KR102601936B1 - Composite separator for secondary battery and secondary battery containing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다공성 기재 및 상기 다공성 기재 일면 또는 양면에 형성되는 전단 농화 유체층을 포함하는 이차전지용 복합분리막 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a composite separator for a secondary battery including a porous substrate and a shear thickening fluid layer formed on one or both sides of the porous substrate, and to a secondary battery including the same.

Description

이차전지용 복합분리막 및 이를 포함하는 이차전지{COMPOSITE SEPARATOR FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY CONTAINING THE SAME}Composite separator for secondary batteries and secondary batteries containing the same {COMPOSITE SEPARATOR FOR SECONDARY BATTERY AND SECONDARY BATTERY CONTAINING THE SAME}

본 발명은 이차전지용 복합분리막 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a composite separator for secondary batteries and a secondary battery containing the same.

최근에는 이차전지의 사용처가 확대됨에 따라 대면적화, 고용량화에 대한 요구가 강해지고 있는 추세이다. 이차전지의 고용량화에 따라 극판의 면적이 넓어지고, 같은 면적에 다량의 양극 또는 음극 활물질이 들어가기 때문에 전지 안전성에 대한 문제가 발생하였다.Recently, as the use of secondary batteries has expanded, the demand for larger areas and higher capacities has become stronger. As the capacity of secondary batteries increases, the area of the electrode plate increases and a large amount of positive or negative active materials are placed in the same area, causing problems with battery safety.

이와 같은 이차전지의 고용량, 고출력 추세에 충방전 시 이차전지의 전기적 안전성을 위한 분리막의 특성향상에 대한 요구가 더욱 커지고 있다. With the trend of high capacity and high output of secondary batteries, the demand for improving the characteristics of the separator for the electrical safety of secondary batteries during charging and discharging is growing.

특히, 외부충격에 의한 이차전지의 물리적 변형이나 내부 탄성에 의한 물리적 변형을 방지하는 수단이 특히 필요하게 된다.In particular, there is a need for a means to prevent physical deformation of the secondary battery due to external shock or physical deformation due to internal elasticity.

예를 들어, 이차전지의 충전과 방전 시 발생되는 가스 또는 음극 활물질과 리튬 이온 등과의 반응으로 인한 음극 활물질의 부피팽창으로 인해 이차전지가 팽창 및 수축되는 스웰링(swelling) 현상이 반복하여 발생될 수 있다.For example, the swelling phenomenon, in which the secondary battery expands and contracts due to volume expansion of the negative electrode active material due to the reaction between gases generated during charging and discharging of the secondary battery or the negative electrode active material and lithium ions, may occur repeatedly. You can.

이로 인하여 양극 또는 음극에 비틀림(twisting) 현상이 발생하게 된다. 상기 비틀림 현상이 발생하면, 전극과 분리막 사이에 공간이 발생할 수 있고, 음극 음극 활물질이 집전체에서 탈리될 수 있다. 이로 인해, 이차전지의 내부 저항이 상승하고, 용량이 저하되는 문제가 있다. 또한, 양극과 음극 사이의 분리막이 용융되어 양극과 음극이 단락되고, 발화되므로 전지의 안전성 확보를 보장할 수 없는 문제점을 야기한다.This causes twisting in the anode or cathode. When the twisting phenomenon occurs, a space may be created between the electrode and the separator, and the negative electrode active material may be separated from the current collector. Because of this, there is a problem that the internal resistance of the secondary battery increases and the capacity decreases. In addition, the separator between the anode and the cathode melts, short-circuiting the anode and the cathode, and ignites, causing a problem in which the safety of the battery cannot be guaranteed.

이러한 문제점을 근본적으로 해결하기 위해서는 전극의 수축과 팽창을 방지하는 것이 바람직하나, 이차전지의 특성 상 전극의 수축과 팽창은 필연적으로 발생하므로 이러한 해결책은 현실적으로 구현하기 어렵다.In order to fundamentally solve this problem, it is desirable to prevent electrode contraction and expansion, but due to the characteristics of secondary batteries, electrode contraction and expansion inevitably occur, so this solution is difficult to implement in reality.

따라서, 전극의 수축과 팽창에 의한 문제점을 방지하거나 외부 충격에 의한 손상을 방지하여 전지의 안전성을 더욱 향상시킬 수 있는 분리막이 필요한 실정이다. Therefore, there is a need for a separator that can further improve the safety of the battery by preventing problems caused by shrinkage and expansion of electrodes or damage by external shock.

본 발명의 일 양태는 충방전 시 음극재의 부피팽창에 따른 이차전지의 부피변화를 억제할 수 있는 이차전지용 복합분리막을 제공하고자 한다.One aspect of the present invention seeks to provide a composite separator for a secondary battery that can suppress the volume change of the secondary battery due to volume expansion of the anode material during charging and discharging.

또한, 본 발명의 일 양태는 이차전지의 외부 충격에 의한 손상을 방지할 수 있는 이차전지용 복합분리막을 제공하고자 한다.In addition, one aspect of the present invention seeks to provide a composite separator for secondary batteries that can prevent damage to secondary batteries from external impacts.

또한, 본 발명의 일 양태는 상기 이차전지용 복합분리막을 포함하는 이차전지를 제공하고자 한다.Additionally, one aspect of the present invention seeks to provide a secondary battery including the composite separator for secondary batteries.

본 발명에 따른 이차전지용 복합분리막은 다공성 기재 및 상기 다공성 기재 일면 또는 양면에 형성되는 전단 농화 유체층을 포함한다.The composite separator for secondary batteries according to the present invention includes a porous substrate and a shear thickening fluid layer formed on one or both sides of the porous substrate.

본 발명의 일 양태에 따른 상기 전단 농화 유체(Shear thickening fluid, STF)층은 무기입자 및 고분자를 포함하는 비뉴토니안 유동(Non newtonian fluid)특성을 가지는 것이다.The shear thickening fluid (STF) layer according to one aspect of the present invention has non-Newtonian fluid characteristics including inorganic particles and polymers.

본 발명의 일 양태에 따른 상기 전단 농화 유체층은 제 1무기입자 5 내지 50 중량% 및 고분자 50 내지 95중량% 포함하는 전단 농화 유체를 포함할 수 있다.The shear thickening fluid layer according to one aspect of the present invention may include a shear thickening fluid containing 5 to 50% by weight of first inorganic particles and 50 to 95% by weight of polymer.

본 발명의 일 양태에 따른 상기 제 1무기입자는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘 및 지르코니아에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다.The first inorganic particle according to one aspect of the present invention may be any one or two or more selected from silica, alumina, calcium carbonate, and zirconia.

본 발명의 일 양태에 따른 상기 제 1무기입자는 다공성 무기입자일 수 있다.The first inorganic particle according to one aspect of the present invention may be a porous inorganic particle.

본 발명의 일 양태에 따른 상기 제 1무기입자는 평균입경이 1 내지 100㎛일 수 있다.The first inorganic particles according to one aspect of the present invention may have an average particle diameter of 1 to 100㎛.

본 발명의 일 양태에 따른 상기 고분자는 폴리알킬렌글리콜계 고분자일 수 있다.The polymer according to one aspect of the present invention may be a polyalkylene glycol-based polymer.

본 발명의 일 양태에 따른 상기 전단 농화 유체층은 다공성 기재 일면 상에 형성되고, 다공성 기재 타면 상에 제 2무기입자를 포함하는 무기입자층을 형성하는 것일 수 있다.The shear thickening fluid layer according to one aspect of the present invention may be formed on one side of the porous substrate, and an inorganic particle layer containing second inorganic particles may be formed on the other side of the porous substrate.

본 발명에 따른 이차전지는 상술한 복합분리막을 포함한다. The secondary battery according to the present invention includes the composite separator described above.

본 발명의 일 양태에 따른 상기 이차전지는 SOC(State of charge) 100%일 때, 두께변화율이 하기 식 1을 만족하는 것일 수 있다. When the secondary battery according to one aspect of the present invention has a state of charge (SOC) of 100%, the thickness change rate may satisfy Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

상기 식 1에 있어서,In equation 1 above,

상기 T100은 이차전지가 SOC 100%일 때의 두께이고, 상기 T0은 이차전지가 SOC 0%일 때 두께이다.The T 100 is the thickness when the secondary battery has SOC 100%, and the T 0 is the thickness when the secondary battery has SOC 0%.

본 발명의 일 양태에 따른 이차전지용 복합분리막은 이차전지의 충방전 시 발생되는 부피팽창을 흡수하여 이차전지의 외부팽창을 억제하여 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.The composite separator for secondary batteries according to one aspect of the present invention can further improve battery safety by absorbing volume expansion that occurs during charging and discharging of secondary batteries and suppressing external expansion of secondary batteries.

또한, 본 발명의 일 양태에 따른 이차전지용 복합분리막은 내부 저항을 감소시켜 양극과 음극간의 전자이동속도를 향상시킬 수 있다.Additionally, the composite separator for secondary batteries according to one aspect of the present invention can improve the electron transfer rate between the anode and the cathode by reducing internal resistance.

또한, 본 발명의 일 양태에 따른 이차전지는 외부 충격이 가해졌을 때, 외부 충격을 흡수하여 충격에 의한 손상을 방지할 수 있다.Additionally, the secondary battery according to one aspect of the present invention can prevent damage caused by the impact by absorbing the external impact when an external impact is applied.

