KR101731982B1 - Electrode-separator assembly, secondary battery comprising the same, and manufacturing method thereof - Google Patents
Electrode-separator assembly, secondary battery comprising the same, and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101731982B1 KR101731982B1 KR1020140136886A KR20140136886A KR101731982B1 KR 101731982 B1 KR101731982 B1 KR 101731982B1 KR 1020140136886 A KR1020140136886 A KR 1020140136886A KR 20140136886 A KR20140136886 A KR 20140136886A KR 101731982 B1 KR101731982 B1 KR 101731982B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- electrode
- separator
- adhesive layer
- composite
- anode
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
- H01M10/044—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment with bipolar electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/058—Construction or manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/426—Fluorocarbon polymers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
- H01M50/461—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes with adhesive layers between electrodes and separators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
- H01M50/491—Porosity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
전극; 분리막; 및 상기 전극과 분리막 사이에 구비되는 접착층;을 포함하며 상기 접착층은 전기방사 고분자 섬유로 형성된 전극-분리막 복합체, 이를 포함하는 이차전지가 제시된다. electrode; Separation membrane; And an adhesive layer disposed between the electrode and the separator, wherein the adhesive layer is formed of an electrospun polymer fiber, and a secondary battery including the electrode-separator composite.
Description
본 발명은 전극-분리막 복합체, 이를 포함하는 이차전지, 및 이의 제조방법에 관한 것이고, 더욱 구체적으로는 전극과 분리막 사이에 전기방사 고분자 섬유로 형성된 접착층을 포함하는 전극-분리막 복합체, 이를 포함하는 이차전지 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an electrode-separator composite, a secondary battery including the same, and more particularly to an electrode-separator composite including an adhesive layer formed of an electrospun polymer fiber between an electrode and a separator, Battery and a method of manufacturing the same.
이차전지는 에너지 밀도가 높고, 작동 전압이 높을 뿐만 아니라, 우수한 보존 및 수명 특성을 보이는 등 많은 장점을 가지고 있어, 개인용 컴퓨터, 캠코더, 휴대용 전화기, 휴대용 CD 플레이어, PDA 등 각종 휴대용 전자기기에 널리 사용되고 있다. The secondary battery has many advantages such as high energy density, high operating voltage, excellent storage and life characteristics, and is widely used in various portable electronic devices such as a personal computer, a camcorder, a portable telephone, a portable CD player and a PDA have.
일반적으로 리튬 이차전지는 원통형 또는 각형의 케이스와 전해질과 함께 상기 케이스에 수용되는 전극 조립체를 포함한다. 여기서, 전극 조립체는 캐소드, 분리막 및 애노드가 적층된 것으로서, 젤리-롤(Jelly-Roll)형태의 권취 구조 또는 스택 구조를 갖는다. Generally, a lithium secondary battery includes an electrode assembly accommodated in the case together with a cylindrical or prismatic case and an electrolyte. Here, the electrode assembly is formed by stacking a cathode, a separator and an anode, and has a winding structure or a stack structure of a jelly-roll type.
캐소드/분리막/애노드로 이루어져 있는 전극조립체는 단순히 적층된 구조로 이루어질 수도 있지만, 다수의 전극(캐소드 및 애노드)들을 분리막이 개재된 상태에서 적층한 후 가열/가압에 의해 상호 결합시킨 구조로 이루어질 수도 있다. 이 경우, 전극과 분리막의 결합은 분리막 상에 도포된 접착층과 전극을 상호 대면한 상태에서 가열/가압함으로써 달성된다. 여기서, 분리막은 통상 폴리올레핀(Polyolefine) 수지를 원료로 하는 압출 공정에 의해 성형되고, 전극과의 접착력 등과 같은 특성을 향상시키기 위하여 바인더 등의 물질이 코팅된다. The electrode assembly composed of the cathode / separator / anode may have a laminated structure. However, it is also possible to stack a plurality of electrodes (cathodes and anodes) with the separator interposed therebetween, have. In this case, the bonding of the electrode and the separator is achieved by heating / pressing the electrode and the adhesive layer applied on the separator in face-to-face relationship. Here, the separation membrane is usually formed by an extrusion process using a polyolefin resin as a raw material, and a material such as a binder is coated to improve characteristics such as adhesion with an electrode.
바인더로 접착층을 구현하기 위해 아세톤과 같은 유기용매에 바인더를 용해 시킨 후 전극 또는 분리막에 코팅하여 접착층을 구현하며, 이때 바인더는 유기용매에 용해되는 고분자 공중합체 형태의 바인더를 주로 사용하게 된다. 하지만, 공중합되는 단량체들의 함량에 따라 용매에 용해시키기 어려워 접착층을 구현하기 힘든 문제점이 있다.In order to realize an adhesive layer with a binder, an adhesive layer is formed by dissolving a binder in an organic solvent such as acetone and coating the resultant with an electrode or a separator. In this case, a binder in the form of a polymer copolymer dissolved in an organic solvent is mainly used. However, depending on the content of the monomers to be copolymerized, it is difficult to dissolve in a solvent, so that it is difficult to realize an adhesive layer.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전극과 분리막 사이에 전기방사 고분자 섬유로 형성된 접착층을 포함하여 우수한 기계적 강도 및 높은 안정성을 가지는 전극-분리막 복합체, 및 이를 구비하는 이차전지를 제공하는데 그 목적이 있다. Disclosure of the Invention The present invention addresses the above problems and provides an electrode-separator composite having excellent mechanical strength and high stability including an adhesive layer formed of an electrospun polymer fiber between an electrode and a separator, and a secondary battery having the electrode- .
또한, 전기방사를 이용하여 낮은 중량 비율의 공단량체 유닛을 포함하는 접착층을 구현하는데 그 목적이 있다. It is also an object of the present invention to provide an adhesive layer comprising a low weight ratio comonomer unit using electrospinning.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에서 기재된 수단 또는 방법 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description. It is also to be easily understood that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means or method described in the claims, and the combination thereof.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따라, 전극, 분리막 및 상기 전극과 분리막 사이에 구비되는 접착층을 포함하고, 상기 접착층은 전기방사 고분자 섬유로 형성된 전극-분리막 복합체가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode-separator composite comprising an electrode, a separator, and an adhesive layer provided between the electrode and the separator, wherein the adhesive layer is formed of an electrospun polymer.
상기 분리막은 다공성 고분자 기재 또는, 다공성 고분자 기재 및 상기 다공성 고분자 기재 중 적어도 일면상에 형성된 다공성 코팅층을 포함할 수 있다. The separation membrane may include a porous polymer base material or a porous polymer base material and a porous coating layer formed on at least one surface of the porous polymer base material.
상기 전기방사 고분자 섬유는 폴리비닐리덴 플루오라이드계 고분자일 수 있다. 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드계 고분자는 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 외에, 헥사플루오로프로필렌, 클로로트리플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 트리플루오로에틸렌, 헥사플루오로이소부틸렌, 퍼플루오로부틸 에틸렌, 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르, 퍼플루오로 에틸 비닐 에테르, 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르, 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔 및 퍼플루오로-2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공단량체 유닛을 포함하는 공중합체일 수 있다.The electrospinning polymer fiber may be a polyvinylidene fluoride-based polymer. The polyvinylidene fluoride-based polymer may contain, in addition to the vinylidene fluoride monomer unit, at least one of hexafluoropropylene, chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene, trifluoroethylene, hexafluoroisobutylene, perfluorobutylethylene , Perfluoropropyl vinyl ether, perfluoroethyl vinyl ether, perfluoromethyl vinyl ether, perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxol and perfluoro-2-methylene- -1,3-dioxolane. ≪ / RTI >
상기 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 및 공단량체 유닛의 중량비는 80:20 내지 99.9:0.1 일 수 있다. The weight ratio of the vinylidene fluoride monomer unit and the comonomer unit may be 80:20 to 99.9: 0.1.
상기 폴리비닐리덴 플루오라이드계 고분자는 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 및 헥사플루오로프로필렌 단량체 유닛을 포함하는 공중합체일 수 있다.The polyvinylidene fluoride-based polymer may be a copolymer including a vinylidene fluoride monomer unit and a hexafluoropropylene monomer unit.
상기 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 및 헥사플루오로프로필렌 단량체 유닛의 중량비는 90:10 내지 99:1 일 수 있다. The weight ratio of the vinylidene fluoride monomer unit and the hexafluoropropylene monomer unit may be 90:10 to 99: 1.
