KR20080010166A - Electrode havig improved interfacial adhesion with separator and electrochemical device comprising the same - Google Patents

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Abstract

An electrode, a method for preparing the electrode, and an electrochemical device containing the electrode are provided to improve the high temperature stability of a battery by increasing the interference adhesive strength between an inorganic/inorganic composite porous film and an electrode. An electrode comprises an electrode active material layer comprising electrically connected electrode active materials on one or both sides of a current collector, wherein an organic/inorganic porous film is formed on the one or both surface of an electrode. The organic/inorganic porous film comprises an integrated porous polymer support adhered to the surface of an electrode active material layer; and a composite coating layer comprising an inorganic particle and a binder polymer formed on at least one region selected from the surface of the polymer support and the some pore part of the supporter. The organic/inorganic porous film can act as a separator.

Description

분리막과의 계면 접착이 향상된 전극 및 이를 포함하는 전기 화학 소자{ELECTRODE HAVIG IMPROVED INTERFACIAL ADHESION WITH SEPARATOR AND ELECTROCHEMICAL DEVICE COMPRISING THE SAME}ELECTRODE HAVIG IMPROVED INTERFACIAL ADHESION WITH SEPARATOR AND ELECTROCHEMICAL DEVICE COMPRISING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따라 전극 표면상에 유/무기 복합 다공성 필름이 직접 도입된 전극을 나타내는 구조도이다.1 is a structural diagram showing an electrode in which an organic / inorganic composite porous film is directly introduced on an electrode surface according to the present invention.

도 2는 전극 표면상에 유/무기 복합 다공성 필름이 도입된 실시예 1의 전극의 전자 현미경(scanning electron microscope: SEM) 사진이다. FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the electrode of Example 1, in which an organic / inorganic composite porous film is introduced on an electrode surface.

도 3은 실시예 1에서 제조된 전극을 이용한 바이셀(bicell)을 스태킹해서 제조된 전지의 방전 용량 곡선이다. 3 is a discharge capacity curve of a battery manufactured by stacking a bicell using an electrode prepared in Example 1. FIG.

본 발명은 전기 화학 소자의 탁월한 열적 안전성 및 제조 공정률 증대를 도모할 수 있는 전극, 구체적으로는 분리막을 대체할 수 있는 유/무기 복합 다공성 필름이 전극 표면상에 직접 도입된 전극과 이의 제조방법; 및 상기 전극을 포함하는 전기 화학 소자에 관한 것이다. The present invention provides an electrode capable of achieving excellent thermal safety and an increase in manufacturing process rate of an electrochemical device, specifically, an electrode in which an organic / inorganic composite porous film that can replace a separator is directly introduced onto an electrode surface, and a method of manufacturing the same; And an electrochemical device comprising the electrode.

현재 전기 화학 소자에서 양극과 음극의 단락을 방지하기 위한 분리막으로는 폴리올레핀 계열 분리막을 사용하고 있다. 그러나, 분리막 재료 및 가공 특성 등으로 인해, 즉, 폴리올레핀 계열은 통상적으로 200℃ 이하에서 용융되는 물성을 지니며, 기공 크기 및 기공도 조절을 위해 연신 (stretching) 공정을 할 경우, 고온에서 본래 크기대로 열 수축되는 약점을 지니게 된다. 결국, 내부/외부 자극에 의해 전지가 고온으로 상승할 경우, 분리막의 수축 혹은 용융 등으로 인해 양극과 음극이 서로 단락될 가능성이 높아지며, 이로 인한 전기에너지의 방출 등에 의해 전지는 폭발 등의 큰 위험성을 보이게 된다. 따라서, 이러한 고온에서 열수축이 일어나지 않는 전해질의 개발은 필수적이라 하겠다.Currently, polyolefin-based separators are used as separators to prevent a short circuit between the anode and the cathode in an electrochemical device. However, due to the membrane material and processing characteristics, that is, the polyolefin series has a physical property that is usually melted below 200 ℃, when the stretching process to control the pore size and porosity, the original size at a high temperature It has the weakness of heat shrinking. As a result, when the battery rises to a high temperature due to an internal / external stimulus, there is a high possibility that the positive electrode and the negative electrode are shorted to each other due to shrinkage or melting of the separator. Will be shown. Therefore, it is essential to develop an electrolyte that does not undergo heat shrinkage at such a high temperature.

상기와 같은 폴리올레핀 계열 분리막의 문제점을 개선하기 위하여 종래의 분리막을 대체할 수 있는 무기물이 적용된 전해질을 개발하고자 많은 시도들이 있는데, 이들은 크게 2가지로 분류할 수 있다. 첫째는, 리튬 이온 전달 능력이 없는 무기물 입자를 리튬 이온 전달 능력이 있는 고분자와 함께 혼합하여 고체 복합 전해질을 제조하는 것이다. 그러나, 상기와 같은 복합 전해질은 종래의 분리막과 액체 전해질을 대체하기 위한 것이나, 액체 전해질에 비해 이온전도도가 낮고, 무기물과 고분자의 혼합시 무기물과 고분자 사이의 계면 저항이 매우 커지며, 과량의 무기물 투입시 전해질이 부서지기 쉬워지는 경향으로 인하여 취급이 어렵고, 이를 이용한 전지 조립이 어려운 문제 등으로 인하여 연구에 더 이상의 큰 진전이 없는 것으로 알려져 있다(일본 특허 공개 제2003-022707호, "Solid State Ionics" - vol.158, n.3, p.275, (2003), "Journal of Power Sources" - vol.112, n.1, p.209, (2002), "Electrochimica Acta" - vol.48, n.14, p.2003, (2003) 등). In order to improve the problems of the polyolefin-based separators as described above, many attempts have been made to develop electrolytes to which inorganic substances can be substituted for the conventional separators, which can be broadly classified into two types. First, a solid composite electrolyte is prepared by mixing inorganic particles having no lithium ion transfer capability with a polymer having lithium ion transfer capability. However, such a composite electrolyte is intended to replace a conventional separator and a liquid electrolyte, but has a lower ion conductivity than a liquid electrolyte, and when the inorganic material and the polymer are mixed, the interface resistance between the inorganic material and the polymer becomes very large, and an excessive amount of inorganic material is added. It is known that there is no further progress in the research due to the difficulty of handling due to the tendency of the electrolyte to be brittle, and the difficulty of assembling the battery using the same (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-022707, "Solid State Ionics"). vol. 158, n.3, p. 275, (2003), "Journal of Power Sources"-vol. 112, n.1, p. 209, (2002), "Electrochimica Acta"-vol. 48, n .14, p.2003, (2003), etc.).