도 1은 본 발명의 실시예 1로 제조된 이차전지용 복합분리막의 주사전자현미경 관찰사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이차전지용 복합분리막을 포함하는 이차전지를 충방전 하였을 때, 이차전지의 두께변화를 도시화한 것이다.
Figure 1 is a scanning electron microscope observation photograph of a composite separator for a secondary battery manufactured in Example 1 of the present invention.
Figure 2 illustrates the change in thickness of the secondary battery including a composite separator for secondary batteries according to an embodiment of the present invention when the secondary battery is charged and discharged.

이하 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 참조일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현 될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. However, the following examples are only for reference to explain the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and may be implemented in various forms.

또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.Additionally, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. The terminology used in the description herein is merely to effectively describe particular embodiments and is not intended to limit the invention.

본 발명은 이차전지용 복합분리막 및 이를 포함하는 이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a composite separator for secondary batteries and a secondary battery containing the same.

본 발명을 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.The present invention will be described in detail as follows.

본 발명에 따른 이차전지용 복합분리막은 다공성 기재 및 상기 다공성 기재 일면 또는 양면에 형성되는 전단 농화 유체층을 포함한다.The composite separator for secondary batteries according to the present invention includes a porous substrate and a shear thickening fluid layer formed on one or both sides of the porous substrate.

상기 이차전지용 복합분리막은 이차전지 외부에서 가해지는 충격을 흡수하여 이차전지의 손상 및 이차전지 내의 복합분리막과 전극 간의 탈리 등을 방지할 수 있고, 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 충방전 시 발생되는 부피팽창에 따라 발생되는 압력을 흡수하여 이차전지의 부피팽창을 억제할 수 있다. 또한, 이차전지 내부의 저항을 감소시켜 양극과 음극간의 우수한 전자이동속도를 제공하여 이차전지 출력을 현저히 향상시킬 수 있다.The composite separator for secondary batteries can absorb shock applied from outside the secondary battery, preventing damage to the secondary battery and separation between the composite separator and electrodes within the secondary battery, and further improving battery safety. In addition, it is possible to suppress the volume expansion of the secondary battery by absorbing the pressure generated due to the volume expansion that occurs during charging and discharging. In addition, by reducing the resistance inside the secondary battery, excellent electron transfer speed between the anode and the cathode can be provided, thereby significantly improving the output of the secondary battery.

구체적인 예를 들어, 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이차전지용 복합분리막은 다공성 기재 및 상기 다공성 기재 일면에 형성되는 전단 농화 유체층을 포함할 수 있다.For a specific example, according to one aspect of the present invention, the composite separator for a secondary battery may include a porous substrate and a shear thickening fluid layer formed on one surface of the porous substrate.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따라, 상기 이차전지용 복합분리막은 다공성 기재 및 상기 다공성 기재 양면에 형성되는 전단 농화 유체층을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, the composite separator for a secondary battery may include a porous substrate and a shear thickening fluid layer formed on both sides of the porous substrate.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전단 농화 유체층은 전단 농화 유체를 다공성 기재 상에 코팅하여 코팅층으로 형성될 수 있다. According to one aspect of the present invention, the shear thickening fluid layer may be formed as a coating layer by coating the shear thickening fluid on a porous substrate.

또 다른 일 양태에 따라, 전단 농화 유체를 기재 상에 코팅한 후, 다공성 기재 일면 또는 양면에 적층되는 것일 수 있다.According to another aspect, the shear thickening fluid may be coated on the substrate and then laminated on one or both sides of the porous substrate.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따라, 상기 전단 농화 유체층은 다공성 기재 일면 상에 형성되고, 다공성 기재 타면 상에 제 2무기입자를 포함하는 무기입자층을 더 형성하는 것일 수 있다.According to another aspect of the present invention, the shear thickening fluid layer may be formed on one side of the porous substrate, and an inorganic particle layer containing second inorganic particles may be further formed on the other side of the porous substrate.

상기 적층을 위한 전단 농화 유체를 코팅하는 기재는 다공성 기재와 동일 또는 상이한 것일 수 있다. 상기 기재는 전단 농화 유체를 코팅하고, 이차전지 물성에 영향을 주지 않는 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구체적인 예를 들어, 상기 기재는 폴리올레핀, 폴리이미드, 아라미드, 셀룰로오스, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리에스테르 및 폴리아미드 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 부직포 또는 미세다공막 기재일 수 있다.The substrate onto which the shear thickening fluid for lamination is coated may be the same or different from the porous substrate. The substrate is not particularly limited as long as it coats the shear thickening fluid and does not affect the physical properties of the secondary battery. Specific examples include polyolefin, polyimide, aramid, cellulose, polyacrylonitrile, and polyester. and polyamide.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전단 농화 유체층은 제 1무기입자 및 고분자를 포함하고, 비뉴토니안 유동특성을 가질 수 있다. 상기 전단 농화 유체층은 제 1무기입자 및 고분자를 포함함으로써, 점도가 전단률에 따라 변화하는 비뉴토니안 유동특성을 가질 수 있다. 이와 같은 유동특성을 가짐에 따라, 이차전지에 가해지는 압력 등의 힘에 대하여 이차전지를 보호할 수 있는 것이다.According to one aspect of the present invention, the shear thickening fluid layer includes first inorganic particles and a polymer and may have non-Newtonian flow characteristics. The shear-thickening fluid layer includes first inorganic particles and a polymer, and thus may have non-Newtonian flow characteristics in which viscosity changes depending on the shear rate. By having such flow characteristics, the secondary battery can be protected against forces such as pressure applied to the secondary battery.

구체적으로, 외부에서 순간적으로 강한 충격이 가해질 경우 비뉴토니안 유동특성으로 인하여 충격(Shear)에 대한 유동성 감소로 외부 충격을 흡수하여 발화나 파열을 방지할 수 있는 우수한 전지 안전성을 구현할 수 있다. Specifically, when a strong impact is momentarily applied from the outside, the non-Newtonian flow characteristics reduce the fluidity of the shock (shear), absorbing the external shock and realizing excellent battery safety by preventing ignition or rupture.

또한, 비뉴토니안 유동특성을 가짐에 따라, 충방전에 따른 이차전지의 내부에서 발생되는 부피팽창에서 가해지는 힘을 이차전지 내부에서 흡수하여 부피팽창 및 이차전지의 수명 감소를 방지할 수 있다. In addition, as it has non-Newtonian flow characteristics, the force applied from the volume expansion generated inside the secondary battery due to charging and discharging can be absorbed inside the secondary battery, thereby preventing volume expansion and reduction of the lifespan of the secondary battery.

더욱이, 도 2에 도시된 바와 같이 비교예 1과 같이 양극활물질(200)을 포함하는 양극(100), 분리막(300) 및 음극활물질(400)을 포함하는 음극(500)으로 구성된 것과, 실시예 1과 같이 양극(100), 다공성 기재(310) 및 전단 농화 유체층(320)을 포함하는 복합분리막 및 음극(500)으로 구성된 것의 부피팽창이 발생되었을 때를 비교하였다. Moreover, as shown in FIG. 2, as in Comparative Example 1, it is composed of a positive electrode 100 containing the positive electrode active material 200, a separator 300, and a negative electrode 500 containing the negative electrode active material 400, and the Example As shown in 1, the volume expansion of the composite separator including the anode 100, the porous substrate 310, and the shear thickening fluid layer 320 and the cathode 500 was compared.

구체적으로, 본 발명에 따른 복합분리막은 전단 농화 유체층을 포함함으로써, 전단 농화 유체층 내의 공극의 크기가 감소하여, 음극과 양극 간의 가까워진 거리에 따른 리튬이온의 급격한 이동을 억제할 수 있다. 또한, 압력에 의하여 복합분리막이 뚫리고, 양극과 음극의 활물질이 만나 발생되는 폭발 등을 방지할 수 있다. Specifically, the composite separator according to the present invention includes a shear-thickening fluid layer, thereby reducing the size of the pores in the shear-thickening fluid layer, thereby suppressing rapid movement of lithium ions due to the increased distance between the cathode and the anode. In addition, it is possible to prevent explosions that occur when the composite separator is pierced by pressure and the active materials of the positive and negative electrodes meet.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전단 농화 유체층은 제 1무기입자 5 내지 50 중량% 및 고분자 50 내지 95중량% 포함하는 전단 농화 유체 특성을 가지는 층이다. 바람직하게는 상기 전단 농화 유체는 제 1무기입자 5 내지 45 중량% 및 고분자 55 내지 95중량% 포함하는 것일 수 있다. 상기와 같은 함량으로 포함할 경우, 비뉴토니안 유동특성을 가질 수 있고, 이차전지 내부 또는 외부에서 가해지는 힘을 흡수함으로써, 이차전지의 손상을 방지하고, 더욱 우수한 전지 안전성을 가질 수 있다. 또한, 낮은 압축 강도를 구현하여 전지 내부 쇼트를 방지할 수 있고, 우수한 내구성을 가지며, 제조된 복합분리막의 리튬이온의 이동이 원활하여 이차전지의 용량 유지율 등의 전기적 특성을 현저히 향상시킬 수 있다. According to one aspect of the present invention, the shear thickening fluid layer is a layer having shear thickening fluid properties including 5 to 50% by weight of first inorganic particles and 50 to 95% by weight of polymer. Preferably, the shear thickening fluid may contain 5 to 45% by weight of the first inorganic particle and 55 to 95% by weight of the polymer. When included in the above amount, it can have non-Newtonian flow characteristics, absorb force applied from inside or outside the secondary battery, prevent damage to the secondary battery, and have better battery safety. In addition, by implementing low compressive strength, it is possible to prevent internal short circuit of the battery, it has excellent durability, and the movement of lithium ions in the manufactured composite separator is smooth, thereby significantly improving the electrical characteristics such as capacity retention rate of the secondary battery.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 제 1무기입자는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘 및 지르코니아 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 비뉴토니안 유동특성을 갖고, 압력을 흡수하는 측면에서, 바람직하게는 상기 무기입자는 실리카일 수 있다. According to one aspect of the present invention, the first inorganic particles may include any one or two or more selected from silica, alumina, calcium carbonate, and zirconia. In terms of having non-Newtonian flow characteristics and absorbing pressure, the inorganic particles may preferably be silica.

