KR101883535B1 - A separator for a secondary battery with enhanced safety - Google Patents

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Abstract

본 발명은 안전성이 향상된 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 외부 충격에 대해 대면적의 단락을 유도하여 국소적인 단락에 의해 발생할 수 있는 열폭주를 방지하는 등 안전성이 향상된 젤리-롤형 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 대한 것이다.
본 발명에 따른 전극 조립체는 외주측을 감싸는 분리막 부분의 강도가 낮아 외부 충격에 의해 쉽게 파단되어 단락이 대면적으로 발생되도록 유도함으로써 단락에 의한 열폭주나 발화가 국소 부분에 집중되는 것을 방지하는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 전극 조립체를 포함하는 리튬 이차 전지는 내열 안전성이 향상되는 효과가 있다.
The present invention relates to an electrode assembly having improved safety and a secondary battery including the electrode assembly. More particularly, the present invention relates to a jelly-roll type electrode assembly having improved safety, such as preventing a thermal runaway caused by a local short circuit by inducing a large-sized short circuit to an external impact, and a secondary battery including the same.
The electrode assembly according to the present invention has a low strength of the separator portion surrounding the outer periphery and is easily broken by an external impact to induce a short circuit to be generated in a large area so that thermal congestion due to a short circuit or firing can be prevented from concentrating on a local portion . In addition, the lithium secondary battery including the electrode assembly according to the present invention has an effect of improving heat and safety.

Description

안전성이 강화된 이차 전지용 분리막{A separator for a secondary battery with enhanced safety}[0001] The present invention relates to a separator for a secondary battery,

본 발명은 안전성이 향상된 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 외부 충격에 대해 대면적의 단락을 유도하여 국소적인 단락에 의해 발생할 수 있는 열폭주를 방지하는 등 안전성이 향상된 젤리-롤형 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 대한 것이다.
The present invention relates to an electrode assembly having improved safety and a secondary battery including the electrode assembly. More particularly, the present invention relates to a jelly-roll type electrode assembly having improved safety, such as preventing a thermal runaway caused by a local short circuit by inducing a large-sized short circuit to an external impact, and a secondary battery including the same.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코 더, 태블릿 PC 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목을 받는 분야이고, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 에너지 효율을 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. Cell phones, camcorders, tablet PCs and notebook PCs, as well as the energy of electric vehicles, has been expanding its efforts to research and develop electrochemical devices. The electrochemical device is one of the most popular fields in this respect. Of these, the development of a rechargeable secondary battery has become a focus of attention. In recent years, in order to improve capacity density and energy efficiency, Research and development on the design of electrodes and batteries are underway.

현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990 년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다.Among the currently applied secondary batteries, the lithium secondary battery developed in the early 1990s has advantages such as higher operating voltage and higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd and sulfuric acid-lead batteries using an aqueous electrolyte solution .

상기 리튬 이차 전지는 양극, 분리막 및 음극 순차적으로 적층하여 적층체를 제조한 후 상기 적층체를 수회 권취한 젤리-롤 타입의 전극 조립체를 케이스에 장입하여 제조된다. 여기에서 분리막은 폴리올레핀계 고분자 재료로 이루어진 다공성 박막 시트가 이용된다. 또한, 리튬 이차 전지는 전지 케이스의 형상에 따라, 전극 조립체가 금속 캔에 내장되어 있는 캔형 이차 전지와 전극 조립체가 알루미늄 라미네이트 시트의 파우치에 내장되어 있는 파우치형 이차 전지로 분류될 수 있다. 그리고, 캔형 이차 전지는 다시 금속 캔의 형태에 따라 원통형 전지와 각형 전지로 분류될 수 있다.The lithium secondary battery is manufactured by laminating an anode, a separator, and a cathode sequentially to produce a laminate, and then winding the laminate several times to charge a jelly-roll type electrode assembly into the case. Here, a porous thin sheet made of a polyolefin-based polymer material is used as the separation membrane. Also, the lithium secondary battery can be classified into a can-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a metal can, and a pouch-type secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a pouch of an aluminum laminate sheet, depending on the shape of the battery case. The can-type secondary battery can be classified into a cylindrical battery and a prismatic battery depending on the shape of the metal can.

도 1은 종래 기술에 따른 이차 전지를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 일반적으로 원통형 이차 전지는, 원통형 전지캔(10), 전지캔(10)의 내부에 수용되는 젤리-롤 형태의 전극 조립체(30), 전지캔(10)의 상부에 결합되는 캡 조립체(20), 캡 조립체(20)를 장착하기 위해 전지캔(10)의 선단에 마련된 비딩부(11) 및 전지를 밀봉하기 위한 클림핑(crimping) 부위(12)를 구비한다. 1 schematically shows a secondary battery according to the prior art. 1, a cylindrical rechargeable battery generally includes a cylindrical battery can 10, a jelly-roll type electrode assembly 30 housed inside the battery can 10, A beading portion 11 provided at the tip of the battery can 10 for mounting the cap assembly 20 and a crimping portion 12 for sealing the battery.

전극 조립체(30)는 양극과 음극 사이에 세퍼레이터가 개재된 상태로 젤리-롤 형태로 권취된 구조이며, 양극에는 양극 리드(31)가 부착되어 캡 조립체(20)에 접속되어 있고, 음극에는 음극 리드(32)가 부착되어 전지캔(10)의 하단에 접속되어 있다.
The electrode assembly 30 has a structure in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode and is wound in a jelly-roll form. The positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode and connected to the cap assembly 20, And a lead 32 is attached to the lower end of the battery can 10.