상기 전기방사 고분자 섬유의 직경은 10 내지 1,000 nm 일 수 있다. The diameter of the electrospun polymer fiber may be 10 to 1,000 nm.
상기 접착층은 상기 전극과 분리막이 대향하는 양면의 전부 또는 일부에 형성될 수 있다 The adhesive layer may be formed on all or a part of both surfaces of the electrode and the separator facing each other
상기 접착층은 원형, 타원형 또는 다각형의 단면을 구비할 수 있다. The adhesive layer may have a circular, elliptical or polygonal cross-section.
상기 접착층은 전극과 분리막의 양 단부가 관통할 수 있도록 서로 구획되어 형성될 수 있다.The adhesive layer may be formed so that both ends of the electrode and the separation membrane can pass through each other.
상기 전극은 캐소드 또는 애노드일 수 있다. The electrode may be a cathode or an anode.
상기 전극-분리막 복합체는 캐소드-분리막 복합체, 애노드-분리막 복합체 또는 캐소드-분리막-애노드 복합체일 수 있다. The electrode-separator composite may be a cathode-separator composite, an anode-separator composite or a cathode-separator-anode composite.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면 상기 전극-분리막 복합체를 포함하는 이차전지가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a secondary battery including the electrode-separator composite.
또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 전극-분리막 복합체의 제조방법은 방사 노즐에 고분자 바인더 방사액을 공급하는 단계, 상기 고분자 바인더 방사액에 전압을 인가하여 고분자 바인더 섬유를 토출하는 단계, 상기 고분자 바인더 섬유가 전극 또는 분리막 중 적어도 어느 일 표면을 코팅하여 접착층을 형성하는 단계, 상기 접착층을 사이에 두고 상기 전극 및 분리막을 가압하여 접착하는 단계를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode-separator composite, comprising: supplying a spinning solution of a polymer binder to a spinneret; applying a voltage to the polymer binder spinning solution, The polymer binder fibers may be coated on at least one surface of an electrode or a separation membrane to form an adhesive layer; and pressing and bonding the electrode and the separation membrane with the adhesive layer interposed therebetween.
상기 전압은 10 내지 1000 V일 수 있다. The voltage may be between 10 and 1000 volts.
상기 접착하는 단계는 1 내지 100 Pa의 압력으로 가압하여 실시될 수 있다. The bonding step may be carried out by pressing at a pressure of 1 to 100 Pa.
본 발명은 기존에 용액 코팅을 통해 접착층으로 사용되는 PVDF-HFP 고분자 바인더의 HFP 함량이 5% 미만인 경우에 부반응이 적어 셀 성능에 유리하지만 용해도가 낮아 끊는점이 높은 극성 용매에만 녹아서 코팅을 하기에 부적합하다. 이를 극복하기 위해 HFP 함량이 5% 미만인 PVDF-HFP 바인더를 용액 코팅이 아닌 전기방사 방법으로 코팅을 하여 사용 하고자 한다.The present invention relates to a PVDF-HFP polymer binder which is used as an adhesive layer through a solution coating and has an HFP content of less than 5%, which is advantageous for cell performance because of a low side reaction, but is poor in solubility and melts only in a polar solvent having a high breaking point. Do. In order to overcome this problem, PVDF-HFP binder having HFP content of less than 5% is coated by electrospinning method rather than solution coating.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 잘 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체 단면도의 일례이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체 단면도의 일례이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체 단면도의 일례이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체 제조방법의 순서도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and form a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given above, serve to better understand the spirit of the invention. The present invention is not limited thereto.
1 is an example of a cross-sectional view of an electrode-separator composite according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of a cross-sectional view of an electrode-separator composite according to an embodiment of the present invention.
3 is an example of a cross-sectional view of an electrode-separator composite according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a method of manufacturing an electrode-separator composite according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 대하여 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Hereinafter, the present invention will be described. The terms and words used in the specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should properly define the concept of the term to describe its own invention in the best way possible. It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
본 발명의 일 측면에 따라, 전극, 분리막, 및 상기 전극과 분리막 사이에 구비되는 접착층을 포함하며, 상기 접착층은 전기방사 고분자 섬유로 형성된 접착층을 포함하는 전극-분리막 복합체가 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an electrode-separator composite comprising an electrode, a separator, and an adhesive layer provided between the electrode and the separator, wherein the adhesive layer comprises an adhesive layer formed of an electrospun polymeric fiber.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극(100), 분리막(200) 및 접착층(300)을 포함하는 전극-분리막 복합체 단면도의 일례이다. 1 is an example of a cross-sectional view of an electrode-separator composite including an
도 1을 참고하면, 본 발명의 전극-분리막 복합체의 일 실시예는 전극(100), 분리막(200) 및 상기 전극(100)과 분리막(200) 사이에 구비되는 접착층(300)을 포함하며, 상기 접착층(300)은 전기방사 고분자 섬유로 형성된다. 1, an electrode-separator composite according to an embodiment of the present invention includes an
본 발명에서 사용되는 전극은 캐소드 또는 애노드일 수 있다. 따라서, 상기 전극-분리막 복합체는 1종의 전극과 분리막이 접착층을 매개로 결착되어 있는 경우에는 전극의 종류에 따라서, 캐소드-분리막 복합체 또는 애노드-분리막 복합체로 형성될 수 있다. 또한, 상기 캐소드-분리막 복합체 또는 애노드-분리막 복합체에 추가로 각각 애노드 및 캐소드가 접착층을 매개로 더 결착되는 경우에는 캐소드-분리막-애노드 복합체로 형성될 수 있다. The electrode used in the present invention may be a cathode or an anode. Accordingly, the electrode-separator composite may be formed of a cathode-separator composite or an anode-separator composite depending on the type of the electrode when one kind of electrode and the separator are bound to each other through an adhesive layer. Further, in addition to the cathode-separator composite or the anode-separator composite, the anode and the cathode may be formed of a cathode-separator-anode composite, respectively, when the anode and the cathode are further bound through the adhesive layer.
상기 전극은 전극 집전체 및 전극 활물질층을 포함할 수 있으며, 이때 상기 전극 집전체는 스테인리스스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성탄소, 구리;카본, 니켈, 티탄 또는 은으로 표면 처리된 스테인리스스틸;알루미늄-카드뮴 합금 등으로 제조된 것을 사용할 수 있다. The electrode may include an electrode current collector and an electrode active material layer, wherein the electrode current collector is made of stainless steel, aluminum, nickel, titanium, sintered carbon, copper, carbon, nickel, titanium or silver; Aluminum-cadmium alloy or the like can be used.
상기 전극 활물질층은 애노드 활물질층 또는 캐소드 활물질층일 수 있으며, 애노드 활물질층인 경우에는 천연흑연, 인조흑연, 탄소질재료;리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체 등으로 이루어진 활물질 입자를 사용하여 제조할 수 있다. The anode active material layer may be an anode active material layer or a cathode active material layer. In the case of the anode active material layer, natural graphite, artificial graphite, a carbonaceous material, a lithium-containing titanium composite oxide (LTO) Cd, Ce, Ni or Fe (Me); An alloy composed of the metal (Me); An oxide of the metal (Me) (MeOx); And a composite of the metal (Me) and carbon, and the like.
또한, 본 발명의 전극 활물질층이 캐소드 활물질층인 경우에는 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-yzCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z <0.5, x+y+z ≤ 1임) 등으로 이루어진 활물질 입자를 사용하여 제조할 수 있다.In the case where the electrode active material layer of the present invention is a cathode active material layer, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoPO 4 , LiFePO 4 , LiNiMnCoO 2 and LiNi 1-x- y z Co x M y M2 z O 2 M1 and M2 are independently selected from the group consisting of Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg and Mo; x, y and z are, independently of each other, 0 < y < 0.5, 0 < z < 0.5, and x + y + z < = 1 as atomic fractions of the elements).
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 사용되는 분리막(200)은 다공성 고분자 기재(210) 또는 상기 다공성 고분자 기재(210) 표면에 형성된 다공성 코팅층(220)을 더 포함하여 형성될 수 있다. 2, the
이때, 상기 다공성 고분자 기재는 다공성 고분자 필름 기재 또는 다공성 고분자 부직포 기재를 들 수 있다. Here, the porous polymer base material may be a porous polymeric film base or a porous polymer nonwoven base.
