KR101900990B1 - 리튬이차전지용 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬이차전지 - Google Patents

리튬이차전지용 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬이차전지 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세퍼레이터 전극접착층에서 양극접착층이 음극접착층보다 두껍도록 설계한 리튬이차전지용 세퍼레이터 및 이를 포함하는 리튬이차전지에 관한 것으로, 리튬이차전지의 전체적인 부피는 크게 증가하지 않으면서도 세퍼레이터가 전극, 보다 구체적으로는 양극에 보다 견고하게 부착되는 이점이 있다. 또한, 못 관통시와 같은 극한 상황에서도 리튬이차전지의 integrity가 양호하게 유지될 수 있으므로, 리튬이차전지의 내부단락이 방지될 수 있고 못 관통시 안전성이 향상되는 이점을 갖는다.

Description

리튬이차전지용 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬이차전지 {Electrode assembly for lithium secondary battery and Lithium secondary battery comprising the same}
본 발명은 리튬이차전지용 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬이차전지에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 못 관통(Nail penetration) 안전성이 향상되도록 한 리튬이차전지용 전극조립체 및 이를 포함하는 리튬이차전지에 관한 것이다.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목을 받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990 년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다.
상기와 같은 이차전지는 많은 회사에서 생산되고 있으나 그들의 안전성 특성은 각각 다른 양상을 보인다. 이러한 이차전지의 안전성 평가 및 안전성 확보는 매우 중요하다. 가장 중요한 고려사항은 이차전지가 오작동 시 사용자에게 상해를 입혀서는 아니 된다는 것이며, 이러한 목적으로 이차전지 소자 내의 발화 및 발연 등을 엄격히 규제하고 있다. 이차전지의 안전성 특성에 있어서, 전기화학소자가 과열되어 열폭주가 일어나거나 세퍼레이터가 못 관통(nail penetration)될 경우에는 폭발을 일으키게 될 우려가 크다. 특히, 이차전지용 세퍼레이터로서 통상적으로 사용되는 폴리올레핀계 다공성 기재는 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정 상의 특성으로 인하여 100 ℃ 이상의 온도에서 극심한 열 수축 거동을 보임으로써, 양극과 음극 사이의 단락을 일으키는 문제점이 있다.
이와 같은 이차전지의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 기공들을 갖는 다공성 기재의 적어도 일면에, 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 코팅하여 다공성 코팅층을 형성한 세퍼레이터가 제안되었다. 이러한 세퍼레이터에 있어서, 다공성 기재에 형성된 다공성 코팅층 내의 무기물 입자들은 다공성 코팅층의 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서(spacer) 역할을 함으로써, 전기화학소자의 과열 시 다공성 기재가 열 수축되는 것을 억제하며, 다공성 기재가 손상되는 경우에도 양극과 음극이 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
한편, 이차전지 종류에는 양극, 음극 및 세퍼레이터 각각을 하나씩 포함하여 이루어진 풀셀(full-cell) 형태뿐만 아니라, 양극 또는 음극과 세퍼레이터가 복수개 포함하여 이루어진 바이셀(bicell) 형태의 이차전지가 있다.
이차전지에서는 양극, 음극 및 세퍼레이터들과 같은 구성성분이 정위치를 유지하지 못하면 내부 단락을 일으킬 수 있고, 특히, 보다 많은 구성성분을 포함하여 이루어진 바이셀의 경우에는 못 관통시와 같은 극단적인 상황에서도 상기 구성성분이 정위치를 유지하는 것이 중요하다. 따라서, 이차전지, 특히, 바이셀과 같은 이차전지에서 구성성분의 정위치를 유지하여, 내부 단락, 나아가 열폭주와 같은 현상이 발생하지 않도록 하는 것이 당업계에서 필요한 실정이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명에서 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 전극과 조립시 보다 견고한 전극조립체를 구성하도록 하는 리튬이차전지용 세퍼레이터를 제공하는 것이다.
본 발명에서 해결하고자 한 다른 기술적 과제는 못 관통 안전성이 향상된 리튬이차전지를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 기재되는 수단 또는 방법, 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 리튬이차전지용 세퍼레이터에 있어서, 다공성 고분자 기재; 상기 다공성 고분자 기재의 일면에 형성되어 있으며 세퍼레이터 최외층을 구성하고 양극과 면접하게 되는 양극 접착층; 및 상기 다공성 고분자 기재의 타면에 형성되어 있으며 세퍼레이터 최외층을 구성하고 음극과 면접하게 되는 음극 접착층;을 포함하며, 상기 양극 접착층 두께가 음극 접착층 두께보다 큰 것인 리튬이차전지용 세퍼레이터가 제공된다.
