리필름으로 한차례 감싸고, 더 나아가, 제 4 바이셀(214)의 하부와 제 5 바이셀(215)의 상부에 제 6 바이셀(216)과 제 7 바이셀(217)가 위치된 상태에서 그것들의 외면이 분리필름(240)으로 한차례 감싸여져 있는 구조로 이루어져 있다. 4, the electrode assembly 200 of FIG. 4 includes seven bi-cells 210, 211, 212, 213, 214, 215, 216 and 217, The separating film 240 once covers the outer surface of the first bi-cell 211 at the center and the second bi-cell 212 and the third bi-cell 213 are formed at the upper and lower portions of the first bi- The fourth bi-cell 214 and the fifth bi-cell 215 are disposed on the lower portion of the second bi-cell 212 and on the third bi-cell 213, respectively, The sixth bi-cell 216 and the seventh bi-cell 216 are disposed on the lower part of the fourth b cell 214 and on the fifth b cell 215, respectively, And the outer surface of the second film 217 is covered with the separation film 240 once.

이때, 최외곽에 위치하는 제 6 바이셀(216) 및 제 7 바이셀(217)뿐 만 아니라, 더 나아가, 전극조립체(200)의 적층방향의 내측으로 두 번째 단위셀 및 세 번째 단위셀인 제 2 바이셀(212), 제 3 바이셀(213), 제 4 바이셀(214) 및 제 5 바이셀(215)까지 특수한 소재로 인해, 보다 열수축률이 작거나, 기계적 강도가 높은 제 1 분리막(220)을 포함하고 있고, 전극조립체(200)의 가장 내측에 위치하는 제 1 바이셀(211)만이 제 2 분리막(230)을 포함하고 있다.At this time, not only the sixth bi-cell 216 and the seventh bi-cell 217 located at the outermost portion, but also the second unit cell and the third unit cell inward in the lamination direction of the electrode assembly 200 Due to the special material up to the second bi-cell 212, the third bi-cell 213, the fourth bi-cell 214 and the fifth bi-cell 215, the first heat- And the first separator 211 located only in the innermost part of the electrode assembly 200 includes the second separator 230. [

이와 같이, 최외곽으로부터 내측으로 두 번째, 세 번째 바이셀들까지 제 1 분리막(220)을 포함하는 경우에는, 보다 전지 안전성을 확보하는데 효과적이다. 다만, 제 1 분리막(220)의 포함 개수가 늘어남에 따라 전지 부피 증가 또는 원가 상승의 문제는 존재하므로, 상기 효과를 모두 고려하여, 상기 전극조립체를 포함하는 이차전지의 사용에 따라 그 개수를 적절히 선택함이 바람직하다.
In this manner, when the first separator 220 is included in the second and third bi-cells from the outermost periphery to the inside, it is more effective in securing the cell safety. However, since there is a problem of an increase in the volume of the battery or an increase in cost as the number of the first separator 220 increases, considering the above effects, the number of the secondary batteries including the electrode assembly Is preferred.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상술하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 범주가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

<실시예 1 >&Lt; Example 1 >

양극의 제조 Manufacture of anode

양극 활물질로 LiCoO2를 사용하였고, LiCoO2 96 중량%, 및 Super-P(도전제) 2.0 중량%, PVdF(결합제) 2.0 중량%를 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 알루미늄 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 양극을 제조하였다.LiCoO 2 was used as a positive electrode active material, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent was added to 96% by weight of LiCoO 2 and 2.0% by weight of Super-P The anode mixture slurry was prepared, coated on aluminum foil, dried and pressed to prepare a cathode.

음극의 제조Cathode manufacturing

음극 활물질로는 인조흑연을 사용하였고, 인조흑연 96.3 중량%, 및 Super-P(도전제) 1.0 중량%, PVdF(결합제) 2.7 중량%를 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조한 후, 구리 호일 상에 코팅, 건조 및 압착하여 음극을 제조하였다.Artificial graphite was used as the negative electrode active material. An anode mixture slurry was prepared by adding 96.3% by weight of artificial graphite, 1.0% by weight of Super-P (conductive agent) and 2.7% by weight of PVdF (binder) The negative electrode was prepared by coating, drying and pressing on copper foil.

