KR20030007633A - A lithium secondary battery comprising a super fine fibrous polymer separator film and its fabrication method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided are a lithium secondary battery which comprises a super fine fibrous porous polymer separator film and has the advantages of better adhesion with electrodes, good mechanical strength, better performance at low and high temperatures, better compatibility with organic electrolyte solution of a lithium secondary battery, and its fabrication method. CONSTITUTION: The lithium secondary battery comprises a cathode active material, an anode active material, a porous polymer separator film and an organic electrolyte solution dissolving a lithium salt, wherein the porous polymer separator film is constructed with super fine fibrous polymer having a diameter of 1-3000nm and is fabricated by the steps of: (a) melting at least one polymer or dissolving at least one polymer with organic solvents to obtain at least one polymeric melt or at least one polymeric solution; (b) adding the obtained polymeric melt or polymeric solution to barrels of an electrospinning machine; and (c) discharging the polymeric melt or polymeric solution onto a substrate using a nozzle to form a porous separator film.

Description

초극세 섬유상의 다공성 고분자 분리막을 포함하는 리튬이차전지 및 그 제조방법{A LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING A SUPER FINE FIBROUS POLYMER SEPARATOR FILM AND ITS FABRICATION METHOD}Lithium secondary battery comprising a superfine fibrous porous polymer separator and its manufacturing method {A LITHIUM SECONDARY BATTERY COMPRISING A SUPER FINE FIBROUS POLYMER SEPARATOR FILM AND ITS FABRICATION METHOD}

최근에 전자 기기 등이 소형화 및 경량화됨에 따라 고밀도 및 고에너지를 갖는 에너지원의 개발이 집중적으로 연구되고 있다. 리튬이차전지는 리튬의 분자량이 아주 작고, 밀도가 비교적 높아 에너지의 집적화가 가능하다는 면에서 그 방안의 하나로 제시되고 있다.Recently, as electronic devices and the like have become smaller and lighter, development of energy sources having high density and high energy has been intensively studied. Lithium secondary batteries have been suggested as one of the methods in that the molecular weight of lithium is very small and the density is relatively high, and energy integration is possible.

초기의 리튬이차전지는 리튬금속 또는 리튬 합금을 음극으로 사용하여 제조되었다. 그러나, 리튬금속 또는 리튬합금을 사용한 이차전지는 충방전을 거듭함에 따라 음극 상에 덴드라이트(dendrite)가 형성되어 싸이클 특성이 현저히 낮다는 문제점이 있어 왔다.Early lithium secondary batteries were manufactured using lithium metal or lithium alloy as a negative electrode. However, secondary batteries using lithium metal or lithium alloy have a problem in that a cycle characteristic is remarkably low because dendrite is formed on the negative electrode as charge and discharge are repeated.

덴드라이트 형성에 따른 문제점을 해결하기 위해 제시된 것이 리튬이온전지이다. 일본 소니사에서 처음 개발되어 현재 전세계적으로 상용화되어 있는 리튬이온전지는 음극 활물질, 양극 활물질, 유기전해액 및 분리막으로 구성되어 있다.In order to solve the problems caused by the formation of the dendrite is a lithium ion battery. The lithium ion battery, first developed by Sony Japan and commercialized worldwide, is composed of a negative electrode active material, a positive electrode active material, an organic electrolyte and a separator.

분리막은 리튬이온전지의 양극과 음극의 접촉에 의한 내부 단락을 방지하고, 이온을 투과시키는 역할을 담당하고 있으며, 현재 일반적으로 사용되고 있는 분리막은 폴리에틸렌(이하 "PE"라 함) 또는 폴리프로필렌(이하 "PP"라 함) 분리막이다. 그러나 PE 또는 PP 분리막을 사용하는 리튬이온전지는 아직까지 전지의 불안정성, 전지 제조공정의 까다로움, 전지모양의 제약, 고용량화에 대한 한계 등의 문제점을 안고 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 하는 노력이 계속되고 있으나, 현재까지 뚜렷한 성과를 거두지 못하고 있는 실정이다.The separator serves to prevent internal short circuit caused by contact between the cathode and the anode of the lithium ion battery and to permeate ions. Currently, the separator is generally used as polyethylene (hereinafter referred to as "PE") or polypropylene (hereinafter as "PP") separator. However, lithium ion batteries using PE or PP separators still have problems such as battery instability, difficulty in battery manufacturing process, battery shape limitation, and limitation on high capacity. Efforts have been made to solve these problems, but there are no clear results.

이에 반하여 리튬 고분자 전지는 분리막과 전해질의 2가지 기능을 동시에 가지고 있는 고분자 전해질을 사용하는 것으로, 상기의 문제점을 해결할 수 있는 것으로 전망되는 전지로서 현재 가장 주목되고 있다. 이 리튬 고분자 전지는 전극과 고분자 전해질을 평판상으로 적층할 수 있고, 제조공정이 고분자막의 제조공정과 유사하여 생산성 면에서 매우 유리하다는 장점을 가지고 있다.In contrast, lithium polymer batteries use polymer electrolytes having two functions of a separator and an electrolyte at the same time, and are currently attracting the most attention as a battery that is expected to solve the above problems. This lithium polymer battery has the advantage that the electrode and the polymer electrolyte can be laminated on a flat plate, and the manufacturing process is similar to the manufacturing process of the polymer membrane, which is very advantageous in terms of productivity.

종래의 고분자 전해질은 주로 폴리에틸렌 옥사이드(이하 "PEO"라 함)를 고분자 매트릭스로 사용하여 제조하였으나, 이온 전도도가 상온에서 10-8S/cm 정도에 불과하여 상용화되지는 못하였다.Conventional polymer electrolytes are mainly prepared using polyethylene oxide (hereinafter referred to as "PEO") as a polymer matrix, but have not been commercialized because their ionic conductivity is only about 10 -8 S / cm at room temperature.

최근에는 상온에서 10-3S/cm 이상의 이온전도도를 나타내는 겔상 또는 하이브리드 형태의 고분자 전해질이 개발되고 있다.Recently, gel or hybrid polymer electrolytes having an ionic conductivity of 10 −3 S / cm or more at room temperature have been developed.

아브라함(K. M. Abraham) 등에 의한 미국특허 제5,219,679호 및 추아(D. L. Chua) 등에 의한 미국특허 제5,240,790호는 겔상의 폴리아크릴로니트릴(이하,"PAN"이라 함)계 고분자 전해질을 개시하고 있다. 상기 겔상의 PAN계 고분자 전해질은 PAN계 고분자 매트릭스 내에 리튬염과 에틸렌 카보네이트 및 프로필렌 카보네이트 등의 유기 용매 사이에 형성된 용매 화합물(이하 "유기 전해액"이라 함)을 주입시켜 제조된 것으로서, 접착력이 우수하여 복합전극과 금속기판과의 접착이 잘 이루어지기 때문에 전지의 충방전시 접촉저항이 작고 활물질의 탈리가 적게 일어난다는 장점이 있다. 그러나, 이러한 장점에도 불구하고, 상기 고분자 전해질은 전해질이 다소 물러서 기계적 안정성, 즉 강도가 떨어진다는 단점이 있다. 특히 이러한 약한 강도 특성은 전극 및 전지의 제조시 상당한 문제점을 야기할 수 있다.US Pat. No. 5,219,679 to K. M. Abraham et al. And US Pat. No. 5,240,790 to D. L. Chua et al. Disclose gel-based polyacrylonitrile (hereinafter referred to as "PAN") polymer electrolytes. The gel PAN polymer electrolyte is prepared by injecting a solvent compound (hereinafter referred to as "organic electrolyte") formed between a lithium salt and an organic solvent such as ethylene carbonate and propylene carbonate in a PAN polymer matrix, and has excellent adhesion. Since the adhesion between the composite electrode and the metal substrate is good, there is an advantage in that the contact resistance is small and the detachment of the active material occurs less during charging and discharging of the battery. However, in spite of these advantages, the polymer electrolyte has a disadvantage in that the electrolyte is somewhat withdrawn and thus the mechanical stability, that is, the strength is lowered. In particular, such weak strength properties can cause significant problems in the manufacture of electrodes and batteries.