이러한 이차 전지의 전극 조립체에서 외부 충격에 의해 분리막의 파단이 일어날 수 있는데 이 경우 양극과 음극이 직접 접촉하여 단락(short circuit)이 발생할 수 있으며, 단락 반응열의 영향을 받아 분리막이 순간적으로 수축하고 단락 범위가 급속하게 확대되면서 단락 반응열이 급격하게 증대해 이상 과열에 이른다. 이상 과열에 이르면 양극 및 음극 활물질층이 과열에 의해 발화되는 등 심각한 피해를 야기할 수 있다. In such an electrode assembly of the secondary battery, breakage of the separator may occur due to external impact. In this case, a short circuit may occur due to the direct contact between the anode and the cathode, and the separator shrinks momentarily due to the short- As the range expands rapidly, the heat of short-circuit reaction sharply increases and leads to abnormal superheat. If overheating occurs, the anode and anode active material layers may be ignited by overheating and cause serious damage.

따라서 분리막의 파단에 의해 야기되는 이상 과열이나 발화를 방지하기 위한 분리막 개발의 필요가 요청되고 있다.
Therefore, there is a need to develop a separator for preventing abnormal overheating or ignition caused by breakage of the separator.

본 발명은 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전극 조립체에 외부로부터 충격이 가하여지는 경우 분리막의 대면적 파막을 유도하여 열폭주나 발화와 같은 이상 과열이 분리막의 국소 부위에 집중되는 것을 방지하기 위한 안전성이 향상된 전극 조립체 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에서 기재되는 수단 또는 방법, 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide an electrode assembly that induces a large-area corrugated membrane of the separator when an impact is applied to the electrode assembly, And an object of the present invention is to provide a lithium secondary battery including the electrode assembly. 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.

본 발명은 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 , 이차 전지용 젤리-롤형 전극 조립체를 제공한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a jelly-roll type electrode assembly for a secondary battery.

상기 젤리-롤형 전극 조립체는 금속재의 음극용 집전체 및 상기 음극용 집전체의 일면에 형성된 음극 활물질층을 포함하는 음극; 금속재의 양극용 집전체 및 상기 양극용 집전체의 일면에 형성된 양극 활물질층을 포함하는 양극; 및 상기 음극과 양극의 사이에 개재된 분리막;을 포함하며, 상기 분리막은 저강도(?强度) 영역을 포함하며, 상기 저강도 영역은 전극 조립체의 외측 단부로부터 일(1) 권취 단위 이상을 차지하는 분리막의 일부분이고, 상기 저강도 영역은 상기 분리막 중 상기 저강도 영역을 제외한 타(他) 영역에 비해 강도가 낮을 수 있다. The jelly-roll type electrode assembly includes a negative electrode including a current collector for a negative electrode of a metal material and a negative electrode active material layer formed on a surface of the current collector for the negative electrode; A positive electrode comprising a positive electrode current collector made of a metal material and a positive electrode active material layer formed on one surface of the positive electrode current collector; And a separation membrane sandwiched between the cathode and the anode, wherein the separation membrane includes a low strength region, wherein the low strength region occupies more than one winding unit from the outer end of the electrode assembly And the low strength region may have a lower strength than the other regions of the separation membrane except for the low strength region.

여기에서 상기 저강도 영역은 타 영역에 비해 파단 강도가 70% 이하일 수 있다. Here, the low strength region may have a breaking strength of 70% or less as compared with the other regions.

또한, 상기 저강도 영역은 코로나 방전 처리에 의해 형성될 수 있다. Further, the low strength region may be formed by a corona discharge treatment.

그리고, 상기 저강도 영역은 전극 조립체의 외측 단부로부터 일(1) 권취 단위 이상 이(2) 권취 단위 이하를 차지하는 분리막의 일부분일 수 있다. The low strength region may be a part of the separation membrane occupying not more than (1) winding units or less than (2) winding units from the outer end of the electrode assembly.

또한, 상기 분리막은 다공성 기재를 포함할 수 있으며, 더 나아가 상기 분리막은 다공성 기재의 적어도 일면의 전부 또는 일부분에 유/무기 복합 다공성 코팅층이 더 형성되어 있을 수 있다. 여기에서, 상기 분리막은 저강도 영역에 상기 유/무기 복합 다공성 코팅층이 형성되지 않을 수 있다. In addition, the separation membrane may include a porous substrate, and further, the separation membrane may further include an organic / inorganic composite porous coating layer formed on all or a part of at least one surface of the porous substrate. Here, the separation membrane may not be formed with the organic / inorganic composite porous coating layer in a low strength region.

또한, 상기 분리막의 저강도 영역에 대면하는 음극 및/또는 양극 부분은 음극 활물질층 및/또는 양극 활물질층이 형성되지 않을 수 있다. The negative electrode and / or positive electrode portion facing the low strength region of the separator may not be formed with the negative electrode active material layer and / or the positive electrode active material layer.

또한, 본 발명은 전술한 특징을 갖는 전극 조립체를 포함하는 이차 전지를 제공한다.
The present invention also provides a secondary battery including an electrode assembly having the above-described characteristics.

본 발명에 따른 전극 조립체는 외주측을 감싸는 분리막 부분의 강도가 낮아 외부 충격에 의해 쉽게 파단되어 단락이 대면적으로 발생되도록 유도함으로써 단락에 의한 열폭주나 발화가 국소 부분에 집중되는 것을 방지하는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 따른 전극 조립체를 포함하는 리튬 이차 전지는 내열 안전성이 향상되는 효과가 있다.
The electrode assembly according to the present invention has a low strength of the separator portion surrounding the outer periphery and is easily broken by an external impact to induce a short circuit to be generated in a large area so that thermal congestion due to a short circuit or firing can be prevented from concentrating on a local portion . In addition, the lithium secondary battery including the electrode assembly according to the present invention has an effect of improving heat and safety.