상기 다공성 고분자 필름 기재로는 잘 알려지 바와 같이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀으로 이루어진 다공성 고분자 필름으로 된 세퍼레이터가 사용될 수 있으며, 이러한 폴리올레핀 다공성 고분자 필름 기재는 예를 들어 80 내지 130 의 온도에서 셧다운 기능을 발현한다. 이러한 폴리올레핀 다공성 고분자 필름은 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜덴 등의 폴리올레핀계 고분자를 각가 단독으로 또는 이들을 2종 이상 혼합한 고분자로 형성할 수 있다. 또한, 상기 다공성 고분자 필름 기재는 폴리올레핀 외에 폴리에스테르 등의 다양한 고분자들을 이용하여 다공성 고분자 필름을 제조할 수도 있다. 또한, 상기 다공성 고분자 필름 기재는 2층 이상의 플름층이 적층된 구조로 형성될 수 있으며, 각 필름층은 전술한 폴리올레핀, 폴리에스테르 등의 고분자들을 단독으로 또는 이들을 2종 이상 혼합한 고분자로 형성될 수도 있다. As well known, a separator made of a porous polymer film made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene can be used as the porous polymer film substrate. Such a polyolefin porous polymer film substrate has a shutdown function at a temperature of, for example, 80 to 130 Lt; / RTI > Such a polyolefin porous polymer film may be obtained by polymerizing polyolefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polyphenylene, such as high density polyethylene, linear low density polyethylene, low density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene, either individually or as a mixture of two or more thereof . In addition, the porous polymeric film substrate may be produced by using various polymers such as polyesters in addition to polyolefin. In addition, the porous polymeric film substrate may have a structure in which two or more layers of a fl ow layer are laminated, and each film layer may be formed of a polymer such as the polyolefin or polyester described above alone or a mixture of two or more thereof It is possible.
상기 다공성 고분자 부직포 기재로는 전술한 폴리올레핀계 고분자 또는 이보다 내열성이 높을 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에스테르 등의 고분자를 이용한 섬유로 제조될 수 있다. 이러한 다공성 고분자 부직포 기재의 제조시에도 단일 섬유 또는 2종 이상의 섬유를 혼합하여 제조될 수 있다. The porous polymer nonwoven fabric substrate may be made of a polyolefin-based polymer or a fiber using a polymer such as polyester such as polyethylene terephthalate (PET) having a higher heat resistance. The porous polymer nonwoven substrate may be produced by mixing single fibers or two or more kinds of fibers.
상기 다공성 고분자 필름 기재의 그 재질이나 형태는 목적하는 바에 따라 다양하게 선택할 수 있다. The material and shape of the porous polymer film substrate may be variously selected depending on the purpose.
또한 상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 약 1 내지 약 100 ㎛ 또는 약 5 내지 약 50 ㎛이다. The thickness of the porous substrate is not particularly limited, but is about 1 to about 100 占 퐉 or about 5 to about 50 占 퐉.
다공성 기재에 존재하는 기공의 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나, 각각 약 0.001 내지 약 50 ㎛ 및 약 10 내지 약 95%일 수 있다.The size and porosity of the pores existing in the porous substrate are also not particularly limited, but may be about 0.001 to about 50 탆 and about 10 to about 95%, respectively.
또한, 상기 다공성 코팅층은 전기화학적으로 안정된 무기물 입자가 분산된 바인더 고분자의 용액을 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 코팅 및 건조하여 형성된 것일 수 있다. The porous coating layer may be formed by coating a solution of a binder polymer in which electrochemically stable inorganic particles are dispersed on at least one surface of a porous polymer substrate and drying the same.
상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 적용되는 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5 V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다. 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 oxidation and / or reduction reaction does 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 a high dielectric constant are used as the inorganic particles, the dissociation of the electrolyte salt, for example, the lithium salt in the liquid electrolyte, can be increased, and the ion conductivity of the electrolyte can be improved.
전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, 보헤마이트(γ-AlO(OH)), TiO2, SiC 또는 이들의 혼합체 등이 있다. For the reasons stated above, it is preferable that the inorganic particles include high-permittivity inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, preferably 10 or more. Nonlimiting examples of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT, 0 < , 0 <y <1), Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2), SrTiO 3, SnO 2, CeO 2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2, Y 2 O 3, Al 2 O 3, boehmite (γ-AlO (OH)) , TiO 2, SiC Or a mixture thereof.
또한, 무기물 입자로는 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자, 즉 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 사용할 수 있다. 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 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 있다. As the inorganic particles, inorganic particles having a lithium ion transferring ability, that is, inorganic particles containing a lithium element but having a function of transferring lithium ions without storing lithium can be used. Non-limiting examples of 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, including (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 x Ge y P z S w , 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5) such as Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 ), Li 3 lithium nitride such as N (Li x N y, 0 <x <4, 0 <y <2), Li 3 PO 4 SiS 2 family, such as -Li 2 S-SiS 2 glass ( Li x Si y S z, 0 <x < 3, 0 <y <2, 0 <z <4), LiI-Li 2 SP 2 S 5 , etc., such as 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.
또한, 무기물 입자의 평균입경은 특별한 제한이 없으나, 균일한 두께의 다공성 코팅층 형성 및 적절한 공극률을 위하여, 0.001 내지 10 ㎛ 범위일 수 있다. In addition, the average particle diameter of the inorganic particles is not particularly limited, but may be in the range of 0.001 to 10 mu m for the formation of the porous coating layer of uniform thickness and proper porosity.
아울러, 상기 바인더 고분자는 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 -200 내지 200℃인 고분자를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 최종적으로 형성되는 다공성 코팅층의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다. The binder polymer preferably has a glass transition temperature (T g ) of -200 to 200 ° C. This improves the mechanical properties such as flexibility and elasticity of the finally formed porous coating layer. It is because.
또한, 바인더 고분자는 이온 전도 능력을 반드시 가질 필요는 없으나, 이온 전도 능력을 갖는 고분자를 사용할 경우 전기화학소자의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 바인더 고분자는 가능한 유전율 상수가 높은 것이 바람직하다. 실제로 전해액에서 염의 해리도는 전해액 용매의 유전율 상수에 의존하기 때문에, 바인더 고분자의 유전율 상수가 높을수록 전해질에서의 염 해리도를 향상시킬 수 있다. 이러한 바인더 고분자의 유전율 상수는 1.0 내지 100 (측정 주파수 = 1 kHz) 범위가 사용 가능하며, 특히 10 이상인 것이 바람직하다. In addition, the binder polymer does not necessarily have ion conductivity, but the performance of the electrochemical device can be further improved by using a polymer having ion conductivity. Therefore, it is preferable that the binder polymer has a high permittivity constant. In fact, since the dissociation degree of the salt in the electrolyte depends on the permittivity constant of the electrolyte solvent, the higher the permittivity constant of the binder polymer, the better the salt dissociation in the electrolyte. The dielectric constant of such a binder polymer may be in the range of 1.0 to 100 (measurement frequency = 1 kHz), preferably 10 or more.
이러한 바인더 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-cohexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 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 acetatepropionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 또는 카르복실 메틸셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 등을 사용할 수 있다.Non-limiting examples of such a binder polymer include polyvinylidene fluoride-cohexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene, polymethylmethacrylate, Polybutyl acrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide (polyvinylpyrrolidone), polyvinylacetate polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethyl Polyvinyl Call (cyanoethylpolyvinylalcohol), cyanoethyl cellulose (cyanoethylcellulose), cyanoethyl and the like may be used sucrose (cyanoethylsucrose), pullulan (pullulan) or carboxymethyl cellulose (carboxyl methyl cellulose).
상기 다공성 코팅층을 구성하는 상기 무기물 입자 및 상기 고분자 바인더 용액의 함량비는 50:50 내지 99:1이고, 바람직하게는 60:40 내지 99:1이고, 더욱 바람직하게는 70:30 내지 99:1이다.The content ratio of the inorganic particles and the polymeric binder solution constituting the porous coating layer is 50:50 to 99: 1, preferably 60:40 to 99: 1, more preferably 70:30 to 99: 1 to be.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체의 접착층은 전기방사된 고분자 섬유 형태로서, 전극과 분리막을 결착시켜 상기 전극-분리막 복합체가 구비된 이차전지의 안정성 및 내열성을 향상시킨다. The adhesive layer of the electrode-separator composite according to an embodiment of the present invention is an electrospun polymeric fiber, which bonds the electrode and the separator to improve the stability and heat resistance of the electrode-separator composite.