더 바람직하게는 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 제 1무기입자는 기공을 갖는 다공성 무기입자일 수 있다. 상기 다공성 무기입자는 표면에서의 계면 상호 작용이 활발하여 비뉴토니안 유동특성이 더욱 뚜렷하게 나타나고, 전지안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.More preferably, according to one aspect of the present invention, the first inorganic particle may be a porous inorganic particle having pores. The porous inorganic particles have active interfacial interactions on the surface, so non-Newtonian flow characteristics appear more clearly and battery safety can be further improved.

특히, 바람직하게는 다공성 실라카를 사용하면, 비뉴토니안 유동특성을 더욱 잘 나타낼 수 있어 좋다.In particular, it is preferable to use porous silica because it can better exhibit non-Newtonian flow characteristics.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 다공성 실리카는 비표면적이 100 내지 800㎡/g, 바람직하게는 비표면적이 200 내지 700㎡/g일 수 있다. 상기와 같은 비표면적을 가질 경우 비뉴토니안 유동특성으로 충격에 대한 저항이 강하고, 천공되거나 침몰되는 등의 물리적 손상을 방지할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the porous silica may have a specific surface area of 100 to 800 m2/g, preferably 200 to 700 m2/g. When it has the above specific surface area, it has strong resistance to impact due to non-Newtonian flow characteristics and can prevent physical damage such as perforation or sinking.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 제 1무기입자는 평균입경이 1 내지 100㎛일 수 있다. 바람직하게는 평균입경이 6 내지 50㎛일 수 있다. 더 바람직하게는 평균입경이 6 내지 30㎛일 수 있다. 상기와 같은 평균입경을 가질 경우, 임계전단속도가 향상될 수 있고, 천천히 가해지는 힘뿐만 아니라 순간적으로 가해지는 강한 힘이 가해져도 힘을 흡수하여 이차전지의 안전성을 확보할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the first inorganic particles may have an average particle diameter of 1 to 100㎛. Preferably, the average particle diameter may be 6 to 50㎛. More preferably, the average particle diameter may be 6 to 30㎛. When the average particle diameter is as described above, the critical shear speed can be improved, and the safety of the secondary battery can be secured by absorbing not only a slowly applied force but also a strong force that is applied momentarily.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자는 폴리알킬렌글리콜계 고분자일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 고분자는 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리부틸렌글리콜, 폴리테트라메틸렌글리콜 및 이들을 반복단위로 포함하는 공중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 비뉴토니안 유동특성을 갖고, 압력을 흡수하는 측면에서, 바람직하게는 상기 고분자는 폴리에틸렌글리콜계 고분자일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the polymer may be a polyalkylene glycol-based polymer. For a specific example, the polymer may include one or two or more selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol, polytetramethylene glycol, and copolymers containing these as repeating units. In terms of having non-Newtonian flow characteristics and absorbing pressure, the polymer may preferably be a polyethylene glycol-based polymer.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 고분자는 중량평균분자량이 100 내지 100,000g/mol일 수 있다. 바람직하게는 중량평균분자량이 100 내지 50,000g/mol일 수 있다. 상기와 같은 중량평균분자량을 가질 경우 임계전단속도를 향상시킬 수 있고, 이차전지의 손상 및 이차전지 내의 복합분리막과 전극 간의 탈리 등을 방지할 수 있으며, 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다.According to one aspect of the present invention, the polymer may have a weight average molecular weight of 100 to 100,000 g/mol. Preferably, the weight average molecular weight may be 100 to 50,000 g/mol. When the weight average molecular weight is as described above, the critical shear rate can be improved, damage to the secondary battery and separation between the composite separator and the electrode in the secondary battery can be prevented, and battery safety can be further improved.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 다공성 기재는 본 기술분야에서 채택하는 미세다공막이라면 제한되지 않고 사용 가능하며, 나아가 부직포, 종이 및 이들의 미세다공막 내부 기공 또는 표면에 무기입자를 포함하는 등 기공을 갖고 전지에 적용될 수 있는 다공막이라면 특별히 제한되지 않는다.According to one aspect of the present invention, the porous substrate can be used without limitation as long as it is a microporous membrane adopted in the present technical field, and further includes non-woven fabric, paper, and their microporous membranes containing inorganic particles in pores or surfaces, etc. There is no particular limitation as long as it is a porous film that has pores and can be applied to a battery.

상기 다공성 기재는 올레핀계 단량체로부터 유도된 단일중합체 및 공중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물로 제조된 것일 수 있다. 구체적인 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 공중합체로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. The porous substrate may be manufactured from one or a mixture of two or more selected from homopolymers and copolymers derived from olefinic monomers. For specific examples, it may include any one or two or more selected from polyethylene, polypropylene, and copolymers thereof.

또한, 상기 다공성 기재는 상기 폴리올레핀 수지 단독 또는 폴리올레핀 수지를 주성분으로 하고, 무기입자 또는 유기입자를 추가로 더 포함하여 제조된 것일 수도 있다. In addition, the porous substrate may be manufactured using the polyolefin resin alone or with polyolefin resin as a main ingredient and further containing inorganic particles or organic particles.

또한, 상기 다공성 기재는 적층형태로 사용가능하며, 예를 들면, 폴리올레핀 수지가 다층으로 구성될 수 있으며, 다층으로 구성된 기재층 역시 어느 하나의 층 또는 모든 층이 폴리올레핀 수지 내 무기입자 및 유기입자가 포함하는 것도 배제하지 않는다. 또한, 다공성 기재는 폴리올레핀 수지를 포함하는 층 일면 또는 양면에 무기입자 또는 유기입자를 포함하는 입자층이 적층된 형태일 수 있다.In addition, the porous substrate can be used in a laminated form. For example, the polyolefin resin may be composed of multiple layers, and the multilayered substrate layer also has one layer or all layers that contain inorganic particles and organic particles in the polyolefin resin. Inclusion is not excluded. Additionally, the porous substrate may be in the form of a particle layer containing inorganic particles or organic particles laminated on one or both sides of a layer containing polyolefin resin.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 다공성 기재의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 5 내지 100 ㎛ 일 수 있다. 상기 다공성 기재는 주로 연신을 통하여 만들어진 다공성 기재가 채용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.According to one aspect of the present invention, the thickness of the porous substrate is not particularly limited, but may be 5 to 100 ㎛. The porous substrate may mainly be a porous substrate made through stretching, but is not limited thereto.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 다공성 기재는 폭방향(TD, Transverse Direction) 및 기계방향(MD, Machine Direction)으로 500 kgf/㎠ 이상, 구체적으로는 500 내지 1,000 kgf/㎠ 의 인장강도를 갖는 것일 수 있고, 바람직하게는 폭방향(TD, Transverse Direction) 및 기계방향(MD, Machine Direction)의 강도를 균일하게 향상시키기 위하여 2축 연신을 통하여 제조할 수 있다. 1축연신을 통하여 만들어진 다공성 기재는 연신된 방향으로 인장강도가 증가하는 장점을 가지지만, 연신된 방향으로 수축하려는 응력이 남아 있어서, 온도 증가 시 수축하는 문제점이 발생할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the porous substrate has a tensile strength of 500 kgf/cm2 or more, specifically 500 to 1,000 kgf/cm2 in the transverse direction (TD) and machine direction (MD). It may be manufactured through biaxial stretching to uniformly improve the strength in the transverse direction (TD) and machine direction (MD). A porous substrate made through uniaxial stretching has the advantage of increasing tensile strength in the stretched direction, but the stress remaining to shrink in the stretched direction may cause shrinkage when the temperature increases.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전단 농화 유체층은 다공성 기재 일면 상에 형성되고, 다공성 기재 타면 상에 제 2무기입자를 포함하는 무기입자층을 형성하는 것일 수 있다.According to one aspect of the present invention, the shear thickening fluid layer may be formed on one side of the porous substrate, and an inorganic particle layer containing second inorganic particles may be formed on the other side of the porous substrate.