고즈쯔(A. S. Gozdz) 등에 의한 미국특허 제5,460,904호는 하이브리드 형태의 폴리비닐리덴디플루오라이드(이하 "PVdF"라 함)계 고분자 전해질을 개시하고 있다. 상기 하이브리드 형태의 PVdF계 고분자 전해질은 고분자 매트릭스를 서브마이크론 이하의 다공성을 갖도록 제조한 후 유기 전해액을 이 작은 기공에 주입시켜 제조하는 것으로, 유기 전해액과의 호환성이 우수하여, 이 작은 기공에 들어간 유기 전해액은 누액이 되지 않고 안전한 전해질로 사용할 수 있다는 장점이 있고, 유기 용매 전해액을 나중에 주입하기 때문에 고분자 매트릭스를 대기 중에서도 제조할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 고분자 전해질 제조시 가소제의 추출과정과 유기 용매 전해액의 함침과정이 요구되므로 제조공정이 까다롭다는 단점이 있다. 또한 PVdF계 전해질은 기계적 강도는 우수하지만 접착력이 불량하여 전극 및 전지 제조시 가열 박층화 공정과 추출 공정을 필요로 한다는 결정적인 단점이 있다.U.S. Patent No. 5,460,904 to A. S. Gozdz et al. Discloses a polyvinylidene difluoride (hereinafter referred to as "PVdF") based polymer electrolyte in hybrid form. The hybrid PVdF polymer electrolyte is prepared by preparing a polymer matrix to have a porosity of submicron or less, and then injecting an organic electrolyte into the small pores, and having excellent compatibility with the organic electrolyte. The electrolyte has the advantage that it can be used as a safe electrolyte without leakage, and since the organic solvent electrolyte is injected later, there is an advantage that the polymer matrix can be prepared in the air. However, there is a disadvantage in that the manufacturing process is difficult because the extraction process of the plasticizer and the impregnation process of the organic solvent electrolyte are required in the preparation of the polymer electrolyte. In addition, the PVdF-based electrolyte has excellent mechanical strength but poor adhesive strength, and thus, a critical disadvantage is that a heating thinning process and an extraction process are required in manufacturing an electrode and a battery.

근래 본케(O. Bohnke)와 프란드(G. Frand) 등에 의해 발표된 Solid StateIonics, 66, 97, 105(1993)는 폴리메틸메타크릴레이트(이하 "PMMA"라 함)계 고분자 전해질을 개시하고 있다. 상기 PMMA계 고분자 전해질은 이온전도도가 상온에서 10-3S/cm 정도를 갖고, 접착력과 유기 전해액과의 호환성이 우수하다는 장점이 있다. 그러나 이 전해질은 기계적 강도가 매우 취약하여 리튬고분자 전지용으로는 부적합하다는 단점이 있다.Recently, Solid State Ionics, 66, 97, 105 (1993) published by O. Bohnke and G. Frand et al. Disclose a polymethyl methacrylate (hereinafter referred to as "PMMA") polymer electrolyte. have. The PMMA-based polymer electrolyte has an ion conductivity of about 10 −3 S / cm at room temperature, and has an advantage of excellent adhesion and compatibility with an organic electrolyte. However, this electrolyte has a disadvantage in that its mechanical strength is very weak and unsuitable for lithium polymer batteries.

또한 알람저(M. Alamgir)와 아브라함(K. M. Abraham)에 의해 발표된 J. Electrochem. Soc., 140, L96(1993)은 기계적 강도가 우수하고, 상온에서 이온전도도가 10-3S/cm 정도인 폴리비닐클로라이드(이하 "PVC"라 함)계 고분자 전해질을 개시하고 있으나, 이 전해질도 저온특성이 나쁘고, 접촉저항이 크다는 단점이 있다.See also J. Electrochem., Published by M. Alamgir and KM Abraham. Soc., 140, L96 (1993) disclose a polyvinyl chloride (hereinafter referred to as "PVC") polymer electrolyte having excellent mechanical strength and an ionic conductivity of about 10 -3 S / cm at room temperature. In addition, the low temperature characteristics are bad, there is a disadvantage that the contact resistance is large.

본 발명은 초극세 섬유상의 다공성 고분자 분리막을 포함하는 리튬이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery including a superfine fibrous porous polymer separator and a method of manufacturing the same.

도 1은 다공성 고분자 분리막의 투과전자 현미경 사진을 도시한 것이다.1 shows a transmission electron micrograph of a porous polymer membrane.

도 2는 본 발명의 리튬이차전지를 제조하는 공정도를 도시한 것이다.Figure 2 shows a process chart for manufacturing a lithium secondary battery of the present invention.

도 3은 실시예 1-8 및 비교예 1,2에서 얻어진 리튬이차전지의 충방전 특성을 보여주는 그래프이다.3 is a graph showing charge and discharge characteristics of the lithium secondary batteries obtained in Examples 1-8 and Comparative Examples 1 and 2;

도 4는 실시예 5 및 비교예 2에서 얻어진 리튬이차전지의 저온 및 고온 특성을 보여주는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the low temperature and high temperature characteristics of the lithium secondary battery obtained in Example 5 and Comparative Example 2.

도 5는 실시예 3 및 비교예 2에서 얻어진 리튬이차전지의 고율 방전 특성을보여주는 그래프이다.5 is a graph showing the high rate discharge characteristics of the lithium secondary battery obtained in Example 3 and Comparative Example 2.

발명의 요약Summary of the Invention

따라서 본 발명의 목적은 리튬이온전지와 리튬고분자전지의 장점을 살린 새로운 리튬이차전지를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a new lithium secondary battery utilizing the advantages of a lithium ion battery and a lithium polymer battery.

본 발명의 또 다른 목적은 전극과의 접합성, 기계적 강도, 저온 및 고온특성, 리튬이차전지용 유기 전해액과의 호환성 등을 모두 갖춘 리튬이차전지를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a lithium secondary battery having all of bonding properties with an electrode, mechanical strength, low temperature and high temperature characteristics, compatibility with an organic electrolyte solution for a lithium secondary battery, and the like.

상기한 목적 및 기타 목적들은 초극세 섬유상으로 이루어진 다공성 고분자 분리막을 제공함에 의해 성취될 수 있다.The above and other objects can be achieved by providing a porous polymer membrane composed of ultra-fine fibrous shape.

발명의 상세한 설명Detailed description of the invention

본 발명은 초극세 섬유상의 다공성 고분자 분리막을 포함하는 리튬이차전지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 양극 활물질, 음극 활물질, 리튬염이 용해된 유기전해액 및 초극세 섬유상 다공성 고분자 분리막을 포함하는 리튬이차전지에 관한 것이다.The present invention relates to a lithium secondary battery including a superfine fibrous porous polymer separator and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a lithium secondary battery including a cathode active material, an anode active material, an organic electrolyte in which lithium salt is dissolved, and an ultrafine fibrous porous polymer separator.

도 1에 도시한 바와 같이, 초극세 고분자 섬유로 이루어진 다공성 고분자 분리막은 1-3000 nm 직경의 초극세 섬유가 무질서하게 3차원적으로 적층된 형태를 가지고 있으며, 섬유의 작은 직경으로 인해 기존의 분리막에 비해 부피에 대한 표면적 비율이 매우 높고, 공극률이 큰 것으로 밝혀졌다. 따라서 높은 공극률에 의해 전해액의 함침량이 높으며, 이로 인해 이온전도도를 높일 수 있고, 높은 공극률에도 불구하고 넓은 표면적으로 인해 전해액과의 접촉면적을 증가시킬 수 있어 전해액의 누액을 최소화할 수 있다. 그리고 전하유도방사법(electrospinning)에 의해 다공성 고분자 분리막을 제조할 경우, 단순한 섬유의 조각들이 아닌 막의 형태로 직접 제조할 수 있다는 이점이 있다.As shown in FIG. 1, the porous polymer membrane made of ultrafine polymer fibers has a form in which three-dimensionally superfine fibers of 1-3000 nm diameter are randomly stacked three-dimensionally, compared to conventional membranes due to the small diameter of the fibers. It has been found that the surface area to volume ratio is very high and the porosity is large. Therefore, the amount of impregnation of the electrolyte is high due to the high porosity, thereby increasing the ion conductivity, and despite the high porosity, the contact area with the electrolyte may be increased due to the large surface area, thereby minimizing leakage of the electrolyte. In the case of manufacturing a porous polymer membrane by electrospinning, there is an advantage that it can be manufactured directly in the form of a membrane, not just pieces of fiber.