둘째는, 무기물 입자를 고분자 및 액체 전해질로 구성된 겔형 고분자 전해질(gel polymer electrolyte)과 함께 섞어 전해질을 제조하는 것이다(미국 특허 제6,544,689호, 일본 특허 공개 제2002-008724호, 일본 특허 공개 제1993-314995호, 국제 특허 출원 공개 제02/092638호, 국제 특허 출원 공개 제00/038263호, "Journal of Electrochemical Society" - v.147, p.1251, (2000) 등). 그러나, 상기와 같은 시도들에서 사용된 고분자들은 결합능이 열등하여 다량의 무기물을 사용할 수 없었다. 따라서, 고분자 및 액체 전해질에 비해 소량 투입되는 무기물은 액체 전해질에 의해 이루어지는 리튬 이온 전달을 도와주는 보조 기능만을 지니게 되고, 상기 겔형 고분자 전해질은 액체 전해질에 비하여 이온전도도가 낮으므로 전지 성능이 저하되는 문제가 있다. Secondly, the inorganic particles are mixed with a gel polymer electrolyte composed of a polymer and a liquid electrolyte to prepare an electrolyte (US Pat. No. 6,544,689, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-008724, Japanese Patent Laid-Open No. 1995-19). 314995, International Patent Application Publication No. 02/092638, International Patent Application Publication No. 00/038263, "Journal of Electrochemical Society"-v.147, p.1251, (2000) and the like). However, the polymers used in the above attempts were inferior in binding capacity and could not use a large amount of inorganic materials. Therefore, the inorganic material added in a small amount compared to the polymer and the liquid electrolyte has only an auxiliary function of assisting lithium ion transfer by the liquid electrolyte, and the gel-type polymer electrolyte has lower ion conductivity than the liquid electrolyte, thereby degrading battery performance. There is.

특히, 현재까지 진행된 대부분의 연구들은 무기물이 포함된 복합 전해질을 모두 독립 필름(free standing film) 형태로 개발하고자 하였으나, 이 경우 부서짐(brittleness)과 같은 불량한 기계적 물성으로 인해 사실상 전지 적용이 힘든 상태이다. 설사, 무기물 함량을 감소시켜 기계적 물성을 향상시킨 경우에도, 액체 전해질과 미리 혼합한 후 전지 조립을 하게 되면, 액체 전해질에 의해 기계적 물성이 크게 저하되어, 전지 조립이 불가능해지며, 전지 조립 후, 액체 전해질을 주액하는 경우에는 유/무기 복합막 내에 고분자 함량이 많은 관계로, 전지 내에서의 전해액 분산에 매우 오랜 시간이 걸리며, 실제적인 전해액 젖음성 특성도 불량하게 된다.In particular, most of the studies conducted to date have attempted to develop all composite electrolytes containing inorganic materials in the form of free standing films, but in this case, it is difficult to apply a battery due to poor mechanical properties such as brittleness. . Even when the mechanical properties are improved by reducing the diarrhea and inorganic content, if the battery is assembled after mixing with the liquid electrolyte in advance, the mechanical properties are greatly reduced by the liquid electrolyte, and the battery assembly becomes impossible. In the case of pouring the liquid electrolyte, since the polymer content is high in the organic / inorganic composite membrane, it takes a very long time to disperse the electrolyte in the battery, and the actual electrolyte wettability is also poor.

이외에, 미국 특허 제6,432,586호에는 유/무기 복합막의 부서짐 등의 기계적 물성을 개선시키기 위한 방법으로서, 폴리올레핀 계열 분리막에 실리카 등을 코팅 시킨 복합막이 기재되어 있다. 그러나, 이것은 폴리올레핀 계열 분리막을 사용하므로 고온 열수축 방지를 비롯한 안전성 향상에 큰 효과를 보여주지 못한 단점을 지닌다. 또한, 독일의 Creavis 사에 의해 부직포 폴리에스터 지지체에 실리카(SiO2) 또는 알루미나(Al2O3) 등을 도포시킨 형태의 유/무기 복합 분리막이 개발되었으나, 부직포의 특성상 높은 기계적 물성을 기대하기가 힘들 뿐만 아니라, 폴리에스터의 화학 구조가 전기화학 반응에 취약한 단점을 지니므로, 실제 전지 적용에 많은 문제점이 있을 것으로 예상된다["Desalination" - vol.146, p.23 (2002)]. In addition, US Pat. No. 6,432,586 describes a composite membrane in which a polyolefin-based separator is coated with silica as a method for improving mechanical properties such as breakage of an organic / inorganic composite membrane. However, this uses a polyolefin-based separator has a disadvantage that does not show a great effect on the safety enhancement, including the prevention of high temperature heat shrinkage. In addition, an organic / inorganic composite separator in which silica (SiO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) was applied to a nonwoven polyester support was developed by Creavis of Germany, but high mechanical properties are expected due to the characteristics of the nonwoven fabric. Not only is this difficult, but the chemical structure of the polyester has the disadvantage of being susceptible to electrochemical reactions, so it is expected that there will be many problems in practical cell application ["Desalination"-vol. 146, p. 23 (2002)].

따라서, 당 기술 분야에는 전기 화학 소자의 성능 및 안전성을 향상시킬 수 있는 분리막 또는 분리막의 역할을 수행할 수 있는 전해질에 대한 기술 개발이 요구되고 있다. Therefore, there is a need in the art for the development of a technology for an electrolyte that can serve as a separator or a separator capable of improving the performance and safety of an electrochemical device.

한편, 본 발명자들은 무기물 입자와 전해액에 함침 가능한 고분자의 혼합물을 전극 표면상에 코팅하여 종래 분리막을 대체할 수 있는 유/무기 복합 다공성 코팅층을 형성시, 코팅 과정에서 미세한 결함이나 크랙을 가질 경우 상기 미세 결함을 통해 양 전극의 내부 단락이 발생할 뿐만 아니라, 유/무기 복합 다공성 코팅층의 기계적 물성 저하로 인해 전지의 제조 공정률 저하가 현저히 발생한다는 것을 발견하였다. 또한, 형성된 유/무기 복합 다공성 코팅층의 불균일한 모폴로지(morphology)로 인해 전지의 안전성 및 성능 효과가 서로 상충되어 나타난다는 것을 밝혀내었다.Meanwhile, the inventors of the present invention have a fine defect or crack in the coating process when forming an organic / inorganic composite porous coating layer that can replace a conventional separator by coating a mixture of inorganic particles and a polymer that can be impregnated into an electrolyte on an electrode surface. In addition to the internal short circuit of the positive electrode through the micro-defects, it was found that the decrease in the manufacturing process rate of the battery due to the reduction in the mechanical properties of the organic / inorganic composite porous coating layer. In addition, it has been found that the safety and performance effects of the battery appear to conflict with each other due to the heterogeneous morphology of the formed organic / inorganic composite porous coating layer.