제 1 분리막의 제조Preparation of first separation membrane

바인더 고분자로서 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 공중합체(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene)와 무기물 입자로서 BaTiO3와 Al2O3의 혼합물을 폴리프로필렌 기재 위에 도포된 두께 18.5 마이크로미터의 복합 다공성 분리막을 준비하였다. 상기 분리막의 열수축률은 150℃에서 30분동안 25%이었고, 천공 강도는 600 gr이었다.A mixture of polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene (PVDF) as a binder polymer and BaTiO 3 and Al 2 O 3 as inorganic particles was coated on a polypropylene substrate to a thickness of 18.5 μm A separator was prepared. The heat shrinkage of the separator was 25% at 150 ° C for 30 minutes and the puncture strength was 600 g r .

제 2 분리막의 제조Preparation of Second Membrane

바인더 고분자로서 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌의 공중합체(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene)와 무기물 입자로서 BaTiO3와 Al2O3의 혼합물을 폴리프로필렌 기재 위에 도포된 두께 15.5 마이크로미터의 복합 다공성 분리막을 준비하였다. 상기 분리막의 열수축률은 150℃에서 30분동안 60%이었고, 천공 강도는 220 gr이었다. A mixture of polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene (PVDF) as a binder polymer and BaTiO 3 and Al 2 O 3 as inorganic particles was coated on a polypropylene substrate to a thickness of 15.5 μm A separator was prepared. The heat shrinkage of the separator was 60% at 150 ° C for 30 minutes and the puncture strength was 220 g r .

이차전지의 제조Manufacture of Secondary Battery

상기 양극과 음극 사이에 제 1 분리막을 개재하는 구조로, 도 3 의 바이셀 2개를 각각 조립하고, 상기 양극과 음극 사이에 제 2 분리막을 개재하는 구조로 도 2의 바이셀 2 개와 도 3의 바이셀 1 개를 각각 조립한 뒤, 도 4와 같이 최외곽에 제 1 분리막을 포함하는 바이셀들이 위치하도록, 5 개의 바이셀들을 폴리프로필렌의 분리필름을 사용하여 순차적으로 권취하여 전극조립체를 제조하였고, 상기 전극조립체를 파우치형 전지케이스에 내장한 후 1M LiPF6 카보네이트계 용액 전해액을 주입하여 이차전지를 완성하였다.
Two bi-cells of FIG. 3 are assembled respectively, and two bi-cells of FIG. 2 and two bi-cells of FIG. 3 are interposed between the positive electrode and the negative electrode with a structure in which a first separator is interposed between the positive and negative electrodes. And five bi-cells were sequentially wound using a polypropylene separation film so that the bi-cells including the first separation membrane were located at the outermost periphery as shown in FIG. 4, The electrode assembly was housed in a pouch-shaped battery case, and then a 1M LiPF 6 carbonate-based solution electrolyte was injected to complete the secondary battery.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

제 2 분리막으로서, Celgard사의 폴리프로필렌 분리막을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 이차전지를 제조하였다.
A secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that a polypropylene separation membrane of Celgard Company was used as the second separation membrane.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

제 1 분리막 및 제 2 분리막으로서, PET를 사용하여 니들펀칭법으로 제조된 부직포 형태의 분리막을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 이차전지를 제조하였다. 이때, 제 1 분리막은 그 두께가 20.0 마이크로미터가 되도록 제조하였고, 제 2 분리막은 그 두께가 15.5 마이크로미터가 되도록 제조하였다. 상기 제 1 분리막의 열수축률은 150℃에서 30분동안 30%이고, 천공 강도는 600 gr이었고, 제 2 분리막의 열수축률은 150℃에서 30분동안 60%이고, 천공 강도는 250 gr이었다.
A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a nonwoven fabric type separator prepared by needle punching method using PET was used as the first separator and the second separator. At this time, the first separation membrane was made to have a thickness of 20.0 micrometers, and the second separation membrane was made to have a thickness of 15.5 micrometers. The first separator had a heat shrinkage of 30% at 150 ° C. for 30 minutes, a puncture strength of 600 g r , a heat shrinkage rate of 60% at 150 ° C. for 30 minutes and a puncture strength of 250 g r .