다공성 고분자 분리막을 형성하는 고분자는 전술한 바와 같이 초극세 섬유로 형성가능한 것, 보다 구체적으로는 전하유도방사법에 의해 초극세 섬유로 형성가능한 것이면 특별히 제한되지 아니하며, 그 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트, 폴리비닐피롤리돈-비닐아세테이트, 폴리[비스(2-(2-메톡시에톡시에톡시))포스파젠], 폴리에틸렌이미드, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴레에틸렌설파이드, 폴리(옥시메틸렌-올리고-옥시에틸렌), 폴리프로필렌옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(아크릴로니트릴-코-메틸아크릴레이트), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리(메틸메타크릴레이드-코-에틸아크릴레이트), 폴리비닐클로라이드, 폴리(비닐리덴클로라이드-코-아크릴로니트릴), 폴리비닐리덴디플루오라이드, 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌) 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.The polymer forming the porous polymer membrane is not particularly limited as long as it can be formed into ultra-fine fibers as described above, more specifically, it can be formed into ultra-fine fibers by charge-induced radiation, and examples thereof include polyethylene, polypropylene, cellulose, and cellulose. Acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, polyvinylpyrrolidone-vinylacetate, poly [bis (2- (2-methoxyethoxyethoxy)) phosphazene], polyethyleneimide, polyethylene oxide, Polyethylene succinate, polyethylene sulfide, poly (oxymethylene-oligo-oxyethylene), polypropylene oxide, polyvinylacetate, polyacrylonitrile, poly (acrylonitrile-co-methylacrylate), polymethylmethacrylate Poly (methyl methacrylate-co-ethylacrylate), Polyvinyl chloride, poly (vinylidene chloride-co-acrylonitrile), polyvinylidene dendi fluoride, poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), or a mixture thereof.

다공성 고분자 분리막의 두께는 특별히 제한되지 아니하나, 1 - 100 ㎛인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 5 ㎛ - 70 ㎛, 가장 바람직하게는 10 ㎛ - 50㎛이다. 그리고, 고분자 분리막을 형성하는 섬유상 고분자의 직경은 1 - 3000 nm 범위내에서 조절되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 10 nm - 1000 nm, 가장 바람직하게는 50 nm - 500 nm 범위 내에서 조절되는 것이다.The thickness of the porous polymer separator is not particularly limited, but is preferably 1-100 μm. More preferably 5 μm to 70 μm, most preferably 10 μm to 50 μm. In addition, the diameter of the fibrous polymer forming the polymer membrane is preferably controlled within the range of 1-3000 nm, more preferably 10 nm-1000 nm, most preferably 50 nm-500 nm. .

본 발명의 리튬이차전지에 사용되는 리튬염은 리튬이차전지에 통상 사용되는 리튬염이 사용된다. 그 예로는 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4, LiCF3SO3등을 들 수 있으며, LiPF6가 보다 바람직하다.As the lithium salt used in the lithium secondary battery of the present invention, a lithium salt usually used in a lithium secondary battery is used. Examples thereof include LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , and the like, and LiPF 6 is more preferable.

유기전해액에 사용되는 유기용매의 예로는 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트 또는 이들의 혼합용매를 들 수 있으며, 저온 특성을 향상시키기 위해 이들 용매에 메틸 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸아세테이트, 에틸 프로피오네이트, 부틸렌카보네이트,γ-부티로락톤, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디메톡시에탄, 디메틸아세트아미드, 테트라하이드로퓨란 또는 이들의 혼합용매를 추가로 첨가할 수 있다.Examples of the organic solvent used in the organic electrolyte include ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or a mixed solvent thereof, and methyl acetate, methyl pro in these solvents to improve low temperature characteristics. Cypionate, ethyl acetate, ethyl propionate, butylene carbonate, γ -butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxyethane, dimethylacetamide, tetrahydrofuran or a mixed solvent thereof It may be added additionally.

본 발명의 다공성 고분자 분리막은 다공성과 기계적 강도를 증진시키기 위하여 충진제를 추가로 함유할 수 있으며, 그 예로는 TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, MgO, Li2CO3, LiAlO2, SiO2, Al2O3, PTFE 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 충진제의 함량은 통상 다공성 분리막에 대해 20 중량% 이하인 것이 바람직하다.The porous polymer membrane of the present invention may further contain a filler to enhance porosity and mechanical strength, for example, TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O , MgO, Li 2 CO 3 , LiAlO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , PTFE or mixtures thereof. The content of the filler is usually 20% by weight or less based on the porous separator.

본 발명의 초극세 섬유상 다공성 고분자 분리막의 제조방법은 다공성 고분자 분리막을 형성하는 고분자를 가열용융 또는 유기 용매에 용해시키는 단계 및 다공성 고분자 분리막을 형성하는 단계를 포함한다.The method for preparing an ultra-fine fibrous porous polymer separator of the present invention includes dissolving a polymer forming a porous polymer separator in a hot melt or an organic solvent and forming a porous polymer separator.

다공성 고분자 분리막을 형성하는 고분자를 용융 또는 용해시키는 단계는 고분자를 가열하여 용융하거나, 적당한 유기용매와 혼합하고 온도를 상승시켜 투명한 고분자 용액을 얻음에 의해 성취된다.Melting or dissolving the polymer forming the porous polymer separator is accomplished by heating the polymer to melt it, or mixing it with a suitable organic solvent and raising the temperature to obtain a transparent polymer solution.

유기용매를 사용하여 고분자를 용해시킬 경우, 사용가능한 유기용매는 고분자를 충분히 용해하고, 전하유도 방사법에 적용가능한 용매이면 특별히 제한되지 아니하며, 전하유도방사법에 의해 다공성 고분자 분리막을 제조할 때, 유기용매는 거의 제거되기 때문에 전지의 특성에 영향을 미치는 것도 사용될 수 있다. 그 예로는 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 1,4-부티로락톤, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 디메틸설폭사이드, 에틸렌 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 폴리에틸렌설포란, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 아세톤, 알코올 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.In the case of dissolving the polymer using an organic solvent, the usable organic solvent is not particularly limited as long as it dissolves the polymer sufficiently and is a solvent applicable to the charge induction spinning method. Since is almost eliminated, it can be used to affect the characteristics of the battery. Examples include propylene carbonate, butylene carbonate, 1,4-butyrolactone, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, dimethyl sulfoxide, Ethylene carbonate, ethylmethyl carbonate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, polyethylenesulfuran, tetraethylene glycol dimethyl ether, acetone, alcohols or mixtures thereof Can be mentioned.

다공성 고분자 분리막의 형성은 통상 전하유도방사법에 의해 성취된다. 보다 구체적으로는 고분자 분리막을 형성하는 용융 고분자 또는 유기용매에 용해된 고분자 용액을 전하유도 방사장치의 배럴(barrel)에 투입하고 노즐에 고전압을 가한 다음 일정량의 속도로 금속판 또는 마일러 필름 상에 토출시켜 다공성 고분자 분리막을 제조할 수 있다. 다공성 분리막의 두께는 토출속도 및 토출시간을 변화시킴으로써 임의로 조절할 수 있으며, 적절한 두께는 전술한 바와 같이 1 - 100 ㎛ 범위 내이다. 이 방법을 이용할 경우, 분리막을 형성하는 고분자가 섬유가 아니라 1 - 3000 ㎚ 직경의 섬유가 3차원적으로 적층된 분리막을 직접 제조할 수 있다. 필요한 경우 전극 상에 고다공성 분리막을 직접 형성시킬 수 있다. 따라서, 섬유상의 제조방법임에도 불구하고 최종 제품을 섬유가 아니라 직접 막의 형태로 제조할 수 있으므로 부가적 장치가 불필요하고, 제조공정이 단순화되어 경제성이 향상된다.Formation of the porous polymer separator is usually accomplished by the charge induction radiation method. More specifically, a polymer solution dissolved in a molten polymer or an organic solvent forming a polymer separator is introduced into a barrel of a charge induction spinning device, a high voltage is applied to a nozzle, and then discharged onto a metal plate or a mylar film at a predetermined speed. By the porous polymer membrane can be prepared. The thickness of the porous separator can be arbitrarily adjusted by changing the discharge rate and the discharge time, the appropriate thickness is in the range of 1-100 ㎛ as described above. When using this method, it is possible to directly prepare a separator in which the polymer forming the separator is not a fiber but a three-dimensionally laminated fiber having a diameter of 1 to 3000 nm. If necessary, a highly porous separator may be directly formed on the electrode. Therefore, despite the fibrous manufacturing method, the final product can be manufactured directly in the form of a film instead of the fiber, so that no additional device is required, and the manufacturing process is simplified to improve economic efficiency.