첨부된 도면은 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것으로, 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. 한편, 본 명세서에 수록된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 축척 또는 비율 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 원통형 이차 전지를 도식화하여 나타낸 것이다.
도 2는 외부 충격에 의해 국부적 손상이 발생된 원통형 전지의 단면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 구체적인 일 실시형태에 따른 전극 조립체의 분해도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 구체적인 일 실시형태에 따른 젤리-롤 타입 전극 조립체의 단면을 도시한 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this application, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. On the other hand, the shape, size, scale or ratio of the elements in the drawings incorporated herein can be exaggerated to emphasize a clearer description.
1 is a schematic view of a conventional cylindrical secondary battery.
2 schematically shows a cross-section of a cylindrical battery in which local damage is caused by an external impact.
3 and 4 show an exploded view of an electrode assembly according to a specific embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of a jelly-roll type electrode assembly according to a specific embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, ‘포함하다’ 또는 ‘가지다’ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present invention, terms such as "comprises" or "having" are used to designate the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

본 발명은 이차 전지의 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차 전지에 대한 것으로서 상기 전극 조립체는 음극, 양극 및 상기 음극과 양극 사이에 개재되는 분리막을 포함하는 적층체로 이루어진다. 본 발명에 있어서, 상기 전극 조립체는 상기 적층체의 형상에 따라 스택/폴딩형(stack/folding type) 전극 조립체이거나 젤리-롤형(jelly-roll type) 전극 조립체일 수 있으며, 본 발명의 바람직한 일 실시양태에 있어서, 상기 전극 조립체는 젤리-롤형 전극 조립체인 것이다. The present invention relates to an electrode assembly for a secondary battery and a secondary battery including the same, wherein the electrode assembly comprises a cathode, an anode, and a separator interposed between the cathode and the anode. In the present invention, the electrode assembly may be a stack / folding type electrode assembly or a jelly-roll type electrode assembly according to the shape of the laminate. In an aspect, the electrode assembly is a jelly-roll type electrode assembly.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서 상기 분리막은 타 영역에 비해 파단 강도가 낮은 저강도 영역(LS)을 포함한다. 외부로부터 가하여진 충격에 의해 전극 조립체의 형상이 변형되면 분리막의 파단으로 이어질 수 있으며, 이에 의하여 양극과 음극 간 단락(short circuit)으로 인한 과전류나 열폭주와 같은 반응이 초래된다. 이러한 극렬한 반응이 비교적 짧은 시간동안 파단이 일어난 국소 부위에 집중되는 경우에는 전지의 폭발로 이어질 수 있다. 본 발명은 분리막 중 일부 영역에 강도를 저하시킨 저강도 영역을 형성함으로써 전극 조립체의 변형이 발생하였을 경우 저강도 영역내에서 광범위한 단락이 발생되도록 유도하여 전지의 사용상 안전성을 향상시킬 수 있다. In one specific embodiment of the present invention, the separation membrane includes a low-strength region LS having a lower breaking strength than other regions. If the shape of the electrode assembly is deformed due to external impact, it may lead to breakage of the separator, which causes a reaction such as overcurrent or heat runaway due to a short circuit between the anode and the cathode. If such an intense reaction is concentrated on a localized site where breakage occurs for a relatively short period of time, it may lead to explosion of the battery. According to the present invention, when a deformation of an electrode assembly is caused by forming a low strength region having a reduced strength in a certain region of a separation membrane, it is possible to induce a wide short in a low strength region, thereby improving safety in use.

도 3은 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따른 전극 조립체(100)를 도시한 것이다. 상기 도 3을 참조하면 본 발명에 따른 전극 조립체는 음극(130)과 양극(140)이 분리막(110, 120)을 개재하여 적층되어 있다. 도 5는 상기 전극 조립체를 수회 권취하여 젤리 롤 타입으로 준비한 것이다. 이를 참조하면, 상기 분리막(110, 120)은 전극 조립체의 외측 단부(OE)로부터 내측 단부(IE) 방향으로 소정 위치까지 저강도(低强度) 영역(LS, 110a)을 갖는다. Figure 3 illustrates an electrode assembly 100 in accordance with one specific embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, an electrode assembly according to the present invention includes a cathode 130 and an anode 140 stacked with a separator 110 and 120 interposed therebetween. FIG. 5 is a jelly roll type electrode assembly prepared by winding the electrode assembly several times. Referring to FIG. 1, the separators 110 and 120 have a low strength region LS 110a extending from an outer end OE of the electrode assembly to a predetermined position in an inner end portion IE direction.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서 상기 저강도 영역(LS, 110a)의 길이는 전극 조립체의 외측 단부(OE)로부터 시작하여 전극 조립체의 외주면을 1회 이상 감싸도록, 즉 전극 조립체의 외측 단부로부터 일(1) 권취 단위 이상을 차지하도록 설정될 수 있다. In one specific embodiment of the present invention, the length of the low strength region LS 110a is set so as to cover the outer peripheral surface of the electrode assembly at least once, starting from the outer end OE of the electrode assembly, Can be set to occupy more than one (1) winding unit.