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

제 1 분리막으로서 제 2 분리막과 동일한 구성의 분리막을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 이차전지를 제조하였다.
A secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator having the same constitution as that of the second separator was used as the first separator.

<비교예 2> &Lt; Comparative Example 2 &

제 1 분리막 및 제 2 분리막으로서, Celgard사의 폴리프로필렌 분리막을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 이차전지를 제조하였다.
A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a polypropylene separator of Celgard Company was used as the first separator and the second separator.

<비교예 3>&Lt; Comparative Example 3 &

제 1 분리막 및 제 2 분리막으로서, PET를 사용하여 니들펀칭법으로 제조된 15 마이크로미터 두께의 부직포 형태의 분리막을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일하게 이차전지를 제조하였다.
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1, except that a 15-micrometer-thick non-woven-type separator prepared by needle punching using PET was used as the first separator and the second separator.

<실험예 1><Experimental Example 1>

상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 3에서 각각 제조된 20 개의 이차전지들을 4.35V의 완전 충전된 상태로 준비하였다. 못 관통 시험기를 이용하여 철로 만들어진 직경 2.5mm의 못을 위에서 만들어진 전지의 중앙에 관통시켜 발화여부를 측정하였다.Twenty secondary batteries prepared in each of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were prepared at 4.35 V in a fully charged state. Using a nail penetration tester, a 2.5 mm diameter nail made of iron was pierced through the center of the cell, and the ignition was measured.

이때, 못의 관통 속도는 12m/min으로 일정하게 하였고, 그 결과를 하기 표 1에 정리하였다. The penetration speed of the nail was constant at 12 m / min. The results are summarized in Table 1 below.

발화여부Whether ignited 최고온도(℃)Maximum temperature (℃) 실시예 1 Example 1 발화없음No ignition 65.565.5 실시예 2Example 2 발화없음No ignition 70.770.7 실시예 3Example 3 발화없음No ignition 85.685.6 비교예 1Comparative Example 1 발화Ignition 95.595.5 비교예 2Comparative Example 2 발화Ignition 92.292.2 비교예 3Comparative Example 3 발화Ignition 89.589.5

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지들은 20 개 전지 모두에서 단락이 유발되지 않아 발화가 일어나지 않은 반면, 비교예 1 내지 3의 이차전지는 다수의 전지에서 단락 및 발화가 확인되었다.
As shown in Table 1, the secondary batteries according to the present invention did not cause short-circuiting and ignited in all 20 batteries, while the secondary batteries of Comparative Examples 1 to 3 were short-circuited and ignited in a plurality of batteries .

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (22)