둘 이상의 고분자를 사용한 다공성 고분자 분리막은 1) 둘 이상의 고분자를 가열용융하거나 하나 이상의 유기용매에 용해하고, 전하유도 방사장치의 한 배럴에 투입한 후 노즐로 방사하여 고분자 섬유가 서로 얽힌 상태로 제조하는 방법, 및 2) 서로 다른 용기에서 둘 이상의 고분자 각각을 가열용융하거나 유기용매에 용해한 후, 전하유도방사장치의 서로 다른 배럴에 각각 투입한 후 노즐로 방사하여 각각의 고분자 섬유가 서로 얽힌 상태로 제조하는 방법에 의해 얻어진다.Porous polymer membranes using two or more polymers are prepared by heating or melting two or more polymers in one or more organic solvents, injecting them into one barrel of a charge-inducing spinning device, and spinning them with a nozzle to entangle the polymer fibers. Method, and 2) heating each of two or more polymers in different containers or dissolving them in an organic solvent, and then injecting them into different barrels of the charge-inducing device and spinning them with a nozzle to make each polymer fiber entangled with each other. It is obtained by the method.

본 발명은 또한 리튬이차전지의 제조방법에 관한 것으로서, 도 2는 리튬이차전지의 제조 공정을 자세히 기술하고 있다. 도 2a는 전하유도방사법에 의해 제조된다공성 고분자 분리막을 음극과 양극 사이에 넣고, 임의로 가열 라미네이션 공정에 의해 전해질과 전극을 일체화시킨 후, 적층하거나 롤식으로 말아서 전지케이스에 넣고 유기 전해액을 주입시킨 후 밀봉하여 전지를 제조하는 공정을 도시하고 있다. 도 2b는 다공성 고분자 분리막을 음극 또는 양극의 양면에 입힌 후, 다른 극을 가지는 전극을 다공성 고분자 분리막 상에 입히고, 임의로 가열 라미네이션 공정에 의해 전해질과 전극을 일체화시킨 후, 적층하거나 롤식으로 말아서 전지케이스에 넣고 유기 전해액을 주입시킨 후 밀봉하여 전지를 제조하는 공정을 도시하고 있다. 도 2c는 다공성 고분자 분리막을 두 전극 중 어느 하나의 전극의 양면 및 다른 하나의 전극의 한면에 입히고, 다공성 고분자 분리막이 마주보도록 하여 밀착시키고, 임의로 가열 라미네이션 공정에 의해 전해질과 전극을 일체화시킨 후, 적층하거나 롤식으로 말아서 전지케이스에 넣고 유기 전해액을 주입시킨 후 밀봉하여 전지를 제조하는 공정을 도시하고 있다.The present invention also relates to a method for manufacturing a lithium secondary battery, Figure 2 describes in detail the manufacturing process of the lithium secondary battery. Figure 2a is prepared by the charge induction radiation method, the porous polymer separator is placed between the negative electrode and the positive electrode, optionally the electrolyte and the electrode by integrating the heat lamination process, then laminated or rolled into a battery case and put the organic electrolyte solution The process of sealing and manufacturing a battery is shown. FIG. 2B shows that the porous polymer separator is coated on both sides of the cathode or the anode, and then the electrode having the other pole is coated on the porous polymer separator, and optionally the electrolyte and the electrode are integrated by a heating lamination process, and then laminated or rolled to form a battery case. And a process of manufacturing a battery by injecting and then injecting an organic electrolyte solution and sealing the same. Figure 2c is a porous polymer membrane is coated on both sides of one of the two electrodes and one side of the other electrode of the two electrodes, the porous polymer membrane is faced to contact with each other, and optionally the electrolyte and the electrode by the heating lamination process, A process of manufacturing a battery by laminating or rolling it in a battery case, injecting an organic electrolyte, and sealing the same is illustrated.

리튬이차전지에 사용되는 음극과 양극은 종래의 리튬 이차전지에서 일반적으로 사용하던 방법과 같이 적당량의 활물질, 도전재 및 결합제, 유기용매를 혼합한 후 구리 또는 알루미늄 박판 그리드 양면에 캐스팅하고 건조 압연함으로써 만들어진다. 구체적으로 음극 활물질은 흑연, 코크스, 하드카본, 주석 산화물, 그들의 리튬화시킨 것, 리튬 및 리튬 합금으로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 물질로 구성되고, 양극 활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiNiCoO2, LiMn2O4, V2O5및 V6O13으로 이루어지는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 물질이다.The negative electrode and the positive electrode used in the lithium secondary battery are mixed with an appropriate amount of an active material, a conductive material, a binder, and an organic solvent in the same manner as a conventional lithium secondary battery, and then cast on both sides of a copper or aluminum sheet grid and dry rolled. Is made. Specifically, the negative electrode active material is composed of one or more materials selected from the group consisting of graphite, coke, hard carbon, tin oxide, their lithiated ones, lithium and lithium alloys, and the positive electrode active material is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNiCoO 2 , At least one substance selected from the group consisting of LiMn 2 O 4 , V 2 O 5 and V 6 O 13 .

본 발명은 아래의 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명되지만, 이러한 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.The present invention is described in more detail by the following examples, but these examples are merely illustrative of the present invention and do not limit the scope of the present invention.

실시예 1Example 1

1-1) 다공성 고분자 분리막의 제조1-1) Preparation of Porous Polymer Membrane

20 g의 폴리비닐리덴 플루오라이드(Kynar 761)를 100 g의 디메틸아세트아미드에 첨가하고, 상온에서 24시간 동안 교반하여 투명한 고분자 용액을 얻었다. 얻어진 고분자 용액을 전하유도 방사장치의 배럴에 투입하고 노즐에 9 kV의 하전을 부여하여 일정량의 속도로 금속판에 토출시켜 50 ㎛의 두게를 갖는 다공성 고분자 분리막 필름을 제조하였다.20 g of polyvinylidene fluoride (Kynar 761) was added to 100 g of dimethylacetamide and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a clear polymer solution. The obtained polymer solution was introduced into a barrel of a charge-inducing radiator, and a charge of 9 kV was applied to the nozzle and discharged to a metal plate at a predetermined rate to prepare a porous polymer membrane film having a thickness of 50 μm.

1-2) 리튬이차전지의 제조1-2) Manufacturing of Lithium Secondary Battery

실시예 1-1에서 제조된 다공성 고분자 분리막을 흑연 음극과 LiCoO2양극 사이에 넣고, 3 cm ×4 cm 정도 크기로 절단하여 적층한 후, 전극에 단자를 용접하여 진공포장지에 넣고 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC 용액을 주입한 후, 진공밀봉하여 리튬이차전지를 제조하였다.The porous polymer separator prepared in Example 1-1 was placed between the graphite anode and the LiCoO 2 anode, cut and laminated to a size of about 3 cm × 4 cm, and then the terminals were welded to an electrode in a vacuum package and 1M LiPF 6 was added. After injecting the dissolved EC-DMC solution, and vacuum sealed to prepare a lithium secondary battery.

실시예 2Example 2

2-1) 20 g의 폴리비닐리덴 플루오라이드(Kynar 761)를 100 g의 디메틸아세트아미드에 첨가하고, 상온에서 24시간 동안 교반하여 투명한 고분자 용액을 얻었다. 얻어진 고분자 용액을 전하유도 방사장치의 배럴에 투입하고 노즐에 9 kV의 하전을 부여하여 일정량의 속도로 흑연 음극의 양면에 토출시켜, 50 ㎛의 두께를 갖는 다공성 고분자 분리막 필름이 피복된 흑연 음극을 제조하였다.2-1) 20 g of polyvinylidene fluoride (Kynar 761) was added to 100 g of dimethylacetamide and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a clear polymer solution. The obtained polymer solution was introduced into the barrel of the charge-inducing radiator and charged to the nozzle at a rate of 9 kV to be discharged on both sides of the graphite cathode at a constant rate, thereby obtaining a graphite cathode coated with a porous polymer membrane film having a thickness of 50 μm. Prepared.