상기 양극 접착층은 10 ㎛ 이하의 두께를 갖고, 상기 음극 접착층은 5 ㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 양극 접착층의 두께는 음극 접착층 두께보다 크고, 동시에 음극 접착층 두께의 2배 이하일 수 있다.
상기 양극 접착층과 음극 접착층 각각은 제1 바인더 고분자를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 제1 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트라이클로로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로클로로에틸렌 및 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스(carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 다공성 고분자 기재와 음극 접착층 사이 및 상기 다공성 고분자 기재와 양극 접착층 사이에, 무기물 입자와 제2 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층이 더 형성되어 있는 리튬이차전지용 세퍼레이터가 제공된다.
상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 제2 바인더 고분자는 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 acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 있어서, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 리튬이차전지용 전극조립체에 있어서, 상기 세퍼레이터가 전술한 세퍼레이터이고, 세퍼레이터의 양극 접착층이 양극에 면접하고 있고, 음극 접착층이 음극에 면접하는 리튬이차전지용 전극조립체가 제공된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 전극조립체를 포함하는 리튬이차전지가 제공된다.
상기 리튬이차전지는 바이셀일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 세퍼레이터를 채용한 리튬이차전지는 세퍼레이터 전극접착층에서 양극접착층이 음극접착층보다 두껍도록 설계함으로써 리튬이차전지의 전체적인 부피는 크게 증가하지 않으면서도 세퍼레이터가 전극, 보다 구체적으로는 양극에 보다 견고하게 부착되는 이점이 있다.
또한, 못 관통시와 같은 극한 상황에서도 리튬이차전지의 integrity가 양호하게 유지될 수 있으므로, 리튬이차전지의 내부단락이 방지될 수 있고 못 관통시 안전성이 향상되는 이점이 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용 및 다음의 바람직한 실시예의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상 및 원리를 더욱 잘 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 다공성 고분자 기재; 상기 다공성 고분자 기재의 양면에 형성되어 있으며 무기물 입자와 바인더 고분자를 포함하여 이루어진 다공성 코팅층; 및 상기 다공성 코팅층 각각에 형성되어 있는 양극 접착층과 음극 접착층을 포함하는 본 발명의 일 양태에 따른 세퍼레이터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 세퍼레이터를 채용한 C-형 바이셀을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 실시예에 기재되고 도면에 도시된 구성은 본 발명의 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.
본 발명의 일 양태에 따르면, 리튬이차전지용 세퍼레이터에 있어서, 다공성 고분자 기재; 상기 다공성 고분자 기재의 일면에 형성되어 있으며 세퍼레이터 최외층을 구성하고 양극과 면접하게 되는 양극 전극접착층; 및 상기 다공성 고분자 기재의 타면에 형성되어 있으며 세퍼레이터 최외층을 구성하고 음극과 면접하게 되는 음극 전극접착층;을 포함하며, 상기 양극 접착층 두께가 음극 접착층 두께보다 큰 것인 리튬이차전지용 세퍼레이터를 특징으로 한다.
상기 다공성 고분자 기재는 목적하는 공극률 및 통기성을 갖도록 다수의 기공을 갖는다. 이러한 기공은 전지에서 기본적으로 이온의 통로 역할을 담당하지만, 외부 요인 또는 단락 등의 내부 요인의 이유로 인해 일정 범위 이상으로 온도가 상승할 경우, 기공을 형성하는 막 내부가 용융 붕괴되어 막의 통로를 막음으로써 전지의 추가 온도 상승을 방지하는 기능을 한다(셧다운(shutdown)).
이러한 다공성 고분자 기재로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 평면상의 다공성 고분자 기재 소재가 사용될 수 있으며, 비제한적인 예로는 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤지미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 고분자막 또는 이들의 다중막, 직포 및 부직포 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 다공성 고분자 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 약 1㎛ 내지 약 100㎛ 또는 약 5㎛ 내지 약 50㎛일 수 있다. 다공성 고분자 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.
본원 명세서에서 “전극 접착층”이라 함은, 세퍼레이터 최외층에 해당하며, 전극(양극 및 음극)과 조립시 전극 면에 면접됨으로써 세퍼레이터와 전극 간의 견고한 접착이 이루어지도록 하는 개별적인 바인더 고분자 층을 의미한다. 상기 전극 접착층은 전극조립체 조립시 양극에 면접하게 되는 바인더 고분자 층인 '양극 접착층'과 전극조립체 조립시 음극에 면접하게 되는 바인더 고분자 층인 '음극 접착층'으로 이루어질 수 있다.