본 발명의 바람직한 일 실시양태에 따르면 상기 저강도 영역의 길이는 전극 조립체의 외측 단부로부터 일(1) 권취 단위 내지 이(2) 권취 단위인 것이다. 상기 저강도 영역의 길이가 일 권취 단위 미만인 경우에는 전극 조립체의 외주면보다 저강도 영역의 길이가 짧아 대면적 파단 효과가 충분히 발휘되기 어렵다. 또한, 상기 저강도 영역의 길이가 이(2) 권취 단위를 초과하는 경우에는 분리막 전체의 파단 강도가 지나치게 저하되어 전지의 사용상 안전성이 오히려 저하될 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the length of the low strength region is one (1) winding unit to (2) winding unit from the outer end of the electrode assembly. When the length of the low strength region is less than one winding unit, the length of the low strength region is shorter than the outer circumferential face of the electrode assembly, so that the large area fracture effect is not sufficiently exhibited. Further, when the length of the low strength region exceeds (2) the winding unit, the breaking strength of the entire separator may be excessively lowered and the safety in use of the battery may be rather lowered.

본 발명에 있어서 일(1) 권취 단위는 소정의 단위 권취 시작점(RS)으로부터 분리막 등을 포함하는 전극/분리막 적층체가 전극 조립체를 1회 권취하고 상기 단위 권취 시작점(RS)과 만나는 단위 권취 종료점(RE)까지의 길이를 의미한다. (1) A winding unit of the present invention is a unit winding unit in which an electrode / separator laminate including a separator or the like is wound from a predetermined unit winding starting point (RS) one turn of the electrode assembly and a unit winding end point RE).

본 발명에 있어서, 상기 저강도 영역은 분리막 중 상기 저강도 영역을 제외한 타 영역(NS)에 비해 파단 강도가 상대적으로 낮다. 이차 전지에 있어서 통상적으로 분리막의 통상적인 파단 강도는 대략적으로 TD 방향으로 1000kgf/cm2 내지 1700kgf/cm2, MD 방향으로 1000kgf/cm2 내지 1600kgf/cm2 범위에 속한다. 본 발명에 있어서, 저강도 영역의 파단 강도는 통상적인 분리막의 파단 강도보다 낮게 설정된다. 구체적인 예로 상기 저강도 영역의 파단 강도는 타 영역에 비해 바람직하게는 50%이하 또는 60% 이하, 또는 70% 이하의 파단 강도를 갖도록 하여 전극 조립체가 변형되는 경우 타 영역에 비해 우선적으로 파막이 초래되도록 하며 상대적으로 넓은 범위로 파단이 형성되도록 한다. 저강도 영역의 파단 강도가 타영역 대비 70% 를 초과하는 경우에는 외부 충격에 의한 변형이 가해지는 경우 소정의 대면적 파단 효과를 발휘하기 어렵다. 또한, 상기 저강도 영역의 파단 강도가 타영역 대비 50% 미만으로 지나치게 낮은 경우에는 파막이 너무 쉽게 발생하게 되어 전지의 내구성이 저하되어 제품 상용화에 어려움이 따르게 된다. In the present invention, the low strength region has a relatively low breaking strength as compared with the other region NS excluding the low strength region. In the conventional secondary battery in a conventional breaking strength of the membrane is approximately the TD direction 1000kgf / cm 2 to 1700kgf / cm 2, the MD direction 1000kgf / cm 2 to belong to 1600kgf / cm 2 range. In the present invention, the breaking strength of the low strength region is set to be lower than the breaking strength of a conventional separator. As a specific example, the breaking strength of the low-strength region is preferably 50% or less, or 60% or less, or 70% or less of the breaking strength of the other regions, so that when the electrode assembly is deformed, So that breakage is formed in a relatively wide range. When the breaking strength of the low strength region exceeds 70% of the other regions, it is difficult to exert a predetermined large area breaking effect when deformation due to external impact is applied. Also, when the breaking strength of the low strength region is too low to be less than 50% of the other regions, the breaking film is too easily generated and the durability of the battery is lowered, which makes it difficult to commercialize the product.

도 2는 외부에서 가하여진 충격에 의해 전극 조립체의 외형이 변형된 모습을 도식화하여 나타낸 것이다. 도 2에서와 같이 전극 조립체에 변형이 발생되는 경우 분리막 중 저강도 영역은 타 영역에 비해 파단 강도가 낮으므로 타 영역에 비해 우선적으로 파단이 발생하게 된다. 또한, 저강도 영역에서 형성된 파단 부분의 면적(Lp)은 낮은 파단 강도에 의해 파단 강도가 상대적으로 높은 타 영역(Hp)에 형성된 파단 부분의 면적에 비해 넓게 형성된다. FIG. 2 is a diagram illustrating a deformed shape of the electrode assembly due to an external impact. As shown in FIG. 2, when the electrode assembly is deformed, the low strength region of the separator has a lower breaking strength than other regions, so that breakage occurs preferentially in comparison with other regions. Further, the area Lp of the fractured portion formed in the low-strength region is formed to be larger than the area of the fractured portion formed in the other region Hp having a relatively high fracture strength due to the low fracture strength.

전술한 바와 같이 본 발명의 전극 조립체는 외부 충격에 의한 형상 변형시 분리막의 파단 면적이 넓어 단락 전류의 통전 폭이 넓어지므로 과전류의 흐름이나 이로 인한 이상 과열이 국소적으로 집중되는 것을 방지할 수 있으며, 전지의 폭발 위험을 현저하게 저하시키는 효과가 있다.
As described above, since the breakdown area of the separator is widened when the shape of the electrode assembly is deformed due to an external impact, the short circuit current is widened, so that the overcurrent and the overheat due to the overcurrent can be prevented from being locally concentrated , There is an effect of remarkably lowering the risk of explosion of the battery.

발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 분리막은 고분자 소재의 다공성 기재를 포함한다. 상기 다공성 기재는 고분자 소재의 다공성 필름 기재이거나 고분자 수지를 용융 방사하여 집적시킨 다공성 부직포 기재일 수 있다. In one specific embodiment of the invention, the separation membrane comprises a porous substrate of a polymeric material. The porous substrate may be a porous film substrate made of a polymer material or a porous nonwoven substrate integrated by melting and spinning a polymer resin.