2-2) LiCoO2양극을 실시예 2-1에서 얻어진 다공성 고분자 분리막 상에 밀착시키고, 3 cm ×4 cm 정도 크기로 절단하여 적층한 후, 전극에 단자를 용접하여 진공포장지에 넣고 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC 용액을 주입한 후, 진공밀봉하여 리튬이차전지를 제조하였다.2-2) The LiCoO 2 positive electrode was brought into close contact with the porous polymer separator obtained in Example 2-1, cut and laminated to a size of about 3 cm × 4 cm, and then the terminals were welded to an electrode in a vacuum package and placed in 1M LiPF 6. After dissolving the dissolved EC-DMC solution, and vacuum sealed to prepare a lithium secondary battery.

실시예 3Example 3

3-1) 20 g의 폴리비닐리덴 플루오라이드(Kynar 761)를 100 g의 디메틸아세트아미드에 첨가하고, 상온에서 24시간 동안 교반하여 투명한 고분자 용액을 얻었다. 얻어진 고분자 용액을 전하유도 방사장치의 배럴에 투입하고 노즐에 9 kV의 하전을부여하여 일정량의 속도로 LiCoO2양극의 한면에 토출시켜, 50 ㎛의 두께를 갖는 다공성 고분자 분리막 필름이 한면에 피복된 LiCoO2양극을 제조하였다.3-1) 20 g of polyvinylidene fluoride (Kynar 761) was added to 100 g of dimethylacetamide and stirred at room temperature for 24 hours to obtain a clear polymer solution. The obtained polymer solution was introduced into a barrel of a charge-inducing radiator, charged to the nozzle with a charge of 9 kV, and discharged to one side of the LiCoO 2 anode at a constant rate, so that a porous polymer membrane film having a thickness of 50 μm was coated on one side. A LiCoO 2 positive electrode was prepared.

3-2) 실시예 3-1에서 얻어진 LiCoO2양극을 실시예 2-1에서 얻어진 흑연 음극 양면에 다공성 고분자 분리막이 서로 마주보도록 밀착시키고, 110℃에서 가열 라미네이션으로 일체화시켰다. 일체화된 전극체를 3 cm ×4 cm 정도 크기로 절단하여 적층한 후, 전극에 단자를 용접하여 진공포장지에 넣고 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC 용액을 주입한 후, 진공밀봉하여 리튬이차전지를 제조하였다.3-2) The LiCoO 2 positive electrode obtained in Example 3-1 was adhered to both surfaces of the graphite negative electrode obtained in Example 2-1 such that the porous polymer separators faced each other, and integrated at 110 ° C. by heating lamination. After the integrated electrode body is cut and laminated to a size of about 3 cm × 4 cm, the terminals are welded to the electrode in a vacuum package, and then injected with an EC-DMC solution in which 1M LiPF 6 is dissolved, followed by vacuum sealing to obtain a lithium secondary battery. Paper was prepared.

실시예 4Example 4

4-1) 10 g의 폴리비닐리덴 플루오라이드(Kynar 761)와 10 g의 PAN(polyscience 사 제조, 분자량 150,000)을 100 g의 디메틸아세트아미드에 첨가하고, 상온에서 24시간 동안 교반하여 투명한 고분자 용액을 얻었다. 얻어진 고분자 용액을 전하유도 방사장치의 배럴에 투입하고 노즐에 9 kV의 하전을 부여하여 일정량의 속도로 흑연 음극의 양면에 토출시켜, 50 ㎛의 두께를 갖는 다공성 고분자 분리막 필름이 피복된 흑연 음극을 제조하였다.4-1) 10 g of polyvinylidene fluoride (Kynar 761) and 10 g of PAN (manufactured by polyscience, molecular weight 150,000) were added to 100 g of dimethylacetamide and stirred at room temperature for 24 hours to provide a clear polymer solution. Got. The obtained polymer solution was introduced into the barrel of the charge-inducing radiator and charged to the nozzle at a rate of 9 kV to be discharged on both sides of the graphite cathode at a constant rate, thereby obtaining a graphite cathode coated with a porous polymer membrane film having a thickness of 50 μm. Prepared.

4-2) 실시예 4-1의 공정을 흑연 음극의 양면에 적용하는 대신에 LiCoO2양극의 한면에 적용하여, 다공성 고분자 분리막 필름이 한면에 피복된 LiCoO2양극을 제조하였다.4-2) Instead of applying the process of Example 4-1 to both sides of the graphite anode, a LiCoO 2 anode having a porous polymer membrane film coated on one side was prepared by applying it to one side of the LiCoO 2 anode.

4-3) 실시예 4-2에서 얻어진 LiCoO2양극을 실시예 4-1에서 얻어진 흑연 음극 양면에 다공성 고분자 분리막 필름이 서로 마주보도록 밀착시키고, 110℃에서 가열 라미네이션으로 일체화시켰다. 일체화된 전극체를 3 cm ×4 cm 정도 크기로 절단하여 적층한 후, 전극에 단자를 용접하여 진공포장지에 넣고 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC 용액을 주입한 후, 진공밀봉하여 리튬이차전지를 제조하였다.4-3) The LiCoO 2 positive electrode obtained in Example 4-2 was adhered to both surfaces of the graphite negative electrode obtained in Example 4-1 such that the porous polymer separator films faced each other, and integrated at 110 ° C. by heating lamination. After the integrated electrode body is cut and laminated to a size of about 3 cm × 4 cm, the terminals are welded to the electrode in a vacuum package, and then injected with an EC-DMC solution in which 1M LiPF 6 is dissolved, followed by vacuum sealing to obtain a lithium secondary battery. Paper was prepared.

실시예 5Example 5

5-1) 20 g의 폴리비닐리덴 플루오라이드(Kynar 761)가 100 g의 디메틸아세트아미드에 용해되어 있는 고분자 용액 및 20 g의 PAN(polyscience 사 제조, 분자량 150,000)가 100 g의 디메틸아세트아미드에 용해되어 있는 고분자 용액을 전하유도 방사장치의 서로 다른 배럴에 각각 투입하고 노즐에 9 kV의 하전을 부여하여 일정량의 속도로 흑연 음극의 양면에 토출시켜, 50 ㎛의 두께를 갖는 다공성 고분자 분리막 필름이 피복된 흑연 음극을 제조하였다.5-1) A polymer solution in which 20 g of polyvinylidene fluoride (Kynar 761) is dissolved in 100 g of dimethylacetamide and 20 g of PAN (manufactured by polyscience, molecular weight 150,000) in 100 g of dimethylacetamide The dissolved polymer solution is introduced into different barrels of the charge induction radiator, and 9 kV is charged to the nozzles and discharged on both sides of the graphite cathode at a predetermined rate, thereby forming a porous polymer membrane film having a thickness of 50 μm. Coated graphite cathodes were prepared.

5-2) LiCoO2양극을 실시예 5-1에서 얻어진 다공성 고분자 분리막 상에 밀착시키고, 3 cm ×4 cm 정도 크기로 절단하여 적층한 후, 전극에 단자를 용접하여 진공포장지에 넣고 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC 용액을 주입한 후, 진공밀봉하여 리튬이차전지를 제조하였다.5-2) The LiCoO 2 positive electrode was brought into close contact with the porous polymer separator obtained in Example 5-1, cut and laminated to a size of about 3 cm × 4 cm, and the terminals were welded to an electrode in a vacuum package and placed in 1M LiPF 6. After dissolving the dissolved EC-DMC solution, and vacuum sealed to prepare a lithium secondary battery.

실시예 6Example 6

6-1) 20 g의 폴리비닐리덴 플루오라이드(Kynar 761)가 100 g의 디메틸아세트아미드에 용해되어 있는 고분자 용액 및 20 g의 PAN(polyscience 사 제조, 분자량 150,000)가 100 g의 디메틸아세트아미드에 용해되어 있는 고분자 용액을 전하유도방사장치의 서로 다른 배럴에 각각 투입하고 노즐에 9 kV의 하전을 부여하여 일정량의 속도로 흑연 음극의 양면에 토출시켜, 50 ㎛의 두께를 갖는 다공성 고분자 분리막 필름이 피복된 흑연 음극을 제조하였다.6-1) A polymer solution in which 20 g of polyvinylidene fluoride (Kynar 761) is dissolved in 100 g of dimethylacetamide and 20 g of PAN (manufactured by polyscience, molecular weight 150,000) in 100 g of dimethylacetamide The dissolved polymer solution is introduced into different barrels of the charge induction radiator, and 9 kV is charged to the nozzles and discharged on both sides of the graphite cathode at a predetermined rate, thereby forming a porous polymer membrane film having a thickness of 50 μm. Coated graphite cathodes were prepared.