구체적으로는 본 발명의 일 양태에 따라, 다공성 기재 일면에 전단 농화 유체층이 형성되고, 다공성 기재 타면에 무기입자층이 형성되는 것일 수 있다.Specifically, according to one aspect of the present invention, a shear thickening fluid layer may be formed on one side of the porous substrate, and an inorganic particle layer may be formed on the other side of the porous substrate.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 무기입자층은 제 2무기입자 외에 바인더를 더 포함할 수 있고, 무기입자층 총 중량에 대하여, 제 2무기입자 70 내지 99.9중량% 및 바인더 0.1 내지 30중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 제 2무기입자 80 내지 99중량% 및 바인더 1 내지 20중량% 포함할 수 있다. 상기 범위로 포함될 경우 전해액과의 반응에 의한 수축을 억제하여 주름 등의 외관 불량을 방지할 수 있고, 수명 용량유지율을 향상시킬 수 있다.According to one aspect of the present invention, the inorganic particle layer may further include a binder in addition to the second inorganic particles, and may include 70 to 99.9% by weight of the second inorganic particles and 0.1 to 30% by weight of the binder, based on the total weight of the inorganic particle layer. You can. Preferably, it may contain 80 to 99% by weight of the second inorganic particle and 1 to 20% by weight of the binder. When included within the above range, shrinkage due to reaction with the electrolyte can be suppressed, appearance defects such as wrinkles can be prevented, and life capacity maintenance rate can be improved.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 제 2무기입자는 상술한 제 1무기입자와 동일 또는 상이할 수 있다. 구체적인 예를 들어, 상기 제 2무기입자는 알루미나(Alumina), 베마이트(Boehmite), 수산화 알루미늄(Aluminum Hydroxide), 산화 티타늄(Titanium Oxide), 티타늄산 바륨(Barium Titanium Oxide), 산화 마그네슘(Magnesium Oxide), 수산화 마그네슘(Magnesium Hydroxide), 실리카(Silica), 클레이(Clay) 및 글라스 파우더(Glass powder) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. According to one aspect of the present invention, the second inorganic particles may be the same as or different from the above-described first inorganic particles. For specific examples, the second inorganic particles include Alumina, Boehmite, Aluminum Hydroxide, Titanium Oxide, Barium Titanium Oxide, and Magnesium Oxide. ), magnesium hydroxide, silica, clay, glass powder, etc., but is not limited thereto.

바람직하게는 불순물 함량이 적은 고순도의 알루미나(Alumina), 베마이트(Boehmite) 및 수산화 알루미늄(Aluminum Hydroxide) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 알루미늄계 산화물을 포함할 수 있다.Preferably, it may include an aluminum-based oxide selected from high-purity alumina, Boehmite, and aluminum hydroxide with low impurity content, or a mixture of two or more.

또한, 상기 제 2무기입자의 평균입경은 각각 무기입자의 입경을 측정하여 작은 입자부터 부피를 누적할 경우 총 부피가 50%에 해당하는 입경인 D50을 의미한다.In addition, the average particle diameter of the second inorganic particles means D50, which is the particle size corresponding to 50% of the total volume when the particle diameter of each inorganic particle is measured and the volume is accumulated starting from the smallest particle.

상기 무기입자층에 포함되는 바인더는 제 2무기입자간의 결착력을 높이기 위한 것으로는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 아크릴계 중합체, 스티렌계 중합체, 비닐알코올계 중합체, 비닐피롤리돈계 중합체 및 불소계 중합체 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 포함할 수 있다. 구체적으로는 상기 아크릴계 중합체는 폴리아크릴아미드, 폴리메타아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리아크릴산 나트륨 및 아크릴산-메타크릴산 공중합체 등에서 선택될 수 있다. 상기 스티렌계 중합체는 폴리스티렌, 폴리알파메틸스티렌 및 폴리브로모스티렌 등에서 선택될 수 있다. 상기 비닐알코올계 중합체는 폴리비닐알코올, 폴리비닐아세테이트 및 폴리비닐아세테이트-폴리비닐알코올 공중합체 등에서 선택될 수 있다. 상기 비닐피롤리돈 중합체는 폴리비닐피롤리돈 및 비닐피롤리돈을 포함하는 공중합체 등에서 선택될 수 있다. 상기 불소계 중합체는 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리헥사플루오로프로필렌, 헥사플루오로프로필렌, 폴리플루오라이드-헥사풀루오로 프로필렌 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The binder included in the inorganic particle layer is not particularly limited to increase the binding force between the second inorganic particles, but includes, for example, acrylic polymers, styrene-based polymers, vinyl alcohol-based polymers, vinylpyrrolidone-based polymers, and fluorine-based polymers. It may include any one selected or a mixture of two or more. Specifically, the acrylic polymer may be selected from polyacrylamide, polymethacrylate, polyethyl acrylate, polyacrylate, polybutylacrylate, sodium polyacrylate, and acrylic acid-methacrylic acid copolymer. The styrene-based polymer may be selected from polystyrene, polyalphamethylstyrene, and polybromostyrene. The vinyl alcohol-based polymer may be selected from polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, and polyvinyl acetate-polyvinyl alcohol copolymer. The vinylpyrrolidone polymer may be selected from polyvinylpyrrolidone and copolymers containing vinylpyrrolidone. The fluorine-based polymer is any one or two or more selected from polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, hexafluoropropylene, polyfluoride-hexafluoropropylene, and polychlorotrifluoroethylene. It may be a mixture, but is not limited thereto.

상기 무기입자층의 제 2무기입자는 각각 평균입경은 특별히 제한되는 것은 아니지만 5㎚ 내지 10㎛, 바람직하게는 10㎚ 내지 1㎛일 수 있고, 더 바람직하게는 30 내지 700㎚일 수 있다. 상기 평균입경을 가질 경우 복합분리막의 내열성이 우수하여 수축에 따라 발생되는 주름을 방지할 수 있다.The average particle diameter of the second inorganic particles of the inorganic particle layer is not particularly limited, but may be 5 nm to 10 μm, preferably 10 nm to 1 μm, and more preferably 30 to 700 nm. When it has the above average particle size, the heat resistance of the composite separator is excellent and wrinkles caused by shrinkage can be prevented.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이차전지용 복합분리막은 하기와 같은 제조방법으로 제조될 수 있다.According to one aspect of the present invention, the composite separator for secondary batteries can be manufactured by the following manufacturing method.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이차전지용 복합분리막은 a)다공성 기재 일 면 또는 양면에 전단 농화 유체를 포함하는 슬러리를 도포하는 단계; 및 b) 상기 도포하는 단계 이후 건조하여 전단 농화 유체층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the composite separator for a secondary battery includes the steps of a) applying a slurry containing a shear thickening fluid to one or both sides of a porous substrate; and b) drying after the applying step to form a shear thickening fluid layer.

또 다른 일 양태에 따라, 상기 a)단계에서 다공성 기재 일면 또는 양면에 전단 농화 유체층이 형성된 기재를 적층하는 것일 수 있다. 상기 전단 농화 유체층이 형성된 기재는 기재 일면 또는 양면에 전단 농화 유체를 포함하는 슬러리를 도포하고, 건조하여 형성된 것일 수 있다.According to another aspect, in step a), a substrate having a shear thickening fluid layer formed on one or both sides of the porous substrate may be laminated. The substrate on which the shear thickening fluid layer is formed may be formed by applying a slurry containing the shear thickening fluid to one or both sides of the substrate and drying it.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 전단 농화 유체를 포함하는 슬러리는 제 1무기입자와 고분자를 혼합하고, 이를 용매에 희석하여 슬러리로 제공될 수 있다. 이 때, 상기 혼합방법은 균일하게 혼합가능한 방법이라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 볼밀(Ball mill), 믹서, 제트밀 또는 호모게나이저(Homogenizer)등에서 선택되는 방법을 이용하여 혼합할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the slurry containing the shear thickening fluid may be provided as a slurry by mixing the first inorganic particles and the polymer and diluting the mixture in a solvent. At this time, the mixing method is not particularly limited as long as it can be mixed uniformly, but for example, mixing can be performed using a method selected from a ball mill, mixer, jet mill, or homogenizer. there is.

상기와 같이 제조된 전단 농화 유체를 포함하는 슬러리는 다공성 기재 또는 다른 기재 상에 도포하여 코팅함으로써 전지 안전성이 우수한 전단 농화 유체층을 제공할 수 있다.The slurry containing the shear thickening fluid prepared as described above can be applied and coated on a porous substrate or other substrate to provide a shear thickening fluid layer with excellent battery safety.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 도포방법은 이 분야에서 채택하는 통상의 방법으로 제조할 수 있는 것으로 특별한 제한되는 것은 아니지만, 구체적인 예를 들어, 바(bar)코팅 법, 로드(rod) 코팅 법, 다이(die) 코팅 법, 와이어(wire) 코팅 법, 콤마(comma) 코팅 법, micro gravure/gravure법, 딥(dip) 코팅 법, 스프레이(spray) 법, 잉크젯(ink-jet) 코팅 법 또는 이들을 혼합한 방식 및 변형한 방식 등이 사용될 수 있다. According to one aspect of the present invention, the application method is not particularly limited to that it can be manufactured by a conventional method adopted in this field, but specific examples include a bar coating method and a rod coating method. , die coating method, wire coating method, comma coating method, micro gravure/gravure method, dip coating method, spray method, ink-jet coating method, or A mixture of these methods, a modified method, etc. may be used.

본 발명에 따른 이차전지는 상술한 복합분리막을 포함하는 것이다. The secondary battery according to the present invention includes the composite separator described above.

상기 이차전지용 복합분리막은 이차전지 외부에서 가해지는 충격을 흡수하여 이차전지의 손상 및 이차전지 내의 복합분리막과 전극 간의 탈리 등을 방지할 수 있고, 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 이차전지 충방전 시 발생되는 부피팽창에 따라 발생되는 압력을 흡수하여 이차전지의 부피팽창을 억제할 수 있다. The composite separator for secondary batteries can absorb shock applied from outside the secondary battery, preventing damage to the secondary battery and separation between the composite separator and electrodes within the secondary battery, and further improving battery safety. In addition, it is possible to suppress the volume expansion of the secondary battery by absorbing the pressure generated due to the volume expansion that occurs during charging and discharging of the secondary battery.

본 발명의 일 양태에 따라, 이차전지는 상기 이차전지용 복합분리막, 양극, 음극 및 비수 전해액을 포함하여 제조할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a secondary battery can be manufactured including the composite separator for a secondary battery, an anode, a cathode, and a non-aqueous electrolyte.