상기 다공성 필름 기재로는 잘 알려진 바와 같이 폴리에틸렌, 폴리프 로필렌과 같은 폴리올레핀으로 이루어진 다공성 고분자 필름인 것으로서, 이러한 폴리올레핀 다공성 고분자 필름 기재는 예를 들어 80 내지 130℃의 온도에서 셧다운 기능을 발현한다. 이러한 폴리올레핀 다공성 필름 기재는 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독으로 또는 이들을 2종 이상 혼합한 고분자로 형성할 수 있다. 또한, 상기 다공성 필름 기재는 폴리올레핀 외에 폴리에스테르 등의 다양한 고분자들을 이용하여 시트(sheet) 형태의 다공성 고분자 필름을 제조할 수도 있다. 또한, 상기 다공성 고분자 필름 기재는 2층 이상의 필름층이 적층된 구조로 형성될 수 있으며, 각 필름층은 전술한 폴리올레핀, 폴리에스테르 등의 고분자들을 단독으로 또는 이들을 2종 이상 혼합한 고분자로 형성될 수도 있다.The porous film substrate is a porous polymer film made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene as is well known. Such a polyolefin porous polymer film substrate exhibits a shutdown function at a temperature of, for example, 80 to 130 ° C. Such a polyolefin porous film base material is a polymer in which polyolefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polypentene, such as high density polyethylene, linear low density polyethylene, low density polyethylene and ultra high molecular weight polyethylene, . In addition, the porous film substrate may be formed of a porous polymer film in the form of a sheet using various polymers such as polyesters in addition to polyolefins. In addition, the porous polymeric film substrate may have a structure in which two or more film layers are laminated, and each film layer may be formed of a polymer such as polyolefin or polyester described above alone or in combination of two or more thereof It is possible.

상기 다공성 부직포 기재로는 전술한 폴리올레핀계 고분자 또는 이보 다 내열성이 높은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에스테르 등의 고분자를 이용한 섬유로 제조될 수 있다. 이러한 다공성 부직포 기재의 제조시에도 단일 섬유 또는 2종 이상의 섬유를 혼합하여 제조될 수 있다.The porous nonwoven substrate may be made of a fiber using a polymer such as the above-mentioned polyolefin-based polymer or polyester such as polyethylene terephthalate (PET) having higher heat resistance. The porous nonwoven substrate may be produced by mixing single fibers or two or more kinds of fibers.

상기 다공성 기재의 그 재질이나 형태는 목적하는 바에 따라 다 양하게 선택할 수 있다. 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 1 내지 100 ㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 50 ㎛이고, 다공성 기재에 존재하는 기공 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.01 내지 50 ㎛ 및 10 내지 95%인 것이 바람직하다.The material and shape of the porous substrate may be variously selected depending on the purpose. The thickness of the porous substrate is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 占 퐉, more preferably 5 to 50 占 퐉, and the pore size and porosity present in the porous substrate are also not particularly limited, but 0.01 to 50 占 퐉 and 10 To 95%.

또한, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 분리막은 상기 다공성 기재의 적어도 일면에 유/무기 복합 다공성 코팅층이 더 형성될 수 있다(도 4 참조).According to a specific embodiment of the present invention, the separation membrane may further include an organic / inorganic composite porous coating layer on at least one side of the porous substrate (see FIG. 4).

상기 다공성 코팅층은 무기물 입자 및 고분자 바인더 수지를 포함한다. 상기 무기물 입자는 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)을 형성하여 미세 기공을 제공하는 역할을 한다. 또한 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서(spacer) 역할을 겸하게 된다. 추가적으로 상기 무기물 입자는 일반적으로 200℃ 이상의 고온이 되어도 물리적 특성이 변하지 않는 특성을 갖기 때문에, 형성된 무기 코팅층에 의해 세퍼레이터는 우수한 내열성을 갖게 된다.The porous coating layer includes inorganic particles and a polymeric binder resin. The inorganic particles form an interstitial volume between inorganic particles to provide micropores. It also serves as a kind of spacer capable of maintaining the physical form. In addition, since the inorganic particles generally have a characteristic that their physical properties do not change even at a high temperature of 200 DEG C or more, the separator has excellent heat resistance by the formed inorganic coating layer.

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 향상시킬수 있다. 전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자가 바람직하다.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. Also, in the case of an inorganic substance having a high dielectric constant, the dissociation of an electrolyte salt, for example, a lithium salt, in the liquid electrolyte can be increased, and the ion conductivity of the electrolyte can be improved. For the above-mentioned reasons, the inorganic particles are preferably high-permittivity inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, preferably 10 or more.

구체적으로 상기 유전율 상수가 약 5 이상인 무기물 입자로는 BaTiO3, Pb(Zrx,Ti1-x)O3 (PZT, 0<x<1), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2 등이 있으나, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자로는 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3 , 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 계열 glass 및 P2S5 (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 계열 glass 등을 사용하는 것이 바람직하지만, 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.Specifically, as the dielectric constant is about five or more inorganic particles is BaTiO 3, Pb (Zr x, Ti 1-x) O 3 (PZT, 0 <x <1), Pb 1 - x La x Zr 1 -y Ti y (PMN-PT, 0 < x < 1) O 3 (PLZT, 0 <x <1, 0 <y <1), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -xPbTiO 3 , Hafnia (HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC and TiO 2 . But is not limited thereto. As the inorganic particles having lithium ion transferring ability, 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), (LiAlTiP) x O y series glass 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), lithium germanium thiophosphate (Li x Ge y P z S w , x <4, 0 <y < 1, 0 <z <1, 0 <w <5), lithium nitrides (Li x N y, 0 < x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z, 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4) based glass, and P 2 S 5 (Li x P y S z, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 < z < 7) series glass or the like is preferably used, but is not limited thereto.