6-2) 실시예 6-1의 공정을 흑연 음극의 양면에 적용하는 대신에 LiCoO2양극의 한면에 적용하여 다공성 고분자 분리막이 한면에 피복된 LiCoO2양극을 제조하였다.6-2) Instead of applying the process of Example 6-1 to both sides of the graphite anode, a LiCoO 2 anode having a porous polymer separator coated on one side was prepared by applying it to one side of the LiCoO 2 anode.

6-3) 실시예 6-2에서 얻어진 LiCoO2양극을 실시예 6-1에서 얻어진 흑연 음극 양면에 다공성 고분자 분리막이 서로 마주보도록 밀착시키고, 110℃에서 가열 라미네이션으로 일체화시켰다. 일체화된 전극체를 3 cm ×4 cm 정도 크기로 절단하여 적층한 후, 전극에 단자를 용접하여 진공포장지에 넣고 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC 용액을 주입한 후, 진공밀봉하여 리튬이차전지를 제조하였다.6-3) The LiCoO 2 positive electrode obtained in Example 6-2 was adhered to both surfaces of the graphite negative electrode obtained in Example 6-1 so that the porous polymer separators faced each other, and was integrated at 110 ° C. by heating lamination. After the integrated electrode body is cut and laminated to a size of about 3 cm × 4 cm, the terminals are welded to the electrode in a vacuum package, and then injected with an EC-DMC solution in which 1M LiPF 6 is dissolved, followed by vacuum sealing to obtain a lithium secondary battery. Paper was prepared.

실시예 7Example 7

7-1) 10 g의 폴리비닐리덴 플루오라이드(Kynar 761), 5 g의 PAN (polyscience 사 제조, 분자량 150,000) 및 5 g의 폴리메틸메타크릴레이트(polyscience 사 제조, 분자량 100,000)가 100 g의 디메틸아세트아미드에 용해되어 있는 고분자 용액을 전하유도 방사장치의 배럴에 투입하고 노즐에 9 kV의 하전을 부여하여 일정량의 속도로 흑연 음극의 양면에 토출시켜, 50 ㎛의 두께를 갖는 다공성 고분자 분리막 필름이 피복된 흑연 음극을 제조하였다.7-1) 10 g of polyvinylidene fluoride (Kynar 761), 5 g of PAN (manufactured by polyscience, molecular weight 150,000) and 5 g of polymethyl methacrylate (manufactured by polyscience, molecular weight 100,000) of 100 g A polymer solution dissolved in dimethylacetamide was introduced into a barrel of a charge induction radiator, and a charge of 9 kV was applied to the nozzle and discharged to both sides of the graphite cathode at a constant rate, thereby having a thickness of 50 μm. This coated graphite negative electrode was prepared.

7-2) LiCoO2양극을 실시예 7-1에서 얻어진 다공성 고분자 분리막 상에 밀착시키고, 3 cm ×4 cm 정도 크기로 절단하여 적층한 후, 전극에 단자를 용접하여 진공포장지에 넣고 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC 용액을 주입한 후, 진공밀봉하여 리튬이차전지를 제조하였다.7-2) The LiCoO 2 positive electrode was brought into close contact with the porous polymer separator obtained in Example 7-1, cut and laminated to a size of about 3 cm × 4 cm, and the terminals were welded to an electrode in a vacuum package and placed in 1M LiPF 6. After dissolving the dissolved EC-DMC solution, and vacuum sealed to prepare a lithium secondary battery.

실시예 8Example 8

8-1) 10 g의 폴리비닐리덴 플루오라이드(Kynar 761), 5 g의 PAN (polyscience 사 제조, 분자량 150,000) 및 5 g의 폴리메틸메타크릴레이트(polyscience 사 제조, 분자량 100,000)가 100 g의 디메틸아세트아미드에 용해되어 있는 고분자 용액을 전하유도 방사장치의 배럴에 투입하고 노즐에 9 kV의 하전을 부여하여 일정량의 속도로 흑연 음극의 양면에 토출시켜, 50 ㎛의 두께를 갖는 다공성 고분자 분리막 필름이 피복된 흑연 음극을 제조하였다.8-1) 10 g of polyvinylidene fluoride (Kynar 761), 5 g of PAN (manufactured by polyscience, molecular weight 150,000) and 5 g of polymethyl methacrylate (manufactured by polyscience, molecular weight 100,000) of 100 g A polymer solution dissolved in dimethylacetamide was introduced into a barrel of a charge induction radiator, and a charge of 9 kV was applied to the nozzle and discharged to both sides of the graphite cathode at a constant rate, thereby having a thickness of 50 μm. This coated graphite negative electrode was prepared.

8-2) 실시예 8-1의 공정을 흑연 음극의 양면에 적용하는 대신에 LiCoO2양극의 한면에 적용하여 다공성 분리막이 한면에 피복된 LiCoO2양극을 제조하였다.8-2) Instead of applying the process of Example 8-1 to both sides of the graphite anode, a LiCoO 2 anode having a porous separator coated on one side was prepared by applying it to one side of the LiCoO 2 anode.

8-3) 실시예 8-2에서 얻어진 LiCoO2양극을 실시예 8-1에서 얻어진 흑연 음극 양면에 다공성 고분자 분리막 필름이 서로 마주보도록 밀착시키고, 110℃에서 가열 라미네이션으로 일체화시켰다. 일체화된 전극체를 3 cm ×4 cm 정도 크기로 절단하여 적층한 후, 전극에 단자를 용접하여 진공포장지에 넣고 1M LiPF6가 용해된EC-DMC 용액을 주입한 후, 진공밀봉하여 리튬이차전지를 제조하였다.8-3) The LiCoO 2 positive electrode obtained in Example 8-2 was adhered to both surfaces of the graphite negative electrode obtained in Example 8-1 so that the porous polymer separator films faced each other, and integrated at 110 ° C. by heating lamination. After the integrated electrode body is cut and laminated to a size of about 3 cm × 4 cm, the terminals are welded to the electrode in a vacuum package, injected with an EC-DMC solution in which 1M LiPF 6 is dissolved, and then vacuum sealed to form a lithium secondary battery. Paper was prepared.

비교예 1Comparative Example 1

음극, PE 분리막, 양극, PE 분리막, 음극의 순으로 전극과 분리막을 순차 적층한 후, 진공포장지에 넣고, 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC 용액을 주입한 후, 진공밀봉하여 리튬이차전지를 제조하였다.The electrode and the separator are sequentially stacked in the order of the negative electrode, the PE separator, the positive electrode, the PE separator, and the negative electrode, and then placed in a vacuum package, and injected with an EC-DMC solution in which 1M LiPF 6 is dissolved, followed by vacuum sealing to form a lithium secondary battery. Prepared.

비교예 2Comparative Example 2

종래의 겔고분자 전해질 제조방법에 따라 PAN 3.0 g에 1M LiPF6가 용해된 EC-PC 용액 9 g을 가하고 12시간 동안 혼합하였다. 혼합한 후, 130℃로 1시간 동안 가열하여 투명한 고분자 용액을 얻었다. 그 후, 캐스팅하기 좋은 10,000 cps 정도의 점도가 되었을 때, 다이캐스팅 방법으로 캐스팅하여 고분자 전해질 필름을 얻었다. 흑연 음극, 전해질, LiCoO2양극, 전해질, 흑연 음극 순으로 순차 적층한 후, 전극에 단자를 용접하여 진공포장지에 넣고 1M LiPF6가 용해된 EC-DMC 용액을 주입한 후, 진공밀봉하여 리튬이차전지를 제조하였다.According to a conventional gel polymer electrolyte preparation method, 9 g of an EC-PC solution in which 1 M LiPF 6 was dissolved was added to 3.0 g of PAN, and mixed for 12 hours. After mixing, the mixture was heated at 130 ° C. for 1 hour to obtain a transparent polymer solution. Thereafter, when the viscosity became about 10,000 cps, which was good for casting, casting was performed by a die casting method to obtain a polymer electrolyte film. After stacking sequentially in order of graphite cathode, electrolyte, LiCoO 2 anode, electrolyte, graphite cathode, the terminals were welded to electrodes and placed in vacuum packaging, and then injected with EC-DMC solution in which 1M LiPF 6 was dissolved. A secondary battery was manufactured.