상기 양극 접착층은 10 ㎛ 이하 또는 0.01 ㎛ 내지 10 ㎛의 두께를 갖고 음극 접착층은 5 ㎛ 이하 또는 0.01 내지 5 ㎛의 두께를 갖되, 단, 양극 접착층이 음극 접착층보다 두껍게 형성된다. 보다 구체적으로, 양극 접착층 두께는 음극 접착층 두께보다 커야 하고 음극 접착층 두께의 2배 이하이어야 한다. 이와 같이, 양극 접착층을 두껍게 형성시키면, 전극 접착층의 총 두께 증가분 대비 양극에 대한 부착성이 크게 향상되므로, 전극조립체에서 구성성분 일부, 예컨대, 음극이 정위치를 이탈하더라도, 양극-세퍼레이터간 접착이 유지되기 때문에 내부 단락이 발생할 가능성이 현저하게 감소한다. 만약, 양극 접착층이 음극 접착층과 동일한 두께로 형성되는 경우에는 전극조립체의 integrity를 보다 향상시키고자 한 본 발명의 취지에 부합하지 않게 되고, 양극 접착층이 음극 접착층에 비해 2배 이상 두껍게 형성되는 경우에는 부피 증가 대비 양극-세퍼레이터간 접착력이 더 이상 증가하지 않게 되기 때문에 무의미하다.
본원 명세서에서 'integrity'라 함은 전극조립체를 구성하는 양극, 음극 및 세퍼레이터와 같은 구성성분이 소정의 위치로 적층되어 라미네이션된 후에, 상기 구성성분이 정위치를 유지하고 있는 상태를 의미하는 것으로 이해한다.
본원 명세서에서는 전극 접착층에 사용되는 바인더 고분자를 '제1 바인더 고분자'라고 지칭하는데, 이는 후술될 다공성 코팅층에 사용되는 바인더 고분자('제2 바인더 고분자')와 구별하기 위함이다.
제1 바인더 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF, poly(vinylidene fluoride))계 공중합체, 예컨대 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트라이클로로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로클로로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물을 들 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 양극 접착층과 음극 접착층에는 동일하거나 상이한 바인더 고분자가 사용될 수 있으나, 제조 공정의 간소화 측면에서 동일한 바인더 고분자를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 양태에서는, 세퍼레이터의 내열 안전성을 향상시키기 위해, 다공성 고분자 기재와 전극 접착층 사이에, 무기물 입자와 제2 바인더 고분자를 포함하여 이루어진 다공성 코팅층을 더 포함할 수 있으며, 이러한 세퍼레이터 양태가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.
도 1에 따르면, 다공성 고분자 기재(10)의 양면에 다공성 코팅층(20, 20')이 형성되어 있고, 상기 다공성 코팅층(20, 20')의 각각에 바인더 고분자층인 전극 접착층(30, 30')이 형성되어 있되, 상기 전극 접착층(30, 30')중 하나(30)가 다른 전극접착층(30')에 비해 보다 두껍게 형성되어 있으며, 상기 보다 두껍게 형성된 전극접착층(30)이 양극 접착층에 해당한다.
다공성 코팅층은 무기물 입자와 제2 바인더 고분자를 포함하여 이루어지며, 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 형성되어 있는데, '인터스티셜 볼륨'은 무기물 입자들에 의한 충진 구조(closed packed or densely packed)에서 실질적으로 면접하는 무기물 입자들에 의해 한정되는 공간을 의미하며, 기공 역할을 할 수 있다.
상기 다공성 코팅층은 0.01 내지 20 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다.