상기 전기방사 고분자 섬유는 전기방사에 의하여 초극세사 섬유로 형성 가능한 것은 제한없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVdF,polyvinylidene fluoride)계 고분자, 스티렌-부타디엔 고무(SBR, styrene-butadienerubber), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE,polytetrafluoroethylene), 폴리에틸렌 글리콜(PEG, polyethylene glycol), 폴리프로필렌글리콜(PPG, polypropylene glycol), 톨루엔 다이이소시아네이트(TDI, toluene diisocyanate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌-코-비닐 아세테이트(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카복실 메틸 셀룰로스(carboxyl methyl cellulose), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.The electrospun polymer fiber may be formed by electrospinning and may be formed of microfine fiber without limitation. Preferably, the electrospun polymer fiber is made of polyvinylidene fluoride (PVdF) polymer, styrene-butadiene rubber (SBR) Polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), toluene diisocyanate (TDI), polymethylmethacrylate, But are not limited to, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose (cellulose acetate) acetate, cellulose acetate butyrate, Cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, and the like. A carboxyl methyl cellulose, an acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, and a polyimide. In the present invention, it is also possible to use a mixture of two or more selected from the group consisting of polyvinyl alcohol,
또한, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)계 고분자의 비제한적인 예로는 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 외에, 헥사플루오로프로필렌(HFP), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE), 테트라플루오로에틸렌(TFE), 트리플루오로에틸렌, 트리클로로에틸렌(TCE), 에틸렌, 헥사플루오로이소부틸렌, 퍼플루오로부틸 에틸렌, 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르(PPVE), 퍼플루오로 에틸 비닐 에테르(PEVE), 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE), 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔(PDD) 및 퍼플루오로-2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란(PMD)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공단량체 유닛을 포함하는 공중합체일 수 있다. Further, non-limiting examples of the polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer include vinylidene fluoride monomer units, hexafluoropropylene (HFP), chlorotrifluoroethylene (CTFE), tetrafluoroethylene (TFE ), Trifluoroethylene, trichlorethylene (TCE), ethylene, hexafluoroisobutylene, perfluorobutyl ethylene, perfluoropropyl vinyl ether (PPVE), perfluoroethyl vinyl ether (PEVE) (PMD), perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole (PDD) and perfluoro-2-methylene- ≪ / RTI > and a comonomer unit selected from the group consisting of < RTI ID = 0.0 >
이때, 상기 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 및 공단량체 유닛의 중량비는 80:20 내지 99.9:0.1, 바람직하게는 95:5 내지 99:1 일 수 있다. 이는 공단량체 유닛의 중량비가 0.1 미만인 경우 결정성이 높아, 용액 코팅시 아세톤과 같은 끓는점이 낮은 용매에 용해되지 않는 문제가 있기 때문이다. 이때, 디메틸 아세트아마이드 등의 높은 끓는점을 갖는 극성용매에는 용해되지만, 이러한 용매는 용액코팅에 사용하기에 부적합한 용매에 해당하므로, 공단량체 유닛의 중량비는 0.1 미만일 수 있다. 또한, 공단량체 유닛의 중량비가 20을 초과하는 경우에는 이차전지 내에서 부반응이 많아져 성능이 저하되는 요인이 된다. In this case, the weight ratio of the vinylidene fluoride monomer unit and the comonomer unit may be 80:20 to 99.9: 0.1, preferably 95: 5 to 99: 1. This is because when the weight ratio of the comonomer unit is less than 0.1, the crystallinity is high and there is a problem that the solution coating does not dissolve in a solvent having a low boiling point such as acetone. At this time, it dissolves in a polar solvent having a high boiling point such as dimethylacetamide, but since such a solvent corresponds to a solvent unsuitable for use in solution coating, the weight ratio of the comonomer unit may be less than 0.1. Further, when the weight ratio of the comonomer unit is more than 20, the side reaction is increased in the secondary battery and the performance is deteriorated.
특히, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드계 고분자는 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 및 헥사플루오로프로필렌 단량체 유닛을 포함하는 공중합체인 것이 바람직하며, 상기 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 및 헥사플루오로프로필렌 단량체 유닛의 중량비는 80:20 내지 99.9:0.1, 바람직하게는 90:10 내지 99:1이고, 더 바람직하게는 95:5 내지 99:1 일 수 있다. In particular, the polyvinylidene fluoride-based polymer is preferably a copolymer comprising a vinylidene fluoride monomer unit and a hexafluoropropylene monomer unit, and the weight ratio of the vinylidene fluoride monomer unit and the hexafluoropropylene monomer unit is May be 80:20 to 99.9: 0.1, preferably 90:10 to 99: 1, more preferably 95: 5 to 99: 1.
종래 아세톤과 같은 유기 용매에 PVDF계 고분자 바인더를 용해시킨 후, 전극과 분리막을 접착시키는 접착층으로 사용하는 경우에는 PVDF계 고분자 바인더의 공단량체의 ?t량이 5 중량% 미만이 되는 경우, 용매에 용해시키기가 어려워 접착층 형성에 적용하기 부적합한 문제가 있었다. Conventionally, in an organic solvent such as acetone When the PVDF polymer binder is used as an adhesive layer for bonding the electrode and the separator after dissolving the PVDF polymer binder, when the amount of the comonomer of the PVDF polymer binder is less than 5 wt%, it is difficult to dissolve in the solvent, There was an unacceptable problem.
이를 해결하고자, NMP 등의 극성용매에 5 중량% 미만의 공단량체를 포함하는 PVDF계 고분자를 용해시켜 접착층을 형성하려고 하였으나, NMP 등의 극성용매는 끓는점이 높아, 고온에서 용매를 가열 건조시켜야 하므로, 공정상 안정성이 저하되고, 비용이 증가하는 문제가 있었다. To solve this problem, it has been attempted to form an adhesive layer by dissolving a PVDF-based polymer containing less than 5% by weight of a comonomer in a polar solvent such as NMP. However, since a polar solvent such as NMP has a high boiling point, , There is a problem that the stability in the process is lowered and the cost is increased.
하지만, 전기방사를 통해 코팅을 할 경우, PVDF계 고분자 바인더의 공단량체의 함량이 5 중량% 미만인 경우에도, 아세톤과 같은 낮은 끓는점을 갖는 용매와 함께 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 공단량체의 함량이 낮을수록 결정성이 높고 부반응이 적은 PVDF계 고분자 바인더를 사용할 수 있어 우수한 전기화학적 특성을 보이는 리튬이차전지를 제공할 수 있다. However, when the coating is carried out by electrospinning, when the content of the comonomer of the PVDF polymer binder is less than 5% by weight, not only can it be used together with a solvent having a low boiling point such as acetone but also the content of the comonomer is low It is possible to use a PVDF polymer binder having a high crystallinity and a low side reaction, thereby providing a lithium secondary battery exhibiting excellent electrochemical characteristics.
상기 접착층은 전기방사법으로 토출된 고분자 섬유가 웹(WEB)을 이룬 형태로서, 전기방사 고분자 섬유는 그 직경이 1 내지 1,000 nm이고, 바람직하게는 100 내지 500 nm이다. 고분자 섬유의 직경이 1,000 nm를 초과하는 경우, 10000 nm 이하의 다공성 코팅층의 표면에 전기방사시, 고분자 섬유의 표면적이 줄어들어 접착력이 감소하는 문제가 있으며, 표면적을 늘리기 위해 다량의 바인더 섬유를 토출하는 경우, 상대적으로 접착층의 두께가 두꺼워져서 전기저항이 증가하는 문제가 있다. 또한, 고분자 섬유의 직경이 1 nm 미만인 경우, 리튬이온의 이동을 방해하는 문제가 발생한다. The adhesive layer is a web-shaped polymer fiber extruded by electrospinning, and the diameter of the electrospun polymer fiber is 1 to 1,000 nm, preferably 100 to 500 nm. When the diameter of the polymer fiber exceeds 1,000 nm, there is a problem that the surface area of the polymer fiber decreases in the case of electrospinning on the surface of the porous coating layer of 10000 nm or less to decrease the adhesive force. In order to increase the surface area, There is a problem that the thickness of the adhesive layer relatively increases and the electrical resistance increases. When the diameter of the polymer fibers is less than 1 nm, there arises a problem that the movement of lithium ions is interrupted.