실시예 9Example 9

실시예 1-8 및 비교예 1, 2에서 얻어진 리튬이차전지를 사용하여, 충방전 특성을 테스트하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다. 충방전 시험은 C/2 정전류와 4.2V 정전압으로 충전한 후, C/2 정전류로 방전하는 충방전법으로 수행하였으며, 양극을 기준으로 한 전극 용량 및 싸이클 수명을 조사하였다. 도 3은 실시예 1-8에서 얻어진 리튬이차전지가 비교예 1, 2에서 얻어진 리튬이차전지보다 전극용량 및전지의 수명이 향상되었다는 것을 보여준다. 이러한 전지 특성의 향상은 전극과 분리막이 잘 밀착되어 계면 저항이 감소되고, 이온전도성이 향상되었기 때문인 것으로 판단된다.Using the lithium secondary batteries obtained in Example 1-8 and Comparative Examples 1 and 2, the charge and discharge characteristics were tested, and the results are shown in FIG. The charge / discharge test was performed by the charge / discharge method of charging with C / 2 constant current and 4.2V constant voltage and then discharging with C / 2 constant current. The electrode capacity and cycle life based on the anode were investigated. 3 shows that the lithium secondary batteries obtained in Examples 1-8 have improved electrode capacity and battery life than the lithium secondary batteries obtained in Comparative Examples 1 and 2. FIG. This improvement in battery characteristics is attributed to the fact that the electrode and the separator are in close contact with each other, the interface resistance is reduced, and the ion conductivity is improved.

실시예 10Example 10

실시예 5에서 얻어진 리튬이차전지와 비교예 2에서 얻어진 리튬이차전지를 사용하여, 저온 및 고온 특성을 테스트하였으며, 그 결과를 도 4a 및 4b(단, 도 4a는 실시예 5의 리튬이차전지에 대한 테스트 결과이며, 도 4b는 비교예 2의 리튬이차전지에 대한 테스트 결과임)에 나타내었다. 저온 및 고온 특성 시험은 C/2 정전류와 4.2V 정전압으로 충전한 후, C/5 정전류로 방전하는 충방전법으로 수행하였다. 도 4a 및 4b는 실시예 5에서 얻어진 리튬이차전지가 비교예 2에서 얻어진 리튬이차전지 보다 저온 및 고온 특성이 우수하다는 것을 보여준다. 특히 -10℃에서도 91% 정도의 우수한 특성을 갖는 것으로 나타났다.The low temperature and high temperature characteristics were tested using the lithium secondary battery obtained in Example 5 and the lithium secondary battery obtained in Comparative Example 2, and the results are shown in FIGS. 4A and 4B (but FIG. 4A is applied to the lithium secondary battery of Example 5). 4b is a test result for the lithium secondary battery of Comparative Example 2). The low temperature and high temperature characteristics tests were performed by a charge / discharge method of charging with C / 2 constant current and 4.2V constant voltage and then discharging with C / 5 constant current. 4A and 4B show that the lithium secondary battery obtained in Example 5 has superior low temperature and high temperature characteristics than the lithium secondary battery obtained in Comparative Example 2. In particular, even at -10 ℃ appeared to have excellent properties of about 91%.

실시예 11Example 11

실시예 3에서 얻어진 리튬이차전지와 비교예 2에서 얻어진 리튬이차전지를 사용하여, 고율 방전 특성을 테스트하였으며, 그 결과를 도 5a 및 5b(단, 도 5a는 실시예 3의 리튬이차전지에 대한 테스트 결과이며, 도 5b는 비교예 2의 리튬이차전지에 대한 테스트 결과임)에 나타내었다. 고율 방전 특성 시험은 C/2 정전류와 4.2V 정전압으로 충전한 후, C/5, C/2, 1C 및 2C 정전류로 변환시켜 방전하는 충방전법으로 수행하였다. 도 5a 및 5b에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 3에서 얻어진 리튬이차전지는 C/5 방전에 대해 C/2 방전에서 99%, 1C 및 2C 방전에서 각각96% 및 90%의 용량을 나타내었으나, 비교예 2에서 얻어진 리튬이차전지는 C/5 방전에 대해 1C 및 2C 방전에서 각각 87% 및 56%의 낮은 성능을 나타내었다. 따라서, 실시예 3에서 얻어진 리튬이차전지가 비교예 2에서 얻어진 리튬이차전지 보다 고율방전 특성이 우수하다는 것을 알 수 있다.The high-rate discharge characteristics were tested using the lithium secondary battery obtained in Example 3 and the lithium secondary battery obtained in Comparative Example 2, and the results are shown in FIGS. 5A and 5B (where, FIG. 5A is for the lithium secondary battery of Example 3). 5B is a test result of the lithium secondary battery of Comparative Example 2). The high rate discharge characteristic test was performed by charging and discharging by charging with a C / 2 constant current and 4.2V constant voltage, and then converting the C / 5, C / 2, 1C and 2C constant current to discharge. As can be seen in FIGS. 5A and 5B, the lithium secondary battery obtained in Example 3 exhibited a capacity of 99% at C / 2 discharge and 96% and 90% at 1C and 2C discharge, respectively, for C / 5 discharge. The lithium secondary battery obtained in Comparative Example 2 showed low performance of 87% and 56% at 1C and 2C discharges, respectively, for the C / 5 discharge. Therefore, it can be seen that the lithium secondary battery obtained in Example 3 is superior in high rate discharge characteristics to the lithium secondary battery obtained in Comparative Example 2.

Claims (18)

양극 활물질, 음극 활물질, 다공성 고분자 분리막 및 리튬염이 용해된 유기전해액을 포함하는 리튬이차전지에 있어서, 상기 다공성 고분자 분리막이 직경이 1 - 3000 nm인 초극세 섬유상의 고분자로 구성된 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.A lithium secondary battery comprising a cathode active material, an anode active material, a porous polymer separator, and an organic electrolyte in which lithium salt is dissolved, wherein the porous polymer separator is made of a ultrafine fibrous polymer having a diameter of 1 to 3000 nm. battery. 제1항에 있어서, 상기 다공성 고분자 분리막이 전하유도방사법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the porous polymer separator is manufactured by a charge induction spinning method. 제1항에 있어서, 상기 다공성 고분자 분리막이 다공성 고분자 분리막을 형성하는 고분자 또는 고분자 혼합물을 가열 용융하거나 적당한 유기 용매에 용해시켜 용융 고분자 또는 고분자 용액을 얻고, 얻어진 용융 고분자 또는 고분자 용액을 전하유도 방사장치의 배럴에 투입한 후 노즐로 방사하여 제조되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The method of claim 1, wherein the porous polymer membrane is heated or melted or dissolved in a suitable organic solvent to obtain a molten polymer or a polymer solution to form a porous polymer membrane, the resulting molten polymer or polymer solution is charged induction radiator Lithium secondary battery, characterized in that is produced by spinning in a nozzle after the injection into the barrel. 제1항에 있어서, 상기 다공성 고분자 분리막이 다공성 고분자 분리막을 형성하는 2이상의 고분자를 용융하거나 적당한 유기 용매에 각각 용해시켜 2이상의 용융 고분자 또는 2이상의 고분자 용액을 얻고, 얻어진 용융 고분자 또는 고분자 용액을 전하유도 방사장치의 배럴들에 각각 투입한 후 노즐로 방사하여 제조된 것임을 특징으로 하는 리튬이차전지.The method of claim 1, wherein the porous polymer membrane is melted or dissolved in each of two or more polymers forming a porous polymer membrane in a suitable organic solvent to obtain two or more molten polymer or two or more polymer solution, the charge of the obtained molten polymer or polymer solution Lithium secondary battery, characterized in that it is produced by spinning into a nozzle after each injection into the barrel of the induction spinning device. 제3항 또는 제4항에 있어서, 고분자를 용해시키는 유기용매가 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 1,4-부티로락톤, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 디메틸설폭사이드, 에틸렌 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 폴리에틸렌설포란, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 아세톤, 알코올 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The organic solvent according to claim 3 or 4, wherein the organic solvent for dissolving the polymer is propylene carbonate, butylene carbonate, 1,4-butyrolactone, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,3 -Dimethyl-2-imidazolidinone, dimethyl sulfoxide, ethylene carbonate, ethylmethyl carbonate, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, polyethylenesulfuran And tetraethylene glycol dimethyl ether, acetone, alcohol, and mixtures thereof. 제1항에 있어서, 다공성 고분자 분리막의 두께가 1 - 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the porous polymer separator has a thickness of 1-100 μm. 제1항에 있어서, 다공성 고분자 분리막을 형성하는 고분자가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스아세테이트 프로피오네이트, 폴리비닐피롤리돈-비닐아세테이트, 폴리[비스(2-(2-메톡시에톡시에톡시))포스파젠], 폴리에틸렌이미드, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리에틸렌숙시네이트, 폴레에틸렌설파이드, 폴리(옥시메틸렌-올리고-옥시에틸렌), 폴리프로필렌옥사이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(아크릴로니트릴-코-메틸아크릴레이트), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리(메틸메타크릴레이드-코-에틸아크릴레이트), 폴리비닐클로라이드, 폴리(비닐리덴클로라이드-코-아크릴로니트릴), 폴리비닐리덴디플루오라이드, 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오로프로필렌), 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The method of claim 1, wherein the polymer forming the porous polymer membrane is polyethylene, polypropylene, cellulose, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, polyvinylpyrrolidone-vinylacetate, poly [bis (2- (2-methoxyethoxyethoxy)) phosphazene], polyethyleneimide, polyethylene oxide, polyethylenesuccinate, polyethylenesulfide, poly (oxymethylene-oligo-oxyethylene), polypropylene oxide, polyvinylacetate, poly Acrylonitrile, poly (acrylonitrile-co-methylacrylate), polymethylmethacrylate, poly (methylmethacrylate-co-ethylacrylate), polyvinylchloride, poly (vinylidene chloride-co-acrylic Ronitrile), polyvinylidenedifluoride, poly (vinylidenefluoride-co-hexafluoroprop Alkylene), and a lithium secondary battery, characterized in that selected from the group consisting of a mixture thereof. 제1항에 있어서, 다공성 고분자 분리막에 함입되는 리튬염이 LiPF6, LiClO4, LiAsF6, LiBF4또는 LiCF3SO3인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the lithium salt embedded in the porous polymer separator is LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiBF 4, or LiCF 3 SO 3 . 제1항에 있어서, 유기전해액에 사용되는 유기용매가 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트 또는 이들의 혼합용매인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the organic solvent used in the organic electrolyte is ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, or a mixed solvent thereof. 제9항에 있어서, 상기 유기용매가 저온 특성을 향상시키기 위해 메틸 아세테이트, 메틸프로피오네이트, 에틸아세테이트, 에틸 프로피오네이트, 부틸렌카보네이트,γ-부티로락톤, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디메톡시에탄, 디메틸아세트아미드, 테트라하이드로퓨란 또는 이들의 혼합용매를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The method of claim 9, wherein the organic solvent is methyl acetate, methyl propionate, ethyl acetate, ethyl propionate, butylene carbonate, γ -butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, A lithium secondary battery further comprising 1,2-dimethoxyethane, dimethylacetamide, tetrahydrofuran, or a mixed solvent thereof. 제1항에 있어서, 상기 다공성 고분자 분리막이 충진제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The lithium secondary battery of claim 1, wherein the porous polymer separator further comprises a filler. 제11항에 있어서, 충진제가 TiO2, BaTiO3, Li2O, LiF, LiOH, Li3N, BaO, Na2O, MgO, Li2CO3, LiAlO2, SiO2, Al2O3, PTFE 및 이들의 혼합물로 구성되는 군에서 선택되고, 그 함량이 다공성 분리막에 대해 20 중량% 이하(단, 0은 포함하지 않는다)인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.The method of claim 11, wherein the filler is TiO 2 , BaTiO 3 , Li 2 O, LiF, LiOH, Li 3 N, BaO, Na 2 O, MgO, Li 2 CO 3 , LiAlO 2 , SiO 2 , Al 2 O 3 , Lithium secondary battery, characterized in that selected from the group consisting of PTFE and mixtures thereof, the content is 20% by weight or less (but does not include 0) relative to the porous separator. 전하유도방사법에 의해 제조된 다공성 고분자 분리막을 음극과 양극 사이에 넣고, 이들을 적층하거나 롤식으로 말아서 전지케이스에 넣고 유기 전해액을 주입시킨 후 밀봉하는 것을 포함하는 리튬이차전지의 제조 방법.A method of manufacturing a lithium secondary battery comprising placing a porous polymer separator prepared by a charge induction radiation method between a cathode and an anode, laminating them, rolling them in a battery case, injecting an organic electrolyte solution, and sealing the same. 전하유도방사법에 의해 제조된 다공성 고분자 분리막을 음극과 양극 사이에 넣고, 가열 라미네이션 공정으로 전해질과 전극을 일체화시킨 후, 적층하거나 롤식으로 말아서 전지케이스에 넣고 유기 전해액을 주입시킨 후 밀봉하는 것을 포함하는 리튬이차전지의 제조 방법.Inserting the porous polymer membrane prepared by the charge induction radiation method between the cathode and the anode, the electrolyte and the electrode by integrating the electrode by the heating lamination process, laminated or rolled and put into the battery case and injecting the organic electrolyte solution and sealing Method of manufacturing a lithium secondary battery. 전하유도방사법에 의해 제조된 다공성 고분자 분리막 음극 또는 양극의 양면에 피복시킨 후, 다른 극을 가지는 전극을 상기 전해질 상에 밀착시키고, 이들을 적층하거나 롤식으로 말아서 전지케이스에 넣고 유기 전해액을 주입시킨 후 밀봉하는 것을 포함하는 리튬이차전지의 제조방법.After coating on both sides of the cathode or the anode of the porous polymer membrane prepared by the charge induction radiation method, the electrode having the other pole is in close contact with the electrolyte, laminated or rolled them, put into a battery case and inject the organic electrolyte solution and then sealed Method for manufacturing a lithium secondary battery comprising the. 전하유도방사법에 의해 제조된 다공성 고분자 분리막 음극 또는 양극의 양면에 피복시킨 후, 다른 극을 가지는 전극을 상기 전해질 상에 밀착시키고, 가열 라미네이션 공정으로 전해질과 전극을 일체화시킨 후, 적층하거나 롤식으로 말아서 전지케이스에 넣고 유기 전해액을 주입시킨 후 밀봉하는 것을 포함하는 리튬이차전지의 제조방법.After coating on both sides of the porous polymer membrane cathode or anode prepared by the charge induction radiation method, the electrode having the other pole is brought into close contact with the electrolyte, the electrolyte and the electrode are integrated by a heating lamination process, and then laminated or rolled The method of manufacturing a lithium secondary battery comprising putting in an organic electrolyte solution in a battery case and sealing. 전하유도방사법에 의해 제조된 다공성 고분자 분리막을 전지의 두극 중 어느 한 전극의 양면 및 다른 전극의 한면에 피복시킨 후, 고분자 전해질이 서로 마주보도록 밀착시키고, 이들을 적층하거나 롤식으로 말아서 전지케이스에 넣고 유기 전해액을 주입시킨 후 밀봉하는 것을 포함하는 리튬이차전지의 제조방법.The porous polymer separator prepared by the charge-induced radiation method was coated on both sides of one of the two electrodes of the battery and on one side of the other electrode, and the polymer electrolytes were brought into close contact with each other, stacked or rolled, and placed in a battery case. Method of manufacturing a lithium secondary battery comprising the sealing after injecting the electrolyte solution. 전하유도방사법에 의해 제조된 다공성 고분자 분리막을 전지의 두극 중 어느 한 전극의 양면 및 다른 전극의 한면에 피복시킨 후, 고분자 전해질이 서로 마주보도록 밀착시키고, 가열 라미네이션 공정에 의해 전해질과 전극을 일체화시킨 후, 적층하거나 롤식으로 말아서 전지케이스에 넣고 유기 전해액을 주입시킨 후 밀봉하는 것을 포함하는 리튬이차전지의 제조방법.The porous polymer separator prepared by the charge induction radiation method was coated on both sides of one of the two electrodes of the battery and on one side of the other electrode, and the polymer electrolytes were brought into close contact with each other, and the electrolyte and the electrodes were integrated by a heating lamination process. After that, laminated or rolled, rolled into a battery case, a method of manufacturing a lithium secondary battery comprising injecting an organic electrolyte solution and sealing.
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