KR101915339B1 - Separator, separator-electrode composite and electrochemical device comprising the same - Google Patents

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Abstract

다공성 고분자 기재, 상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일면 상에 형성된 다공성 코팅층 및 상기 다공성 코팅층의 상면에 형성된 전극접착층을 포함하며, 상기 전극접착층은 고분자 바인더 섬유로 형성된 분리막이 제시된다. A porous polymer substrate, a porous coating layer formed on at least one surface of the porous polymer substrate, and an electrode adhesion layer formed on the porous coating layer, wherein the electrode adhesion layer is formed of polymeric binder fibers.

Description

분리막, 분리막-전극 복합체 및 이를 포함하는 전기화학소자{SEPARATOR, SEPARATOR-ELECTRODE COMPOSITE AND ELECTROCHEMICAL DEVICE COMPRISING THE SAME}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a separator, a separator-electrode composite, and an electrochemical device including the separator,

본 발명은 분리막, 분리막-전극 복합체 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 분리막의 저항 증가 현상을 방지하고, 전극과의 접착력이 향상된 분리막, 분리막-전극 복합체 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다. The present invention relates to a separation membrane, a separation membrane-electrode composite, and an electrochemical device including the same, and more particularly, to a separation membrane, a separation membrane-electrode composite having improved adhesion to an electrode, ≪ / RTI >

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. Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the application fields of cell phones, camcorders, notebook PCs and even electric vehicles are expanding, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more and more specified.

전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목 받고 있는 분야이고, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다. The electrochemical device is one of the most attracting 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 the capacity density and the specific energy, 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. 그러나 이러한 리튬 이온전지는 유기전해액을 사용하는데 따르는 발화 및 폭발 등의 안전 문제가 존재하고, 제조가 까다로운 단점이 있다. 최근의 리튬 이온 고분자 전지는 이러한 리튬 이온 전지의 약점을 개선하여 차세대 전지의 하나로 꼽히고 있으나 아직까지 전지의 용량이 리튬 이온전지와 비교하여 상대적으로 낮고, 특히 전온에서의 방전 용량이 불충분하여 이에 대한 개선이 시급히 요구되고 있다. Among the currently applied secondary batteries, the lithium secondary battery developed in the early 1990s has advantages such as higher operating voltage and higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd and sulfuric acid-lead batteries using an aqueous electrolyte solution . However, such a lithium ion battery has a safety problem such as ignition and explosion when using an organic electrolytic solution, and is disadvantageous in that it is difficult to manufacture. Recently, the lithium ion polymer battery improves the weak point of the lithium ion battery and is considered as one of the next generation batteries. However, since the capacity of the battery is relatively low as compared with the lithium ion battery, especially the discharge capacity at the temperature is insufficient, Is urgently required.

상기와 같은 전기화학소자는 많은 회사에서 생산되고 있으나 그들의 안전성 특성은 각각 다른 양상을 보인다. 이러한 전기화학소자으 안전성 평가 및 안전성 확보는 매우 중요하다. 가장 중요한 고려 사항은 전기화학소자가 오작동시 사용자에게 상해를 입혀서는 안 된다는 것이며, 이러한 목적으로 안전규격은 전기화학 소자 내의 발화 및 발연 등을 엄격히 규제하고 있다. 전기화학소자의 안전성 특성에 있어서, 전기화학소자가 과열되어 열폭주가 일어나거나, 분리막이 관통될 경우에는 폭발을 일으키게 될 우려가 크다. 특히, 전기화학소자의 세퍼레이터로서 통상적으로 사용되는 폴리올레핀계 다공성 기재는 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정 상의 특성으로 인하여 100 ℃ 이상의 온도에서 극심한 열 수축 거동을 보임으로서, 캐소드와 애노드 사이의 단락을 일으키는 문제점이 있다. Such electrochemical devices are produced in many companies, but their safety characteristics are different. It is very important to evaluate the safety and safety of these electrochemical devices. The most important consideration is that the electrochemical device should not injure the user in case of malfunction. For this purpose, the safety standard strictly regulates the ignition and fuming in the electrochemical device. In the safety characteristics of an electrochemical device, there is a high possibility that explosion may be caused when the electrochemical device is overheated and thermal runaway occurs or the separator penetrates. Particularly, a polyolefin-based porous substrate commonly used as a separator of an electrochemical device exhibits extreme heat shrinkage behavior at a temperature of 100 DEG C or more due to characteristics of the manufacturing process including material properties and elongation, . ≪ / RTI >

이와 같은 전기화학소자의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재의 적어도 일면에 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 코팅하여 다공성 코팅층을 형성한 세퍼레이터가 제안되었다. 세퍼레이터에 있어서, 다공성 기재에 형성된 다공성 다공성 코팅층 내의 무기물 입자들은 다공성 코팅층의 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서(spacer) 역할을 함으로서 전기화학소자 과열시 다공성 기재가 열 수축되는 것을 억제하게 된다. 또한, 무기물 입자들 사이에는 빈 공간이 존재하여 미세 기공을 형성한다. In order to solve the safety problem of such an electrochemical device, a separator in which a porous coating layer is formed by coating a mixture of inorganic particles and a binder polymer on at least one surface of a porous substrate having a plurality of pores has been proposed. In the separator, the inorganic particles in the porous porous coating layer formed on the porous substrate serve as a kind of spacer capable of maintaining the physical shape of the porous coating layer, thereby suppressing the heat shrinkage of the porous substrate upon overheating of the electrochemical device. In addition, there is an empty space between the inorganic particles to form micropores.