복수의 단위셀들 및 상기 단위셀들을 연속적으로 권취하는 분리필름을 포함하는 전극조립체로서,
상기 전극조립체는 n개의 단위셀들을 폭 대비 긴 길이의 분리필름 상에 위치시킨 상태에서, 제 1 단위셀이 단위셀들의 적층 방향을 기준으로, 전극조립체의 중심부에 위치하고, 제 n-1 단위셀 및 제 n 단위셀이 전극조립체의 최외곽에 각각 위치하도록, 제 1 단위셀부터 제 n 단위셀로 순차적으로 권취한 구조로 이루어져 있고;
단위셀 적층 구조의 일측 또는 양측에서, 최외곽 단위셀로부터 순차적으로 1개 내지 6개의 단위셀들은 제 1 분리막을 포함하고, 그 이외의 단위셀들은 제 2 분리막을 포함하며, 상기 제 1 분리막은 제 2 분리막에 비해 열수축율이 작거나 또는 기계적 강도가 높은 것을 특징으로 하는 전극조립체.
An electrode assembly comprising a plurality of unit cells and a separation film for continuously winding up the unit cells,
The electrode assembly includes a first unit cell, a second unit cell, and a second unit cell. The first unit cell is located at the center of the electrode assembly with respect to the stacking direction of the unit cells, And the n-th unit cell is sequentially wound from the first unit cell to the n-th unit cell so as to be positioned at the outermost portion of the electrode assembly;
In one or both sides of the unit cell laminate structure, one to six unit cells sequentially include the first separator from the outermost unit cells, the other unit cells include a second separator, Wherein the second separator has a smaller heat shrinkage or higher mechanical strength than the second separator.
제 1 항에 있어서, 상기 단위셀 적층 구조에서, 제 n 단위셀과 제 n-1 단위셀 중의 적어도 하나의 단위셀은 제 1 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein at least one unit cell of the n-th unit cell and the (n-1) th unit cell comprises a first separator in the unit cell laminate structure. 제 2 항에 있어서, 상기 단위셀 적층 구조에서, 제 n-2 단위셀과 제 n-3 단위셀 중의 적어도 하나의 단위셀은 제 1 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 2, wherein at least one unit cell of the n-2 th unit cell and the n-3 th unit cell includes a first separator in the unit cell laminate structure. 제 3 항에 있어서, 상기 단위셀 적층 구조에서, 제 n-4 단위셀과 제 n-5 단위셀 중의 적어도 하나는 제 1 분리막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly according to claim 3, wherein at least one of the n-4th unit cell and the n-5th unit cell includes a first separator in the unit cell laminate structure. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 분리막은 제 2 분리막에 대해 열수축률이 5% 내지 90% 더 작은 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the first separator has a heat shrinkage of 5% to 90% smaller than that of the second separator. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 분리막은 120℃ 내지 180℃에서 20분 내지 40분 동안 5% 내지 50%의 열수축률을 보이는 것을 특징으로 하는 전극조립체. The electrode assembly according to claim 1, wherein the first separator has a heat shrinkage ratio of 5% to 50% at 120 ° C to 180 ° C for 20 minutes to 40 minutes. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 분리막은 제 2 분리막에 대해 천공 강도(puncture strength)가 10% 내지 300% 더 높은 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 1, wherein the first separator has a puncture strength of 10% to 300% higher than the second separator. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 분리막은 천공 강도(puncture strength)가 300 gr 내지 1000 gr 인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The method of claim 1, wherein the first membrane electrode assembly, characterized in that the puncture strength (puncture strength) 300 g to 1000 g r r. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 분리막의 두께는 제 2 분리막의 두께를 기준으로 10 % 내지 300 % 더 두꺼운 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the thickness of the first separator is 10% to 300% greater than the thickness of the second separator. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 분리막은 바인더 고분자 또는 바인더 고분자/무기물 입자로 이루어진 유/무기 혼합물이 기재 위에 도포된 복합 다공성 분리막인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly of claim 1, wherein the first separator is a composite porous separator coated on a substrate, wherein the organic / inorganic mixture of binder polymer or binder polymer / inorganic particles is coated. 제 10 항에 있어서, 분리막에 사용되는 바인더 고분자는 폴리비닐리덴풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌(polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌(polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 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 메틸셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴스티렌부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide) 또는 이들의 혼합체에서 선택된 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전극조립체.11. The method of claim 10, wherein the binder polymer used in the separation membrane is selected from the group consisting of polyvinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-cotichloroethylene, Polyolefins such as polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, , Cyanoethylcellulose acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, polyimide, or the like, or a mixture thereof, and the like. Examples of the polymeric material include polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, lulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile- And a mixture thereof. 