상기 다공성 코팅층에 사용되는 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자 또는 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자(리튬 이차전지의 경우)를 각각 단독으로 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는, BaTiO3, Pb(Zrx,Ti1-x)O3(PZT, 0<x<1), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3,SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 리튬이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는, 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3,0<x<2,0<y<3), 리튬알루미늄티타늄 포스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0<x<2, 0<y<1, 0<z<3), (LiAlTiP)xOy계열 글래스(glass)(0<x<4, 0<y<13), 리튬란탄 티타네이트(LixLayTiO3,0<x<2,0<y<3), 리튬게르마니움티오 포스페이트(LixGeyPzSw, 0<x<4, 0<y<1, 0<z<1, 0<w<5), 리튬 나이트라이드(LixNy, 0<x<4, 0<y<2), SiS2(LixSiySz, 0<x<3,0<y<2,0<z<4)계열 글래스 및 P2S5(LixPySz, 0<x<3, 0<y<3, 0<z<7) 계열 글래스로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
무기물 입자의 평균입경은 특별한 제한이 없으나 균일한 두께의 다공성 코팅층 형성 및 적절한 공극률을 위하여, 약 0.001㎛ 내지 약 10㎛ 범위일 수 있다. 상기 무기물 입자의 평균입경이 상기 범위를 만족하는 경우, 무기물 입자의 분산성 저하를 막을 수 있고, 다공성 코팅층을 적절한 두께로 조절할 수 있다.
상기 제2 바인더 고분자로는 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 acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따르는, 다공성 코팅층을 포함하는 세퍼레이터의 제조방법을 설명하면, (S1) 다공성 고분자 기재를 준비하는 단계, (S2) 상기 다공성 고분자 기재의 양면에, 무기물 입자와 제2 고분자 바인더를 포함하는 슬러리를 코팅, 건조시켜 다공성 코팅층을 형성시키는 단계, 및 (S3) 상기 다공성 코팅층 각각에 제1 바인더 고분자 슬러리를 코팅, 건조시켜 양극 접착층과 음극 접착층을 형성시키되, 상기 양극 접착층의 두께가 음극 접착층의 두께보다 크고 음극 접착층의 두께의 2배 이하가 되도록 제1 바인더 고분자 슬러리의 코팅량을 조정하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제조된 세퍼레이터는 후속 공정에서 전극과 함께 조립되어, 전극조립체로 형성될 수 있다.
상기 (S1)에서, 다공성 고분자 기재로 본원 명세서에서 앞서 설명한 바와 같은 소재를 준비한다.
상기 (S2)에서, 무기물 입자와 제2 바인더 고분자로 본원 명세서에서 앞서 설명한 바와 소재를 준비한다.
이어서, 제2 바인더 고분자를 용매 중에 용해시키고 여기에 무기물 입자를 분산시킴으로써 슬러리를 제조한다. 예컨대, 용매 중에 용해된 제1 바인더 고분자를 포함하는 코팅액을 준비하고, 상기 준비된 코팅액에 무기물 입자를 첨가하여 무기물 입자가 분산된 슬러리를 제조한다. 여기서, 무기물 입자는 볼밀(ball mill) 등의 파쇄 방법을 통해 파쇄시킬 수 있다. 상기 슬러리는 상기 다공성 고분자 기재 위에 코팅되어 다공성 코팅층을 형성한다.
상기 용매는 사용하고자 하는 바인더와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점이 낮은 것이 바람직하다. 이는 혼합이 균일하게 이루어질 수 있으며, 이후 용매를 용이하게 제거할 수 있기 때문이다. 용매의 비제한적인 예로는 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드(dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈(N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 사이클로헥산(cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합물 등이 있다.
코팅 방법은 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 예컨대 딥(dip) 코팅, 다이(die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들의 혼합 방식 등 다양한 방식을 이용할 수 있다. 즉, 코팅 장치 등을 이용하여 코팅할 수 있는데, 상기 코팅 장치로는 당업계에서 통상적인 코팅 장치라면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 딥(dip) 코팅 장치, 다이(die) 코팅 장치, 롤(roll) 코팅 장치, 콤마(comma) 코팅 장치 등을 들 수 있으며, 바람직하게는 슬롯 다이 코팅 장치이다.
본 발명에서 사용될 수 있는 슬롯 다이 코팅 장치는 그 종류에 있어 특별히 제한되지 않으며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 슬롯 다이 코팅 장치 또는 본 발명을 수행하는데 적절한 슬롯 다이 코팅 장치라면 비제한적으로 사용 가능하다.
또한, 다공성 코팅층의 건조 조건은 사용된 용매의 증기압을 고려한 온도 범위에서 오븐 또는 가열식 챔버를 사용하여 배치식 또는 연속식으로 이루어질 수 있다.
이어서, 상기 (S3)에서는, 다공성 코팅층 위에 제1 바인더 고분자를 도포함으로써 전극접착층을 형성한다.