이와 같이, 형성된 세퍼레이터는 공정상 적층(stack) 및 접음(folding) 구조로 전극과의 접착이 요구되기 때문에 다공성 기재층 상에 접착층의 상당량이 노출되어야 접합에 유리하다. As such, since a formed separator is required to be bonded to an electrode with a stack and a folding structure in a process, a considerable amount of the adhesive layer must be exposed on the porous substrate layer, which is advantageous for bonding.

하지만, 현재 상용되고 있는 가습상 분리법에 의한 접착층 형성시, 코팅용액 농도를 두께 방향으로 기울기를 형성하는데 공정 제어의 어려움이 있으며, 코팅 용액을 분리막에 도포시 코팅용액이 다공성 기재나 다공성 고분자 코팅층에 흡수되어 전기저항이 증가하는 문제가 있다. However, there is a difficulty in controlling the process of forming a gradient of the coating solution concentration in the thickness direction at the time of forming the adhesive layer by the currently used humidifying separation method. When the coating solution is applied to the separation membrane, the coating solution is applied to the porous substrate or the porous polymer coating layer There is a problem that the electric resistance is absorbed.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 고분자 바인더 섬유로 형성된 전극접착층을 포함하여 접착층 조성물이 다공성 고분자 기재 및 다공성 코팅층에 흡수되는 것을 방지하면서 기공 막힘을 최소화한 분리막을 제공한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a separation membrane including an electrode adhesive layer formed of polymeric binder fibers and minimizing pore clogging while preventing the adhesive layer composition from being absorbed by the porous polymer base material and the porous coating layer.

또한, 전극접착층은 최적의 평균 직경을 갖는 고분자 바인더 섬유를 포함하여 전극과 분리막의 접착력 향상과 더불어 우수한 전지 안정성을 제공한다. In addition, the electrode adhesive layer includes polymer binder fibers having an optimal average diameter, and provides excellent cell stability along with improvement of adhesion between the electrode and the separator.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 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 따르면, 다공성 고분자 기재, 상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일면 상에 형성된 다공성 코팅층 및 상기 다공성 코팅층의 상면에 형성된 전극접착층을 포함하며, 상기 전극접착층은 고분자 바인더 섬유로 형성된 분리막이 제공된다. According to one aspect of the present invention, there is provided a porous polymer substrate comprising a porous polymer substrate, a porous coating layer formed on at least one surface of the porous polymer substrate, and an electrode adhesive layer formed on an upper surface of the porous coating layer, A separation membrane formed of a binder fiber is provided.

상기 고분자 바인더 섬유의 평균 직경은 상기 다공성 고분자 기재의 기공직경 및 상기 다공성 코팅층의 기공직경보다 큰 것일 수 있다. The average diameter of the polymeric binder fibers may be larger than the pore diameter of the porous polymer base material and the pore diameter of the porous coating layer.

상기 고분자 바인더 섬유의 평균 직경은 50 nm 이상일 수 있다. The average diameter of the polymeric binder fibers may be 50 nm or more.

상기 고분자 바인더 섬유는 폴리비닐리덴 플루오라이드 고분자, 스티렌 부타디엔 고무, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 톨루엔 다이이소시아네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌-코-비닐 아세테이트, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰로스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카복실 메틸 셀룰로스, 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. Wherein the polymeric binder fiber is selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride polymer, styrene butadiene rubber, polytetrafluoroethylene, polyethylene glycol, polypropylene glycol, toluene diisocyanate, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, Polyvinyl acetate, ethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl sucrose , Pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, and polyimide.

상기 다공성 코팅층은 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함할 수 있다. The porous coating layer may include inorganic particles and a binder polymer.

상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자 및 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자로부터 선택된 어느 하나의 무기물 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다 The inorganic particles may be any inorganic particles selected from inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more and inorganic particles having lithium ion transporting ability, or a mixture of two or more thereof

상기 유전율 상수가 상수가 5 이상인 무기물 입자가 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3(PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3(PLZT, 여기서, 0 < x < 1, 0 < y < 1임), Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3(PMN-PT), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 무기물 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다. Wherein the inorganic particles having a constant of dielectric constant of 5 or more are BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 , MgO, NiO (0 <y <1), Pb (Mg 1/3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), HfO 2 , SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , , CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC and TiO 2 , or a mixture of two or more thereof.

상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자가 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3,0<x<2,0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3,0<x<2,0<y<1,0<z<3),(LiAlTiP)xOy계열 글래스(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 글래스 및 P2S5(LixPySz,0<x<3,0<y<3,0<z<7)계열 글래스로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. Wherein the inorganic particles having lithium ion transferring ability are selected from the group consisting of lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x < 2 , 0 <y <3), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x < 2 , 0 <y <1, 0 <z <3), (LiAlTiP) x O y series glass (0 < 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) series glass and P 2 S 5 (Li x P y S z , 0 <x < 0 < z < 7) series glass.