본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이차전지는 SOC 100%일 때, 두께변화율이 하기 식 1을 만족하는 것일 수 있다. According to one aspect of the present invention, when the SOC of the secondary battery is 100%, the thickness change rate may satisfy Equation 1 below.

[식 1][Equation 1]

상기 식 1에 있어서,In equation 1 above,

상기 T100은 이차전지가 SOC 100%일 때의 두께이고, 상기 T0은 이차전지가 SOC 0%일 때 두께이다. 바람직하게는 상기 식 1은 0.03이하를 만족하는 것일 수 있다.The T 100 is the thickness when the secondary battery has SOC 100%, and the T 0 is the thickness when the secondary battery has SOC 0%. Preferably, Equation 1 may satisfy 0.03 or less.

이 때, 두께는 이차전지의 복합분리막, 양극, 음극 및 비수전해액을 모두 포함하는 이차전지 총 두께를 의미한다.At this time, the thickness refers to the total thickness of the secondary battery including the composite separator, anode, cathode, and non-aqueous electrolyte of the secondary battery.

구체적으로는 상기 이차전지는 충전에 의하여 잔존용량(State of charge, SOC)이 100%일 때, 리튬과 음극활물질이 결합하게 되고, 이 때, 음극의 부피가 팽창하여 이차전지의 두께가 증가하게 된다. 이와 같이 부피가 팽창함에 따라 양극 또는 음극에 비틀림(twisting) 현상이 발생할 수 있다. 상기 비틀림 현상이 발생하면, 전극과 복합분리막 사이에 공간이 발생할 수 있고, 활물질이 집전체에서 탈리될 수 있다. 이로 인해, 이차전지의 내부 저항이 상승하고, 용량이 저하되는 문제가 발생될 수 있다.Specifically, when the secondary battery has a remaining capacity (state of charge, SOC) of 100%, lithium and the negative electrode active material are combined, and at this time, the volume of the negative electrode expands and the thickness of the secondary battery increases. do. As the volume expands like this, twisting may occur in the anode or cathode. When the twisting phenomenon occurs, a space may be created between the electrode and the composite separator, and the active material may be separated from the current collector. As a result, the internal resistance of the secondary battery may increase and the capacity may decrease.

이에 본 발명의 일 양태에 따라, 상기 이차전지는 식 1을 만족하는 적은 두께변화율을 가짐으로써, 상술한 문제점을 방지할 수 있다.Accordingly, according to one aspect of the present invention, the secondary battery has a small thickness change rate that satisfies Equation 1, thereby preventing the above-mentioned problems.

이와 같은 문제점을 방지할 수 있는 것은 본 발명에 따른 이차전지용 복합분리막을 포함함으로써, 구현할 수 있는 효과이다.Such problems can be prevented by the effect that can be realized by including the composite separator for secondary batteries according to the present invention.

상기 이차전지용 복합분리막에 대한 설명은 전술한 바와 같으므로 생략한다.The description of the composite separator for secondary batteries is the same as described above and is therefore omitted.

또한, 이차전지의 양극, 음극, 복합분리막, 및 비수전해액 소재는 본 발명에서 특별히 제한되지 않으며, 채택되는 이차전지의 종류에 따라 당업계에서 공지된 소재를 채택할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 다음과 같다.Additionally, the materials for the anode, cathode, composite separator, and non-aqueous electrolyte of the secondary battery are not particularly limited in the present invention, and materials known in the art can be adopted depending on the type of secondary battery being adopted. Specific examples include:

본 발명의 일 양태에 따라 상기 양극 및 음극은 양극활물질 및 음극활물질에 용매, 필요에 따라 바인더, 도전재, 분산재 등을 혼합 및 교반하여 합제를 제조한 후 이를 금속 재료의 집전체에 도포하고 건조한 뒤, 프레스하여 제조할 수 있다. According to one aspect of the present invention, the positive electrode and negative electrode are prepared by mixing and stirring the positive electrode active material and the negative electrode active material with a solvent, a binder, a conductive material, a dispersant, etc. as necessary, and then applying the mixture to a current collector of a metal material and drying it. Then, it can be manufactured by pressing.

상기 양극활물질은 이차전지의 양극에 통상적으로 사용되는 활물질이면 사용 가능하다. 예를 들어, Ni, Co, Mn, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Cu, Zn, Ge, Sr, Ag, Ba, Zr, Nb, Mo, Al, Ga, B 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함한 리튬금속산화물 입자를 포함할 수 있다. The positive electrode active material can be any active material commonly used in the positive electrode of secondary batteries. For example, Ni, Co, Mn, Na, Mg, Ca, Ti, V, Cr, Cu, Zn, Ge, Sr, Ag, Ba, Zr, Nb, Mo, Al, Ga, B and combinations thereof. It may contain lithium metal oxide particles containing one or two or more metals selected from the group consisting of.

상기 음극활물질은 이차전지의 음극에 통상적으로 사용되는 활물질이면 사용 가능하다. 리튬이차전지의 음극활물질은 리튬 인터칼레이션 가능한 물질이 바람직하다. 비 한정적인 일 실시예로, 음극활물질은 리튬(금속 리튬), 이흑연화성 탄소, 난흑연화성 탄소, 그라파이트, 실리콘, Sn 합금, Si 합금, Sn 산화물, Si 산화물, Ti 산화물, Ni 산화물, Fe 산화물(FeO) 및 리튬-티타늄 산화물(LiTiO2, Li4Ti5O12)의 음극활물질 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 물질일 수 있다.The negative electrode active material can be any active material commonly used in the negative electrode of secondary batteries. The negative electrode active material of a lithium secondary battery is preferably a material capable of lithium intercalation. As a non-limiting example, the negative electrode active material is lithium (metallic lithium), easily graphitizable carbon, non-graphitizable carbon, graphite, silicon, Sn alloy, Si alloy, Sn oxide, Si oxide, Ti oxide, Ni oxide, Fe. It may be one or two or more materials selected from the group of negative electrode active materials such as oxide (FeO) and lithium-titanium oxide (LiTiO 2 , Li 4 Ti 5 O 12 ).

상기 도전재로는 통상적인 도전성 탄소재가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.As the conductive material, a typical conductive carbon material can be used without particular restrictions.

상기 금속 재료의 집전체는 전도성이 높고 상기 양극 또는 음극 활물질의 합제가 용이하게 접착할 수 있는 금속으로서, 전지의 전압 범위에서 반응성이 없는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있다. 양극 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있고, 음극 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등에서 선택될 수 있다.The current collector of the metal material is a metal that has high conductivity and to which the mixture of the positive or negative active materials can easily adhere, and any material can be used as long as it is not reactive in the voltage range of the battery. Non-limiting examples of positive electrode current collectors include foils made of aluminum, nickel, or a combination thereof, and non-limiting examples of negative electrode current collectors include foils made of copper, gold, nickel, or copper alloys, or combinations thereof. It may be selected from foil, etc.

상기 양극과 음극 사이에는 복합분리막이 개재되는데, 복합분리막을 전지에 적용하는 방법으로는 일반적인 방법인 권취(winding) 이외에도 복합분리막과 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 등이 가능하다.A composite separator is interposed between the anode and the cathode. Methods for applying the composite separator to a battery include lamination, stacking, and folding of the composite separator and the electrode, in addition to the general winding method. .

상기 비수전해액은 전해질인 리튬염과 유기 용매를 포함하며, 리튬염은 리튬이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있으며, Li+X-로 표현할 수 있다. The non-aqueous electrolyte solution includes a lithium salt as an electrolyte and an organic solvent. The lithium salt may be any type commonly used in electrolyte solutions for lithium secondary batteries without limitation, and may be expressed as Li +

상기 리튬염의 음이온으로는 특별히 제한되지 않으며, F-, Cl-, Br-, I-, NO3 -, N(CN)2 -, BF4 -, ClO4 -, PF6 -, (CF3)2PF4 -, (CF3)3PF3 -, (CF3)4PF2 -, (CF3)5PF-, (CF3)6P-, CF3SO3 -, CF3CF2SO3 -, (CF3SO2)2N-, (FSO2)2N-, CF3CF2(CF3)2CO-, (CF3SO2)2CH-, (SF5)3C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3 -, CF3CO2 -, CH3CO2 -, SCN- 및 (CF3CF2SO2)2N- 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다.The anion of the lithium salt is not particularly limited and includes F - , Cl - , Br - , I - , NO 3 - , N(CN) 2 - , BF 4 - , ClO 4 - , PF 6 - , (CF 3 ) 2 PF 4 - , (CF 3 ) 3 PF 3 - , (CF 3 ) 4 PF 2 - , (CF 3 ) 5 PF - , (CF 3 ) 6 P - , CF 3 SO 3 - , CF 3 CF 2 SO 3 - , (CF 3 SO 2 ) 2 N - , (FSO 2 ) 2 N - , CF 3 CF 2 (CF 3 ) 2 CO - , (CF 3 SO 2 ) 2 CH - , (SF 5 ) 3 C - , (CF 3 SO 2 ) 3 C - , CF 3 (CF 2 ) 7 SO 3 - , CF 3 CO 2 - , CH 3 CO 2 - , SCN - and (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 N -, etc. Any one or more than two may be used.