상기 제1 바인더 고분자로 본원 명세서에서 앞서 설명한 바와 같은 소재를 준비하고, 제1 바인더 고분자를 용매 중에 용해시켜서 제1 바인더 고분자 슬러리를 제조한다. 이 때, 용매는 상기 다공성 코팅층 형성을 위한 슬러리에 사용된 것과 동일한 용매일 수 있다.
상기 제1 바인더 고분자 슬러리를, 건조된 다공성 코팅층 상에 코팅시키되, 최종 생성되는 양극접착층이 최종 생성되는 음극 접착층 두께보다 두껍지만 상기 음극 접착층의 2배 이하의 두께를 갖도록 상기 제1 바인더 고분자 슬러리의 코팅량을 조정하여 코팅한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 양극, 음극, 및 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전극조립체로서, 전극조립체에 사용된 세퍼레이터가 전술한 세퍼레이터인 전극조립체가 제공된다. 상기 전극조립체에서 세퍼레이터 양극 접착층이 양극과 면접하고 세퍼레이터 음극 접착층이 음극과 면접하도록 조립된다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 전극조립체; 및 전해질을 포함하여 이루어지는 리튬이차전지가 제공되며, 상기 리튬이차전지는 바이셀 형태일 수 있다.
본원 명세서에서 '바이셀'이라 함은 양극/세퍼레이터/음극/세퍼레이터/양극의 단위 구조 및 음극/세퍼레이터/양극/세퍼레이터/음극의 단위구조와 같이 셀의 양측에 동일한 전극이 위치하는 셀이다. 이러한 바이셀들은 셀 양측의 전극이 동일한 구조라면 그것을 이루는 양극, 음극 및 세퍼레이터의 수가 특별히 제한되는 것은 아니다.
또한, 본원 명세서에서는 음극/세퍼레이터/양극/세퍼레이터/음극의 구조를 포함하는 셀을 'C형 바이셀'이라고 지칭하는데, 도 2에는 C형 바이셀용 전극조립체의 일 양태가 개략적으로 도시되어 있다.
도 2를 살펴보면 전극조립체의 중심에 양극(C)이 배치되어 있고, 상기 양극(C)의 양면에 세퍼레이터(100)가 배치되어 있으며, 상기 세퍼레이터(100)는 또한 음극(A)과 면접하여 있다. 상기 세퍼레이터(100)는 도 1에 도시된 세퍼레이터와 동일한 양태로, 다공성 고분자 기재(10)의 양면에 다공성 코팅층(20, 20')이 형성되어 있고, 상기 다공성 코팅층(20, 20')에 전극접착층(30, 30')이 순차 적층되어 있으며, 상기 전극접착층(30, 30') 중 보다 두껍게 형성된 전극접착층을 양극 접착층(30)으로 하고, 보다 얇게 형성된 전극접착층을 음극 접착층(30')으로 한다. 양극 접착층(30)이 양극(C)과 면접되어 있고, 음극 접착층(30')이 음극(A)과 면접되어 있다.
또한, 본원 명세서에서 양극/세퍼레이터/음극/세퍼레이터/양극의 구조를 포함하는 셀을 'A형 바이셀'이라고 지칭한다. A-형 바이셀용 전극조립체에서도, C-형 바이셀용 전극조립체와 마찬가지로, 세퍼레이터의 양극 접착층이 양극과 면접하고 세퍼레이터의 음극 접착층이 음극과 면접하도록 양극, 세퍼레이터, 음극이 조립된다.
바이셀은 양극 및 음극을 그 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 상태에서 상호 결합시켜 제조되는데, 이러한 결합 방법의 바람직한 예로는 열융착 방식을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 사용되는 전극은 특별히 제한되지 않으며 당업계에 알려져 있는 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 전극 집전체에 접착된 형태로 제조할 수 있다.
양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라서는 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.
상기 양극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만든다. 이러한 양극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테리인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면처리한 것 등이 사용될 수 있다. 집전체는 그것의 표면에 미세한 요철을 형성하여 양극 활물질의 접착력을 높일 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 가능하다.
상기 양극 활물질은 리튬 코발트 산화물(LiCoO2), 리튬 니켈 산화물(LiNiO2) 등의 층상 화합물이나 1 또는 그 이상의 전이금속으로 치환된 화합물; 화학식 Li1+xMn2-xO4 (여기서, x 는 0 ~ 0.33 임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 동 산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; 화학식 LiNi1-xMxO2 (여기서, M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x = 0.01 ~ 0.3 임)으로 표현되는 Ni 사이트형 리튬 니켈 산화물; 화학식 LiMn2-xMxO2 (여기서, M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x = 0.01 ~ 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8 (여기서, M = Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn 임)으로 표현되는 리튬 망간 복합 산화물; 화학식의 Li 일부가 알칼리토금속 이온으로 치환된 LiMn2O4; 디설파이드 화합물; Fe2(MoO4)3 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다.