상기 바인더 고분자는 유기계 바인더 고분자 또는 수계 바인더 고분자일 수 있다. The binder polymer may be an organic binder polymer or an aqueous binder polymer.

상기 수계 바인더는 수분산성 바인더 고분자와 수용성 바인더 고분자를 포함할 수 있다. The water-based binder may include a water-dispersible binder polymer and a water-soluble binder polymer.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면 상기의 분리막 중 어느 하나의 분리막 및 상기 분리막의 전극접착층의 상면에 향상된 전극을 포함하는 분리막-전극 복합체가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a separation membrane-electrode composite including one of the separation membranes and an improved electrode on the upper surface of the separation membrane electrode-bonding layer.

상기 전극은 캐소드 또는 애노드일 수 있다. The electrode may be a cathode or an anode.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 상기의 분리막-전극 복합체를 포함하는 전기화학소자가 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an electrochemical device including the above membrane-electrode composite.

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

본 발명은 섬유형태의 고분자 바인더를 포함하는 전극접착층을 다공성 코팅층 상면에 형성함으로써, 분리막의 열적 안정성을 저하시키지 않으면서, 다공성 고분자 기재 및 다공성 코팅층에 전극접착층의 고분자 바인더가 흡수되는 것을 방지할 수 있어, 저항 증가가 현상의 개선 및 분리막의 안정성이 향상되는 장점이 있다. The present invention can prevent the polymeric binder of the electrode adhesive layer from being absorbed by the porous polymer base material and the porous coating layer without lowering the thermal stability of the separation membrane by forming an electrode adhesive layer including a fiber- The increase in resistance has the advantage of improving the phenomenon and improving the stability of the separator.

또한, 50 nm 이상의 평균 직경을 갖는 고분자 바인더 섬유를 포함함으로써, 고분자 바인더 섬유간의 엉킴 및 다공성 코팅층 표면과의 상호작용으로 인해, 접착제의 양을 최소화하면서도 충분한 접착력을 수득할 수 있다. In addition, by including the polymer binder fibers having an average diameter of 50 nm or more, a sufficient adhesive force can be obtained while the amount of the adhesive is minimized due to the entanglement between the polymeric binder fibers and the interaction with the surface of the porous coating layer.

아울러, 전극접착층의 바인더를 최소화함에 따라, 전극과 접하는 바인더를 최소화하여 전극접착층으로 인한 전지의 성능저하를 방지할 수 있다. In addition, by minimizing the binder of the electrode adhesive layer, the binder in contact with the electrode can be minimized, thereby preventing deterioration in performance of the battery due to the electrode adhesive layer.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 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 in detail. Prior to that, the terms or words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms. It should be construed in the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that the concept of the term can be appropriately defined in order to explain it by a method. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.

본 발명의 일 측면에 따른 분리막에 있어서, 다공성 고분자 기재 및 상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일면 상에 형성된 다공성 코팅층 및 상기 다공성 코팅층의 상면에 형성된 전극 접착층을 포함하며, 상기 전극접착층은 고분자 바인더 섬유로 형성된 분리막이 제공된다. The separation membrane according to one aspect of the present invention comprises a porous polymer base material and a porous coating layer formed on at least one side of the porous polymer base material and an electrode adhesive layer formed on the upper surface of the porous coating layer, A separator is provided.

상기 다공성 고분자 기재는 다공성 고분자 필름 기재 또는 다공성 고분자 부직포 기재를 들 수 있다. The porous polymer base may be a porous polymer film base or a porous polymer nonwoven base.

상기 다공성 고분자 필름 기재로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀으로 이루어진 다공성 고분자 필름일 수 있으며, 이러한 폴리올레핀 다공성 고분자 필름 기재는 예를 들어 80 내지 130 ℃의 온도에서 셧다운 기능을 발현한다. The porous polymeric film substrate may be a porous polymeric film made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene. The polyolefin porous polymeric film substrate exhibits a shutdown function at a temperature of, for example, 80 to 130 ° C.

이때, 폴리올레핀 다공성 고분자 필름은 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리펜텐 등의 폴리올레핀계 고분자를 각각 단독 또는 이들의 2종 이상 혼합하여 고분자로 형성할 수 있다. At this time, the polyolefin porous polymer film may be formed by mixing 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, .

또한, 상기 다공성 고분자 필름 기재는 폴리올레핀 외에 폴리에스테르 등의 다양한 고분자들을 이용하여 필름 형상으로 성형하여 제조될 수도 있다. 또한, 상기 다공성 고분자 필름 기재는 2층 이상의 필름층이 적층된 구조로 형성될 수 있으며, 각 필름층은 전술한 폴리올레핀, 폴리에스테르 등의 고분자 단독으로 또는 이들을 2종 이상 혼합한 고분자로 형성될 수도 있다. In addition, the porous polymeric film substrate may be produced by molding various polymeric materials such as polyester in addition to polyolefin. 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, or a polymer in which two or more polymers are mixed have.

또한, 상기 다공성 고분자 필름 기재 및 다공성 부직포 기재는 상기와 같은 폴리올레핀계 외에 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 등을 각각 단독으로 또는 이들을 혼합한 고분자로 형성될 수 있다. In addition, the porous polymer film base and the porous nonwoven base material may be formed of a material selected from the group consisting of polyethyleneterephthalate, polybutyleneterephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, Polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polyphenylenesulfide, polyethylenenaphthalene, polyetherketone, polyetherketone, polyetherketone, And the like may be used alone or in the form of a mixture thereof.