상기 유기 용매로는 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, 메틸프로필 카보네이트, 디프로필 카보네이트, 디메틸설퍼옥사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 설포란, 감마-부티로락톤, 및 테트라하이드로푸란 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.The organic solvents include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, methylpropyl carbonate, dipropyl carbonate, dimethyl sulfuroxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, sulfolane, gamma- Any one or a mixture of two or more selected from butyrolactone, tetrahydrofuran, etc. may be used.

상기 비수 전해액은 양극, 음극 및 양극과 음극 사이에 개재된 복합분리막으로 이루어진 전극 구조체에 주입할 수 있다.The non-aqueous electrolyte solution can be injected into an electrode structure consisting of an anode, a cathode, and a composite separator interposed between the anode and the cathode.

상기 리튬이차전지의 외형은 특별한 제한이 없으나, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등에서 선택될 수 있다.The external shape of the lithium secondary battery is not particularly limited, but may be selected from a cylindrical shape using a can, a square shape, a pouch shape, or a coin shape.

본 발명에 따른 이차전지는 이차전지용 복합분리막을 포함함으로써, 충방전 시 발생되는 부피팽창에 따라 발생되는 압력을 흡수하여 이차전지의 부피팽창을 억제할 수 있다. 이 뿐만 아니라, 이차전지 외부에서 가해지는 충격을 흡수하여 이차전지의 손상 및 이차전지 내의 복합분리막과 전극 간의 탈리 등을 방지할 수 있다,The secondary battery according to the present invention includes a composite separator for secondary batteries, thereby absorbing pressure generated due to volume expansion that occurs during charging and discharging, thereby suppressing volume expansion of the secondary battery. In addition, it can absorb shock applied from outside the secondary battery to prevent damage to the secondary battery and separation between the composite separator and electrodes within the secondary battery.

이로써, 이차전지 내부 또는 외부에서 가해지는 힘을 흡수함으로써, 더욱 우수한 전지 안전성을 갖는 이차전지를 제공할 수 있다.As a result, it is possible to provide a secondary battery with superior battery safety by absorbing force applied from inside or outside the secondary battery.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 실시예에 대해 상세히 기술되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형하여 실시할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.As discussed above, the embodiments of the present invention have been described in detail, but those skilled in the art will understand the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims. The invention may be implemented by modifying it in various ways. Therefore, changes in future embodiments of the present invention will not depart from the scope of the present invention.

[물성측정방법] [Physical property measurement method]

1. 직류저항(direct current internal resistance: DC-IR)1. Direct current internal resistance (DC-IR)

이차전지에 대하여 상온(25℃)에서, 직류저항(CD-IR)을 하기 방법으로 측정하였다.For secondary batteries, direct current resistance (CD-IR) was measured at room temperature (25°C) using the following method.

25℃ 환경하에 있어서, 50%의 충전 상태(SOC)가 되도록 80A의 정전류로 충전하였다. 그 후, 40A, 80A, 160A 및 320A로 각각 10초간, 펄스 방전과 펄스 충전을 반복하고, 각 펄스 방전에 있어서의 10초째의 전압을 측정하고, 전류-전압 특성 플롯을 작성하였다. 얻어진 플롯에 최소 제곱법을 적용하고, 근사직선(approximate line)의 기울기를 직류저항(DC-IR)으로 하였다. 게다가, O℃ 환경하에 있어서도, 동일한 방법으로 DC-IR을 측정하였다. In an environment of 25°C, it was charged at a constant current of 80A to reach a 50% state of charge (SOC). After that, pulse discharge and pulse charge were repeated for 10 seconds each at 40A, 80A, 160A, and 320A, the voltage at 10 seconds of each pulse discharge was measured, and a current-voltage characteristic plot was created. The least squares method was applied to the obtained plot, and the slope of the approximate line was taken as direct current resistance (DC-IR). Additionally, DC-IR was measured in the same manner even in an 0°C environment.

2. 전지 안전성2. Battery safety

전지의 안전성을 측정하기 위하여, 제조한 각 전지들을 SOC(충전률) 100%로 완전히 충전시킨 다음, 못 관통 (nail penetration) 또는 블런트 로드(blunt rod) 관통 평가를 수행하였다. 이때, 못 또는 블런트 로드의 직경은 3.0mm, 관통 속도는 모두 80mm/min으로 고정하였다. L1: 변화없음, L2: 소폭발열, L3: 누액, L4: 발연, L5: 발화이며, L1 내지 L3는 OK, L4 내지 L5는 NG로 판정한다.To measure the safety of the battery, each manufactured battery was fully charged to 100% SOC (rate of charge), and then nail penetration or blunt rod penetration evaluation was performed. At this time, the diameter of the nail or blunt rod was fixed at 3.0 mm, and the penetration speed was fixed at 80 mm/min. L1: no change, L2: small explosion heat, L3: leakage, L4: smoke, L5: ignition, L1 to L3 are judged as OK, and L4 to L5 are judged as NG.

3. 전지 두께 측정3. Cell thickness measurement

전지의 충방전 시 전극판과 복합분리막 사이의 들뜸 현상 및 전지의 변형 여부를 확인하기 위해서, 500회 충방전 후 Mitsutoyo사의 Thickness Gauge를 사용하여 전지의 두께를 측정한 다음, 충방전 전의 두께와 비교, 다음 식 1의 전지 두께 증가율을 측정하였다.In order to check the phenomenon of lifting between the electrode plate and the composite separator and deformation of the battery when charging and discharging the battery, the thickness of the battery was measured using Mitsutoyo's Thickness Gauge after charging and discharging 500 times, and then compared with the thickness before charging and discharging. , the battery thickness increase rate according to the following equation 1 was measured.

[식 1][Equation 1]

상기 식 1에 있어서,In equation 1 above,

상기 T100은 이차전지가 SOC 100%일 때의 두께이고, 상기 T0은 이차전지가 SOC 0%일 때 두께이다.T 100 is the thickness when the secondary battery has SOC 100%, and T 0 is the thickness when the secondary battery has SOC 0%.

4.압축 강도 측정4. Compressive strength measurement

스틸강판으로 셀의 양쪽 면을 고정하고, 충전 후 방전을 진행 하면 SOC0에서 SOC100으로 되면서 부피 팽창이 된다. 물리적인 부피 팽창이 스틸강판에 의해 팽창이 억제 되면서 힘이 발생한다. 이 때, 발생되는 힘은 BONGSHIN 사의 Load cell 을 이용하여 측정하였다.When both sides of the cell are fixed with steel plates and charged and then discharged, the volume expands from SOC0 to SOC100. Force is generated as physical volume expansion is suppressed by the steel plate. At this time, the generated force was measured using a load cell from BONGSHIN.

[실시예 1][Example 1]

(1)복합분리막의 제조(1) Manufacturing of composite membrane

다공성 실리카(평균입경 10㎛, 비표면적 500 ㎡/g) 40중량%와 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 200g/mol)60중량%를 볼밀로 1,500rpm으로 혼합하여 현탁액을 제조하였다. 상기 현탁액과 메탄올을 1:3중량비로 혼합하여 전단 농화 유체 슬러리를 제조하였다. 상기 전단 농화 유체 슬러리를 다공성 기재(에스케이 이노베이션, ENPASS, 두께 9㎛)일면에 슬롯 코팅다이를 사용하여 10m/min의 속도로 건조 후 3㎛ 두께가 되도록 코팅하였다. 이후, 60℃에서 25분동안 건조하여 복합분리막을 제조하였다.A suspension was prepared by mixing 40% by weight of porous silica (average particle diameter 10㎛, specific surface area 500 m2/g) and 60% by weight polyethylene glycol (weight average molecular weight 200g/mol) at 1,500 rpm using a ball mill. A shear thickening fluid slurry was prepared by mixing the suspension and methanol at a weight ratio of 1:3. The shear-thickening fluid slurry was coated on one side of a porous substrate (SK Innovation, ENPASS, 9㎛ thick) to a thickness of 3㎛ after drying at a speed of 10m/min using a slot coating die. Afterwards, it was dried at 60°C for 25 minutes to prepare a composite separator.

(2) 양극의 제조(2) Manufacturing of anode

양극 활물질로 LiCoMn111을 94중량%, 접착제로 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride)를 2.5중량%, 도전제로 Super-P(Imerys사)을 3.5중량%, 유기용매인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하고 교반하여 균일한 양극 슬러리를 제조하였다. 슬러리를 20㎛ 두께의 알루미늄 호일 위에 코팅하고, 120℃의 온도에서 건조한 후, 압착하여 100 ㎛ 두께의 양극판을 제조하였다.94% by weight of LiCoMn111 as the positive electrode active material, 2.5% by weight of polyvinylidene fluoride as an adhesive, 3.5% by weight of Super-P (Imerys) as a conductive agent, and NMP (N-methyl-2-) as an organic solvent. pyrrolidone) and stirred to prepare a uniform positive electrode slurry. The slurry was coated on a 20㎛ thick aluminum foil, dried at a temperature of 120°C, and then pressed to produce a 100㎛ thick positive electrode plate.

(3) 음극의 제조(3) Manufacturing of cathode

음극 활물질로 인조흑연을 95 중량%, 접착제로 Tg가 -52℃인 아크릴 라텍스(ZEON, BM900B, 고형분함량 20중량%)를 3 중량%, 증점제로 CMC(Carboxymethyl cellulose)를 2 중량%의 비율로, 용매인 물에 첨가하고 교반하여 균일한 음극 슬러리를 제조하였다. 슬러리를 15 ㎛ 두께의 구리 호일 위에 코팅하고, 120℃의 온도에서 건조한 후, 압착하여 100 ㎛ 두께의 음극판을 제조하였다.The anode active material is 95% by weight of artificial graphite, the adhesive is 3% by weight of acrylic latex (ZEON, BM900B, solid content 20% by weight) with a T g of -52°C, and the thickener is 2% by weight of CMC (Carboxymethyl cellulose). A uniform cathode slurry was prepared by adding water as a solvent and stirring. The slurry was coated on 15 ㎛ thick copper foil, dried at a temperature of 120°C, and then compressed to prepare a 100 ㎛ thick negative electrode plate.