상기 접착층은 전극과 분리막이 상호 대향하는 면에 형성되며, 각 대향하는 양면의 전부 또는 일부에 형성될 수 있다. 상세하게는 전극 또는 분리막 중 어느 하나의 면에 접착층이 형성되어 상호 접합된 형태일 수 있으며, 전극과 분리막의 상호 대향면 모두에 접착층이 형성되어 접착층과 접착층이 접합된 형태일 수 있다. The adhesive layer is formed on the surface of the electrode and the separator facing each other, and may be formed on all or a part of each of the opposite surfaces. In detail, an adhesive layer may be formed on one surface of an electrode or a separator and may be bonded to each other, or an adhesive layer may be formed on both surfaces of the electrode and the separator to bond the adhesive layer and the adhesive layer.
또한, 상기 접착층은 전극과 분리막의 양 단부가 관통할 수 있도록 서로 구획되어 형성되어야 하며, 도 3(a), (b) 및 (c)는 전극(100) 또는 분리막(200)의 일 단면에 구획되어 형성된 접착층(300)의 예시로, 이는 금속/금속양이온의 통과를 보다 더 용이하게 하여 충방전 특성이 개선되도록 하기 위함이다.3 (a), 3 (b), and 3 (c) are sectional views showing a state in which the
또한, 접착층의 단면은 전극과 분리막의 상호 접합시 전기방사 고분자 섬유가 압력을 받아 형성될 수 있는 모양은 제한없이 가능하나, 바람직하게는 원형, 타원형 또는 다각형을 구비할 수 있다.In addition, the cross-section of the adhesive layer is not limited to the shape that the electrospinning polymer fibers can be formed under the pressure when the electrodes and the separator are bonded to each other, but may be circular, elliptical or polygonal.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 전술한 전극-분리막 복합체를 포함하는 이차전지가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a secondary battery including the above-described electrode-separator composite.
상기 이차전지는 캐소드, 애노드, 상기 캐소드 및 애노드 사이에 개재된 분리막을 포함하고, 이때, 전술한 바와 같이 캐소드 및 애노드 중 하나의 전극이 분라막과의 사이에 접착층을 구비하여, 캐소드-분리막 복합체 또는 애노드-분리막 복합체를 형성할 수 있다. 또한, 캐소드 및 애노드 모두 분리막과 사이에 접착층을 구비하여, 캐소드-분리막-애노드 복합체를 형성할 수도 있다. The secondary battery includes a cathode, an anode, and a separator interposed between the cathode and the anode. At this time, one of the cathode and the anode has an adhesive layer between the cathode and the anode, Or an anode-separator complex. Further, both the cathode and the anode may be provided with an adhesive layer between the separator and a cathode-separator-anode composite.
또한, 상기 전극-분리막 복합체를 포함하는 이차전지에 전해액이 주입되며, 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. In addition, the electrolyte is injected into the secondary battery including the electrode-separator composite, and the electrolyte injection can 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 실시예에 따르면, 상기 전해액으로는 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.According to an embodiment of the present invention, the electrolyte is a salt having a structure such as A + B - , wherein A + includes an ion of an alkali metal cation such as Li + , Na + , K + B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl -, Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2) 3 - anion, or a salt containing an ion composed of a combination of propylene carbonate (PC) such as, ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), di (DMP), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone g-butyrolactone) or an organic solvent composed of a mixture thereof, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따라, 전기방사 고분자 섬유로 형성된 접착층을 포함하는 전극-분리막 복합체 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode-separator composite including an adhesive layer formed of an electrospun polymer fiber.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체 제조방법을 나타낸 순서도이다. 4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing an electrode-separator composite according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전극-분리막 복합체의 제조방법은 고분자 바인더 방사액 공급단계(S10), 고분자 바인더 섬유 토출단계(S20), 접착층 형성단계(S30) 및 접착단계(S40)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the method for manufacturing an electrode-separator composite according to the present invention includes the steps of supplying a polymeric binder spinning solution S10, discharging polymer binder fibers S20, forming an adhesive layer S30, and adhering S40 .
상기 고분자 바인더 방사액 공급단계(S10)는 전기 방사 노즐에 고분자 바인더 방사액을 공급하는 단계로써, 상기 고분자 바인더 방사액은 고분자 바인더 방사 원료를 가열하여 용융하는 방식으로 제조하거나, 유기 용매 중에 분산 또는 용해시키는 방식에 의해 제조될 수 있다.The step (S10) of supplying the polymeric binder spinning solution is a step of supplying the polymeric binder spinning solution to the electrospinning nozzle, wherein the polymeric binder spinning solution is prepared by heating the polymeric binder spinning raw material and melting it, Or by dissolving them.
이때, 상기 고분자 바인더 방사액에 사용되는 고분자 바인더는 전술한 바와 같이, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF,polyvinylidene fluoride)계 고분자, 스티렌-부타디엔 고무(SBR, styrene-butadienerubber), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE,polytetrafluoroethylene), 폴리에틸렌 글리콜(PEG, polyethylene glycol), 폴리프로필렌글리콜(PPG, polypropylene glycol), 톨루엔 다이이소시아네이트(TDI, toluene diisocyanate), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트(polyvinylacetate), 에틸렌-코-비닐 아세테이트(polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide), 셀룰로스 아세테이트(cellulose acetate), 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트(cellulose acetate butyrate), 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트(cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알코올(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 풀루란(pullulan), 카복실 메틸 셀룰로스(carboxyl methyl cellulose), 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합체(acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. As described above, the polymeric binder used in the polymeric binder spinning solution may include a polymer such as polyvinylidene fluoride (PVdF), styrene-butadiene rubber (SBR), polytetrafluoroethylene Polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol (PPG), toluene diisocyanate (TDI), polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, Polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, polyvinylpyrrolidone, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate cetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxylmethyl cellulose (carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, and polyimide, may be used.
아울러, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)계 고분자의 비제한적인 예로는 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 외에, 헥사플루오로프로필렌(HFP), 클로로트리플루오로에틸렌(CTFE), 테트라플루오로에틸렌(TFE), 트리플루오로에틸렌, 트리클로로에틸렌(TCE), 에틸렌, 헥사플루오로이소부틸렌, 퍼플루오로부틸 에틸렌, 퍼플루오로 프로필 비닐 에테르(PPVE), 퍼플루오로 에틸 비닐 에테르(PEVE), 퍼플루오로 메틸 비닐 에테르(PMVE), 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔(PDD) 및 퍼플루오로-2-메틸렌-4-메틸-1,3-디옥솔란(PMD)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 공단량체 유닛을 포함하는 공중합체일 수 있다. In addition, non-limiting examples of the polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer include vinylidene fluoride monomer units, hexafluoropropylene (HFP), chlorotrifluoroethylene (CTFE), tetrafluoroethylene (TFE ), Trifluoroethylene, trichlorethylene (TCE), ethylene, hexafluoroisobutylene, perfluorobutyl ethylene, perfluoropropyl vinyl ether (PPVE), perfluoroethyl vinyl ether (PEVE) (PMD), perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole (PDD) and perfluoro-2-methylene- ≪ / RTI > and a comonomer unit selected from the group consisting of < RTI ID = 0.0 >
또한, 상기 용매는 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 사염화탄소, 이염화탄소, 삼염화에탄, 염화비닐, 이염화에틸렌, 삼염화에틸렌 및 사염화에틸렌와 같은 염소계 유기 용매나 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide, DMAC), 디클로메탄, 1,2-디클로로메탄, 벤젠, 톨루엔, 사염화탄소, 크실렌, 테트라하이드로 퓨란, 헥산, 햅타인, 옥테인을 포함하는 지방족 유기 용매, 방향족 유기 용매, 에테르류, 케톤류 및 에스테르류 및 이들의 혼합물 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The solvent may be a chlorinated organic solvent such as chloroform, methylene chloride, carbon tetrachloride, dichloromethane, trichloroethane, vinyl chloride, ethylene dichloride, trichlorethylene and tetrachlorethylene, dimethylacetamide (DMAC) At least one of an aliphatic organic solvent, an aromatic organic solvent, an ether, a ketone and an ester, and a mixture thereof, such as an aliphatic organic solvent including 2-dichloromethane, benzene, toluene, carbon tetrachloride, xylene, tetrahydrofuran, hexane, But is not limited thereto.