또한, 상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 5 내지 50 nm가 바람직하고, 다공성 기재에 존재하는 기공의 크기는 전극접착층의 고분자 바인더 섬유보다 작으면 되고, 바람직하게는 0.001 내지 50 nm며, 기공도는 0.1 내지 99%인 것이 바람직하다. The thickness of the porous substrate is not particularly limited, but is preferably from 5 to 50 nm. The size of the pores present in the porous substrate should be smaller than that of the polymer binder fiber of the electrode adhesive layer, preferably 0.001 to 50 nm, The porosity is preferably 0.1 to 99%.

본 발명의 일 실시예에 따른 분리막에 있어서, 다공성 코팅층은 다공성 고분자 기재의 일면 또는 양면에 형성될 수 있으며, 무기물 입자 및 바인도 고분자를 포함할 수 있으며, 상기 무기물 입자들은 충전되어 서로 접촉된 상태에서 상기 바인더 고분자에 의해 서로 결착되고, 이로 인해 무기물 입자들 사이에 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 형성되고, 상기 무기물 입자 사이의 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)은 빈 공간이 되어 기공을 형성한다. In the separation membrane according to an embodiment of the present invention, the porous coating layer may be formed on one side or both sides of the porous polymer base material, and may include inorganic particles and a binder polymer. The interstitial volume is formed between the inorganic particles, and the interstitial volume between the inorganic particles becomes an empty space to form pores. do.

즉, 바인더 고분자는 무기물 입자들이 서로 결착된 상태를 유지할 수 있도록 이들을 서로 부착하며, 예를 들어 바인더 고분자가 무기물 입자 사이를 연결 및 고정 시키고 있다. 또한, 상기 다공성 코팅층의 기공은 무기물 입자들 간의 인터스티셜 볼륨(interstitail volume)이 빈 공간이 되어 형성된 기공이고, 이는 무기물 입자들에 의한 충진 구조(closed packed or densely packed)에서 실질적으로 면접하는 무기물 입자들에 의해 한정되는 공간이다. 이러한 다공성 코팅층의 기공을 통하여 전지를 작동시키기 위하여 필수적인 리튬이온이 이동하는 경로를 제공할 수 있다. That is, the binder polymer adheres the inorganic particles to each other so that the inorganic particles can remain bonded to each other. For example, the binder polymer bonds and fixes the inorganic particles. In addition, the pores of the porous coating layer are formed as interstitial volumes between the inorganic particles as voids, and the pores of the porous coating layer are formed as pores formed by the inorganic particles substantially enclosed in the packed structure (closed packed or densely packed) It is the space defined by the particles. A path through which lithium ions necessary for operating the battery through the pores of the porous coating layer can be provided.

상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 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 이상이고, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자 또는 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. For the reasons stated above, the inorganic particles may include high-permittivity inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, preferably 10 or more, or inorganic particles having lithium ion transferring ability or a mixture thereof.

유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(ZrxTi1-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 혼합물과 같은 무기물 입자들은 유전율 상수가 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축하는 경우 전하가 발생하여 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 압전성(piezoelectricity)을 가짐으로써, 외부 충격에 의한 양(兩) 전극의 내부 단락 발생을 방지하여 전기화학소자의 안정성 향상을 도모할 수 있다. Nonlimiting examples of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 (PZT, 0 <x <1), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT, 0 <x < 1, 0 <y <1), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -xPbTiO 3 (PMN-PT, 0 <x <1), Wherein the metal oxide selected from the group consisting of 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 Inorganic particles such as one or a mixture of two or more of them not only exhibit a high dielectric constant characteristic with a dielectric constant of 100 or more but also exhibit piezoelectricity in which a charge is generated when a certain pressure is applied and then a potential is generated, ), It is possible to prevent internal short-circuiting of both electrodes due to an external impact, thereby improving the stability of the electrochemical device.

또한, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되, 리튬을 저장하지 않고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 의미한다. 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),(LiAlTiP)xOy계열 글래스(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 글래스 및 P2S5(LixPySz,0<x<3,0<y<3,0<z<7)계열 글래스 또는 이들의 혼합물 등이 있으며, 전술한 고유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 등을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다. In addition, the inorganic particles having lithium ion transferring ability mean inorganic particles containing a lithium element and having a function of transferring lithium ions without storing lithium. 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 < lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z ( PO 4) 3, 0 <x <2,0 <y <1,0 <z <3), (LiAlTiP) x O y series glass (glass) (0 < x <4, 0 <y < 13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, 0 <x <2,0 <y <3), lithium germanium thiophosphate Mani Titanium (Li x Ge y P z S w, 0 <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) series glass and P 2 S 5 (Li x P y S z , 0 <x < y < 3, 0 < z < 7) series glass or a mixture thereof. When the above-mentioned high-permittivity inorganic particles and inorganic particles having lithium ion transferring ability are mixed, their synergistic effect can be doubled.

상기 다공성 코팅층의 무기물 입자 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 코팅층 형성 및 적절한 공극률을 위하여, 가능한 한 0.001 내지 10 nm 범위인 것이 바람직하다. The inorganic particle size of the porous coating layer is not limited, but it is preferably in the range of 0.001 to 10 nm for the formation of a coating layer having a uniform thickness and proper porosity.

상기 다공성 코팅층을 형성하는 고분자 바인더는 무기물 입자와 함께 다공성 코팅층 형성에 사용될 수 있는 바인더는 제한없이 사용할 수 있으나, 바람직하게는 유기계 바인더 고분자 또는 수계 바인더 고분자일 수 있다. The polymeric binder for forming the porous coating layer may be any organic binder polymer or an aqueous binder polymer, although inorganic binders and binders that can be used in the formation of the porous coating layer may be used without limitation.

상기 유기계 바인더 고분자의 비제한적인 예로 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메탈크릴레이트 (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) 등이 있다. Non-limiting examples of the organic binder polymer include polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene (polyvinylidene fluoride- ), Polymethylmethacrylate, polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer (polyethylene polyvinyl acetate, polyvinyl acetate, polyvinyl acetate, polyvinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, No ethylfuran (cya noethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, and carboxyl methyl cellulose. The term &quot; methylcellulose &quot;

상기 수계 바인더 고분자로는 물에 용해되지는 않으나 분산성을 갖는 수분산성 바인더 고분자와 물에 용해될 수 있는 수용성 바인더 고분자를 포함한다.The aqueous binder polymer includes a water-dispersible binder polymer that does not dissolve in water but has dispersibility, and a water-soluble binder polymer that is soluble in water.

상기 수분산성 바인더 고분자는 고무 또는 수분산성 (메타)아크릴계 고분자가 사용될 수 있으며, 탄성이 우수하여 전기의 충방전시 발생하는 부피 변화에 대한 완충제 역할을 한다. 또한 접착력이 우수하기 때문에 전극을 오래 사용해도 전극의 구조를 장기간 유지하는 역할을 할 수 있다. The water-dispersible binder polymer may be a rubber or a water-dispersible (meth) acrylic polymer. The polymer is excellent in elasticity and functions as a buffer against changes in the volume during charging / discharging of electricity. Also, since the adhesive strength is excellent, it is possible to maintain the structure of the electrode for a long time even if the electrode is used for a long time.

이러한 고무의 비제한적인 예로는 스티렌 부타디엔 고무(Styrene Butadiene Rubber, SBR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(acrylonitrile-butadiene rubber), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 고무(acrylonitrile-butadiene-styrene rubber)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다. Non-limiting examples of such rubbers include styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene rubber, and acrylonitrile-butadiene-styrene rubber. It is preferable to use at least one selected from the group.

또한, 상기 수분산성 (메타)아크릴계 고분자는 폴리에틸아크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리프로필아크릴레이트, 폴리프로필메타크릴레이트, 폴리이소프로필아크릴레이트, 폴리이소프로필메타크릴레이트, 폴리 부틸아크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리헥실아크릴레이트, 폴리헥실메타크릴레이트, 폴리에틸헥실아크릴레이트, 폴리에틸헥실메타크릴레이트, 폴리라우릴아크릴레이트 및 폴리라우릴메타아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것이 바람직하다.The water-dispersible (meth) acrylic polymer may be at least one selected from the group consisting of polyethyl acrylate, polyethyl methacrylate, polypropyl acrylate, polypropyl methacrylate, polyisopropyl acrylate, polyisopropyl methacrylate, , One selected from the group consisting of polybutyl methacrylate, polyhexyl acrylate, polyhexyl methacrylate, polyethylhexyl acrylate, polyethylhexyl methacrylate, polylauryl acrylate and polylauryl methacrylate Or more.

상기 수용성 바인더 고분자는 슬러리를 다공성 고분자 기재에 코팅하는 과정에서 코팅이 원활하게 이루어지게 하는 역할을 하며, 또한 함께 사용하는 무기물 입자 및 수분산성 바인더 고분자의 분산성을 증가시키는 역할을 한다. 즉, 본 발명에 따른 세퍼레이터 코팅용 슬러리에 있어서, 상기 수분산성 바인더 고분자가 무기물 입자를 결착시키며, 이와 함께 수용성 바인더가 무기물 입자간 및 무기물 입자와 다공성 고분자 기재 간의 결착을 용이하게 하기 때문에, 결착력이 우수한 세퍼레이터가 제공될 수 있다. The water-soluble binder polymer plays a role of smoothly coating the slurry on the porous polymer base material, and increases the dispersibility of the inorganic particles and the water-dispersible binder polymer used together. That is, in the slurry for separator coating according to the present invention, the water-dispersible binder polymer binds the inorganic particles and, at the same time, the water-soluble binder facilitates the binding between the inorganic particles and the inorganic particles and the porous polymer base material, An excellent separator can be provided.

본 발명에 사용될 수 있는 수용성 고분자의 비제한적인 예로는 카르복시메틸 셀룰로오즈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시 프로필 셀룰로오즈, 에틸 셀룰로오즈, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌옥사이드, 산화녹말, 인산화 녹말, 카세인 등을 들 수 있으며, 상기 화합물을 혼합하여 사용할 수도 있다.Examples of the water-soluble polymer which can be used in the present invention include carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, hydroxypropylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide, Phosphorylated starch, and casein. These compounds may be used in combination.

본 발명의 일 실시예에 따른 세퍼레이터에 구비된 다공성 코팅층의 무기물 입자와 바인더 고분자의 조성비는 예를 들어 50:50 내지 99:1 범위가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 70:30 내지 95:5이다. 바인더 고분자에 대한 무기물 입자의 함량비가 50:50 미만일 경우 고분자의 함량이 많아지게 되어 세퍼레이터의열적 안전성 개선이 저하될 수 있다. 또한, 무기물 입자들 사이에 형성되는 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있다. 무기물 입자의 함량이 99 중량부를 초과할 겨우 바인더 고분자 함량이 너무 적기 때문에 다공성 코팅층의 내필링성이 약화될 수 있다. 상기 무기물 입자와 바인더 고분자로 구성되는 다공성 코팅층의 내필링성이 약화될 수 있다. 상기 무기물 입자와 바인더 고분자로 구성되는 다공성 코팅층의 두께는 특별한 제한이 없으나, 0.001 내지 20 ㎛ 범위가 바람직하다. The composition ratio of the inorganic particles and the binder polymer in the porous coating layer of the separator according to an exemplary embodiment of the present invention is preferably in the range of 50:50 to 99: 1, more preferably 70:30 to 95: 5 . When the content ratio of the inorganic particles to the binder polymer is less than 50:50, the content of the polymer is increased and the improvement of the thermal stability of the separator may be deteriorated. In addition, the pore size and porosity due to the reduction of the void space formed between the inorganic particles may be reduced, resulting in deterioration of the final cell performance. If the content of the inorganic particles exceeds 99 parts by weight, the fillerability of the porous coating layer may be weakened because the content of the binder polymer is too small. The peeling resistance of the porous coating layer composed of the inorganic particles and the binder polymer may be weakened. The thickness of the porous coating layer composed of the inorganic particles and the binder polymer is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.001 to 20 mu m.

또한, 기공직경은 전극접착층의 고분자 바인더 섬유의 평균 직경보다 작은 것이 바람직하며, 기공도는 10 내지 99 % 범위가 바람직하다. 기공직경 및 기공도는 주로 무기물 입자의 크기에 의존하는데, 예컨대 입경이 1 nm 이하인 무기물 입자를 사용하는 경우 형성되는 기공 역시 대략 1 nm 이하를 나타내게 된다. 이와 같은 기공 구조는 추후 주액되는 전해액으로 채워지게 되고, 이와 같이 채워진 전해액은 이온 전달 역할을 하게 된다. The pore diameter is preferably smaller than the average diameter of the polymeric binder fibers of the electrode adhesive layer, and the porosity is preferably in the range of 10 to 99%. The pore diameter and porosity mainly depend on the size of the inorganic particles. For example, when inorganic particles having a particle size of 1 nm or less are used, the pores formed are also about 1 nm or less. Such a pore structure is filled with an electrolyte solution to be injected at a later stage, and the filled electrolyte serves as an ion transfer function.

본 발명의 일 실시예에 따른 분리막에 있어서, 다공성 코팅층 상면에 전극접착층을 포함하며, 상기 전극접착층은 전극과 분리막을 접합하는 역할을 한다. 이때, 상기 전극접착층은 접착층 조성물이 다공성 코팅층의 기공 또는 다공성 기재의 기공에 침투되어 기공을 막는 것을 방지하기 위하여, 섬유형태의 고분자 바인더를 포함하고 있다. In the separation membrane according to an embodiment of the present invention, an electrode adhesion layer is provided on the upper surface of the porous coating layer, and the electrode adhesion layer serves to bond the electrode and the separation membrane. At this time, the electrode adhesive layer includes a polymer binder in a fiber form in order to prevent the adhesive layer composition from penetrating into the pores of the porous coating layer or the pores of the porous substrate to block the pores.

이때, 상기 전극접착층에 포함된 고분자 바인더 섬유는 상호 엉킴이 가능하므로 기공에 흡수되지 않으며, 다공성 고분자 기재 또는 다공성 코팅층에 흡수되는 것을 보다 완벽하게 차단하기 위하여 상기 고분자 바인더 섬유의 평균 직경은 상기 다공성 고분자 기재의 기공직경 및 상기 다공성 코팅층의 기공직경보다 큰 것이고, 바람직하게는 50 nm이고, 더 바람직하게는 50 내지 100 nm이다. At this time, since the polymer binder fibers contained in the electrode adhesive layer can be mutually entangled, they are not absorbed into the pores, and in order to more completely block the absorption into the porous polymer base material or the porous coating layer, the average diameter of the polymeric binder fibers, The pore diameter of the substrate and the pore diameter of the porous coating layer are preferably 50 nm, more preferably 50-100 nm.

고분자 바인더 섬유의 직경이 50 nm를 미만인 경우 전극접착층 형성 바인더가 다공성 고분자 기재 또는 다공성 코팅층에 흡수되어 저항이 증가되는 문제가 있기 때문이다. When the diameter of the polymeric binder fiber is less than 50 nm, there is a problem that the binder for forming the electrode-adhesive layer is absorbed by the porous polymer base material or the porous coating layer and the resistance increases.

상기 전극접착층을 형성하는 고분자 바인더 섬유는 다공성 코팅층 표면에 코팅되어 전극과 접착할 수 있는 물질을 제한없이 사용가능하나, 바람직하게는 폴리비닐리덴 플루오라이드 고분자, 스티렌 부타디엔 고무, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 톨루엔 다이이소시아네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌-코-비닐 아세테이트, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰로스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카복실 메틸 셀룰로스, 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. The polymeric binder fiber forming the electrode bonding layer may be coated on the surface of the porous coating layer and may be bonded to the electrode without limitation. Preferably, the polymeric binder fiber is a polyvinylidene fluoride polymer, styrene butadiene rubber, polytetrafluoroethylene, Polyethylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, toluene diisocyanate, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, Cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl sucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer and polyimide to Emitter may be at least one selected.

본 발명의 다른 일 측면에 따라 전술한 분리막 및 상기 분리막의 전극접착층의 상면에 형성된 전극을 포함하는 분리막-전극 복합체가 제공되며, 이때 상기 전극은 캐소드 또는 애노드일 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a separation membrane-electrode composite including the above-described separation membrane and an electrode formed on an upper surface of the electrode adhesion layer of the separation membrane, wherein the electrode may be a cathode or an anode.

상기 캐소드 또는 애노드는 전극 집전체 및 전극 활물질층을 포함할 수 있으며, 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 cathode or the anode may include an electrode current collector and an electrode active material layer, and the electrode current collector may include stainless steel; aluminum; nickel; titanium; Fired carbon; Copper; Stainless steel surface-treated with carbon, nickel, titanium or silver, aluminum-cadmium alloy, or the like can be used.

이때, 캐소드에 사용되는 전극 활물질층은 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, 0 < x+y+z ≤ 1임) 등으로 이루어진 활물질 입자를 사용하여 제조할 수 있다.At this time, the electrode active material layer used for the cathode is composed of LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCoPO 4 , LiFePO 4 , LiNiMnCoO 2, and LiNi 1 -x-yz Co x M y M2 z O 2 X, y and z are independently selected from the group consisting of Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg and Mo, 0? X <0.5, 0? Y <0.5, 0? Z <0.5, 0 <x + y + z? 1).

또한, 애노드에 사용되는 전극 활물질층은 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. In addition, the electrode active material layer used for the anode may be made of natural graphite, artificial graphite, a carbonaceous material, a lithium-containing titanium composite oxide (LTO), metals such as Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, ); 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.

이때, 캐소드 및 애노드는 전극 활물질, 결착제, 용매 및 선택적으로 도전재를 포함하는 전극 조성물을 이용하여 집전체 상에 전극 활물질층을 형성한다. 이 때, 전극 활물질층을 형성하는 방법은 전극 활물질 조성물을 집전체 상에 직접 코팅하는 방법이나 전극 활물질 조성물을 별도의 지지체 상부에 코팅하고 건조한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻어진 필름을 집전체 상에 라미네이션하는 방법이 있다. 여기에서 지지체는 활물질층을 지지할 수 있는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 구제척인 예로는 마일라 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 등이 있다. At this time, the cathode and the anode use an electrode composition including an electrode active material, a binder, a solvent and optionally a conductive material to form an electrode active material layer on the current collector. At this time, the method of forming the electrode active material layer may be a method of directly coating the electrode active material composition on the current collector or a method of coating the electrode active material composition on a separate support and drying and then peeling the film from the support to form a film on the current collector There is a way to laminate. Here, the support may be any support capable of supporting the active material layer. Examples of the support include mylar film, polyethylene terephthalate (PET) film, and the like.

상기 결합재, 도전재 및 용매는 리튬 이차전지 제조에 통상적으로 사용되던 것들을 모두 사용될 수 있다. The binder, the conductive material, and the solvent may be those conventionally used in the production of lithium secondary batteries.

구체적으로, 상기 결합재로는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 및 그 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 도전재로는 카본블랙 또는 아세틸렌 블랙이, 상기 용매로는 아세톤, N-메틸피롤리돈이 대표적이다.Specifically, the binder may include vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate ) And mixtures thereof can be used. Examples of the conductive material include carbon black or acetylene black, and examples of the solvent include acetone and N-methylpyrrolidone.

본 발명의 다른 일 측면에 따라 전술한 분리막-전극 복합체를 포함하는 전기화학소자가 제공되면, 상기 전기화학소자는 전기화학반응을 하는 모든 소자를 포함하고, 구체적인 예로는 모든 종류의 1차, 이차전지, 연료전지, 태양 전지 또는 슈퍼커패시터 소자와 같은 커패시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 2차 전지는 리튬 금속 이차전지, 리튬 이온 이차전지, 리튬 폴리머 이차전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 바람직하다. According to another aspect of the present invention, there is provided an electrochemical device including the above-described membrane-electrode composite, wherein the electrochemical device includes all devices that perform an electrochemical reaction, and specific examples thereof include all kinds of primary, A capacitor, such as a battery, a fuel cell, a solar cell, or a super capacitor element. Particularly, 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.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예에 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 described with reference to the particular embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, And various modifications and variations are possible within the scope of the appended claims.

Claims (14)

다공성 고분자 기재;
상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일면 상에 형성된 다공성 코팅층; 및
상기 다공성 코팅층의 상면에 코팅된 전극접착층;으로 이루어지고,
상기 다공성 코팅층은 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함하고,
상기 전극접착층은 고분자 바인더 섬유로 형성되며,
상기 고분자 바인더 섬유는 상기 다공성 고분자 기재의 기공 직경 및 상기 다공성 코팅층의 기공 직경보다 큰 직경을 갖는 것인 분리막.
Porous polymeric substrates;
A porous coating layer formed on at least one surface of the porous polymer substrate; And
And an electrode bonding layer coated on the upper surface of the porous coating layer,
Wherein the porous coating layer comprises inorganic particles and a binder polymer,
Wherein the electrode adhesive layer is formed of a polymeric binder fiber,
Wherein the polymeric binder fiber has a diameter larger than a pore diameter of the porous polymer substrate and a pore diameter of the porous coating layer.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 고분자 바인더 섬유의 평균 직경은 50 nm 이상인 것을 특징으로 하는 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the average diameter of the polymeric binder fibers is 50 nm or more.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 바인더 섬유는 폴리비닐리덴 플루오라이드 고분자, 스티렌 부타디엔 고무, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 톨루엔 다이이소시아네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌-코-비닐 아세테이트, 폴리에틸렌옥사이드, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸풀루란, 시아노에틸폴리비닐알코올, 시아노에틸셀룰로스, 시아노에틸수크로오스, 풀루란, 카복실 메틸 셀룰로스, 아크릴로니트릴-스티렌-부타디엔 공중합 및 폴리이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the polymeric binder fiber is selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride polymer, styrene butadiene rubber, polytetrafluoroethylene, polyethylene glycol, polypropylene glycol, toluene diisocyanate, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, Polyvinyl acetate, ethylene-co-vinyl acetate, polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinyl alcohol, cyanoethyl cellulose, cyanoethyl sucrose , Pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, and polyimide.
제 1항에 있어서,
상기 다공성 코팅층은 무기물 입자 및 바인더 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the porous coating layer comprises inorganic particles and a binder polymer.
제 5항에 있어서,
상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자 및 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자로부터 선택된 어느 하나의 무기물 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 분리막.
6. The method of claim 5,
Wherein the inorganic particles are inorganic particles selected from inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more and inorganic particles having a lithium ion transporting ability, or a mixture of two or more thereof.
제 6항에 있어서,
상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자가 BaTiO3, Pb(ZrxTi1-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 하나의 무기물 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 분리막.
The method according to claim 6,
Wherein the inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more are BaTiO 3 , Pb (Zr x Ti 1-x ) O 3 (PZT, 0 <x <1), Pb 1 -x La x Zr 1 -y Ti y O 3 0 <x <1, 0 < y <1), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -xPbTiO 3 (PMN-PT, 0 <x <1), hafnia (HfO 2 ), at least one inorganic particle selected from the group consisting of SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC and TiO 2 Or a mixture of two or more thereof.
제 6항에 있어서,
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자가 리튬포스페이트(Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트(LixTiy(PO4)3,0<x<2,0<y<3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(LixAlyTiz(PO4)3,0<x<2,0<y<1,0<z<3),(LiAlTiP)xOy계열 글래스(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 글래스 및 P2S5(LixPySz,0<x<3,0<y<3,0<z<7)계열 글래스로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 분리막
The method according to claim 6,
Wherein the inorganic particles having lithium ion transferring ability are selected from the group consisting of lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x < 2 , 0 <y <3), lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x < 2 , 0 <y <1, 0 <z <3), (LiAlTiP) x O y series glass (0 < 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) series glass and P 2 S 5 (Li x P y S z , 0 <x < 0 < z < 7) series glass.
제 5항에 있어서,
상기 바인더 고분자는 유기계 바인더 고분자 또는 수계 바인더 고분자인 것을 특징으로 하는 분리막.
6. The method of claim 5,
Wherein the binder polymer is an organic binder polymer or an aqueous binder polymer.
제 9항에 있어서,
상기 수계 바인더는 수분산성 바인더 고분자와 수용성 바인더 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 분리막.
10. The method of claim 9,
Wherein the water-based binder comprises a water-dispersible binder polymer and a water-soluble binder polymer.
제 1항 및 제 3항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 따른 분리막 및 상기 분리막의 전극접착층의 상면에 형성된 전극을 포함하는 분리막-전극 복합체. 11. A separation membrane-electrode composite comprising a separation membrane according to any one of claims 1 to 10 and an electrode formed on an upper surface of the electrode adhesion layer of the separation membrane. 제 11항에 있어서,
상기 전극은 캐소드 또는 애노드인 것을 특징으로 하는 분리막-전극 복합체.
12. The method of claim 11,
Wherein the electrode is a cathode or an anode.
제 11항의 분리막-전극 복합체를 포함하는 전기화학소자. 11. An electrochemical device comprising the membrane-electrode composite of claim 11. 제 13항에 있어서,
상기 전기화학소자가 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.
14. The method of claim 13,
Wherein the electrochemical device is a secondary battery.
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