이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.
상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.
반면에, 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조 및 프레싱하여 제조되며, 필요에 따라 상기에서와 같은 도전재, 바인더, 충진제 등이 선택적으로 더 포함될 수 있다.
상기 음극 집전체는 일반적으로 3 ~ 500 ㎛의 두께로 만들어진다. 이러한 음극 집전체는, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 구리, 스테인레스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인레스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철을 형성하여 음극 활물질의 결합력을 강화시킬 수도 있으며, 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태로 사용될 수 있다.
상기 음극 활물질은, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1-xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, 및 Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.
상기에서 형성된 세퍼레이터와 전극을 이용하여 전극조립체를 조립하는데, 보다 두껍게 형성된 세퍼레이터 양극접착층이 양극과 면접하고 보다 얇게 형성된 세퍼레이터 음극접착층이 음극과 면접하도록 세퍼레이터를 양극 및 음극 사이에 개재하고, 이와 같이 적층된 상태에서 라미네이션(laminate)을 실시함으로써 전극조립체가 형성된다.
본 발명은 또한, 상기 전극조립체와 전해액으로 구성된 이차전지를 제공한다. 하나의 바람직한 예로, 상기 이차전지는 상기 전극조립체와 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성된 리튬 이차전지일 수 있다.
상기 리튬염 함유 비수계 전해액은 전해액과 리튬염으로 이루어져 있으며, 상기 전해액으로는 비수계 유기용매, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다.
상기 비수계 유기용매로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.
상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합제 등이 사용될 수 있다.
상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4-LiI-LiOH, Li3PO4-Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.
상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.
또한, 전해액에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있으며, FEC(Fluoro-Ethylene carbonate), PRS(Propene sultone) 등을 더 포함시킬 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 이차전지를 단위전지로 포함하는 전지모듈 및 상기 전지모듈을 포함하는 전지팩을 제공한다.
상기 전지팩은 중대형 디바이스 및/또는 파워 툴(power tool)의 전원으로 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 중대형 디바이스의 바람직한 예로는 전지적 모터에 의해 동력을 받아 움직이는 전기자동차(Electric Vehicle, EV), 하이브리드 전기자동차(Hybrid Electric Vehicle, HEV), 플러그-인 하이브리드 전기자동차(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV) 등을 포함하는 전기차; 전기 자전거(E-bike), 전기 스쿠터(Escooter)를 포함하는 전기 이륜차; 전기 골프 카트(electric golf cart); 전력저장용 시스템 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 리튬 이차전지는 예컨대 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지일 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터가 적층되고 라미네이션(lamination)되어 형성된 리튬이차전지용 전극조립체에 있어서,
    상기 세퍼레이터가, 다공성 고분자 기재; 상기 다공성 고분자 기재의 일면에 형성되어 있으며 세퍼레이터 최외층을 구성하고 양극과 면접하게 되는 양극 접착층; 및 상기 다공성 고분자 기재의 타면에 형성되어 있으며 세퍼레이터 최외층을 구성하고 음극과 면접하게 되는 음극 접착층을 포함하며,
    상기 양극 접착층과 음극 접착층 각각은 바인더 고분자 층으로, 상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트라이클로로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로클로로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-코-에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이며,
    상기 양극 접착층 두께가, 음극 접착층 두께보다 크고 음극 접착층 두께의 2배 이하인
    리튬이차전지용 전극조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 양극 접착층이 10 ㎛ 이하의 두께를 갖고,
    상기 음극 접착층이 5 ㎛ 이하의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전극조립체는 바이셀용 전극조립체인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  5. 제4항에 있어서,
    바이셀용 전극조립체의 중심에 양극 또는 음극이 배치되어 있는 리튬이차전지용 전극조립체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 고분자 기재와 음극 접착층 사이 및 상기 다공성 고분자 기재와 양극 접착층 사이에, 무기물 입자와 제2 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무기물 입자가 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2 바인더 고분자가 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 acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  9. 제1항에 기재된 리튬이차전지용 전극조립체를 포함하는 리튬이차전지.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 양극, 세퍼레이터 및 음극이 열융착되어 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 바인더 고분자 층은 세퍼레이터와 전극을 접착시키는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 전극조립체.
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