상기 고분자 바인더 방사액은 상기 고분자 바인더의 함량을 전체 방사액의 100 중량% 대비 10 내지 30 중량%으로 할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 함량은 고분자 바인더의 특성(분자량, 분자구조, 유리전이 온도 및 용해도 등), 및 용매의 특성(점성, 탄성, 농도, 표면 장력 및 전도성 등). 전기 방사 조건 등 공정 조건을 고려하여 결정될 수 있다. The polymeric binder spinning solution may contain the polymer binder in an amount of 10 to 30% by weight based on 100% by weight of the total spinning solution, but is not limited thereto. The above contents are the characteristics (molecular weight, molecular structure, glass transition temperature and solubility) of the polymeric binder and the characteristics of the solvent (viscosity, elasticity, concentration, surface tension and conductivity). And may be determined in consideration of process conditions such as electrospinning conditions.
다음으로, 상기 고분자 바인더 섬유 토출 단계(S20)는 전기방사 장치에 공급된 고분자 바인더 방사액에 전압을 인가하여 섬유 형태로 토출하는 단계이다. Next, the polymer binder fiber discharging step (S20) is a step of applying voltage to the polymeric binder spinning solution supplied to the electrospinning apparatus to discharge the polymer binder fiber in a fiber form.
상세하게는, 상기 고분자 바인더 방사액을 공급 장치를 이용하여 전기방사 노즐에 연결하고, 노즐과 집전체 사이에 고전압 발생장치를 이용하여 고전계(高電界, ~100kV)를 형성시켜 전기방사를 실시한다. 고전압에 걸린 노즐에서 필라멘트들이 방사되어 소정의 거리를 두고 위치하는 집결판으로 집적되어 웹(web)이 형성된다. 전계의 크기는 노즐과 집전체 사이의 거리와 관계가 있으며, 전기방사를 용이하게 하기 위하여 이들 사이의 관계를 조합하여 사용한다. Specifically, the polymeric binder spinning solution is connected to an electrospinning nozzle by using a feeding device, and a high electric field (high electric field, ~ 100 kV) is formed between the nozzle and the current collector by using a high voltage generating device to perform electrospinning do. Filaments are radiated from nozzles at high voltage and integrated into a collecting plate positioned at a predetermined distance to form a web. The size of the electric field is related to the distance between the nozzle and the current collector, and the relationship between them is used in combination to facilitate electrospinning.
이때 사용되는 전기방사장치로는 특별히 한정되는 것은 아니며, 일반적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 일렉트로-브로운법이나 원심전기방사 방법 등을 사용할 수도 있다. The electrospinning device to be used at this time is not particularly limited, and a generally used electrospinning device may be used, and an electro-bronzing method or a centrifugal electrospinning method may be used.
본원 발명의 구체적인 일 실시태양에 따르면, 상기 방사 조건은 방사 전압 10kV 내지 1000kV, 방사거리 10cm 내지 100cm, 방사속도 0.5ml/hr 내지 10ml/hr 인 것이나, 이에 한정되는 것은 아니며 방사 조건에 따라 적절하게 조절이 가능하다. 상기 방법에 따라 직경이 대부분 1㎛ 미만인 필라멘트 섬유를 수득할 수 있다. According to a specific embodiment of the present invention, the spinning conditions include a spinning voltage of 10 kV to 1000 kV, a spinning distance of 10 cm to 100 cm, and a spinning speed of 0.5 ml / hr to 10 ml / hr. Adjustable. According to the above method, filament fibers having a diameter of less than 1 mu m can be obtained.
상기 접착층 형성단계(S30)는 상기 고분자 바인더 섬유 토출단계(S20)를 거쳐 형성된 고분자 바인더 섬유가 전극 또는 분리막 중 적어도 어느 일 표면을 코팅하여 접착층을 형성하는 단계로, 토출되는 고분자 바인더 섬유는 직접 전극 또는 분리막의 일 표면을 코팅하여 웹을 형성할 수도 있고, 별도로 접착층 웹을 형성한 후, 이를 전극또는 분리막표면에 부착하는 방식으로 코팅할 수도 있다. The adhesive layer forming step S30 is a step in which the polymeric binder fibers formed through the polymeric binder fiber discharging step S20 form an adhesive layer by coating at least one surface of an electrode or a separation membrane, Alternatively, one surface of the separator may be coated to form a web, or an adhesive layer web may be separately formed and then coated on the surface of the electrode or separator.
아울러, 상기 접착단계(S30) 후 최소 1회의 열간 압연 또는 최소 1회의 냉간 압연을 수행하는 압연단계를 더 포함할 수 있다. 또 다르게는 열간 압연과 냉간 압연을 2회 이상 조합하여 살용할 수 있으며, 구체적인 일 실시예 양태에 따르면 바람직하게는 적어도 1회의 열간 압연 단계를 수행하는 하는 것이다. 이때, 상기 열간 압연에 의해 접착층 웹에 함유된 용매가 적어도 일부 제거될 수 있다. In addition, it may further include a rolling step of performing at least one hot rolling or at least one cold rolling after the adhering step (S30). Alternatively, hot rolling and cold rolling may be used in combination of two or more times. According to a specific embodiment, preferably, at least one hot rolling step is carried out. At this time, at least a part of the solvent contained in the adhesive layer web can be removed by the hot rolling.
구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 압연을 압연 롤러를 이용하여 수행될 수 있다. 압연 온도, 압력, 접착층 웹과 롤러의 접촉시간, 롤러의 회전 속도 등 압연 대상물, 즉 전수한 단계로부터 수득된 접착층의 상태에 따라 달라질 수 있으며, 사용 목적에 적합한 물성을 갖는 접착층 웹을 수득하기 위해 적절하게 조절될 수 있다.According to a specific embodiment, the rolling may be performed using a rolling roller. The rolling temperature, the pressure, the contact time of the adhesive layer web and the roller, and the rotational speed of the roller, and may be varied depending on the state of the adhesive layer obtained from the preliminary step and suitable for obtaining an adhesive layer web having properties suitable for the intended use .
접착단계(S40)는 표면에 접착층이 코팅된 전극 또는/및 분리막을 접착층이 사이에 구비되도록 가압하여 상호 접착하는 단계이다. 상기 가압을 통해 접착층을 구성하는 바인더 고분자 섬유간의 결착력이 향상되어 이차전지의 내구성이 증가된다. The bonding step S40 is a step of pressing and bonding the electrodes and / or the separation layer coated with the adhesive layer on the surface so that the adhesive layer is interposed therebetween. The binding force between the binder polymer fibers constituting the adhesive layer is improved by the pressing, thereby increasing the durability of the secondary battery.
상기 접착단계(S40) 이후에 접착층 웹을 큐어링 하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 상기 큐어링 단계는 접착층 웹이 건조되면서 상기 압연 과정 중 제거되지 않은 용매가 추가적으로 제거된다. 본 발명에 따른 공정에 있어서, 이전 단계인 접착단계(S30)와 본 단계에서 용매가 제거되므로 별도의 건조단계가 수행되지 않아 공정 수행상 유리한 측면이 있다. 또한, 접착층 웹이 건조됨에 따라 고분자 바인더가 경화되면서 인장강도가 향상되는 물리적 특성이 보강된다. 본원 발명의 구체적인 일 실시 양태에 따르면 상기 큐어링 단계는 가열조건에서 수행되는 것이다. 가열 조건의 일례로는 5℃의 비율로 300℃까지 승온한 후 1시간 이상, 바람직하게는 3시간 이상 유지할 수 있다. 바람직하게는 상기 가열은 일정한 압력 조건하에서 수행될 수 있다. The step of curing the adhesive layer web after the bonding step (S40) may be further performed. In the curing step, the adhesive layer web is dried, and the solvent that has not been removed during the rolling process is additionally removed. In the process according to the present invention, since the solvent is removed in the bonding step (S30), which is the previous step, and a separate drying step is not performed, there is a favorable aspect in the process execution. Further, as the adhesive layer web is dried, the polymeric binder is cured and the physical properties of improving the tensile strength are reinforced. According to a specific embodiment of the present invention, the curing step is performed under heating conditions. As an example of the heating conditions, the temperature can be raised to 300 캜 at a rate of 5 캜 and maintained for 1 hour or more, preferably 3 hours or more. Preferably, the heating can be carried out under constant pressure conditions.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예들을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 의해 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 해당 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments according to the present invention can be modified in various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments. The embodiments of the present invention are provided to explain the present invention more fully to those skilled in the art.