상기 무기물 입자의 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 필름 형성 및 적절한 공극률을 위하여 0.001 내지 10㎛ 범위인 것이 바람직하며, 무기 코팅층이 형성되는 기재(다공성 막 또는 부직포 웹)의 기공도를 참조하여 적절하게 조절할 수 있다.The size of the inorganic particles is not limited. However, it is preferable that the size of the inorganic particles is in the range of 0.001 to 10 mu m for the formation of the film having a uniform thickness and the appropriate porosity, and the porosity of the substrate (porous film or nonwoven web) Can be adjusted appropriately.

입자의 크기가 0.001㎛ 미만인 경우 분산성이 저하되어 무기 코팅층의 물성을 조절하기가 어려우며, 10㎛를 초과하는 경우 무기 코팅층의 두께가 증가하여 기계적 물성이 저하되며, 또한 지나치게 큰 기공 크기로 인해 전지 충방전시 내부 단락이 일어날 확률이 높아진다.When the particle size is less than 0.001 탆, the dispersibility is lowered and the physical properties of the inorganic coating layer are difficult to control. When the particle size exceeds 10 탆, the thickness of the inorganic coating layer is increased and the mechanical properties are deteriorated. The probability of an internal short circuit occurring during charging and discharging increases.

상기 무기물 입자의 함량은 무기 코팅층을 구성하는 무기물 입자와 바인더 고분자 수지의 혼합물 100중량% 당 50 중량% 내지 99 중량% 범위가 바람직하며, 특히 60 증량% 내지 95 중량%가 더욱 바람직하다.The content of the inorganic particles is preferably in the range of 50% by weight to 99% by weight, more preferably 60% by weight to 95% by weight, based on 100% by weight of the mixture of the inorganic particles constituting the inorganic coating layer and the binder polymer resin.

상기 바인더 고분자 수지는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 고분자 수지를 사용할 수 있다. 특히, 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 가능한 낮은 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 -200 내지 200℃ 범위이다. 이는 최종 필름의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 상기 고분자 수지는 무기물 입자들과 입자 사이를 연결 및 안정하게 고정시켜주는 바인더 역할을 충실히 수행함으로써, 최종 제조되는 무기 코팅층의 기계적 물성 저하 방지에 기여한다.The binder polymer resin may be a polymer resin conventionally used in the art. Particularly, it is possible to use a glass transition temperature (Tg) as low as possible, preferably 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 resin faithfully performs a binder function to connect and stably fix the inorganic particles and the particles, thereby contributing to prevention of deterioration of the mechanical properties of the finally formed inorganic coating layer.

본 발명의 구체적인 일 실시양태에 있어서, 상기 분리막의 저강도 영역은 코로나 방전 처리에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 다공성 고분자 기재의 일면 또는 양면을 코로나 방전에 의해 표면처리한다. 상기 분리막이 고분자 기재의 일면 또는 양면에 상기 다공성 코팅층을 포함하는 경우에는 다공성 코팅층 형성 전, 전술한 내용과 같이 소정의 영역에 코로나 방전 처리를 수행하여 저강도 영역을 형성하는 것이 바람직하다. In one specific embodiment of the present invention, the low strength region of the separator may be formed by a corona discharge treatment. Preferably, one surface or both surfaces of the porous polymer substrate is subjected to surface treatment by corona discharge. When the separator includes the porous coating layer on one side or both sides of the polymer substrate, it is preferable that a corona discharge treatment is performed in a predetermined region as described above to form a low strength region before forming the porous coating layer.

상기 코로나 방전은 도체를 전극으로 하고 반대극은 금속판을 이용해 직류 전원을 증가시키면 전극이 자색을 띠며 전류가 흐르는 현상으로, 본 발명의 다공성 고분자 기재를 코로나 방전 처리하는 경우에는 표면은 개질되어 친수성을 갖게 되고, 표면 강도가 저하된다. When the corona discharge is conducted by using a conductor as an electrode and an opposite electrode by a metal plate, the electrodes are purple and current flows when the DC power is increased. In the case of corona discharge treatment of the porous polymer substrate of the present invention, And the surface strength is lowered.

상기 코로나 방전처리는 통상의 방법에 따라 제한 없이 수행할 수 있으며, 이때 방전량은 예를 들어 30 내지 300 Wmin/m2의 범위, 또는 50 내지 120 Wmin/m2의 범위를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The corona discharge treatment may be carried out without limitation according to a conventional method. The discharge amount may be, for example, in the range of 30 to 300 Wmin / m 2 , or in the range of 50 to 120 Wmin / m 2 . But is not limited thereto.

그러나 본 발명의 전극 조립체에 있어서 분리막에 저강도 영역을 형성하는 방법은 특별히 상기 코로나 방전 처리에 한정되지 않으며 소정의 강도 범위를 나타낼 수 있도록 분리막의 일정 부분의 강도를 저하시킬 수 있는 방법이라면 본 발명의 목적 범위 내에서 어느 것이나 사용될 수 있다. 예를 들어 상기 저강도 영역 형성 방법으로 발연 황산을 사용하는 술폰화처리, 불소 가스를 사용하는 불소화처리, 아크릴산 그라프트 처리, 플라즈마 처리법 등을 사용할 수 있다. However, in the electrode assembly of the present invention, the method of forming the low-strength region in the separator is not limited to the corona discharge treatment described above. If the method can reduce the strength of a certain portion of the separator to exhibit a predetermined strength range, Any of these can be used within the scope of the objective of. For example, a sulfonation treatment using fuming sulfuric acid, a fluorination treatment using fluorine gas, an acrylate grafting treatment, a plasma treatment method, or the like can be used as the low strength region forming method.