(4) 전지의 제조(4) Manufacturing of batteries

상기 제조된 양극, 음극 및 복합분리막을 사용하여 적층(Stacking) 방식으로 파우치형 전지를 조립하였으며, 조립된 각 전지에 1M의 리튬헥사플로로포스페이트(LiPF6)이 용해된 에틸렌카보네이트(EC)/에틸메틸카보네이트(EMC)/디메틸카보네이트(DMC)=3:5:2(부피비)인 전해액을 주입하여 리튬이차전지를 제조하였다. A pouch-type battery was assembled using the above-manufactured positive electrode, negative electrode, and composite separator using a stacking method, and each assembled battery was filled with ethylene carbonate (EC)/ethylene carbonate (EC) in which 1M lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved. A lithium secondary battery was manufactured by injecting an electrolyte solution with ethylmethyl carbonate (EMC)/dimethyl carbonate (DMC) = 3:5:2 (volume ratio).

[실시예 2][Example 2]

상기 실시예 1에서 다공성 기재 양면에 전단 농화 유체 슬러리를 코팅하여 전단 농화 유체층을 형성한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out, except that a shear-thickening fluid layer was formed by coating the shear-thickening fluid slurry on both sides of the porous substrate.

[실시예 3][Example 3]

다공성 실리카(평균입경 10㎛, 비표면적 500 ㎡/g) 40중량%와 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 200g/mol)60중량%를 볼밀로 1,500rpm으로 혼합하여 현탁액을 제조하였다. 상기 현탁액과 메탄올을 1:3중량비로 혼합하여 전단 농화 유체 슬러리를 제조하였다.A suspension was prepared by mixing 40% by weight of porous silica (average particle diameter 10㎛, specific surface area 500 m2/g) and 60% by weight polyethylene glycol (weight average molecular weight 200g/mol) at 1,500 rpm using a ball mill. A shear thickening fluid slurry was prepared by mixing the suspension and methanol at a weight ratio of 1:3.

상기 전단 농화 유체 슬러리를 폴리에틸렌 부직포 일면에 슬롯 코팅다이를 사용하여 10m/min의 속도로 코팅하였다. 이후, 60℃에서 25분동안 건조하여 전단 농화 유체층을 제조하였다. 상기 전단 농화 유체층을 다공성 기재(에스케이 이노베이션, ENPASS, 두께 9㎛)일면에 적층하여 복합분리막을 제조하였다.The shear thickening fluid slurry was coated on one side of the polyethylene nonwoven fabric using a slot coating die at a speed of 10 m/min. Afterwards, the shear thickening fluid layer was prepared by drying at 60°C for 25 minutes. A composite separator was manufactured by laminating the shear thickening fluid layer on one side of a porous substrate (SK Innovation, ENPASS, thickness 9㎛).

[실시예 4][Example 4]

물 100중량부에 평균입경 600nm인 베마이트 94 중량%, 용융온도가 220℃이고, 비누화도가 99%인 폴리비닐알콜 2 중량% 및 Tg가 -52℃인 아크릴 라텍스(ZEON, BM900B, 고형분함량 20중량%)를 4 중량%로 혼합된 혼합물 50중량부를 혼합 교반하여 균일하게 분산된 무기입자층 슬러리를 제조하였다.In 100 parts by weight of water, 94% by weight of boehmite with an average particle diameter of 600nm, 2% by weight of polyvinyl alcohol with a melting temperature of 220℃ and a degree of saponification of 99%, and acrylic latex with a T g of -52℃ (ZEON, BM900B, solid content) A uniformly dispersed inorganic particle layer slurry was prepared by mixing and stirring 50 parts by weight of a mixture of 4 wt% (content 20 wt%).

상기 실시예 1에서 다공성 기재 타면에 무기입자층 슬러리를 슬롯 코팅다이를 사용하여 10m/min의 속도로 건조 후 3㎛ 두께가 되도록 코팅하였다. 이후, 60℃에서 25분동안 건조하여 무기입자층을 더 형성한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.In Example 1, the inorganic particle layer slurry was coated on the other side of the porous substrate to a thickness of 3 μm after drying at a speed of 10 m/min using a slot coating die. Thereafter, the same procedure was performed except that drying was performed at 60° C. for 25 minutes to further form an inorganic particle layer.

[실시예 5][Example 5]

상기 실시예 1에서 전단 농화 유체 슬러리의 함량을 다공성 실리카(평균입경 10㎛, 비표면적 500 ㎡/g) 5중량%와 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 200g/mol)95중량%를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Except that in Example 1, the content of the shear thickening fluid slurry was 5% by weight of porous silica (average particle diameter 10㎛, specific surface area 500 m2/g) and 95% by weight of polyethylene glycol (weight average molecular weight 200g/mol). The same procedure was performed.

[실시예 6][Example 6]

상기 실시예 1에서 전단 농화 유체 슬러리의 함량을 다공성 실리카(평균입경 10㎛, 비표면적 500 ㎡/g) 60중량%와 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 200g/mol)40중량%를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Except that in Example 1, the content of the shear thickening fluid slurry was 60% by weight of porous silica (average particle diameter 10㎛, specific surface area 500 m2/g) and 40% by weight of polyethylene glycol (weight average molecular weight 200g/mol). The same procedure was performed.

[실시예 7][Example 7]

상기 실시예 1에서 전단 농화 유체 슬러리의 함량을 다공성 실리카(평균입경 10㎛, 비표면적 500 ㎡/g) 80중량%와 폴리에틸렌글리콜(중량평균분자량 200g/mol)20중량%를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.Except that in Example 1, the content of the shear thickening fluid slurry was 80% by weight of porous silica (average particle diameter 10㎛, specific surface area 500 m2/g) and 20% by weight of polyethylene glycol (weight average molecular weight 200g/mol). The same procedure was performed.

[실시예 8][Example 8]

상기 실시예 1에서 전단 농화 유체 슬러리의 다공성 실리카를 평균입경이 5㎛인 것을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.In Example 1, the shear thickening fluid slurry was carried out in the same manner, except that porous silica with an average particle diameter of 5㎛ was used.

[실시예 9][Example 9]

상기 실시예 1에서 전단 농화 유체 슬러리의 다공성 실리카를 평균입경이 50㎛인 것을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.In Example 1, the shear thickening fluid slurry was carried out in the same manner, except that porous silica with an average particle diameter of 50 ㎛ was used.

[실시예 10][Example 10]

상기 실시예 1에서 전단 농화 유체 슬러리의 다공성 실리카를 평균입경 10㎛, 비표면적 50 ㎡/g인 것을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.In Example 1, the shear thickening fluid slurry was carried out in the same manner, except that porous silica with an average particle diameter of 10 ㎛ and a specific surface area of 50 m2/g was used.

[비교예 1][Comparative Example 1]

상기 실시예 1에서 전단 농화 유체층을 형성하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was performed except that the shear thickening fluid layer was not formed.

실시예 1 내지 10 및 비교예 1로 제조된 복합분리막을 포함하여 하기와 같은 방법으로 이차전지를 제조하고, 물성을 표 1과 같이 측정하였다.Secondary batteries were manufactured in the following manner, including the composite separators prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Example 1, and the physical properties were measured as shown in Table 1.

실시예 1의 복합분리막을 도 1에 도시된 바와 같이 주사전자현미경(HITACHI S-3700N)으로 관찰하였을 때, 다공성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. When the composite membrane of Example 1 was observed with a scanning electron microscope (HITACHI S-3700N) as shown in FIG. 1, it was confirmed to have porosity.

압축강도
SOC0 → SOC100
compressive strength
SOC0 → SOC100
직류저항direct current resistance 두께변화율
(식 1)
Thickness change rate
(Equation 1)
안전성 평가Safety assessment
못 관통nail piercing 블런트 관통Blunt penetration 실시예 1Example 1 0 N → 5.0 kN0 N → 5.0 kN 1.5mΩ1.5mΩ 0.0150.015 OK(L4)OK(L4) OK(L4)OK(L4) 실시예 2Example 2 0 N → 4.0 kN0 N → 4.0 kN 1.3mΩ1.3mΩ 0.0130.013 OK(L4)OK(L4) OK(L4)OK(L4) 실시예 3Example 3 0 N → 5.0 kN0 N → 5.0 kN 2.0mΩ2.0mΩ 0.0140.014 OK(L4)OK(L4) OK(L4)OK(L4) 실시예 4Example 4 0 N → 5.0 kN0 N → 5.0 kN 1.6mΩ1.6mΩ 0.0140.014 OK(L4)OK(L4) OK(L4)OK(L4) 실시예 5Example 5 0 N → 7.0 kN0 N → 7.0 kN 1.5mΩ1.5mΩ 0.0200.020 OK(L4)OK(L4) OK(L4)OK(L4) 실시예 6Example 6 0 N → 3.0 kN0 N → 3.0 kN 2.2mΩ2.2mΩ 0.0280.028 NG(L5)NG(L5) NG(L5)NG(L5) 실시예 7Example 7 0 N → 3.0 kN0 N → 3.0 kN 3.0mΩ3.0mΩ 0.0300.030 NG(L5)NG(L5) NG(L5)NG(L5) 실시예 8Example 8 0 N → 8.0 kN0 N → 8.0 kN 1.5mΩ1.5mΩ 0.0210.021 OK(L4)OK(L4) OK(L4)OK(L4) 실시예 9Example 9 0 N → 9.0 kN0 N → 9.0 kN 1.8mΩ1.8mΩ 0.0330.033 NG(L5)NG(L5) NG(L5)NG(L5) 실시예 10Example 10 0 N → 8.5 kN0 N → 8.5 kN 2.0mΩ2.0mΩ 0.0260.026 NG(L5)NG(L5) NG(L5)NG(L5) 비교예 1Comparative Example 1 0 N → 10.0 kN0 N → 10.0 kN 1.5mΩ1.5mΩ 0.0500.050 NG(L5)NG(L5) NG(L5)NG(L5)

상기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 이차전지용 복합분리막을 포함하는 이차전지는 충방전 시 부피팽창을 억제하여 두께변화율이 현저히 낮고, 다양한 네일로 관통하여도 외부 충격에 대한 저항이 강하여 물리적 손상을 방지할 수 있어 우수한 전지안전성을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 낮은 압축강도를 구현함으로써, 외부 또는 내부에서 발생되는 힘을 흡수할 수 있는 우수한 탄성을 구현할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1, the secondary battery containing the composite separator for secondary batteries according to the present invention suppresses volume expansion during charging and discharging, has a significantly low thickness change rate, and has strong resistance to external impact even when penetrated by various nails, preventing physical damage. It was confirmed that it has excellent battery safety by being able to prevent. In addition, it was confirmed that by implementing low compressive strength, excellent elasticity capable of absorbing forces generated externally or internally could be achieved.

또한, 비교예 1과 대비하여 낮은 직류저항으로 양극과 음극 사이의 전자이동 속도를 현저히 증가시킬 수 있음을 확인하였다.In addition, compared to Comparative Example 1, it was confirmed that the electron transfer speed between the anode and the cathode could be significantly increased with low direct current resistance.

더욱이, 실시예 1 내지 4와 같이 다양한 양태로 복합분리막을 제공하여도, 전단 농화 유체층을 포함하는 복합분리막은 이차전지 내에 포함함으로써, 내부 또는 외부 자극에도 두께변화율이 현저히 낮고, 관통평가에 대하여, 우수한 전지 안전성 및 내구성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.Moreover, even if the composite separator is provided in various forms as in Examples 1 to 4, the composite separator including the shear thickening fluid layer is included in the secondary battery, so the thickness change rate is significantly low even in response to internal or external stimulation, and it is difficult to conduct penetration evaluation. , it was confirmed that the battery had excellent safety and durability.

또한, 실시예 5 내지 7과 실시예 1을 대비하였을 때, 전단 농화 유체 내의 제 1무기입자 및 고분자 함량이 제 1무기입자 5 내지 45 중량% 및 고분자 55 내지 95중량% 를 만족할 경우 부피팽창에 따른 힘을 더 많이 흡수하여 두께변화율을 현저히 감소시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다.In addition, when comparing Examples 5 to 7 and Example 1, when the content of the first inorganic particle and polymer in the shear thickening fluid satisfies 5 to 45% by weight of the first inorganic particle and 55 to 95% by weight of the polymer, volume expansion It was confirmed that the thickness change rate could be significantly reduced by absorbing more force.

또한, 실시예 8 및 9와 실시예 1을 대비하였을 때, 전단 농화 유체 내의 제 1무기입자의 평균입경이 6 내지 30㎛를 만족할 경우 부피팽창에 따른 힘을 더 많이 흡수하여 두께변화율을 현저히 감소시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 외부에서 가해지는 충격에 대하여도 충격흡수를 하여 전지 안전성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.In addition, when comparing Examples 8 and 9 with Example 1, when the average particle diameter of the first inorganic particles in the shear thickening fluid satisfies 6 to 30㎛, more force due to volume expansion is absorbed and the thickness change rate is significantly reduced. I was able to confirm what I could do. In addition, it was confirmed that the battery safety was excellent by absorbing shocks applied from the outside.

또한, 실시예 10과 실시예 1을 대비하였을 때, 전단 농화 유체 내의 제 1무기입자가 비표면이 100 내지 800㎡/g을 만족하는 다공성 실리카를 사용하였을 때, 외부충격에 대한 저항이 강하여 물리적 손상을 방지할 수 있는 것을 확인하였다. 더욱이, 200 내지 700㎡/g을 만족하는 다공성 실리카를 사용하였을 때, 충격 흡수 효과가 현저히 향상되어 전지 안전성을 더욱 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있었다.In addition, when comparing Example 10 and Example 1, when the first inorganic particle in the shear thickening fluid used porous silica with a specific surface of 100 to 800 m2/g, the resistance to external shock was strong and physical It was confirmed that damage could be prevented. Furthermore, it was confirmed that when porous silica satisfying 200 to 700 m2/g was used, the shock absorption effect was significantly improved, thereby further improving battery safety.

또한, 비교예 1과 같이 전단 농화 유체층을 포함하지 않을 경우, 이차전지의 내부에서 발생되는 부피팽창뿐만 아니라 외부에서 가해지는 충격 또한 흡수하지 못해서 전지 안전성이 현저히 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.In addition, when the shear thickening fluid layer was not included as in Comparative Example 1, it was confirmed that not only the volume expansion generated inside the secondary battery but also the impact applied from the outside could not be absorbed, resulting in a significant decrease in battery safety.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 이차전지용 복합분리막 및 이를 포함하는 이차전지가 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, in the present invention, a composite separator for a secondary battery and a secondary battery including the same have been described through specific details and limited examples. However, this is only provided to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is not intended for the implementation of the above. It is not limited to examples, and various modifications and variations can be made from these descriptions by those skilled in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the scope of the patent claims described below as well as all modifications that are equivalent or equivalent to the scope of this patent claim shall fall within the scope of the spirit of the present invention. .

100: 양극 200: 양극활물질
300: 분리막 310: 다공성 기재 320: 전단 농화 유체층
400: 음극 활물질 500: 음극
100: positive electrode 200: positive electrode active material
300: Separator 310: Porous substrate 320: Shear thickening fluid layer
400: negative electrode active material 500: negative electrode

Claims (10)

다공성 기재 및
상기 다공성 기재 일면 또는 양면에 형성되는 전단 농화 유체층을 포함하며,
상기 전단 농화 유체층은 제 1무기입자 5 내지 50 중량% 및 고분자 50 내지 95 중량%을 포함하는 이차전지용 복합분리막.
porous substrate and
It includes a shear thickening fluid layer formed on one or both sides of the porous substrate,
The shear thickening fluid layer is a composite separator for a secondary battery containing 5 to 50% by weight of first inorganic particles and 50 to 95% by weight of polymer.
제 1항에 있어서,
상기 전단 농화 유체층은 비뉴토니안 유동특성을 갖는 이차전지용 복합분리막.
According to clause 1,
The shear thickening fluid layer is a composite separator for a secondary battery having non-Newtonian flow characteristics.
삭제delete 제2항에 있어서,
상기 제 1무기입자는 실리카, 알루미나, 탄산칼슘 및 지르코니아에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상인 이차전지용 복합분리막.
According to paragraph 2,
The first inorganic particle is a composite separator for a secondary battery, wherein the first inorganic particle is one or more selected from silica, alumina, calcium carbonate, and zirconia.
제 2항에 있어서,
상기 제 1무기입자는 다공성 무기입자인 이차전지용 복합분리막.
According to clause 2,
The first inorganic particle is a composite separator for a secondary battery wherein the first inorganic particle is a porous inorganic particle.
제 2항에 있어서,
상기 제 1무기입자는 평균입경이 1 내지 100㎛인 이차전지용 복합분리막.
According to clause 2,
The first inorganic particle is a composite separator for a secondary battery having an average particle diameter of 1 to 100㎛.
제 2항에 있어서,
상기 고분자는 폴리알킬렌글리콜계 고분자인 이차전지용 복합분리막.
According to clause 2,
The polymer is a composite separator for secondary batteries, which is a polyalkylene glycol-based polymer.
제 1항에 있어서,
상기 전단 농화 유체층은 다공성 기재 일면 상에 형성되고,
다공성 기재 타면 상에 제 2무기입자를 포함하는 무기입자층을 형성하는 이차전지용 복합분리막.
According to clause 1,
The shear thickening fluid layer is formed on one side of the porous substrate,
A composite separator for secondary batteries that forms an inorganic particle layer containing second inorganic particles on the other side of a porous substrate.
제 1항, 제 2항 및 제 4항 내지 제 8항에서 선택되는 어느 한 항의 복합분리막을 포함하는 이차전지. A secondary battery comprising any one of the composite separators selected from claims 1, 2, and 4 to 8. 제 9항에 있어서,
상기 이차전지는 SOC 100%일 때, 두께변화율이 하기 식 1을 만족하는 이차전지.
[식 1]

상기 식 1에 있어서,
상기 T100은 이차전지가 SOC 100%일 때의 두께이고, 상기 T0은 이차전지가 SOC 0%일 때 두께이다.
According to clause 9,
The secondary battery is a secondary battery whose thickness change rate satisfies Equation 1 below when SOC is 100%.
[Equation 1]

In equation 1 above,
T 100 is the thickness when the secondary battery has SOC 100%, and T 0 is the thickness when the secondary battery has SOC 0%.
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