전극-분리막 복합체의 제조Preparation of electrode-separator composite
[실시예 1][Example 1]
비닐리덴플루오라이드 단량체 유닛을 95 중량% 함유하고, 헥사플루오로프로필렌 단량체 유닛을 5 중량% 함유하는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체 용융시켜 고분자 바인더 방사액을 제조하였고, 이를 전기방사 노즐에 투입하였다. 이 후 전기방사 노즐과 집전체 사이에 전압을 인가하여 전기방사를 실시하였으며, 고전압에 걸린 전기방사 노즐에서 고분자 바인더 섬유들이 방사되어, 집전체 상에 배치된 분리막 표면에 전기방사 고분자 섬유의 웹으로 이루어진 접착층을 형성하였다. A polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer containing 95% by weight of a vinylidene fluoride monomer unit and containing 5% by weight of a hexafluoropropylene monomer unit was melted to prepare a polymer binder spinning solution, which was subjected to electrospinning And injected into a nozzle. Thereafter, a voltage was applied between the electrospinning nozzle and the current collector to perform electrospinning. Polymeric binder fibers were radiated from the electrospinning nozzle at a high voltage, and the surface of the separator disposed on the current collector was coated with the electrospun polymer web Thereby forming an adhesive layer.
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, 건조하고, 롤 프레스를 실시하여, 캐소드를 제조하였다.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 m, dried, and rolled to produce a cathode.
이후 상기 접착층이 형성된 분리막에 대면하도록 상기 제조된 캐소드를을 배치하고, 압력을 가함으로써, 캐소드와과 분리막을 접착하여 전극-분리막 복합체(캐소드-분리막 복합체)를 제조하였다.
Then, the prepared cathode was disposed so as to face the separation membrane having the adhesive layer formed thereon, and by applying pressure, the cathode and the separator were bonded to each other to prepare an electrode-separator composite (cathode-separator composite).
[실시예 2][Example 2]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전극-분리막 복합체를 제조하되, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체는 비닐리덴플루오라이드 단량체 유닛 96 중량%를 함유하고, 헥사플르오로프로필렌 단량체 유닛을 4 중량%를 함유하는 공중합체를 사용하였다.
An electrode-separator composite was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer contained 96% by weight of a vinylidene fluoride monomer unit and 4% by weight of a hexafluoropropylene monomer unit % ≪ / RTI >
[실시예 3][Example 3]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전극-분리막 복합체를 제조하되, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체는 비닐리덴플루오라이드 단량체 유닛 97 중량%를 함유하고, 헥사플르오로프로필렌 단량체 유닛을 3 중량%를 함유하는 공중합체를 사용하였다.
The polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer contained 97 wt% of a vinylidene fluoride monomer unit, and the hexafluoropropylene monomer unit was used in an amount of 3 % ≪ / RTI >
[실시예 4][Example 4]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전극-분리막 복합체를 제조하되, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체는 비닐리덴플루오라이드 단량체 유닛 98 중량%를 함유하고, 헥사플르오로프로필렌 단량체 유닛을 2 중량%를 함유하는 공중합체를 사용하였다.
The electrode-separator composite was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer contained 98% by weight of the vinylidene fluoride monomer unit and 2% by weight of the hexafluoropropylene monomer unit % ≪ / RTI >
[실시예 5][Example 5]
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 전극-분리막 복합체를 제조하되, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체는 비닐리덴플루오라이드 단량체 유닛 99 중량%를 함유하고, 헥사플르오로프로필렌 단량체 유닛을 1 중량%를 함유하는 공중합체를 사용하였다.
The polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer contained 99% by weight of a vinylidene fluoride monomer unit, and the hexafluoropropylene monomer unit was replaced with 1% by weight of a vinylidene fluoride monomer unit. % ≪ / RTI >
[실시예 6][Example 6]
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 하고, 롤 프레스(roll press)를 실시하여, 애노드를 제조하였다. 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 applied to a copper (Cu) thin film as an anode current collector having a thickness of 90 탆, dried, and rolled to produce an anode.
실시예 1과 동일한 조건의 전기 방사 방법으로 상기 제조된 애노드의 활물질층 상에 전기 방사 고분자 섬유의 웹으로 이루어진 접착층을 형성하였다. An adhesive layer composed of a web of an electrospun polymer fiber was formed on the active material layer of the anode prepared above by an electrospinning method under the same conditions as in Example 1.
이 후, 접착층이 형성된 애노드에 대면하도록 실시예 1에서 제조된 전극-분리막 복합체를 배치하고, 압력을 가함으로써, 애노드와 전극(캐소드)-분리막 복합체를 접착하여 전극-분리막 복합체(캐소드-분리막-애노드 복합체)를 제조하였다.
Thereafter, the electrode-separator composite prepared in Example 1 was placed so as to face the anode on which the adhesive layer was formed, and the anode and the electrode (cathode) Anode composite).
[비교예 1][Comparative Example 1]
비닐리덴플루오라이드 단량체 유닛 90 중량%를 함유하고, 헥사플루오로프로필렌 단량체 유닛 10중량%를 함유하는 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체를 아세톤에 용해시켜 고분자 바인더 코팅액을 제조하였으며, 상기 코팅액을 분리막 표면에 스핀코팅 방식으로 코팅하여 접착층을 형성하였다. 이 후 전극과 분리막 사이에 접착층이 위치하도록 압력을 가하여 전극과 분리막을 접착하여 전극-분리막 복합체를 제조하였다.
A polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer containing 90% by weight of a vinylidene fluoride monomer unit and containing 10% by weight of a hexafluoropropylene monomer unit was dissolved in acetone to prepare a polymeric binder coating liquid, The coating solution was coated on the surface of the separator by spin coating to form an adhesive layer. Thereafter, pressure was applied between the electrode and the separator to place the adhesive layer therebetween, and the electrode and separator were bonded to each other to prepare an electrode-separator composite.
[비교예 2][Comparative Example 2]
상기 비교예 1과 동일한 방법으로 전극-분리막 복합체를 제조하되, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체는 비닐리덴플루오라이드 단량체 유닛 80 중량%를 함유하고, 헥사플루오로프로필렌 단량체 유닛 20 중량%를 함유하는 공중합체를 사용하였다.
An electrode-separator composite was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer contained 80 wt% of a vinylidene fluoride monomer unit, 20 wt% of a hexafluoropropylene monomer unit % Was used.
[비교예 3][Comparative Example 3]
상기 비교예 1과 동일한 방법으로 전극-분리막 복합체를 제조하되, 스핀코팅 방식 대신 딥코팅 방식으로 코팅하여 접착층을 형성하였다.
An electrode-separator composite was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that a dip coating method was used instead of the spin coating method to form an adhesive layer.
[비교예 4][Comparative Example 4]
상기 비교예 2와 동일한 방법으로 전극-분리막 복합체를 제조하되, 스핀코팅 방식 대신 딥코팅 방식으로 코팅하여 접착층을 형성하였다.
An electrode-separator composite was prepared in the same manner as in Comparative Example 2, except that a dip coating method was used instead of the spin coating method to form an adhesive layer.
이차전지의 제조Manufacture of Secondary Battery
[실시예 7][Example 7]
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 하고, 롤 프레스(roll press)를 실시하여, 애노드를 제조하였다.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 applied to a copper (Cu) thin film as an anode current collector having a thickness of 90 占 퐉, dried, and rolled to produce an anode.
실시예 1에서 제조된 전극-분리막 복합체(캐소드-분리막 복합체)와 상기 애노드를 스태킹 방식을 이용하여 단위 셀들을 조립하였다. 그런 다음, 전해액 (에틸렌카보네이트(EC)/프로필렌카보네이트(PC)/디에틸카보네이트(DEC) = 3/2/5 (부피비), 리튬헥사플로로포스페이트 (LiPF6) 1몰)을 주입하여 이차전지를 제조하였다.The unit cells were assembled using the electrode-separator composite (cathode-separator composite) prepared in Example 1 and the anode using the stacking 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 ) .
[실시예 8 내지 11][Examples 8 to 11]
실시예 2 내지 5에서 제조된 전극-분리막 복합체를 이용한 점을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다. A secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 7, except that the electrode-separator composite prepared in Examples 2 to 5 was used.