한편, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 다공성 기재 중 저강도 영역이 형성된 부분에는 상기 유/무기 복합 다공층(112, 122)이 형성되지 않는 것이다(도 4 참조).
According to a specific embodiment of the present invention, the organic / inorganic composite porous layer (112, 122) is not formed in the portion of the porous substrate where the low strength region is formed (see FIG. 4).

또한, 본 발명의 구체적인 일 실시양태에 따르면 상기 분리막의 저강도 영역과 대면하는 음극 및/또는 양극의 부분은 음극 활물질층 및/또는 양극 활물질층이 형성되지 않을 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서 상기 전극 조립체는 분리막의 상기 저강도 영역은 일측면에 음극 집전체와 타측면에 양극 집전체와 대면하도록 준비될 수 있다.
According to a specific embodiment of the present invention, the negative electrode active material layer and / or the positive electrode active material layer may not be formed on portions of the negative electrode and / or the positive electrode facing the low strength region of the separator. That is, in the present invention, the electrode assembly may be prepared such that the low strength region of the separator faces the negative electrode collector on one side and the positive electrode collector on the other side.

본 발명에 있어서, 상기 양극 및 음극은 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 전극 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다. 상기 전극활물질 중 양극 활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 캐소드에 사용될 수 있는 통상적인 캐소드활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 음극 활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극 활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 바람직하다. In the present invention, the positive electrode and the negative electrode are not particularly limited, and the electrode active material may be bound to an electrode current collector according to a conventional method known in the art. Examples of the cathode active material include, but are not limited to, lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron oxide, or a combination thereof. The cathode active material may be a conventional cathode active material that can be used for a cathode of a conventional electrochemical device. It is preferable to use a lithium composite oxide. As a non-limiting example of the negative electrode active material, a conventional negative electrode active material that can be used for a negative electrode of an electrochemical device can be used. In particular, lithium metal or a lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, Lithium-adsorbing materials such as graphite or other carbon-based materials and the like are preferable.

양극 집전체의비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.Non-limiting examples of the positive electrode current collector include aluminum, nickel, or a foil produced by a combination of these. Non-limiting examples of the negative electrode current collector include copper, gold, nickel, or a copper alloy or a combination thereof Foil and so on.

또한, 본 발명은 상기 전술한 특징을 갖는 전극 조립체 및 전해액을 포함하는 이차 전지를 제공한다. 상기 이차 전지는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 바람직하다.In addition, the present invention provides an electrode assembly having the above-described characteristics and a secondary battery including the electrolyte. The secondary battery is preferably a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery.

본 발명의 이차 전지에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3 CO2 -, CF3SO3 -,N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 (g-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.The electrolyte solution that can be used in the secondary battery of the present invention is a salt having a structure such as A + B - , wherein A + is Li + , Na + , K + , or combinations thereof, and B - is an ion selected from the group consisting of PF 6 - , BF 4 - , Cl - , Br - , I - , ClO 4 - , AsF 6 - , CH 3 A salt containing an ion such as an anion such as CO 2 - , CF 3 SO 3 - , N (CF 3 SO 2 ) 2 - , C (CF 2 SO 2 ) 3 - (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl- But are not limited to, those dissolved or dissociated in an organic solvent composed of pyrrolidone (NMP), ethylmethyl carbonate (EMC), gamma-butyrolactone (g-butyrolactone), or a mixture thereof.

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 최종단계 등에서 적용될 수 있다.The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage of the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and required properties of the final product. That is, it can be applied before assembling the cell or at the final stage of assembling the cell.

본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지팩을 제공하고, 상기 전지팩은 휴대폰, PDA, 디지털 카메라, 휴대용 네비케이터, 휴대용 게임기 등의 디바이스에 사용될 수 있다. The present invention also provides a battery pack including the secondary battery as a unit battery, and the battery pack can be used in a device such as a mobile phone, a PDA, a digital camera, a portable navigator, and a portable game machine.

그러나, 단위전지의 개수를 가변적으로 조절하여 디바이스가 소망하는 출력과 용량을 제공하기 위한 전지팩을 용이하게 제조할 수 있으므로 휴대용 전자 디바이스뿐만 아니라, 가변적인 전지 용량을 필요로 하는 다양한 디바이스에 적용할 수 있음은 물론이고 한정되지 않는다.However, since the battery pack can be easily manufactured by varying the number of the unit cells to provide the desired output and capacity of the device, it can be applied not only to the portable electronic device but also to various devices requiring variable battery capacity But is not limited to.

상기 전지팩의 구조 및 그것의 제작 방법은 당업계 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.
Since the structure of the battery pack and the method of manufacturing the battery pack are well known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위 한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.
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. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. The scope of the present invention is defined by the following claims. The scope of the present invention is not limited to the description of the specification, and all variations and modifications falling within the scope of the claims are included in the scope of the present invention.