제 10 항에 있어서, 상기 무기물 입자는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), hafnia(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiC, (LiAlTiP)xOy 계열 glass (0<x<4, 0<y<13), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2 계열 glass(LixSiySz, 0<x<3, 0<y<2, 0<z<4), P2S5 계열 glass (LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7) 및 이들의 혼합체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상인 것을 특징으로 하는 전극조립체.11. The method of claim 10, wherein the inorganic particles is BaTiO 3, Pb (Zr, Ti ) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB (Mg 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, (LiAlTiP) xOy series glass (0 <x <4, 0 <y <13), lithium germanium Mani help thiophosphate (Li x Ge y P z S w, 0 <x <4, 0 <y < 1, 0 <z <1, 0 <w <5), lithium nitride (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 series glass (Li x Si y S z , x <3, 0 <y <3, 0 <z <7), P 2 S 5 series glass (Li x P y S z , And mixtures thereof. &Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 11. < / RTI &gt; 제 10 항에 있어서, 상기 기재는 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로(polyphenylenesulfidro), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 및 이들의 혼합체로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상으로 이루어진 시트 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 전극조립체. The method of claim 10, wherein the 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, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenylene sulfide, and the like. wherein the electrode assembly is a sheet or nonwoven fabric made of at least one selected from the group consisting of polyphenylene sulfide, polyethylenenaphthalene, and a mixture thereof. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 분리막은 열수축률이 작은 소재로 이루어진 부직포 분리막인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the first separator is a nonwoven fabric separator made of a material having a low heat shrinkage. 제 14 항에 있어서, 상기 소재는 PET, PAN, 폴리이미드, 폴리아마이드,셀룰로오스, 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸, 폴리아릴레이트, 세라믹 섬유 및 유리섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 전극조립체.15. The method according to claim 14, wherein the material is selected from the group consisting of PET, PAN, polyimide, polyamide, cellulose, aramid, nylon, polyester, polyparaphenylene benzobisoxazole, polyarylate, And one or more selected one or more selected from the group consisting of: 제 14 항에 있어서, 상기 부직포 분리막은 바인더 고분자 또는 바인더 고분자/무기물 입자로 이루어진 유/무기 혼합물이 단면 또는 양면에 도포된 SRS 부직포 분리막인 것을 특징으로 하는 전극조립체.15. The electrode assembly according to claim 14, wherein the nonwoven fabric separator is an SRS nonwoven fabric separator coated on one or both sides of an oil / inorganic mixture comprising binder polymer or binder polymer / inorganic particles. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 분리막은 폴리올레핀계 수지로 이루어진 시트 또는 필름이거나, 바인더 고분자 또는 바인더 고분자/무기물 입자로 이루어진 유/무기 혼합물이 기재 위에 도포된 복합 다공성 분리막이거나, 또는 부직포 분리막인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The method according to claim 1, wherein the second separation membrane is a sheet or a film made of a polyolefin resin, or an organic / inorganic mixture composed of a binder polymer or a binder polymer / inorganic particle is a composite porous separation membrane coated on a substrate or a non- The electrode assembly comprising: 제 1 항에 있어서, 상기 분리필름은 폴리올레핀계 수지로 이루어진 시트 또는 필름이거나, 바인더 고분자 또는 바인더 고분자/무기물 입자로 이루어진 유/무기 혼합물이 기재 위에 도포된 복합 다공성 분리막인 것을 특징으로 하는 전극조립체.The electrode assembly according to claim 1, wherein the separation film is a sheet or a film made of a polyolefin resin, or an organic / inorganic mixture composed of a binder polymer or a binder polymer / inorganic particle is a composite porous separator coated on a substrate. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 하나에 따른 전극조립체가 비수 전해액과 함께 전지케이스에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.The lithium secondary battery according to any one of claims 1 to 18, wherein the electrode assembly is embedded in the battery case together with the non-aqueous electrolyte. 제 19 항에 따른 리튬 이차전지를 단위셀로서 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising the lithium secondary battery according to claim 19 as a unit cell. 제 20 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a battery pack according to claim 20. 제 21 항에 있어서, 상기 디바이스는 컴퓨터, 휴대폰, 웨어러블 전자기기, 파워 툴(power tool), 전기자동차(Electric Vehicle: EV), 하이브리드 전기자동차, 플러그-인 하이브리드 전기자동차, 전기 이륜차, 전기 골프 카트, 또는 전력저장용 시스템인 것을 특징으로 하는 디바이스.22. The device of claim 21, wherein the device is a computer, a mobile phone, a wearable electronic device, a power tool, an electric vehicle (EV), a hybrid electric vehicle, a plug- , Or a system for power storage.
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