이에 본 발명자들은 코팅층의 모폴로지(morphology)를 지속적으로 유지할 수 있으며 전지 조립시 전극과의 탈착을 방지할 수 있는 뼈대(backbone) 역할로서 다공성 고분자 지지체를 전극 상에 도입하되, 방사, 코팅 또는 열융착 등과 같이 전극 표면상에 직접 부착을 통해 일체화할 경우 전술한 문제점을 해결할 수 있다는 것을 착안하여 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present inventors can continuously maintain the morphology of the coating layer and introduce a porous polymer support on the electrode as a backbone to prevent desorption with the electrode when assembling the battery. The present invention has been completed by contemplating that the above-described problems can be solved when integrated through direct attachment on the electrode surface.

본 발명은 전극과의 계면 접착력 향상 및 코팅층의 균일한 모폴로지가 도모될 수 있는 전극 및 이의 제조 방법과, 이를 포함하는 전기 화학 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electrode capable of improving the interfacial adhesion with the electrode and a uniform morphology of the coating layer, a method of manufacturing the same, and an electrochemical device including the same.

본 발명은 집전체의 한 면 또는 양면 상에 전극활물질 입자들이 전기적으로 연결된 전극활물질층이 포함된 전극에 있어서, (a) 전극활물질층 표면상에 부착되어 일체화된(integrated) 다공성 고분자 지지체; 및 (b) 상기 고분자 지지체의 표면 및 지지체 중 기공부 일부로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 영역에 형성된 무기물 입자 및 바인더 고분자 함유 복합 코팅층을 포함하는 유/무기 복합 다공성 필름이 전극 표면의 일면 또는 양면 상에 형성된 것이 특징인 전극 및 이의 제조방법, 상기 전극을 구비하는 전기 화학 소자, 바람직하게는 리튬 이차 전지를 제공한다.The present invention provides an electrode including an electrode active material layer in which electrode active material particles are electrically connected on one or both surfaces of a current collector, comprising: (a) a porous polymer support attached to the surface of an electrode active material layer and integrated; And (b) an inorganic / inorganic composite porous film including an inorganic particle and a binder polymer-containing composite coating layer formed on at least one region selected from the group consisting of a surface of the polymer support and a portion of pores in the support, on one or both surfaces of the electrode surface. The present invention provides an electrode, a method of manufacturing the same, an electrochemical device including the electrode, and preferably a lithium secondary battery.

또한, 본 발명은 전극활물질 입자들이 기공 구조를 유지하면서 결착된 전극의 표면 및 전극 중 기공부 내부로 구성된 하나 이상의 영역에 복수 개의 나노 섬유가 투입되거나 또는 코팅되어 다공성 웹(web)이 형성된 고분자 필름층을 포함하 는 전극을 제공한다.In addition, the present invention is a polymer film in which a plurality of nanofibers are added to or coated on one or more regions of the electrode active material particles and the interior of the pores of the electrode while the electrode active material particles maintain the pore structure, thereby forming a porous web. It provides an electrode comprising a layer.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명에서는 탁월한 열적 안전성과 전해질 전달 능력을 통해 종래 분리막의 역할을 대체할 수 있는 유/무기 복합 다공성 코팅층을 전극 상에 도입하되, 전극 기재(substrate)에 직접 코팅하는 대신, 코팅층을 전극 표면에 견고하게 결합시키고 이들의 조성 모폴로지를 균일하게 유지하기 위한 지지체로서, 전극 표면상에 직접 부착되어 일체화된 다공성 고분자 지지체를 사용하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the organic / inorganic composite porous coating layer that can replace the role of the conventional separator through excellent thermal safety and electrolyte transfer ability, but instead of coating directly on the electrode substrate, the coating layer on the electrode surface As a support for firmly bonding and maintaining their compositional morphology uniformly, a porous polymer support that is directly attached on the electrode surface and integrated is used.

1) 종래 전극 표면상에 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물로 구성되는 유/무기 복합 다공성 코팅층이 형성된 전극은 종래 폴리올레핀 계열 분리막에 비해 탁월한 열적 안전성을 도모할 수 있었던 것에 비해, 전극 입자의 크기, 모양 및/또는 이의 표면 특성에 따라서 코팅액과의 친화성이 차이가 나므로 코팅층의 조성 모폴로지가 균일하게 유지되지 못하게 되므로 전지 조립 특성과 전지의 안전성 효과가 서로 상충되어 나타나는 문제점이 있었다. 1) The electrode having an organic / inorganic composite porous coating layer composed of a mixture of inorganic particles and a binder polymer on the surface of a conventional electrode was able to achieve excellent thermal safety compared to a conventional polyolefin-based separator, whereas the size and shape of electrode particles And / or the affinity with the coating liquid is different according to the surface properties thereof, so that the composition morphology of the coating layer is not maintained uniformly, there was a problem that the battery assembly characteristics and the safety effect of the battery appear to conflict with each other.

즉, 동일한 조성에 의해 코팅된다 하더라도, 형성된 코팅층에서의 무기물 입자와 바인더 고분자의 조성이 각기 상이할 경우, 예컨대 고분자 함량이 많은 코팅부에서는 peeling 및 scratch 등에 대한 저항성은 높아지고 전지 조립 특성이 향상되는 반면, 무기물 입자의 함량이 상대적으로 적어지게 되어 낮은 기공도로 인한 리튬 이온의 이동 저하 및 이로 인한 전지의 성능 저하가 필수적으로 초래되며, 외부 응력에 대한 물성 저하가 야기되어 전지의 내부 단락에 대한 안전성이 현저히 감소하게 되는 문제점이 야기된다. 반면 무기물 입자의 함량이 많을 경우, 전지의 성능 및 안전성은 향상되나, peeling 및 scratech 등에 대한 저항성이 감소하여 전지 조립 특성이 현저히 저하되게 된다. That is, even if coated with the same composition, when the composition of the inorganic particles and the binder polymer in the formed coating layer is different, for example, in the coating portion having a high polymer content, the resistance to peeling and scratching is increased and battery assembly characteristics are improved. As a result, the content of inorganic particles becomes relatively small, which leads to a decrease in the movement of lithium ions due to low porosity and a decrease in performance of the battery. In addition, a decrease in physical properties due to external stress causes a safety of the internal short circuit of the battery. The problem is caused to be significantly reduced. On the other hand, when the content of the inorganic particles is large, the performance and safety of the battery is improved, but the resistance to peeling and scratech, etc. is reduced, the battery assembly characteristics are significantly reduced.

이에 비해, 본 발명에서는 전극 기재 상에 직접 부착된 다공성 고분자 지지체를 사용함으로써, 전술한 유/무기 복합 다공성 코팅층의 구조 및 이의 조성 모폴로지를 지속적으로 유지시켜 줄 수 있으며, 이로 인해 상기 전극을 사용함에 따라 나타나는 효과가 서로 상승될 수 있다. On the contrary, in the present invention, by using the porous polymer support directly attached on the electrode substrate, the structure and composition morphology of the organic / inorganic composite porous coating layer described above can be continuously maintained, and thus the electrode is used. The resulting effects can be elevated to each other.

2) 또한, 전극 상에 형성된 종래 유/무기 복합 다공성 코팅층과 마찬가지로, 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름 역시 모두 양극 및 음극 사이의 전자적 접촉을 방지하면서 이온을 통과시키는 스페이서(spacer) 역할을 하는 분리막(separator)의 역할을 하게 된다. 이러한 코팅층 형성시 내부 또는 외부 요인에 의해 불완전한 코팅층 또는 크랙 등이 발생할 경우 유/무기 복합 다공성 코팅층이 도입된 전극은 상기 불완전한 코팅층 또는 크랙 등을 통해 양 전극의 접촉이 야기되어 전지의 내부단락 발생 및 이로 인한 전지의 조립 공정률이 현저히 저하되게 된다. 또한, 코팅층에 크랙 등과 같은 미세 결함이 존재하지 않더라도 유/무기 복합 다공성 코팅층의 brittleness 등과 같은 기계적 물성 저하로 인해 권취(winding) 조립 공정시 상기 코팅층이 전극으로부터 탈착되는 문제점이 초래된다.2) Also, like the conventional organic / inorganic composite porous coating layer formed on the electrode, the organic / inorganic composite porous film of the present invention also serves as a spacer for passing ions while preventing electronic contact between the anode and the cathode. It acts as a separator. When an incomplete coating layer or crack occurs due to internal or external factors when the coating layer is formed, the electrode into which the organic / inorganic composite porous coating layer is introduced causes contact between both electrodes through the incomplete coating layer or cracks, and thus causes an internal short circuit of the battery. Thereby, the assembly process rate of a battery will fall remarkably. In addition, even if there are no micro-defects such as cracks in the coating layer, mechanical properties such as brittleness of the organic / inorganic composite porous coating layer may be deteriorated, resulting in a problem that the coating layer is detached from the electrode during the winding assembly process.

이에 비해, 본 발명에서는 전극상에 직접 부착되어 전극과의 계면 접착력이 우수한 다공성 지지체상에 유/무기 복합 다공성 코팅층이 도입됨으로써, 전지 조립 방식의 종류에 상관없이 전지 조립 특성 향상을 도모할 수 있다. 설사 코팅층에 크 랙 등이 존재한다고 하더라도 전극 상에 부착되는 고분자 지지체에 의해 양(兩) 전극의 접촉이 차단됨으로써 전지의 조립 공정상 발생되는 불량률을 크게 개선할 수 있다는 장점이 있다. In contrast, in the present invention, the organic / inorganic composite porous coating layer is introduced on the porous support attached directly on the electrode and excellent in interfacial adhesion with the electrode, thereby improving battery assembly characteristics regardless of the type of battery assembly method. . Even if cracks or the like exist in the coating layer, the contact between the positive electrodes is blocked by the polymer support attached to the electrodes, thereby greatly improving the defect rate generated in the battery assembly process.

본 발명에 따라 전극 표면상에 직접 부착되는 지지체는, 전극 기재상에 코팅 및 접합이 용이한 고분자로서, 양(兩) 전극 간에 리튬 이온의 전달이 가능하도록 다공성 구조를 갖기만 하면 특별한 제한이 없다. The support directly attached on the electrode surface according to the present invention is a polymer that is easy to coat and bond on the electrode substrate, and has no special limitation as long as it has a porous structure to allow the transfer of lithium ions between both electrodes. .

상기 다공성 고분자 지지체는 나노 섬유의 교차에 의해 다공성 웹이 형성된 부직포(nonwoven) 형태이거나 또는 복수 개의 기공부를 포함하는 다공성 막(membrane) 형태일 수 있다. 일례로 장섬유로 구성된 스폰본드(Spunbond) 또는 멜트 블로운(Melt blown) 형태일 수 있다. 특히 내부에 큰 기공 구조가 다수 존재하여 전해액 함침율을 향상시킬 수 있는 부직포 형태가 바람직하다. The porous polymer support may be in the form of a nonwoven fabric in which a porous web is formed by crossing nanofibers, or in the form of a porous membrane including a plurality of pores. For example, it may be in the form of a spunbond or melt blown composed of long fibers. Particularly, a nonwoven fabric having a large number of large pore structures therein to improve the electrolyte impregnation rate is preferable.

스폰본드 공법은 하나의 연속 공정을 거치는 것으로, 열을 받아 용융되어 장섬유를 형성하게 되며 뜨거운 공기에 의해 연신(stretching)되어 웹을 형성하는 것이다. 멜트 블로운 공법은 섬유를 형성할 수 있는 고분자를 수 백 개의 작은 오리피스(orifice)로 형성된 방사구금을 통해 방사하는 공정으로서, 직경이 10(m 이하의 미세 섬유들이 상호 결합하여 거미줄과 같은 구조 형태(spider-web structure)를 가지는 3차원적 섬유이다. The spawn bond method is a single continuous process, receives heat and melts to form long fibers, and is stretched by hot air to form a web. The melt blown process is a process of spinning a polymer capable of forming a fiber through a spinneret formed of hundreds of small orifices. It is a three-dimensional fiber with a spider-web structure.

상기 다공성 고분자 지지체는 전극 상에 직접 부착되어 전극과 일체화된 구조를 갖게 되는데, 이때 전극상에 고분자 지지체를 부착시키는 방법으로는 특별한 제한이 없다. 일례로 고분자가 용매에 용해된 고분자 용액을 전기 방사 장치에서 고전압이 인가된 방사 노즐을 통해 기제조된 전극 표면상에 토출 및 코팅하여 형성되거나 또는 기제조된 전극 표면에 복수 개의 기공부를 포함하는 다공성 막(membrane)을 열융착시켜 접합하여 부착될 수 있다. The porous polymer support is directly attached to the electrode to have a structure integrated with the electrode, in which the method of attaching the polymer support on the electrode is not particularly limited. For example, a polymer solution in which a polymer is dissolved in a solvent is discharged and coated on a surface of an electrode manufactured by a high voltage applied spinning nozzle in an electrospinning apparatus, or includes a plurality of pores on the surface of the electrode. The porous membrane may be bonded by heat fusion.

이와 같은 직접 부착에 의해 다공성 고분자 지지체와 일체화된 전극은 전극활물질 입자들이 기공 구조를 유지하면서 결착된 전극의 표면 또는 전극 중 기공부 내부에 복수 개의 나노 섬유가 투입되어 일정 두께 이상으로 코팅된 형태일 수 있으며, 또는 다공성 막과의 접합이 이루어진 형태일 수 있다. 따라서 종래 전극과 분리막이 단순히 적층된(lamination, stack) 전지 구조와는 달리 계면 접착력이 유의적으로 향상되는 효과를 나타낼 수 있다.The electrode integrated with the porous polymer support by the direct attachment may have a shape in which a plurality of nanofibers are coated to a predetermined thickness or more by inserting a plurality of nanofibers into the pore portion of the electrode or the electrode where the electrode active material particles maintain the pore structure. Or may be in the form of bonding with the porous membrane. Therefore, unlike a battery structure in which a conventional electrode and a separator are simply laminated (lamination, stack), the interfacial adhesion may be significantly improved.

상기 다공성 고분자 지지체는 방사, 코팅, 융착 등을 통해 전극에 부착이 가능하기만 하다면 이들의 성분에는 특별한 제한이 없다. 이들의 비제한적인 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로 (polyphenylenesulfidro), 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene) 또는 이들의 혼합 성분 등이 있다. 특히, 열적 안전성 효과를 상승시키기 위해 용융 온도 200℃ 이상의 내열성 고분자 또는 그 외 엔지니어링 플라스틱 등을 사용하는 것이 바람직하다. The porous polymer support is not particularly limited as long as it can be attached to the electrode through spinning, coating, fusion, or the like. Non-limiting examples of these include high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, polypropylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, Polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide, polyphenylene Sulfidero (polyphenylenesulfidro), polyethylenenaphthalene (polyethylenenaphthalene) or a mixture thereof. In particular, in order to raise the thermal safety effect, it is preferable to use a heat resistant polymer or other engineering plastics with a melting temperature of 200 ° C. or higher.

상기 다공성 고분자 지지체의 두께는 크게 제한이 없으나, 1 내지 100㎛ 범위가 바람직하며, 5 내지 50㎛ 범위가 더욱 바람직하다. 1㎛ 미만일 경우에는 원하는 효과를 도모하기 어려우며, 100㎛를 초과할 경우에는 저항층으로 작용할 수 있다. 또한, 기공 크기 및 기공도 역시 특별한 제한이 없으나, 기공 크기는 0.01 내지 50㎛ 범위이며, 기공도는 5 내지 95% 범위가 바람직하다. The thickness of the porous polymer support is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 100 μm, more preferably in the range of 5 to 50 μm. If it is less than 1 μm, it is difficult to achieve a desired effect, and if it is more than 100 μm, it may act as a resistive layer. In addition, pore size and porosity is also not particularly limited, pore size is in the range of 0.01 to 50㎛, porosity is preferably in the range of 5 to 95%.

본 발명에 따라 전극 상에 직접 부착된 다공성 고분자 지지체의 표면 및/또는 지지체의 기공부 일부에 형성되는 유/무기 복합 다공성 코팅층의 구성 성분 중 하나는 당 업계에서 통상적으로 사용되는 무기물 입자이다. One of the constituents of the organic / inorganic composite porous coating layer formed on the surface of the porous polymer support and / or a part of the pores of the support according to the present invention is an inorganic particle commonly used in the art.

상기 무기물 입자는 최종 유/무기 다공성 코팅층을 제조하는 주성분으로서, 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)을 가능하게 하여 미세 기공을 형성하는 역할을 한다. 또한 물리적 형태를 유지할 수 있는 일종의 스페이서(spacer) 역할을 겸하게 된다. 추가적으로 상기 무기물 입자는 일반적으로 200℃ 이상의 고온이 되어도 기계적 특성이 변하지 않는 특성을 갖기 때문에, 형성된 유/무기 다공성 코팅층이 탁월한 내열성을 갖게 된다.The inorganic particles serve as a main component for preparing the final organic / inorganic porous coating layer, and form micro pores by enabling an interstitial volume between the inorganic particles. It also serves as a kind of spacer to maintain physical shape. In addition, since the inorganic particles generally have a property that mechanical properties do not change even at a high temperature of 200 ° C. or higher, the formed organic / inorganic porous coating layer has excellent heat resistance.

상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것 이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.The inorganic particles are not particularly limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles that can be used in the present invention are not particularly limited as long as the oxidation and / or reduction reactions do not occur in the operating voltage range of the battery to be applied (for example, 0 to 5 V on the basis of Li / Li + ). In particular, in the case of using the inorganic particles having the ion transfer ability, since the ion conductivity in the electrochemical device can be improved to improve the performance, it is preferable that the ion conductivity is as high as possible. In addition, when the inorganic particles have a high density, it is not only difficult to disperse during coating, but also has a problem of weight increase during battery manufacturing, and therefore, the smallest density is desirable. In addition, in the case of the inorganic material having a high dielectric constant, it is possible to improve the dissociation degree of the electrolyte salt, such as lithium salt, in the liquid electrolyte, thereby improving the ionic conductivity of the electrolyte solution.

전술한 이유들로 인해, 상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체가 바람직하다.For the foregoing reasons, the inorganic particles are preferably high dielectric constant inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, preferably 10 or more, inorganic particles having a lithium ion transfer ability, or a mixture thereof.

유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), hafnia (HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2, SiC 또는 이들의 혼합체 등이 있다.Non-limiting examples of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB (Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2, SiC Or mixtures thereof.

리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 본 발명에서 지칭하는 것으로서, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함(defect)으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지 내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트 (Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트 (LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li2O-9Al2O3-38TiO2-39P2O5 등과 같은 (LiAlTiP)xOy 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트(LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), Li3.25Ge0.25P0.75S4 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li3N 등과 같은 리튬나이트라이드(LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li3PO4-Li2S-SiS2 등과 같은 SiS2 계열 glass (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4), LiI-Li2S-P2S5 등과 같은 P2S5 계열 glass (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 또는 이들의 혼합물 등이 있다. An inorganic particle having a lithium ion transfer capacity is referred to in the present invention an inorganic particle having a function of transporting lithium ions without containing lithium, but containing lithium element, the inorganic particle having a lithium ion transfer capacity is inside the particle structure. Since lithium ions can be transferred and transported due to a kind of defect present, lithium ion conductivity in the battery is improved, thereby improving battery performance. Non-limiting examples of the inorganic particles having a lithium ion transfer capacity include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <3) , Lithium aluminum titanium phosphate (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), 14Li 2 O-9Al 2 O 3 -38TiO 2 -39P (LiAlTiP) x O y series glass such as 2 O 5 (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3 , 0 <x <2, 0 <y <3 ), Li germanium thiophosphate such as Li 3.25 Ge 0.25 P 0.75 S 4 (Li x Ge y P z S w , 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w < 5), lithium nitrides such as Li 3 N (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 series glass such as Li 3 PO 4 -Li 2 S-SiS 2 (Li x P 2 S 5 series glass (Li x P y S z , 0 <, such as Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4), LiI-Li 2 SP 2 S 5, etc. x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) or mixtures thereof.

특히, 전술한 Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), hafnia (HfO2)들은 유전율 상수 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 압전성(piezoelectricity)을 가짐으로써, 외부 충격에 의한 양(兩) 전극의 내부 단락 발생을 방지하여 전지의 안전성 향상을 근본적으로 도모할 수 있다. 또한, 전술한 고유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다.In particular, the aforementioned Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB (Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN -PT) and hafnia (HfO 2 ) not only exhibit high dielectric constants with dielectric constants of more than 100, but also have piezoelectricity in which electric charges are generated when a tension or tension is applied under a constant pressure, thereby causing a potential difference between both sides. It is possible to fundamentally improve the safety of the battery by preventing the occurrence of internal short circuit of the positive electrode due to external impact. In addition, synergistic effects of the high dielectric constant inorganic particles and the inorganic particles having lithium ion transfer ability may be doubled.

본 발명에서는 유/무기 복합 다공성 코팅층의 구성 성분인 무기물 입자의 크기, 무기물 입자의 함량 및 무기물 입자와 고분자의 조성을 조절함으로써, 전극에 포함된 기공, 전극에 부착된 다공성 고분자 지지체에 포함된 기공과 더불어 유/무기 복합 다공성 코팅층의 기공 구조를 형성 및 조절할 수 있다. 이 기공 구조는 이후 주입되는 액체 전해질로 채워지게 되는데, 이로 인해 무기물 입자들 사이, 또는 무기물 입자와 바인더 고분자 사이에서 발생하는 계면 저항이 크게 감소하는 효과를 나타내게 된다. In the present invention, by adjusting the size of the inorganic particles, the content of the inorganic particles and the composition of the inorganic particles and the polymer constituting the organic / inorganic composite porous coating layer, pores included in the electrode, pores included in the porous polymer support attached to the electrode and In addition, it is possible to form and control the pore structure of the organic / inorganic composite porous coating layer. The pore structure is then filled with the liquid electrolyte to be injected, resulting in a significant reduction in the interfacial resistance generated between the inorganic particles or between the inorganic particles and the binder polymer.

상기 무기물 입자의 크기는 제한이 없으나, 균일한 두께의 코팅층 형성 및 적절한 공극률을 위하여 가능한 한 0.001 내지 10㎛ 범위인 것이 바람직하다. 0.001㎛ 미만인 경우 분산성이 저하되어 유/무기 다공성 코팅층의 물성을 조절하기가 어려우며, 10㎛를 초과하는 경우 동일한 고형분 함량으로 제조되는 유/무기 다공성 코팅층의 두께가 증가하여 기계적 물성이 저하되며, 또한 지나치게 큰 기공 크기로 인해 전지 충방전시 내부 단락이 일어날 확률이 높아질 수 있다. The size of the inorganic particles is not limited, but is preferably in the range of 0.001 to 10 ㎛ as much as possible in order to form a coating layer of uniform thickness and appropriate porosity. If it is less than 0.001㎛ dispersibility is difficult to control the physical properties of the organic / inorganic porous coating layer, if it exceeds 10㎛, the thickness of the organic / inorganic porous coating layer made of the same solid content is increased, mechanical properties are lowered, In addition, an excessively large pore size may increase the probability of internal short circuits during battery charging and discharging.

본 발명에 따라 전극 상에 직접 부착된 다공성 고분자 지지체의 표면 및/또는 지지체의 기공부 일부에 형성되는 유/무기 복합 다공성 코팅층의 구성 성분 중 다른 하나로는 무기물 입자(들)을 연결 및 고정할 수 있는 당 업계에 통상적인 바인더 고분자를 사용할 수 있다.According to the present invention, one of the components of the organic / inorganic composite porous coating layer formed on the surface of the porous polymer support directly attached to the electrode and / or a part of the pores of the support may connect and fix the inorganic particle (s). Binder polymers conventional in the art can be used.

특히, 유리 전이 온도(glass transition temperature, Tg)가 가능한 낮은 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 -200 내지 200℃ 범위이다. 이는 최종 필름의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 상기 고분자 는 무기물 입자들과 입자 사이를 연결 및 안정하게 고정시켜주는 바인더 역할을 충실히 수행함으로써, 최종 제조되는 유/무기 복합 코팅층의 기계적 물성 저하 방지에 기여한다.In particular, it is possible to use a glass transition temperature (Tg) as low as possible, preferably in the range of -200 to 200 ℃. This is because the mechanical properties such as flexibility and elasticity of the final film can be improved. The polymer faithfully plays a role of a binder for stably connecting and stabilizing inorganic particles and particles, thereby contributing to the prevention of mechanical property deterioration of the organic / inorganic composite coating layer to be finally manufactured.

또한, 상기 바인더 고분자는 이온 전도 능력을 반드시 가질 필요는 없으나, 이온 전도 능력을 갖는 고분자를 사용할 경우 전기 화학 소자의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 바인더 고분자는 가능한 유전율 상수가 높은 것이 바람직하다. 실제로 전해액에서 염의 해리도는 전해액 용매의 유전율 상수에 의존하기 때문에, 상기 고분자의 유전율 상수가 높을수록 본 발명의 전해질에서의 염 해리도를 향상시킬 수 있다. 상기 고분자의 유전율 상수는 1.0 내지 100 (측정 주파수 = 1 kHz) 범위가 사용 가능하며, 특히 10 이상인 것이 바람직하다.In addition, the binder polymer does not necessarily have an ion conducting ability, but when the polymer having an ion conducting ability is used, the performance of the electrochemical device may be further improved. Therefore, the binder polymer is preferably as high as possible dielectric constant. In fact, since the dissociation degree of the salt in the electrolyte depends on the dielectric constant of the electrolyte solvent, the higher the dielectric constant of the polymer, the higher the salt dissociation in the electrolyte of the present invention. The dielectric constant of the polymer may be in the range of 1.0 to 100 (measurement frequency = 1 kHz), particularly preferably 10 or more.

전술한 기능 이외에, 본 발명의 바인더 고분자는 액체 전해액 함침시 겔화됨으로써 높은 전해액 함침율(degree of swelling)을 나타낼 수 있는 특징을 가질 수 있다. 이에 따라, 용해도 지수가 15 내지 45 MPa1/2 인 고분자가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 MPa1/2 및 30 내지 45 MPa1/2 범위이다. 따라서, 폴리올레핀류와 같은 소수성 고분자들보다는 극성기를 많이 갖는 친수성 고분자들이 바람직하다. 용해도 지수가 15 MPa1/2 미만 및 45 MPa1/2를 초과할 경우, 통상적인 전지용 액체 전해액에 의해 함침(swelling)되기 어렵기 때문이다. In addition to the functions described above, the binder polymer of the present invention may have a feature that can exhibit a high degree of swelling of the electrolyte by gelling when the liquid electrolyte is impregnated. Accordingly, polymers having a solubility index of 15 to 45 MPa 1/2 are preferred, more preferably in the range of 15 to 25 MPa 1/2 and 30 to 45 MPa 1/2 . Therefore, hydrophilic polymers having more polar groups than hydrophobic polymers such as polyolefins are preferable. This is because when the solubility index is less than 15 MPa 1/2 and more than 45 MPa 1/2 , it is difficult to be swelled by a conventional battery liquid electrolyte.

사용 가능한 바인더 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 풀루오라이드-헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리 비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴스티렌부타디엔 공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer), 폴리이미드(polyimide) 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 이외에도 상술한 특성을 포함하는 물질이라면 어느 재료라도 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.Non-limiting examples of binder polymers that can be used include polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, Polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide ( polyethylene oxide, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol Cyanoethylcellulose (cyanoeth ylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer, polyimide or these And mixtures thereof. In addition, any material can be used singly or in combination as long as it contains the above-described properties.

상기 코팅층 성분인 무기물 입자 및 바인더 고분자의 조성비는 크게 제약은 없으나, 5:95 내지 99:1 중량%비 범위 내에서 조절 가능하며, 특히 50:50 내지 99:1 중량%비 범위가 바람직하다. 5:95 중량%비 미만인 경우 고분자의 함량이 지나치게 많게 되어 무기물 입자들 사이에 형성된 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기되며, 99:1 중량%비를 초과하는 경우 고분자 함량이 너무 적기 때문에 무기물 사이의 접착력 약화로 인해 최종 유/무 기 복합 다공성 코팅층의 기계적 물성이 저하될 수 있다.The composition ratio of the inorganic particles and the binder polymer as the coating layer component is not particularly limited, but may be controlled within a range of 5:95 to 99: 1 wt%, particularly preferably in a range of 50:50 to 99: 1 wt%. If the ratio is less than 5: 95% by weight, the polymer content becomes excessively large, resulting in a decrease in pore size and porosity due to a decrease in the void space formed between the inorganic particles, resulting in deterioration of final cell performance. When exceeding, the polymer content is too small, which may lower the mechanical properties of the final organic / inorganic composite porous coating layer due to the weakening of the adhesion between the inorganic materials.

무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물을 코팅하여 형성된 코팅층의 두께는 특별한 제한은 없으나, 전지 성능을 고려하여 조절될 수 있으며, 양극 및 음극에서 각각 독립적으로 두께 조절이 가능하다. 본 발명에서는 전지의 내부 저항을 줄이기 위하여 상기 코팅층의 두께를 1 내지 100㎛ 범위 내에서 조절하는 것이 바람직하며, 1 내지 30㎛ 범위인 것이 더욱 바람직하다. The thickness of the coating layer formed by coating the mixture of the inorganic particles and the binder polymer is not particularly limited, but may be adjusted in consideration of battery performance, and may be independently adjusted on the positive electrode and the negative electrode. In the present invention, in order to reduce the internal resistance of the battery, it is preferable to adjust the thickness of the coating layer within a range of 1 to 100 μm, more preferably 1 to 30 μm.

또한, 상기 유/무기 복합 다공성 코팅층의 기공 크기 및 기공도는 주로 무기물 입자의 크기에 의존하게 되는데, 이와 같은 기공 구조는 추후 주액되는 전해액으로 채워지게 되고, 이와 같이 채워진 전해액은 이온 전달 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 기공의 크기 및 기공도는 코팅층의 이온 전도도 조절에 중요한 영향 인자이다. 본 발명의 유/무기 복합 다공성 코팅층의 기공 크기 및 기공도(porosity)는 각각 0.01 내지 10㎛, 5 내지 95% 범위인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. In addition, the pore size and porosity of the organic / inorganic composite porous coating layer is mainly dependent on the size of the inorganic particles, such a pore structure is to be filled with the electrolyte to be injected later, the electrolyte thus filled to act as an ion transfer do. Therefore, the pore size and porosity are important influence factors for controlling the ionic conductivity of the coating layer. Pore size and porosity (porosity) of the organic / inorganic composite porous coating layer of the present invention is preferably in the range of 0.01 to 10㎛, 5 to 95%, but is not limited thereto.

본 발명에 따른 유/무기 복합 다공성 코팅층은 전술한 무기물 입자 및 고분자 이외에, 당 업계에 알려진 통상적인 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.The organic / inorganic composite porous coating layer according to the present invention may further include other additives conventionally known in the art, in addition to the above-described inorganic particles and polymers.

전술한 다공성 고분자 지지체 및 상기 고분자 지지체 상에 형성되는 유/무기 복합 다공성 코팅층으로 구성되는 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름의 두께는 특별한 제한은 없으며, 전지 성능을 고려하여 조절될 수 있다. 1 내지 100㎛ 범위인 것이 바람직하며, 특히 2 내지 30㎛ 범위인 것이 더욱 바람직하다. 상기 두께 범위를 조절함으로써 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. The thickness of the organic / inorganic composite porous film of the present invention composed of the above-described porous polymer support and the organic / inorganic composite porous coating layer formed on the polymer support is not particularly limited and may be adjusted in consideration of battery performance. It is preferably in the range from 1 to 100 μm, more preferably in the range from 2 to 30 μm. By adjusting the thickness range, battery performance can be improved.