110, 120 분리막
110a, 120a, 111a, 121a 저강도 영역
112, 122 다공성 코팅층
130 음극
140 양극
131 음극 활물질층
132 음극 집전체
141 양극 활물질층
142 양극 집전체
133 음극 탭
143 양극 탭
110, 120 separator
110a, 120a, 111a, 121a,
112, 122 Porous coating layer
130 cathode
140 anode
131 negative active material layer
132 cathode collector
141 cathode active material layer
142 anode collector
133 Cathode tab
143 Bipolar tab

Claims (9)

제1 분리막; 금속재의 양극용 집전체 및 상기 양극용 집전체의 일면에 형성된 양극 활물질층을 포함하는 양극; 제2 분리막 및 금속재의 음극용 집전체 및 상기 음극용 집전체의 일면에 형성된 음극 활물질층을 포함하는 음극;이 순차적으로 적층되고, 제1 분리막이 최외곽에 배치되도록 권취되어 형성된 젤리-롤형 전극 조립체이며,
상기 분리막은 저강도(低强度) 영역을 포함하며, 상기 저강도 영역은 전극 조립체의 외측 단부로부터 일(1) 권취 단위 이상을 차지하는 분리막의 일부분이고, 상기 저강도 영역은 상기 분리막 중 상기 저강도 영역을 제외한 타(他) 영역에 비해 강도가 70% 이하로 낮으며,
상기 저강도 영역은 전극 조립체의 외측 단부로부터 일(1) 권취 단위 이상 이(2) 권취 단위 이하를 차지하는 분리막의 일부분이고, 상기 저강도 영역은 50 내지 120 Wmin/m의 방전량으로 코로나 방전 처리에 의해 형성되고, 전극 조립체의 최외곽 표면은 상기 특징을 갖는 분리막으로 둘러싸인 것인, 이차 전지용 젤리-롤형 전극 조립체.
A first separation membrane; A positive electrode comprising a positive electrode current collector made of a metal material and a positive electrode active material layer formed on one surface of the positive electrode current collector; And a negative electrode comprising a negative electrode active material layer formed on one surface of the negative electrode current collector and a negative electrode active material layer of a second separator and a metal material, Assembly,
Wherein the separator comprises a low strength region, wherein the low strength region is a portion of a separator that occupies more than one (1) winding unit from an outer end of the electrode assembly, The strength is lower than 70% as compared with the other regions except the region,
The low strength region is a portion of the separation membrane occupying not more than one (1) winding unit from the outer end of the electrode assembly and not more than (2) winding units, and the low strength region is a corona discharge treatment with a discharge amount of 50 to 120 Wmin / , And the outermost surface of the electrode assembly is surrounded by a separating membrane having the above characteristics.
제1항에 있어서,
상기 분리막은 다공성 기재를 포함하는 것인, 이차 전지용 젤리-롤형 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the separation membrane comprises a porous substrate.
제1항에 있어서,
상기 분리막은 다공성 기재의 적어도 일면의 전부 또는 일부분에 유/무기 복합 다공성 코팅층이 더 형성되어 있는 것인, 이차 전지용 젤리-롤형 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the separator has an organic / inorganic composite porous coating layer formed on at least one side of at least one surface of the porous substrate.
제3항에 있어서,
상기 분리막은 저강도 영역에 상기 유/무기 복합 다공성 코팅층이 형성되지 않는 것인 이차 전지용 젤리-롤형 전극 조립체.
The method of claim 3,
Inorganic composite porous coating layer is not formed in the low strength region of the separator.
제1항에 있어서,
상기 분리막의 저강도 영역에 대면하는 음극 및/또는 양극 부분은 음극 활물질층 및/또는 양극 활물질층이 형성되지 않은 것인 이차 전지용 젤리-롤형 전극 조립체.
The method according to claim 1,
Wherein the negative electrode active material layer and / or the positive electrode active material layer are not formed on the negative electrode and / or the positive electrode portion facing the low strength region of the separator.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 전극 조립체 및 전지 케이스를 포함하며, 상기 전지 케이스는 금속캔인 것인 이차 전지.
A secondary battery comprising an electrode assembly and a battery case according to any one of claims 1 to 5, wherein the battery case is a metal can.
제1 분리막; 금속재의 양극용 집전체 및 상기 양극용 집전체의 일면에 형성된 양극 활물질층을 포함하는 양극; 제2 분리막; 및 금속재의 음극용 집전체 및 상기 음극용 집전체의 일면에 형성된 음극 활물질층을 포함하는 음극;을 순차적으로 적층하고 제1 분리막이 최외각에 배치되도록 권취하는 단계를 포함하며,
상기 제1 및 제2 분리막은 저강도(低强度) 영역을 포함하도록 준비되며, 상기 저강도 영역은 분리막 중 상기 저강도 영역을 제외한 타(他) 영역에 비해 강도가 70% 이하인 것이고, 상기 저강도 영역은 전극 조립체의 외측 단부로부터 일(1) 권취 단위 이상 이(2) 권취 단위 이하를 차지하는 분리막의 일부분에 50 내지 120 Wmin/m의 방전량으로 코로나 방전 처리에 의해 형성되는 것인, 이차 전지용 젤리-롤형 전극 조립체의 제조 방법.
A first separation membrane; A positive electrode comprising a positive electrode current collector made of a metal material and a positive electrode active material layer formed on one surface of the positive electrode current collector; A second separation membrane; And a negative electrode comprising a current collector for a negative electrode of a metal material and a negative electrode active material layer formed on a surface of the negative electrode current collector, and winding the first separator film so as to be disposed at an outermost periphery,
Wherein the first and second separation membranes are prepared to include a low strength region and the low strength region has a strength of 70% or less as compared with the other regions excluding the low strength region of the separation membrane, The strength region is formed by corona discharge treatment at a discharge amount of 50 to 120 Wmin / m on a part of the separator occupying not more than (1) winding units and not more than (2) winding units from the outer end of the electrode assembly. A method for manufacturing a jelly-roll type electrode assembly for a battery.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031293A (en) * 2002-06-28 2004-01-29 Sanyo Electric Co Ltd Alkaline storage battery
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004031293A (en) * 2002-06-28 2004-01-29 Sanyo Electric Co Ltd Alkaline storage battery
KR101491062B1 (en) * 2012-06-07 2015-02-10 주식회사 엘지화학 A separator and electrochemical device including the same

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