[실시예 12][Example 12]
실시예 6에서 제조된 전극-분리막 복합체(캐소드-분리막-애노드 복합체)를 이용하여 단위 셀들을 조립하였다. 그런 다음, 전해액 (에틸렌카보네이트(EC)/프로필렌카보네이트(PC)/디에틸카보네이트(DEC) = 3/2/5 (부피비), 리튬헥사플로로포스페이트 (LiPF6) 1몰)을 주입하여 이차전지를 제조하였다.The unit cells were assembled using the electrode-separator composite (cathode-separator-anode composite) prepared in Example 6. 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 ) .
[비교예 5 내지 8][Comparative Examples 5 to 8]
비교예 1 내지 4에서 제조된 전극-분리막 복합체를 이용한 점을 제외하고는, 실시예 7과 동일한 방법으로 이차전지를 제조하였다.
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 7, except that the electrode-separator composite prepared in Comparative Examples 1 to 4 was used.
이상와 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.
100 : 전극
200 : 분리막
210 : 다공성 고분자 기재
220 : 다공성 코팅층
300 : 접착층100: electrode
200: separator
210: Porous polymer substrate
220: Porous coating layer
300: adhesive layer
Claims (16)
분리막; 및
상기 전극과 분리막 사이에 구비되는 접착층;을 포함하며,
상기 접착층은 전기방사 고분자 섬유로 형성되고,
상기 전기방사 고분자 섬유는 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 및 헥사플루오로프로필렌 단량체 유닛을 95:5 내지 99:1의 중량비로 포함하는 공중합체인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.electrode;
Separation membrane; And
And an adhesive layer disposed between the electrode and the separator,
Wherein the adhesive layer is formed of an electrospun polymer fiber,
Wherein the electrospun polymer fiber is a copolymer comprising a vinylidene fluoride monomer unit and a hexafluoropropylene monomer unit in a weight ratio of 95: 5 to 99: 1.
상기 분리막은 다공성 고분자 기재 또는
다공성 고분자 기재 및 상기 다공성 고분자 기재 중 적어도 일면상에 형성된 다공성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.The method according to claim 1,
The separator may be a porous polymeric substrate or
A porous polymer substrate, and a porous coating layer formed on at least one surface of the porous polymer substrate.
상기 전기방사 고분자 섬유의 직경은 10 내지 1,000 nm인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체. The method according to claim 1,
Wherein the diameter of the electrospun polymer fiber is 10 to 1,000 nm.
상기 접착층은 상기 전극과 분리막이 대향하는 양면의 전부 또는 일부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체. The method according to claim 1,
Wherein the adhesive layer is formed on all or a part of both surfaces of the electrode and the separator facing each other.
상기 접착층은 원형, 타원형 또는 다각형의 단면을 구비하는 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.The method according to claim 1,
Wherein the adhesive layer has a circular, elliptical or polygonal cross-section.
상기 접착층은 상기 전극과 분리막의 양 단부가 관통할 수 있도록 서로 구획되어 형성된 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체. The method according to claim 1,
Wherein the adhesive layer is formed so that both ends of the electrode and the separation membrane can pass through each other.
상기 전극은 캐소드 또는 애노드인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.The method according to claim 1,
Wherein the electrode is a cathode or an anode.
상기 전극-분리막 복합체는 캐소드-분리막 복합체, 애노드-분리막 복합체 또는 캐소드-분리막-애노드 복합체인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.The method according to claim 1,
Wherein the electrode-separator composite is a cathode-separator composite, an anode-separator composite or a cathode-separator-anode composite.
상기 고분자 바인더 방사액에 전압을 인가하여 고분자 바인더 섬유를 토출하는 단계;
상기 고분자 바인더 섬유가 전극 또는 분리막 중 적어도 어느 일 표면을 코팅하여 접착층을 형성하는 단계; 및
상기 접착층을 사이에 두고 상기 전극 및 분리막을 가압하여 접착하는 단계;를 포함하며,
상기 고분자 바인더 방사액은 비닐리덴 플루오라이드 단량체 유닛 및 헥사플루오로프로필렌 단량체 유닛을 95:5 내지 99:1의 중량비로 포함하는 공중합체인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체의 제조방법. Supplying a polymeric binder spinning solution to the spinning nozzle;
Applying a voltage to the polymeric binder spinning solution to discharge the polymeric binder fibers;
Coating the polymeric binder fiber with at least one surface of the electrode or the separation membrane to form an adhesive layer; And
And pressing and bonding the electrode and the separator with the adhesive layer interposed therebetween,
Wherein the polymeric binder spinning solution is a copolymer comprising a vinylidene fluoride monomer unit and a hexafluoropropylene monomer unit at a weight ratio of 95: 5 to 99: 1.
상기 전압은 10 내지 1000 V인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체의 제조방법. 16. The method of claim 15,
Wherein the voltage is between 10 and 1000 volts.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140136886A KR101731982B1 (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Electrode-separator assembly, secondary battery comprising the same, and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140136886A KR101731982B1 (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Electrode-separator assembly, secondary battery comprising the same, and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160042666A KR20160042666A (en) | 2016-04-20 |
KR101731982B1 true KR101731982B1 (en) | 2017-05-02 |
Family
ID=55917416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020140136886A KR101731982B1 (en) | 2014-10-10 | 2014-10-10 | Electrode-separator assembly, secondary battery comprising the same, and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101731982B1 (en) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102607418B1 (en) * | 2018-10-22 | 2023-11-27 | 주식회사 엘지화학 | Polyolefin-based separator with adhesive layers and method of manufacturing the same |
JP2024514898A (en) * | 2021-09-27 | 2024-04-03 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | Electrode assembly and battery cell including the same |
KR102653788B1 (en) * | 2021-09-27 | 2024-04-02 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Electrode assembly and battery cell including the same |
KR20230116571A (en) * | 2022-01-28 | 2023-08-04 | 삼성에스디아이 주식회사 | Electrode and rechargeable lithium battery including the same |
-
2014
- 2014-10-10 KR KR1020140136886A patent/KR101731982B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160042666A (en) | 2016-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6764468B2 (en) | Composite separation membrane for electrochemical device including adhesive layer and electrochemical device provided with this | |
KR100918751B1 (en) | Electrode havig improved interfacial adhesion with separator and electrochemical device comprising the same | |
US8841031B2 (en) | Surface-treated microporous membrane and electrochemical device prepared thereby | |
KR101020325B1 (en) | A separator for progressing a united force to electrode and a electrochemical device containing the same | |
KR100727247B1 (en) | Organic/inorganic composite separator having morphology gradient, and manufacturing method thereof and electrochemical device containing the same | |
KR101996642B1 (en) | A separator for an electrochemical device comprising a coating layer with low resistance and a method for manufacturing the same | |
KR102437371B1 (en) | A separator for an electrochemical device and a method for manufacturing the same | |
KR20200078416A (en) | A separator for an electrochemical device comprising a multi-layered porous coating layer and a method for manufacturing the same | |
JP2011528843A (en) | Separator provided with porous coating layer and electrochemical device provided with the same | |
KR20160126343A (en) | A separator with enhanced boding properties and wettability for electrochemical device and a electrochemical device comprising the same | |
KR101731982B1 (en) | Electrode-separator assembly, secondary battery comprising the same, and manufacturing method thereof | |
KR20170015149A (en) | Selective ion adsorbable separator, method for manufacturing the same and electrochemical cell comprising the same | |
KR20140050874A (en) | Porous separator having uniform pore configuration and secondary battery comprising the same | |
CN113661221B (en) | Binder resin composition and separator for electrochemical device comprising the same | |
KR101822854B1 (en) | Electrode and electrochemical device including the same | |
KR102067145B1 (en) | A separator for an electrochemical device comprising a coating layer with low resistance and a method for manufacturing the same | |
KR102120446B1 (en) | Separator for electrochemical device with improved safety and Electrochemical device comprising the same | |
KR102714011B1 (en) | A method for manufacturing a separator for an electrode device and a separator thereby | |
KR101910222B1 (en) | A multi-layered separator having high heat resistance property for a secondary battery | |
KR102134016B1 (en) | Electrode and electrochemical device including the same | |
KR102368709B1 (en) | Separator for electrochemical device and manufacturing method thereof | |
US20210280944A1 (en) | Separator for electrochemical device and method for manufacturing the same | |
CN115380431A (en) | Electrochemical device | |
KR20220095168A (en) | A method for manufacturing a separator for an electrochemical device and a separator produced therefrom | |
JP2024526927A (en) | Separator for electrochemical device and electrochemical device including the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |