KR102038546B1 - Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery employing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리튬 이차전지용 다층 구조의 분리막 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 리튬 이온 채널이 배향된 2종 이상의 분리막 시트를 적층 및 접합하여 제조되는 다층 구조의 분리막을 전해질을 축적(reservoir)할 수 있는 분리막으로 사용하여 리튬 이차전지에 도입한 결과, 양 전극에 사용되는 수계 또는 비수계 전해질들이 서로 섞이는 현상이 발생하지 않아 전지 성능 및 수명이 증가되었다.The present invention relates to a separator having a multilayer structure for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery including the same, and more particularly, to a separator having a multilayer structure prepared by stacking and bonding two or more kinds of separator sheets oriented with lithium ion channels. As a result of the introduction into a lithium secondary battery by using as a separator capable of being stored, the performance and lifespan of the battery are increased since the phenomenon in which the aqueous or non-aqueous electrolytes used for both electrodes do not mix with each other does not occur.

Description

리튬 이차전지용 분리막 및 이를 포함하는 리튬 이차전지{Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery employing the same}Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same {Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery employing the same}

본 발명은 분리막 시트가 적층된 다층 구조의 분리막 및 이를 포함하는 리튬 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a separator having a multilayer structure in which a separator sheet is stacked and a lithium secondary battery including the same.

전자, 통신, 컴퓨터 산업의 급속한 발전에 따라 캠코더, 휴대폰, 노트북 PC, 나아가 전기 자동차까지 에너지 저장 기술의 적용 분야가 확대되고 있다. 이에 따라 가볍고 오래 사용할 수 있으며, 신뢰성이 높은 고성능의 소형 2차전지 개발이 진행되고 있는데 이러한 요구를 만족하는 전지로서 리튬 이차전지가 각광받고 있다.With the rapid development of the electronics, telecommunications and computer industries, the application of energy storage technology is expanding to camcorders, mobile phones, notebook PCs and even electric vehicles. Accordingly, the development of small sized secondary batteries with high performance, light weight and long life, and high reliability has been in progress, and lithium secondary batteries have been in the spotlight as batteries that satisfy these requirements.

리튬 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 상기 음극 사이에 개재된 분리막을 포함하는 전극 조립체가 적층 또는 권취된 구조를 가지며, 이 전극 조립체가 전지 케이스에 내장되고 그 내부에 전해질이 주입됨으로써 구성되며, 리튬 이온이 양극 및 음극에서 삽입/탈리 될 때의 산화, 환원 반응에 의해 전기 에너지의 충, 방전이 일어난다.The lithium secondary battery has a structure in which an electrode assembly including a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is laminated or wound, and the electrode assembly is built in a battery case and an electrolyte is injected therein. The charging and discharging of electrical energy occurs by oxidation and reduction reaction when lithium ions are inserted / desorbed from the positive electrode and the negative electrode.

분리막은 전지를 구성하는 핵심재료 중 하나로서, 전지의 양극과 음극 사이에 위치하여 활성이 높은 양극물질인 리튬산화물이 음극과 직접 반응하여 폭발로 이어지지 않도록 분리시켜 전지의 안정성을 높이는 역할을 수행하며, 두 전극 사이에 위치하기 때문에 전극 간 리튬이온의 이동이 원활하게 이루어질 수 있도록 기공이 발달한 구조를 가지고 있다.Separation membrane is one of the core materials of the battery, and it is located between the positive and negative electrodes of the battery, so that lithium oxide, a highly active positive electrode material, reacts directly with the negative electrode and separates it so that it does not lead to explosion. In addition, since the electrodes are positioned between the two electrodes, the pores are developed to smoothly move lithium ions between the electrodes.

또한, 고에너지 밀도 및 대용량의 리튬이온 이차전지, 리튬이온 고분자전지, 슈퍼 커패시터(전기이중층 커패시터 및 유사 커패시터)를 포함하는 이차전지는 상대적으로 높은 작동온도 범위를 지녀야 하며, 지속적으로 고율 충방전 상태로 사용될 때 온도가 상승되므로, 이들 전지에 사용되는 분리막은 보통의 분리막에서 요구되는 것보다도 높은 내열성과 열 안정성이 요구되고 있다. 또한, 급속 충방전 및 저온에 대응할 수 있는 높은 이온전도도 등 우수한 전지특성을 지녀야 한다.In addition, secondary batteries including high energy density and large capacity lithium ion secondary batteries, lithium ion polymer batteries, and supercapacitors (electric double layer capacitors and similar capacitors) must have a relatively high operating temperature range and continuously maintain high rate charge and discharge conditions. Since the temperature rises when used, the separators used in these batteries are required to have higher heat resistance and thermal stability than those required for ordinary separators. In addition, it should have excellent battery characteristics such as high ion conductivity that can cope with rapid charging and discharging and low temperature.

분리막은 전지의 양극과 음극 사이에 위치하여 절연을 시키며, 전해액을 유지시켜 이온전도의 통로를 제공하며, 전지의 온도가 지나치게 높아지면 전류를 차단하기 위하여 분리막의 일부가 용융되어 기공을 막는 폐쇄기능을 갖고 있다.The separator is positioned between the anode and the cathode of the battery to insulate it, maintains the electrolyte to provide a path for ion conduction, and when the temperature of the battery becomes too high, a part of the separator melts to block pores in order to block the current. Have

한편, 리튬 이차전지의 용량, 수명, 안정성 등의 특성을 개선하기 위하여 그동안 다양한 전지 형태가 제안되었다.On the other hand, various battery types have been proposed in the meantime in order to improve characteristics such as capacity, lifespan, and stability of lithium secondary batteries.

일례로, 리튬 이차전지로서 리튬-황 전지, 리튬 공기 전지, 아연 공기 전지 등 전극 소재를 변환시킨 전지들이 제시되었고, 리튬 이차전지의 반복적인 충/방전 시 단일 전해질을 사용할 경우 전지 구동 시 어느 한쪽의 전극을 지속적으로 용출시켜 전지 성능이 발휘되지 못하는 문제점을 개선하고자 양극 및 음극 각각에 가장 효과적인 두 가지 전해질을 독립적으로 사용하는 것이 제안되었다.For example, as lithium secondary batteries, batteries in which electrode materials such as lithium-sulfur batteries, lithium air batteries, and zinc air batteries are converted have been proposed, and when a single electrolyte is used during repeated charging / discharging of lithium secondary batteries, either side of the battery is driven. In order to improve the problem that the battery performance is not exhibited by continuously eluting the electrode, it is proposed to use two electrolytes that are most effective for each of the positive electrode and the negative electrode.

H. Zhou 그룹은 2010년에 이러한 다층 전해질을 사용하는 리튬-공기 전지를 제안하였다.In 2010, the H. Zhou group proposed a lithium-air battery using this multilayer electrolyte.

제안된 리튬-공기 전지는 양극, 음극, 전해질 및 분리막으로 구성되며, 상기 전해질로 양극 전해질과 음극 전해질을 구분하여 두 가지를 사용하고 있다. The proposed lithium-air battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator, and two kinds of electrolytes are used to distinguish the positive and negative electrolytes.

즉, 양극 전해질로는 양극(공기극)에서 산화리튬 등의 석출 반응이 일어나지 않도록 유기 전해질을 사용하고, 음극 전해질로는 KOH 등의 알칼리 수용액을 사용하고 있으며, 두 전해질 사이에는 리튬이온의 도전성을 갖는 고체전해질 분리막을 사용하고 있다.That is, an organic electrolyte is used to prevent precipitation reaction of lithium oxide and the like from the positive electrode (air electrode) as the positive electrode electrolyte, and an aqueous alkali solution such as KOH is used as the negative electrode electrolyte, and lithium ion has conductivity between the two electrolytes. Solid electrolyte separator is used.

이러한 시스템을 통해 양극에서 산화 리튬의 석출은 없으며 높은 방전용량을 달성하고 있다고 개시하고 있다.Through such a system, it is disclosed that there is no deposition of lithium oxide at the anode and high discharge capacity is achieved.

그러나 양극 전해질 및 음극 전해질로 각각 사용되는 수계 또는 비수계 전해질들의 혼용성(miscibility)으로 새로운 문제가 발생하게 되었다.However, new problems have arisen due to the miscibility of the aqueous or non-aqueous electrolytes used as the positive and negative electrolytes, respectively.

즉 양극 전해질과 음극 전해질이 분리막에 의해 분리되어 있으나 각 전해질들이 분리막 내, 외부에서 서로 섞이고, 경우에 따라 음극 전해질이 양극과 접촉하거나 이와 반대로 양극 전해질이 음극과 접촉하여 결과적으로 리튬 이차전지의 성능 및 수명을 단축시키는 문제가 발생함으로써 두 전해질이 서로 격리시킬 수 있는 분리막의 구조적인 문제 해결이 필요하게 되었다.In other words, the positive and negative electrolytes are separated by a separator, but the respective electrolytes are mixed with each other in and outside the separator, and in some cases, the negative electrolyte contacts the positive electrode and vice versa, resulting in the performance of the lithium secondary battery. As a result of the problem of shortening the lifespan, it is necessary to solve the structural problem of the separator which can separate the two electrolytes from each other.

국제공개특허공보 제2014-0141726호 "Novel cathode for use in battery"International Publication No. 2014-0141726 "Novel cathode for use in battery" 일본공개특허공보 제2008-004500호 "연료전지 전해질용 다공질막과 그 제조방법"Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2008-004500 "Polar membrane for fuel cell electrolyte and its manufacturing method"

이에 본 발명자들은 상기 문제를 해결하기 위해 새로운 구조의 분리막을 제조하고자 다각적으로 연구를 수행한 결과, 리튬 이온 전도성 분리막을 서로 적층하여 열 압착할 경우 분리막의 내부 기공 및 채널의 배향 방향을 제어할 수 있고, 이러한 리튬 이온 채널(lithium ionic channel)의 방향을 교차시켜 배열한 다층구조(layer by layer)의 분리막을 리튬 이차전지의 분리막으로 도입한 결과, 리튬 이온 전도성의 감소 없이 두 전해질 및 부산물이 섞이지 않아 전지의 성능 및 수명이 증가되는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above problems, the present inventors have conducted various studies to manufacture a separator having a new structure, and when the lithium ion conductive separators are laminated to each other and thermally compressed, the present inventors can control the direction of internal pores and channels of the separator. As a result of introducing a separator of a layer by layer arranged by crossing the directions of the lithium ionic channel as a separator of a lithium secondary battery, two electrolytes and by-products do not mix without a decrease in lithium ion conductivity. It was confirmed that the performance and life of the battery is increased to complete the present invention.

따라서, 본 발명의 목적은 서로 다른 배향의 리튬 이온 채널(lithium ionic channel)을 갖는 분리막 시트를 적층한 다층 구조(layer by Layer)를 갖는 분리막 및 이를 포함하는 리튬 이차전지를 제공함으로써 종래의 문제점을 해결하여 전지의 성능 및 수명을 향상시키는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a separator having a multilayer by layer in which a separator sheet having lithium ionic channels of different orientations is stacked and a lithium secondary battery including the same. The solution is to improve the performance and life of the battery.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 분리막을 구비하고, 상기 분리막은 분리막 시트가 다층으로 적층된 구조를 이루며, 이때 상기 분리막 시트가 리튬 이온 채널의 배향 방향이 서로 같거나 다르도록 배치된 것을 리튬 이차전지를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator between the positive electrode and the negative electrode, the separator has a structure in which the separator sheet is laminated in a multi-layer, wherein the separator sheet is the orientation of the lithium ion channel The lithium secondary battery is provided so that the directions are the same or different from each other.

이때 상기 다층 구조는 2층 또는 2층 이상일 수 있으며 바람직하게는 2층 내지 3층인 것을 특징으로 한다.In this case, the multilayer structure may be two layers or two or more layers, and preferably two to three layers.

또한, 상기 다층 구조는 층별로 분리막 시트의 가압, 연신에 의한 리튬 이온 채널의 배향 방향이 서로 다르게 적층된 것을 특징으로 한다.In addition, the multi-layered structure is characterized in that the orientation direction of the lithium ion channel by pressing and stretching the separator sheet for each layer is laminated differently.

이때 상기 리튬 이차전지는 양극 및 음극에 접하는 전해질로 서로 다른 조성의 전해질을 사용하는 것을 특징으로 한다.At this time, the lithium secondary battery is characterized by using an electrolyte of different composition as the electrolyte contacting the positive electrode and the negative electrode.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 전지 구동시 양극, 음극의 특성에 맞게 선택되어 양 전극에서 각각 사용되는 두 전해질이 서로 섞이지 않게(immiscible) 되어 전지의 성능 및 수명이 증가한다.The lithium secondary battery according to the present invention is selected according to the characteristics of the positive electrode and the negative electrode when driving the battery so that the two electrolytes used in both electrodes are not mixed with each other (immiscible) increases the performance and life of the battery.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리튬 이차전지를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막을 보여주는 이미지이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분리막의 구조를 보여주는 이미지이다.
1 is a cross-sectional view showing a lithium secondary battery according to an embodiment of the present invention.
2 is an image showing a separator according to an embodiment of the present invention.
3 is an image showing the structure of a separator according to another embodiment of the present invention.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는 서로 다른 두 가지의 전해질이 다층 구조의 분리막에 의해 격리되어 있는 구조를 갖는다.The lithium secondary battery according to the present invention has a structure in which two different electrolytes are separated by a multilayer membrane.

도 1을 참조하면, 리튬 이차전지(100)는 양극(11) 및 음극(12)을 구비하고, 이들 사이에 전해질(13, 14) 및 분리막(15)이 배치된 구조를 갖는다. Referring to FIG. 1, the lithium secondary battery 100 includes a positive electrode 11 and a negative electrode 12, and has a structure in which electrolytes 13 and 14 and a separator 15 are disposed therebetween.

상기 전해질(13, 14)은 양극(11)과 접하는 양극 전해질(13)과, 음극(12)과 접하는 음극 전해질(14)로 이루어지며, 이들 전해질은 각 전극(11, 13)들의 분해를 방지하거나 전극(11, 13) 재질에 의한 부반응을 방지할 수 있는 특정 조성이 사용될 수 있다.The electrolytes 13 and 14 include a cathode electrolyte 13 in contact with the anode 11 and a cathode electrolyte 14 in contact with the cathode 12, and these electrolytes prevent decomposition of the electrodes 11 and 13. Alternatively, a specific composition may be used to prevent side reactions caused by the materials of the electrodes 11 and 13.

상기 분리막(15)은 양극(11)과 음극(12)의 직접적인 접촉을 방지하는 기능과 함께, 전해질 내 존재하는 리튬 이온만을 선택적으로 전달하는 역할을 한다. 그러나 전지의 충/방전 시 양극(양/음극)에서 발생되는 화합물과 각 전해질이 분리막(15) 안팎에서 서로 섞이거나 양쪽 극으로 교차되는 문제가 발생한다. The separator 15 functions to prevent direct contact between the positive electrode 11 and the negative electrode 12, and selectively transfers only lithium ions present in the electrolyte. However, when the battery is charged / discharged, a compound generated in the positive electrode (positive / negative electrode) and each electrolyte are mixed with each other inside or outside the separator 15 or cross with both poles.

이러한 문제는 전해질은 하나의 종류에 사용할 경우에는 크게 고려하지 않아도 되나, 전지 성능을 향상시키기 위해 각 전극에 효과적인 전해질을 독립적으로 사용할 경우, 각 전해질 내 조성의 혼합 또는 양쪽 극으로 교차가 발생하여 오히려 전지 성능이 저하되는 문제가 발생한다. 일례로, 리튬-황 전지의 경우 양극에서 발생하는 리튬 폴리설파이드 등의 부산물이 분리막을 통과하여 음극으로 전달되는 등의 문제 또한 발생한다.This problem does not need to be greatly considered when the electrolyte is used in one type, but when an effective electrolyte is independently used for each electrode to improve battery performance, the composition of each electrolyte or crossover occurs at both poles. The problem that the battery performance deteriorates occurs. For example, in the case of a lithium-sulfur battery, a problem such as by-products such as lithium polysulfide generated at the positive electrode is passed through the separator to the negative electrode.

이에 본 발명에서는 서로 다른 전해질을 각각 사용하는 리튬 이차전지에 있어서, 전지 구동 중 전해질의 혼합 또는 교차를 방지하고 리튬 이온만 선택적으로 전달할 수 있는 다층 구조의 분리막(15)의 구조를 제시한다. Accordingly, in the present invention, in the lithium secondary battery using different electrolytes, a structure of the separator 15 having a multilayer structure that prevents mixing or crossover of electrolytes and selectively delivers only lithium ions while driving the battery is provided.

바람직하기로, 본 발명에서 제시하는 분리막(15)은 막 구조 내 이온 채널(ionic channel)이 형성되며, 리튬 이온 전도성을 갖는 재질을 사용하며, 더욱 바람직하기로 리튬 이온 전도체(lithium ionic conducting), 리튬 이온 채널(lithium ionic channel), 또는 리튬 이온 전달 채널(lithium ionic transfer channel)을 갖는 고분자로 이루어지며, 이들은 막 구조 내 기공을 포함하는 다공성 막일 수 있다.Preferably, the separator 15 according to the present invention is formed of an ion channel in the membrane structure, a material having lithium ion conductivity, and more preferably lithium ion conductor (lithium ionic conducting), It is made of a polymer having a lithium ionic channel, or a lithium ionic transfer channel, which may be a porous membrane including pores in the membrane structure.

분리막(15) 각각에 존재하는 리튬 이온이 전달되는 채널 및 내부 기공은 제조 공정에서 열 융착 또는 열 압착 공정을 제어하여 상기 내부 기공 및 채널의 배향(align) 방향성을 갖는다. 이때 다층 구조의 분리막(15)으로 제작시 상기 개개의 분리막(15) 내 존재하는 리튬 이온 채널의 배향 방향을 서로 같거나 다르도록 배치한다. 리튬 이온은 분리막과 분리막 사이를 호핑(hopping)에 의해 이동하고, 각 전극에 위치한 전해질 및 부산물 등의 이동은 선택적으로 차단하여, 전해질의 교환 또는 교차되는 문제를 원천적으로 차단하거나, 지연 또는 저감한다. Channels and internal pores in which lithium ions are present in each of the separators 15 are transferred to control the thermal fusion or thermocompression process in the manufacturing process to have alignment directions of the internal pores and the channels. In this case, when the multilayer membrane 15 is manufactured, the alignment directions of the lithium ion channels present in the individual separators 15 are arranged to be the same or different from each other. Lithium ions move between the separator and the separator by hopping and selectively block the movement of electrolytes and by-products located at each electrode, thereby fundamentally preventing, delaying, or reducing the exchange or crossing of electrolytes. .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막(15)을 보여주는 이미지이고, 도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분리막(15)의 구조를 보여주는 이미지이다. 도 2에서는 편의상 2층 구조의 분리막을 제시하였으나, 각각 분리막은 2층 이상의 다층 구조일 수 있다. 2 is an image showing the separator 15 according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is an image showing the structure of the separator 15 according to another embodiment of the present invention. In FIG. 2, a separator having a two-layer structure is provided for convenience, but each separator may have a multilayer structure having two or more layers.

도 2 및 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 분리막(15)은 2개 이상의 분리막 시트가 다층으로 적층된 다층 구조를 갖되, 이때 상기 분리막 시트는 내부에 리튬 이온 채널(ionic channel)을 갖되, 다층 구조 형성시 상기 리튬 이온 채널의 배향 방향을 달리하도록 열 융착 또는 열 압착에 의해 합지된다. 그 결과, 상기 분리막(15)은 다층 구조로 인한 리튬 이온 전도성의 감소 없이, 서로 다른 분리막(15) 내의 이온 채널의 배향 방향을 제어할 수 있을 뿐만 아니라 이를 통하여 두 전해질(13, 14)이 섞이는 현상을 차단할 수 있는 것을 특징으로 한다.As shown in Figures 2 and 3, the separator 15 according to the present invention has a multilayer structure in which two or more separator sheets are stacked in multiple layers, wherein the separator sheet has a lithium ion channel therein. When the multilayer structure is formed, the lithium ion channel is laminated by thermal fusion or thermal compression to change the orientation direction of the lithium ion channel. As a result, the separator 15 can control the orientation direction of the ion channels in the different separators 15 without reducing the lithium ion conductivity due to the multilayer structure, through which the two electrolytes 13 and 14 are mixed. Characterized in that can block the phenomenon.

본 발명에 따른 분리막(15)은 전해질의 저장소(reservoir) 역할을 하여 전해질(13, 14)이 분리막(15)에 의해 격리됨으로써, 종래 전해질(13, 14)의 혼합 현상이 발생하지 않게 되어 전지의 성능 및 수명을 증가시킨다.The separator 15 according to the present invention serves as a reservoir of the electrolyte so that the electrolytes 13 and 14 are separated by the separator 15 so that the mixing phenomenon of the conventional electrolytes 13 and 14 does not occur. Increases its performance and lifespan.

상기 분리막(15)은 통상적으로 전기화학소자의 분리막 재료인 연신 공정에 의해 제조되는 고분자 기재라면 모두 가능하다. 보다 구체적으로, 폴리에틸렌(고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 고분자량 폴리에틸렌 등), 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴디플로라이드, 셀룰로오즈, 폴리비닐클로라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상이 가능하며, 시판되는 제품으로는 Lithiated Nafion 등이 있다.The separator 15 may be any polymer substrate that is usually manufactured by an stretching process, which is a separator material of an electrochemical device. More specifically, polyethylene (high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, high molecular weight polyethylene, etc.), polypropylene, polybutylene, polypropylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, Polyamide, polycarbonate, polyimide, polyether ether ketone, polyether sulfone, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, polyethylene naphthalate, polytetrafluoroethylene, polyvinylidenedifluoride, cellulose, polyvinylchloride And one or two or more selected from the group consisting of a combination thereof is possible, and commercially available products include Lithiated Nafion.

상기 분리막(15)의 두께는 크게 제한이 없으나, 약 1 내지 약 100㎛ 범위가 바람직하며, 약 5 내지 약 30㎛ 범위가 더욱 바람직하다. 또한, 약 10 내지 약 80%의 기공도를 갖는 것이 바람직하다.The thickness of the separator 15 is not particularly limited, but is preferably in the range of about 1 to about 100 μm, more preferably in the range of about 5 to about 30 μm. It is also desirable to have a porosity of about 10 to about 80%.

본 발명에 의한 분리막(15)은 동일한 방향 또는 직교하는 방향을 포함하는 서로 다른 2방향으로 분리막 시트의 2매 이상을 동일 방향으로 배열 또는 교차시킨 구조로 서로 적층되어 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.The separation membrane 15 according to the present invention is characterized in that two or more sheets of the separator sheet are stacked and bonded to each other in a structure in which two or more sheets of the separator sheet are arranged or crossed in the same direction in two different directions including the same direction or an orthogonal direction.

이하에서는 본 발명에 의한 분리막(15)을 제조하는 방법에 대하여 설명한다. 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되지 않으며 본 발명은 하기 내용과 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, a method of manufacturing the separator 15 according to the present invention will be described. This is to aid the understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto, and the present invention should be understood to cover all ranges equivalent to the following contents.

본 발명에 의한 분리막(15)을 제조하는 방법은 동일한 방향 또는 직교하는 방향을 포함하는 서로 다른 2 방향으로 분리막 시트의 2매 이상을 배열 또는 교차시킨 구조로 서로 적층하는 공정과 적층한 분리막 시트끼리를 접합시키는 공정을 적어도 포함하는 것을 특징으로 한다.The method of manufacturing the separator 15 according to the present invention comprises the steps of stacking two or more sheets of separator sheets in a structure in which two or more sheets of separator sheets are arranged or crossed in two different directions including the same direction or an orthogonal direction and the stacked separator sheets. It characterized in that it comprises at least a step of bonding.

본 발명에 있어서, 분리막(15)의 출발재료가 되는 수지 재료는 종래의 전해질 막으로 사용되고 있는 수지 재료일 수 있으며, 바람직하게는, 연신에 의하여 분자구조의 배향성이 뛰어나 리튬 이온 채널의 형성이 용이한 수지 재료가 특히 바람직하다.In the present invention, the resin material serving as the starting material of the separation membrane 15 may be a resin material used as a conventional electrolyte membrane. Preferably, it is easy to form lithium ion channels due to excellent orientation of molecular structure by stretching. One resin material is particularly preferred.

이러한 수지 재료를 이용하여 분리막 시트를 제조하며, 이때 분리막 시트의 제조는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지의 방법을 통해 제조가 가능하다. 일례로, 상기 분리막 시트는 수지 재료를 용매에 용해시켜 코팅액을 제조 후 기재 상태 습식 코팅 후 건조하는 캐스팅 방법을 통해 제조하거나, 코팅액을 제조 후 시트 성형을 통해 제조할 수 있다. 이때 상기 습식 코팅은 그라비아 코팅(gravure coating), 커튼 코팅(curtain coating), 딥 코팅(dip coating), 슬롯-다이 코팅(slot-die coating), 스프레이 코팅, 연속 노즐 코팅(continuous nozzle coating) 및 닥터 블레이드 코팅(doctor blade coating)과 같은 방법들을 이용할 수 있으며 이에 제한되는 것은 아니다.A separator sheet is manufactured using such a resin material, and the preparation of the separator sheet is not particularly limited in the present invention, and may be manufactured through a known method. For example, the separator sheet may be prepared by dissolving a resin material in a solvent to prepare a coating solution, followed by a casting method of drying the substrate after wet coating, or by preparing a coating solution after forming the sheet. The wet coating may include gravure coating, curtain coating, dip coating, slot-die coating, spray coating, continuous nozzle coating, and doctor. Methods such as doctor blade coating may be used, but are not limited to such.

특히 본 발명은 가압 또는 연신 공정을 수행하여 미세 기공 및/또는 리튬 이온 채널의 배향을 조절한다. In particular, the present invention performs a pressing or stretching process to control the orientation of the micropores and / or lithium ion channels.

가압은 프레스 장치를 이용하며, 한 쌍의 열판 또는 프레스판 사이에 분리막을 장착한 후 이를 압축 체결하여 분리막(15) 내 리튬 이온 채널을 일 방향으로 배향시킨다. 이때 열판 또는 프레스판으로 인가하는 압력 또는 열은 리튬 이온 채널의 배향이 원활히 이루어질 수 있도록 조절하며, 일례로, 분리막(15)의 정해진 길이 단위(폭)의 1.02 내지 10배, 바람직하기로 1.1 내지 5배가 되도록 한다. 만약 이러한 연장이 상기 범위 미만이면 리튬 이온 채널의 일 방향으로의 배향을 확보할 수 없고, 이와 반대로 초과할 경우 분리막(15)의 두께 저하로 인해 전지로의 사용을 어렵게 한다. 또한, 열판에 의한 가압시에는 분리막(15) 재질을 고려하여 분리막(15) 재질의 열 융착이나 변형이 이루어지지 않도록 Tg 이하의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 일례로, 1 내지 50 MPa, 바람직하기로 2 내지 30 MPa, 더욱 바람직하기로 3 내지 20 MPa의 압력으로 10초 내지 1시간, 바람직하기로 30초 내지 30분, 더욱 바람직하기로 1분 내지 15분 동안 압력을 인가한다.Pressurization uses a press device, and a separator is mounted between a pair of hot plates or a press plate, and then compressed and fastened to orient the lithium ion channel in the separator 15 in one direction. At this time, the pressure or heat applied to the hot plate or the press plate is adjusted to facilitate the orientation of the lithium ion channel. For example, 1.02 to 10 times the predetermined length unit (width) of the separator 15, preferably 1.1 to 5 times. If the extension is less than the above range, it is impossible to secure the orientation of the lithium ion channel in one direction, and if the extension exceeds the range, the thickness of the separator 15 is reduced, making it difficult to use the battery. In addition, when pressurized by a hot plate, it is preferable to perform at a temperature below Tg so that thermal fusion or deformation of the material of the separator 15 may not be made in consideration of the material of the separator 15. As an example, 10 seconds to 1 hour, preferably 30 seconds to 30 minutes, more preferably 1 minute to 15 at a pressure of 1 to 50 MPa, preferably 2 to 30 MPa, more preferably 3 to 20 MPa. Apply pressure for minutes.

또한, 연신 공정을 통해 기공 정렬이 가능하며, 일 방향으로 진행될 수 있도록 일축 연신을 수행하는 것이 바람직하며, 기계적 물성을 고려하여 이축 방향으로 연신한 것도 제한 없이 사용할 수 있다. 상기 연신 공정은 본 발명에서 한정하지 않고 공지된 바의 건식 연신 또는 습식 연신 방법이 사용될 수 있으며, 일례로 20℃ 내지 80℃의 온도에서 1.01배 내지 15배, 바람직하기로 1.1 내지 5배의 연신 배율로 건식 연신으로 수행될 수도 있다.In addition, pore alignment is possible through the stretching process, it is preferable to perform uniaxial stretching to proceed in one direction, and stretching in the biaxial direction in consideration of mechanical properties can be used without limitation. The stretching process is not limited in the present invention and may be a dry stretching or wet stretching method known in the art, for example, 1.01 to 15 times, preferably 1.1 to 5 times stretching at a temperature of 20 ℃ to 80 ℃ It may also be carried out by dry stretching at magnification.

상기 가압 또는 연신에 의해 리튬 이온 채널이 배향된 분리막 시트는 통상 70% 이상의 투명도를 갖는 시트에서 그 미만의 불투명한 시트로 전환되며, 이러한 투명도의 변화에 의해 리튬 이온 채널이 일 방향으로 배향되었음을 확인할 수 있다.The separator sheet in which the lithium ion channel is oriented by the pressurization or stretching is usually converted from a sheet having a transparency of 70% or more to a less opaque sheet, and the change of the transparency confirms that the lithium ion channel is oriented in one direction. Can be.

본 발명에 따른 분리막(15)은 상기 분리막 시트를 2매 혹은 2매 이상을 서로 교차시켜 적층하고, 열 압착 등의 적당한 방법에 통해 시트끼리를 접합함으로써 제조한다. 이때 분리막 시트를 교차시키는 각도는 하나의 분리막 시트의 리튬 이온 채널 방향 기준 대비 이와 이웃하는 분리막 시트의 리튬 이온 채널의 배향 방향이 0° 초과 180°이하일 수 있으며, 바람직하기로 45° 내지 135°, 더욱 바람직하기로 75° 내지 105°, 가장 바람직하기로는 90°±10 °일 수 있다.The separator 15 according to the present invention is produced by stacking two or two sheets of the separator sheets so as to cross each other, and bonding the sheets together by a suitable method such as thermocompression bonding. In this case, the angle of crossing the separator sheet may be greater than 0 ° and 180 ° or less, preferably 45 ° to 135 °, in the orientation direction of the lithium ion channel of the separator sheet adjacent to the lithium ion channel direction reference of one separator sheet. More preferably 75 ° to 105 °, most preferably 90 ° ± 10 °.

상기 적층한 분리막 시트끼리의 접합은 적층한 분리막 시트의 융점 이상의 온도에서 열 융착하는 것이 바람직하지만, 이것에 한정되지 않으며, 열프레스에 의한 압착법, 시트 적층 상태에서의 연신에 의한 경계면 섬유화에 의한 접합방법, 또는 분리막 시트의 유연성으로 인해 시트 사이에 액상을 첨가하여 접착하는 습식 접착법(wet adhesion) 등도 채용할 수 있다. 여기서 연신 전에 융점 이하의 온도에서 열 압착함으로써, 경계면의 밀착도를 높이는 방법이 보다 바람직할 수 있다.Bonding of the laminated separator sheets is preferably thermally fused at a temperature equal to or higher than the melting point of the laminated separator sheets, but is not limited thereto, and may be achieved by crimping by hot pressing or by interfacial fiberization by stretching in a sheet laminated state. Due to the flexibility of the bonding method, or the separator sheet, a wet adhesion method such as adding a liquid phase between the sheets may also be employed. Here, the method of increasing the adhesion of an interface may be more preferable by thermocompression bonding at the temperature below melting | fusing point before extending | stretching.

상기와 같은 방법으로 제조되는 분리막(15)은 높은 내열성과 열 안정성이 나타내며 아울러 전지 구동시 이온 전도도의 감소 없이 양극(11) 및 음극(12)과 접하는 전해질(13, 14)이 분리막(15)을 통과하여 서로 섞이는 현상이 발생하지 않아 전지의 성능 및 수명이 증가한다. The separator 15 manufactured by the above method exhibits high heat resistance and thermal stability, and electrolytes 13 and 14 contacting the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are separated from the separator 15 without reducing ion conductivity when the battery is driven. Mixing with each other does not occur through the battery, which increases battery performance and lifespan.

그 외 분리막(15)의 연신과 시트 간의 접합 공정은 당업계에 공지되어 있으므로, 그에 대한 설명은 본 명세서에서는 생략한다.Since the process of drawing the separation membrane 15 and the bonding process between the sheets is well known in the art, a description thereof will be omitted herein.

한편, 리튬 이차전지(100)를 구성하는 양극(11), 음극(12), 전해질(13, 14)은 본 발명에서 한정하지 않으며, 이하에서 기재하고 있는 내용을 포함하여 당업계에 공지된 바를 따른다.On the other hand, the positive electrode 11, the negative electrode 12, the electrolyte 13, 14 constituting the lithium secondary battery 100 is not limited in the present invention, including the contents described below, what is known in the art Follow.

여기서 전극은 양극(11), 음극(12) 또는 이들 양(兩) 전극일 수 있으며, 전극 집전체 상에 양극 활물질 또는 음극 활물질이 적층된 구조를 갖는다.The electrode may be a positive electrode 11, a negative electrode 12, or both positive electrodes, and has a structure in which a positive electrode active material or a negative electrode active material is stacked on an electrode current collector.

전극 집전체는 상기 전극이 양극(11)일 경우 양극 집전체이고, 음극일 경우에는 음극 집전체이다.The electrode current collector is a positive electrode current collector when the electrode is a positive electrode 11, and a negative electrode current collector when the electrode is a negative electrode.

양극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 높은 도전성을 가지는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 그 예시로서 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 또는 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것 등이 사용될 수 있다. 이때, 상기 양극 집전체는 양극 활물질과의 접착력을 높일 수도 있도록, 표면에 미세한 요철이 형성된 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등의 다양한 형태로 사용될 수 있다.The positive electrode current collector is not particularly limited as long as it has high conductivity without causing chemical changes in the battery. Examples thereof include stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, or carbon or nickel on the surface of aluminum or stainless steel. Surface treated with titanium, silver, or the like can be used. In this case, the positive electrode current collector may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a nonwoven fabric, etc., in which fine unevenness is formed on the surface so as to increase the adhesive strength with the positive electrode active material.

또한, 음극 집전체는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 그 예시로서 구리, 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈, 티탄, 소성 탄소, 구리나 스테인리스 스틸의 표면에 카본, 니켈, 티탄, 은 등으로 표면 처리한 것, 알루미늄-카드뮴 합금 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기 음극 집전체는 양극 집전체와 마찬가지로, 표면에 미세한 요철이 형성된 필름, 시트, 호일, 네트, 다공질체, 발포체, 부직포체 등 다양한 형태가 사용될 수 있다.In addition, the negative electrode current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. Examples thereof include copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, calcined carbon, and carbon on the surface of copper or stainless steel. , Surface-treated with nickel, titanium, silver, or the like, aluminum-cadmium alloy, or the like can be used. In addition, the negative electrode current collector, like the positive electrode current collector, may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam, a nonwoven fabric having fine irregularities formed on a surface thereof.

본 발명에 따른 전극이 양극일 경우 상기 전극 합제층은 양극 활물질을 포함하고, 음극일 경우에는 음극 활물질을 포함한다. 이때 각 전극 활물질은 종래 전극에 적용되는 활물질이면 어느 것이든 가능하고, 본 발명에서 특별히 한정하지 않는다.When the electrode according to the present invention is a positive electrode, the electrode mixture layer includes a positive electrode active material, and in the case of a negative electrode, a negative electrode active material. At this time, each electrode active material can be any active material applied to a conventional electrode, and is not particularly limited in the present invention.

양극 활물질은 리튬 코발트계 산화물, 리튬 망간계 산화물, 리튬 구리 산화물, 리튬 니켈계 산화물 및 리튬 망간 복합 산화물, 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 리튬 전이금속 산화물을 들 수 있고, 보다 구체적으로는 Li1+ xMn2 - xO4(여기서, x는 0 내지 0.33임), LiMnO3, LiMn2O3, LiMnO2 등의 리튬 망간 산화물; 리튬 구리산화물(Li2CuO2); LiV3O8, LiFe3O4, V2O5, Cu2V2O7 등의 바나듐 산화물; LiNi1 - xMxO2 (여기서, M=Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B 또는 Ga 이고, x=0.01 내지 0.3임)으로 표현되는 리튬 니켈 산화물; LiMn2 - xMxO2 (여기서, M=Co, Ni, Fe, Cr, Zn 또는 Ta 이고, x=0.01 내지 0.1임) 또는 Li2Mn3MO8(여기서, M=Fe, Co, Ni, Cu 또는 Zn임)으로 표현되는 리튬 망간 복합산화물, Li(NiaCobMnc)O2 (여기에서, 0<a<1, 0<b<1, 0<c<1, a+b+c=1)으로 표현되는 리튬-니켈-망간-코발트계 산화물 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 차세대 전지로 알려진 리튬 공기전지나 리튬 황 전지의 양극 소재 중 황을 기반으로 하는 황과 탄소계 도전재의 복합체나 polymeric sulfur도 포함될 수 있다.The positive electrode active material includes any one lithium transition metal oxide selected from the group consisting of lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium copper oxide, lithium nickel oxide, lithium manganese composite oxide, and lithium-nickel-manganese-cobalt oxide. More specifically, lithium manganese oxides such as Li 1+ x Mn 2 - x O 4 (where x is 0 to 0.33), LiMnO 3 , LiMn 2 O 3 , LiMnO 2, and the like; Lithium copper oxide (Li 2 CuO 2 ); Vanadium oxides such as LiV 3 O 8 , LiFe 3 O 4 , V 2 O 5 , Cu 2 V 2 O 7 and the like; Lithium nickel oxide represented by LiNi 1 - x M x O 2 , wherein M = Co, Mn, Al, Cu, Fe, Mg, B or Ga, and x = 0.01 to 0.3; LiMn 2 - x MxO 2 , where M = Co, Ni, Fe, Cr, Zn or Ta, and x = 0.01 to 0.1, or Li 2 Mn 3 MO 8 , where M = Fe, Co, Ni, Cu Or lithium manganese composite oxide represented by Zn, Li (Ni a Co b Mn c ) O 2 , wherein 0 <a <1, 0 <b <1, 0 <c <1, a + b + c Lithium-nickel-manganese-cobalt oxide etc. which are represented by = 1) are mentioned, It is not limited only to these. Among cathode materials of lithium air batteries or lithium sulfur batteries known as next-generation batteries, sulfur-based sulfur and carbon-based conductive materials may be included or polymeric sulfur.

또한, 음극 활물질은 리튬 금속, 리튬 합금, 리튬 금속 복합 산화물, 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다. 이때 리튬 합금은 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속으로 이루어진 합금을 사용할 수 있다.In addition, the negative electrode active material may be one selected from the group consisting of lithium metal, lithium alloy, lithium metal composite oxide, lithium-containing titanium composite oxide (LTO), and combinations thereof. At this time, the lithium alloy may be an alloy consisting of lithium and at least one metal selected from Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al and Sn.

또한, 리튬 금속 복합 산화물은 리튬과 Si, Sn, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 금속(Me) 산화물(MeOx)이고, 일례로 LixFe2O3(0≤x≤1) 또는 LixWO2(0<x≤1)일 수 있다.In addition, the lithium metal composite oxide is any one metal (Me) oxide (MeO x ) selected from the group consisting of lithium and Si, Sn, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni, and Fe, for example, Li x Fe 2 O 3 (0 ≦ x ≦ 1) or Li x WO 2 (0 <x ≦ 1).

여기에 더하여, 음극 활물질은 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; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4 및 Bi2O5 등의 산화물 등을 사용할 수 있고, 결정질 탄소, 비정질 탄소 또는 탄소 복합체와 같은 탄소계 음극 활물질이 단독으로 또는 2종 이상이 혼용되어 사용될 수 있다.In addition, the negative electrode active material is Sn x Me 1 - x Me ' y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, group 1, 2, 3 of the periodic table) Metal complex oxides such as an element, a halogen, 0 <x ≦ 1, 1 ≦ y ≦ 3, 1 ≦ z ≦ 8); SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , GeO, GeO 2 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 and An oxide such as Bi 2 O 5 may be used, and a carbon-based negative active material such as crystalline carbon, amorphous carbon or a carbon composite may be used alone or in combination of two or more thereof.

여기서 상기 전극 합제층은 바인더 수지, 도전재, 충진제 및 기타 첨가제 등을 추가로 포함할 수 있다.Here, the electrode mixture layer may further include a binder resin, a conductive material, a filler, and other additives.

상기 바인더 수지는 전극 활물질과 도전재의 결합과 집전체에 대한 결합을 위해 사용한다. 이러한 바인더 수지의 예로는, 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 하이드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리머(EPDM), 술폰화-EPDM, 스티렌-부타디엔 고무, 불소 고무, 이들의 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder resin is used for bonding the electrode active material and the conductive material and the current collector. Examples of such binder resins include polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose (CMC), starch, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetra Fluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated-EPDM, styrene-butadiene rubber, fluorine rubber, various copolymers thereof, and the like.

상기 도전재는 전극 활물질의 도전성을 더욱 향상시키기 위해 사용한다. 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, 퍼니스 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 휘스커; 산화티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등이 사용될 수 있다.The said conductive material is used in order to improve the electroconductivity of an electrode active material further. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has conductivity without causing chemical change in the battery. Examples of the conductive material include graphite such as natural graphite and artificial graphite; Carbon blacks such as carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and summer black; Conductive fibers such as carbon fibers and metal fibers; Metal powders such as carbon fluoride powder, aluminum powder and nickel powder; Conductive whiskers such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 충진제는 전극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체나 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component that inhibits the expansion of the electrode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing chemical change in the battery. For example, olefinic polymers such as polyethylene and polypropylene, and fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

특히, 본 발명의 리튬 이차전지(100)에 있어서, 양극(11) 및 음극(12)과 접하는 전해질(13, 14)은 서로 다른 조성을 갖는다. In particular, in the lithium secondary battery 100 of the present invention, the electrolytes 13 and 14 in contact with the positive electrode 11 and the negative electrode 12 have different compositions.

즉, 리튬 이차전지(100)를 구동할 경우 양극(11) 및 음극(12) 각각에서는 각 전극의 재질에 따라 서로 다른 종류의 문제가 발생한다. 이에 상기 양극(11) 및 음극(12)에 최적화된 전해질(13, 14)을 선정하여 사용할 경우, 양극(11) 및 음극(12) 각각에서 발생하는 문제를 해소할 수 있다. 이 경우 종래 전해질(13, 14)의 혼합 또는 교차라는 문제가 있었으나, 전술한 바의 분리막(15)의 사용으로 인해 상기 문제를 원천적으로 차단할 수 있다.That is, when driving the lithium secondary battery 100, a different kind of problem occurs in each of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 depending on the material of each electrode. Accordingly, when the electrolytes 13 and 14 optimized for the positive electrode 11 and the negative electrode 12 are selected and used, problems occurring in each of the positive electrode 11 and the negative electrode 12 can be solved. In this case, although there is a problem of mixing or crossing the electrolytes 13 and 14, the problem may be fundamentally blocked due to the use of the separator 15 as described above.

구체적으로, 상기 전해질(13, 14)로는 리튬염 함유 전해액으로 수계 또는 비수계 전해액일 수 있으며, 바람직하기로 유기용매 전해액과 리튬염으로 이루어진 비수계 전해질이다. 이외에 유기 고체 전해질 또는 무기 고체 전해질 등이 포함될 수 있지만 이들만으로 한정되는 것은 아니다. Specifically, the electrolytes 13 and 14 may be aqueous or non-aqueous electrolytes as lithium salt-containing electrolytes, and preferably non-aqueous electrolytes consisting of an organic solvent electrolyte and a lithium salt. In addition, an organic solid electrolyte or an inorganic solid electrolyte may be included, but is not limited thereto.

비수계 전해질은 비수계 유기용매와 리튬염을 포함한다.The non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous organic solvent and a lithium salt.

비수계 유기용매는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 감마-부티로락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시 에탄, 테트라하이드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥솔란, 4-메틸-1,3-디옥센, 디에틸에테르, 포름아마이드, 디메틸포름아마이드, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥솔란 유도체, 설포란, 메틸설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르계, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 1종 이상 사용될 수 있다.The non-aqueous organic solvent is, for example, N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, gamma-butyrolactone, 1,2 Dimethoxy ethane, 1,2-diethoxy ethane, tetrahydroxy franc, 2-methyl tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxene, Diethyl ether, formamide, dimethylformamide, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxy methane, dioxolane derivatives, sulfolane, methyl sulfolane, 1,3-dimethyl-2 One or more aprotic organic solvents such as imidazolidinone, propylene carbonate derivatives, tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyroionate and ethyl propionate can be used.

이때 비수계 유기용매로서 본 발명의 전극 보호층과 유사하도록 에테르계 용매를 사용하며, 구체적으로 테트라하이드로 퓨란, 에틸렌 옥사이드, 1,3-디옥솔란, 3,5-디메틸 이속사졸, 2,5-디메틸퓨란, 퓨란, 2-메틸 퓨란, 1,4-옥산, 4-메틸디옥솔란 등이 1종 이상 사용된다In this case, an ether solvent is used as the non-aqueous organic solvent to be similar to the electrode protective layer of the present invention. Specifically, tetrahydrofuran, ethylene oxide, 1,3-dioxolane, 3,5-dimethyl isoxazole, 2,5- Dimethylfuran, furan, 2-methylfuran, 1,4-oxane, 4-methyldioxolane and the like are used.

리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, (CF3SO2)2NLi, (FSO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 리튬 이미드, N, P, S 등을 중심 원소로 하는 피리디늄(pyridinium), 이미다졸륨(imidazolium), 피롤리디늄(pyrrolidinium), 암모늄(ammonium), 포스포늄(phosphonium), 설포늄(sulphonium) 등의 유기 양이온과 무기 또는 유기 음이온으로 구성되는 이온성 액체 전해질 등이 사용될 수 있다.Lithium salt is a good material to dissolve in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiB 10 Cl 10 , LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlCl 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiSCN, LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 NLi, (FSO 2 ) 2 NLi, chloroborane lithium, Pyridinium, imidazolium, pyrrolidinium, ammonium, with lower aliphatic lithium carbonate, lithium tetraphenyl borate, lithium imide, N, P, S, etc. An ionic liquid electrolyte composed of organic cations such as phosphonium and sulphonium, and inorganic or organic anions may be used.

유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리에지테이션 리신(polyagitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include polyethylene derivatives, polyethylene oxide derivatives, polypropylene oxide derivatives, phosphate ester polymers, polyagitation lysine, polyester sulfides, polyvinyl alcohol, polyvinylidene fluoride, and ions. Polymers including sex dissociating groups and the like can be used.

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.As the inorganic solid electrolyte, for example, Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI-LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Li Nitrides, halides, sulfates, and the like of Li, such as 4 SiO 4 -LiI-LiOH and Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 , may be used.

또한, 상기 전해질에는 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사인산트리아마이드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌글리콜디알킬에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수 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 수 있다.In addition, for the purpose of improving charge and discharge characteristics, flame retardancy, etc., for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylene diamine, n-glyme, hexaphosphate triamide, Nitrobenzene derivatives, sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrroles, 2-methoxy ethanol, aluminum trichloride and the like can be added. have. In some cases, in order to impart nonflammability, halogen-containing solvents such as carbon tetrachloride and ethylene trifluoride may be further included, and carbon dioxide gas may be further included to improve high temperature storage characteristics.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면 상기 리튬 이차전지는 음극은 리튬 금속을 포함하고, 양극은 황을 포함하는 리튬-황 전지일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the lithium secondary battery may be a lithium-sulfur battery including a negative electrode of lithium metal and a positive electrode of sulfur.

구체적으로, 음극은 리튬 금속, 리튬 합금, 리튬 금속 복합 산화물, 리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다. 이때 리튬 합금은 리튬과 Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al 및 Sn으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속으로 이루어진 합금을 사용할 수 있다.Specifically, the negative electrode may be one selected from the group consisting of lithium metal, lithium alloy, lithium metal composite oxide, lithium-containing titanium composite oxide (LTO), and combinations thereof. At this time, the lithium alloy may be an alloy consisting of lithium and at least one metal selected from Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra, Al and Sn.

양극은 황 원소(elemental sulfur, S8), 황 계열 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있으며, 이들은 황 물질 단독으로는 전기 전도성이 없기 때문에 도전재와 복합하여 적용한다. 상기 황 계열 화합물은 구체적으로, Li2Sn(n≥1), 유기황 화합물 또는 탄소-황 폴리머((C2Sx)n: x=2.5 ~ 50, n≥2) 등일 수 있다.The anode may include elemental sulfur (S 8 ), a sulfur-based compound, or a mixture thereof, and these compounds are applied in combination with a conductive material because sulfur material alone is not electrically conductive. Specifically, the sulfur-based compound may be Li 2 S n (n ≧ 1), an organic sulfur compound, or a carbon-sulfur polymer ((C 2 S x ) n : x = 2.5 to 50, n ≧ 2), or the like.

리튬-황 전지는 전지 구동 중 양극에서는 황의 환원 반응에 의해 방전 도중에 리튬 폴리설파이드(Li2Sx, x=2~8)가 생성되고, 이는 전해질에 용해되고 음극으로 확산되어 여러 가지 부반응을 야기한다. 이에 본 발명에 제시하는 분리막(15)을 사용할 경우 리튬 이온 채널에 의해 리튬 이온만 선택적으로 이동하고, 상기 양극에서 발생하는 리튬 폴리설파이드의 음극으로의 확산은 방지한다.Lithium-sulfur battery produces lithium polysulfide (Li 2 S x , x = 2 ~ 8) during discharge by reduction reaction of sulfur at positive electrode during battery operation, which dissolves in electrolyte and diffuses to negative electrode causing various side reactions do. In the case of using the separator 15 according to the present invention, only lithium ions are selectively moved by lithium ion channels, and diffusion of lithium polysulfide from the positive electrode to the negative electrode is prevented.

상기 리튬 폴리설파이드의 확산 방지를 위한 분리막(15)은 분리막 시트가 2층으로 적층된 2층 구조의 분리막(15)을 이용한다. 이때 상기 분리막 시트는 나피온 재질이 사용될 수 있으며, 각 분리막 시트의 배치는 리튬 이온 채널이 90°로 교차하도록 배치하여 분리막(15)을 제조한다.As the separator 15 for preventing diffusion of the lithium polysulfide, a separator 15 having a two-layer structure in which a separator sheet is stacked in two layers is used. In this case, the separator sheet may be made of Nafion, and the separator sheet may be disposed such that lithium ion channels cross at 90 ° to prepare a separator 15.

이때 전극 전해질(13, 14)로는 전술한 바의 비수계 용매를 사용하거나 공지된 바 중에서 선정된 고리형 에테르/선형 에테르를 포함하는 일성분계, 이성분계 또는 삼성분계 혼합 용매를 사용한다. In this case, as the electrode electrolytes 13 and 14, a non-aqueous solvent as described above or a one-component, two-component or ternary mixed solvent containing a cyclic ether / linear ether selected from known bars is used.

일례로, 1,3-디옥솔란을 음극에, 1,2-디메톡시에탄을 양극에 배치하거나, 이 둘을 혼합한 이성분계를 음극 및 양극 각각에 배치할 수 있다. 이때 이성분계로 사용시 각 용매의 부피비를 달리하여 사용할 수 있으며, 일례로 1:10 내지 10:1의 부피비 범위 내에서 자유로이 사용한다. For example, 1,3-dioxolane may be disposed on the negative electrode and 1,2-dimethoxyethane on the positive electrode, or a binary system in which the two are mixed may be disposed on the negative electrode and the positive electrode, respectively. At this time, when used as a two-component system can be used by varying the volume ratio of each solvent, for example, freely used within the volume ratio range of 1:10 to 10: 1.

이러한 구성을 갖는 리튬-황 전지는 2층 구조의 분리막을 사용한 경우, 리튬 이온은 선택적으로 이동하고 리튬 폴리설파이드의 이동을 방지함에 따라, 전지의 사이클 효율이 증가된 효과를 확보할 수 있다. In the lithium-sulfur battery having such a configuration, when a separator having a two-layer structure is used, lithium ions are selectively moved and the lithium polysulfide is prevented from moving, thereby increasing the cycle efficiency of the battery.

본 발명에 따른 리튬 이차전지는, 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정을 통하여 제조가 가능하고 전지케이스는 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.Lithium secondary battery according to the present invention, in addition to the winding (winding) which is a general process can be manufactured through the lamination (stacking) and folding (folding) process of the separator and the electrode, the battery case is cylindrical, square, pouch (pouch) It may be a type or coin (coin) and the like.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 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 so that those skilled in the art can easily practice the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

실시예Example 1 One

리튬 이온을 제외한 전해액 및 부산물의 이동을 제한하기 위하여 리튬 이온 전도성 분리막을 각각 온도와 압력을 인가하여 압력이 인가된 리튬 이온 전도성 분리막을 제조하였다. In order to limit the movement of the electrolyte and by-products except for lithium ions, a lithium ion conductive separator was applied to the lithium ion conductive separator by applying temperature and pressure, respectively.

우선, 대표적인 멤브레인인 Nafion 분리막을 3 wt% 과산화 수소 용액을 만들어 80℃에서 가열하여 1시간 동안 끓인 다음, 1M 황산 용액에 동일한 온도 및 시간을 이용하여 끓였다. 이어서, 2차 증류수를 이용하여 세척한 후 Nafion 막을 꺼내어 물기를 제거한 후에 1M LiOH 수용액에 넣고 1일 동안 교반하여 리튬화(Lithiation)를 실시하였다.First, a Nafion separator, a typical membrane, was prepared by heating a 3 wt% hydrogen peroxide solution and heating at 80 ° C. for 1 hour, and then boiled in a 1 M sulfuric acid solution using the same temperature and time. Subsequently, the resultant was washed with distilled water, and the Nafion membrane was taken out to remove water, and then placed in 1M aqueous LiOH solution and stirred for 1 day to carry out lithiation.

이어서, 물기를 제거한 후에 데시케이터 안에서 하룻밤 동안 방치하여 잔여 수분을 제거하였다. 다음으로, 112℃로 설정된 프레싱기에 멤브레인을 각각 넣고 8 M Pa 압력으로 10분간 가압하였다. 이러한 가압에 의해 최종 제조된 투명한 막은 불투명한 막으로 바뀌게 되고, 이렇게 바뀐 막을 각각 90°로 교차하여 다시 한번 압력을 인가하여 분리막을 제조하였다.Then, after the water was removed, it was left in the desiccator overnight to remove residual moisture. Next, each of the membranes were put in a pressing machine set at 112 ° C. and pressurized at 8 M Pa pressure for 10 minutes. The transparent membrane finally prepared by this pressurization was turned into an opaque membrane, and the membranes were prepared by applying pressure once again by crossing each of the changed membranes by 90 °.

비교예Comparative example 1 One

Nafion 분리막을 3 wt% 과산화 수소 용액을 만들어 80℃에서 가열하여 1시간 동안 끓인 다음, 1M 황산 용액에 동일한 온도 및 시간을 이용하여 끓였다. 이어서, 2차 증류수를 이용하여 세척한 후 Nafion 막을 꺼내어 물기를 제거한 후에 1M LiOH 수용액에 넣고 1일 동안 교반하여 리튬화를 실시하였다.Nafion membrane was prepared by heating a 3 wt% hydrogen peroxide solution at 80 ℃ boiled for 1 hour, and then boiled in 1M sulfuric acid solution using the same temperature and time. Subsequently, after washing with distilled water, the Nafion membrane was taken out to remove water, and then placed in a 1M LiOH aqueous solution and stirred for 1 day to carry out lithiation.

이어서, 물기를 제거한 후에 데시케이터 안에서 하룻밤 동안 방치하여 잔여 수분을 제거하여 투명한 상태의 분리막을 제조하였다.Subsequently, after removing water, the resultant was allowed to stand overnight in a desiccator to remove residual moisture to prepare a transparent membrane.

실험예Experimental Example 1 One

상기 제조된 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 분리막의 전기 전도도(conductivity)를 전기전도도 측정기(Electric Conductivity Tester)를 이용하여 측정하였고, 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었다. The electrical conductivity of the separator prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was measured by using an electrical conductivity tester (Electric Conductivity Tester), the results obtained are shown in Table 1 below.

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 Conductivity (S/cm)Conductivity (S / cm) 0.0760.076 0.0830.083

상기 표 1에 따르면, 리튬 이온 채널이 일 방향으로 배향된 실시예 1의 경우 전기 전도도가 비교예 1의 분리막 대비 약간 감소하는 경향을 나타내었으나, 분리막으로 사용하기에 충분한 수준의 전기 전도도를 가짐을 알 수 있다.According to Table 1, in the case of Example 1 in which the lithium ion channel is oriented in one direction, the electrical conductivity tended to decrease slightly compared to the separator of Comparative Example 1, but it had a sufficient level of electrical conductivity to be used as the separator. Able to know.

실험예Experimental Example 2 2

상기 제조된 실시예 1에서 제조된 2장의 막을 90도로 교차한 후 압력을 인가하여 분리막(지름 14mm)을 제조하였다. 또한, 동일한 방법으로 비교예 1에서 제조한 분리막 두 장을 타공하였다. After separating the two membranes prepared in Example 1 by 90 degrees, a separator (diameter 14 mm) was prepared by applying pressure. In addition, two separators prepared in Comparative Example 1 were punched out in the same manner.

각각 제조된 분리막을 투과도 실험을 위한 셀에 넣어 조립하고, 한쪽에는 DOL/DME (1:1 혼합 부피비) 전해액을 한쪽에서는 리튬 폴리설파이드, DOL/DME (1:1 혼합 부피비)를 주입하였다.Each prepared membrane was assembled into a cell for permeability experiment, and one side was injected with DOL / DME (1: 1 mixed volume ratio) electrolyte and one side with lithium polysulfide and DOL / DME (1: 1 mixed volume ratio).

조립된 투과 셀을 25℃에서 3 시간 동안 방치한 결과, 비교예 1의 분리막을 구비한 셀의 경우 투명한 전해액이 육안으로 리튬 폴리설파이드의 이동으로 인한 붉은 색으로 변한 현상이 발생하여 리튬 폴리설파이드가 이동됨을 알 수 있다.As a result of leaving the assembled permeate cell at 25 ° C. for 3 hours, in the case of the cell with the separator of Comparative Example 1, a phenomenon in which the transparent electrolyte became red due to the movement of lithium polysulfide was observed. It can be seen that it is moved.

이와 비교하여, 실시예 1의 분리막을 구비한 셀의 경우 변화가 관찰되지 않아 리튬 폴리설파이드의 이동이 이루어지지 않음을 알 수 있다.In comparison, in the case of the cell having the separator of Example 1, no change was observed, and thus, lithium polysulfide was not moved.

실험예Experimental Example 3 3

본 발명의 분리막을 구비한 리튬 이차전지의 전지 특성을 확인하기 위해, 리튬 시메트릭 전지(Li symmetric cell)를 제조하였다.In order to confirm the battery characteristics of the lithium secondary battery provided with a separator of the present invention, a lithium symmetric cell was manufactured.

약 40㎛의 두께를 갖는 리튬 호일 사이에 상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제작된 각각의 분리막을 개재한 다음, DOL/DME (1:1 혼합 부피비) 용매에 1M LiFSI 염을 용해된 전해액을 주입하여 리튬 시메트릭 전지를 제조하였다.After the separators prepared in Example 1 and Comparative Example 1 were interposed between lithium foils having a thickness of about 40 μm, an electrolyte solution in which 1M LiFSI salt was dissolved in DOL / DME (1: 1 mixed volume ratio) solvent was prepared. Injected to produce a lithium symmetric cell.

상기 제조된 전지에서의 사이클 효율을 측정하였다. 사이클 효율은 1C rate 및 방전 심도(DOD: depth of discharge)는 83% 조건으로 충방전을 50회 동안 반복하여 사이클 효율을 산출하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 정리하였다.The cycle efficiency in the battery prepared above was measured. Cycle efficiency was 1C rate and depth of discharge (DOD: depth of discharge) to calculate the cycle efficiency by repeating charging and discharging 50 times at 83% condition, the results are summarized in Table 2 below.

실시예 1Example 1 비교예 1Comparative Example 1 사이클 효율Cycle efficiency 98.5%98.5% 97.0%97.0%

상기 표 2를 참조하면, 본 발명에 의해 리튬 이온 채널이 배향된 분리막을 구비한 전지의 경우 50회 사이클 동안 높은 전지 효율을 유지함을 알 수 있다.Referring to Table 2, in the case of a battery having a separator in which lithium ion channels are oriented according to the present invention, it can be seen that high battery efficiency is maintained for 50 cycles.

이와 비교하여, 비교예 1의 분리막을 구비한 전지의 경우 실시예 1의 분리막 구비 전지 대비 전지 효율이 저하됨을 알 수 있다. In comparison, it can be seen that the battery efficiency of the battery with the separator of Comparative Example 1 is lower than that of the battery with the separator of Example 1.

11: 양극 12: 음극
13, 14: 전해질 15: 분리막
100: 리튬 이차전지
11: anode 12: cathode
13, 14 electrolyte 15 membrane
100: lithium secondary battery

Claims (10)

양극, 음극 및 이들 사이에 개재된 분리막과 전해질을 포함하고,
상기 전해질은 양극과 접하는 양극 전해질과, 음극과 접하는 음극 전해질로 이루어지며, 상기 양극 전해질과 음극 전해질은 서로 다른 조성을 가지며,
상기 분리막은 리튬화된 나피온 분리막 시트를 Tg 온도 이하에서 열압착하여 투명도를 70% 미만으로 전환시켜 리튬 이온 채널을 배향시킨 분리막 시트를 다층으로 적층시킨 구조를 가지며, 이때 상기 분리막 시트는 리튬 이온 채널의 배향 방향이 서로 다르게 배치되어, 전해질의 혼합 또는 교차를 방지하고 리튬 이온만 선택적으로 전달하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
A positive electrode, a negative electrode, and a separator and an electrolyte interposed therebetween,
The electrolyte is composed of a cathode electrolyte in contact with the anode, a cathode electrolyte in contact with the cathode, the cathode electrolyte and the cathode electrolyte has a different composition,
The separator has a structure in which a lithium ionized Nafion separator sheet is thermally compressed at a temperature below Tg to convert transparency to less than 70% to laminate a separator sheet in which lithium ion channels are oriented in multiple layers, wherein the separator sheet is lithium ion. The lithium secondary battery, characterized in that the orientation of the channels are arranged differently, to prevent mixing or crossing of the electrolyte and to selectively transfer only lithium ions.
제1항에 있어서,
상기 분리막은 하나의 분리막 시트의 리튬 이온 채널 방향을 기준 대비 이와 이웃하는 분리막 시트의 리튬 이온 채널의 배향 방향이 45° 내지 135°를 갖도록 배치하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 1,
The separator is a lithium secondary battery, characterized in that the orientation of the lithium ion channel direction of the separator sheet adjacent to the lithium ion channel direction of one separator sheet so as to have a 45 ° to 135 °.
제1항에 있어서,
상기 분리막은 분리막 시트가 2층 또는 2층 이상으로 적층된 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 1,
The separator is a lithium secondary battery, characterized in that the separator sheet is laminated in two layers or two or more layers.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 분리막은 두께가 0.1 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 1,
The separator is a lithium secondary battery, characterized in that the thickness of 0.1 to 100 ㎛.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전해질은 수계 또는 비수계 전해질인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 1,
The electrolyte is a lithium secondary battery, characterized in that the aqueous or non-aqueous electrolyte.
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