또한, 상기 유/무기 복합 다공성 필름의 기공 크기는 0.01 내지 50㎛ 범위 및 기공도는 5 내지 95% 범위인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, the pore size of the organic / inorganic composite porous film is preferably in the range of 0.01 to 50㎛ and porosity 5 to 95% range, but is not limited thereto.

본 발명에 따라 전극 표면상에 유/무기 복합 다공성 필름이 직접 도입된 전극은 당 업계에 알려져 있는 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있다. Electrodes having an organic / inorganic composite porous film directly introduced on the electrode surface according to the present invention may be prepared according to conventional methods known in the art.

이하, 이의 바람직한 일 실시 형태를 들면, (a) 다공성 고분자 지지체를 기제조된 전극 표면상에 부착하는 단계; (b) 바인더 고분자를 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조한 후 무기물 입자를 고분자 용액에 첨가 및 혼합하는 단계; 및 (c) 상기 다공성 고분자 지지체 표면 및 지지체 중 기공부 일부로 구성된 하나 이상의 영역을 상기 단계 (b)의 혼합물로 코팅 및 건조하는 단계를 포함할 수 있다.Hereinafter, for one preferred embodiment thereof, (a) attaching a porous polymer support on the surface of the electrode prepared; (b) dissolving the binder polymer in a solvent to prepare a polymer solution, and then adding and mixing the inorganic particles to the polymer solution; And (c) coating and drying one or more regions consisting of a surface of the porous polymer support and a portion of the pores of the support with the mixture of step (b).

우선, 1) 다공성 고분자 지지체를 기제조된 전극 표면상에 직접 부착하게 된다.First, 1) the porous polymer support is directly attached onto the prepared electrode surface.

이때 다공성 고분자 지지체를 전극 표면상에 부착하는 방법으로는 특별한 제한이 없으며, 당 업계에 알려진 통상적인 방법, 예컨대 코팅, 방사, 융착 등과 같은 방법을 사용할 수 있다. The method of attaching the porous polymer support on the electrode surface is not particularly limited, and conventional methods known in the art may be used, such as coating, spinning, fusion, and the like.

전기 방사법(electrospinning)의 일례를 들면, 전기 방사법은 방사 노즐부에 양극성(+) 혹은 음극성(-)의 전압을 직접 인가하여 용액을 하전시킨 후, 하전된 용액을 방사노즐부를 거쳐 공기층으로 토출하고, 이어서 공기층에서 하전 필라멘트의 연신 및 또 다른 필라멘트 분기를 거쳐 극세 섬유를 제조하는 방사 방법이다. 양극성(+) 전압의 인가를 통해 (+) 전하가 대전된 토출 필라멘트 혹은 음극성 전압의 인가를 통해 (-)전하가 대전된 토출 필라멘트는 방사노즐부와 집적부(Collector) 사이에 형성된 전기장 속에서 인접 필라멘트간 상호 반발 등 전기적 영향으로 심한 요동을 거치면서 극세화된다. 이렇게 형성된 극세 필라멘트는 그 직경이 나노급에 해당하는 섬유로서, 접지시킨 집적부 혹은 하전 필라멘트의 극성과 반대극성으로 대전된 집적부 상에 집적되어 웹(Web) 형태로 제조된다. As an example of electrospinning, the electrospinning method directly applies a positive (+) or a negative (-) voltage to the spinning nozzle part to charge the solution, and then discharges the charged solution through the spinning nozzle part to the air layer. And then through the stretching of the charged filaments in the air layer and through another filament branching to produce microfibers. The discharge filament in which the positive charge is charged through the application of the positive (+) voltage or the discharge filament in which the negative charge is charged through the application of the negative voltage is included in the electric field formed between the spinning nozzle unit and the collector. The microfibers undergo extreme fluctuations due to electrical effects such as mutual repulsion between adjacent filaments. The micro filaments formed as described above are nanofibers whose diameters correspond to nanoscale fibers, and are manufactured in the form of a web by being integrated on a grounded integrated portion or an integrated portion charged opposite to the polarity of the charged filament.

전술한 전기 방사법을 실시하는 경우, 다공성 고분자 지지체를 구성하는 고분자가 용매에 용해된 고분자 용액을 전기 방사 장치의 배럴에 투입한 후 고전압이 인가된 방사 노즐을 통해 토출하여 기제조된 전극 표면에 코팅 및 건조하여 부착될 수 있다. 이때, 고전압 범위, 토출량, 고분자 용액의 농도 등은 특별한 제한이 없다. In the above-described electrospinning method, a polymer solution constituting a porous polymer support is injected into a barrel of an electrospinning apparatus, and then discharged through a spinning nozzle to which a high voltage is applied to coat a surface of a prepared electrode. And dry. At this time, the high voltage range, the discharge amount, the concentration of the polymer solution and the like is not particularly limited.

또한, 기계적 방법에 의해서도 부착이 가능한데, 예컨대 기제조된 전극 표면에 복수 개의 기공부를 포함하는 다공성 막(membrane)을 열융착을 통해 접합시킬 수 있다. 이때 열과 함께 압력을 가할 수도 있으며, 열과 압력의 범위로는 특별한 제한이 없다. In addition, it is also possible to attach by a mechanical method, for example, a porous membrane (membrane) comprising a plurality of pores on the surface of the electrode can be bonded through thermal fusion. At this time, the pressure may be applied together with the heat, and the range of heat and pressure is not particularly limited.

상기 전극은 당 업계에 알려진 통상적인 방법, 일례를 들면, 전극활물질, 선택적으로 바인더 및/또는 도전제를 포함하는 전극 슬러리를 전류 집전체 상에 도포 및 건조하여 제조된 것일 수 있다. 건조된 이후 프레싱(pressing) 공정을 통해 압착하는 단계를 실시할 수도 있다.The electrode may be prepared by a conventional method known in the art, for example, applying and drying an electrode slurry including an electrode active material, optionally a binder and / or a conductive agent on a current collector. After drying, pressing may be carried out through a pressing process.

2) 바인더 고분자를 적절한 유기 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조한다.2) A binder solution is dissolved in a suitable organic solvent to prepare a polymer solution.

용매로는 사용하고자 하는 고분자와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점(boiling point)이 낮은 것이 바람직하다. 이는 혼합이 균일하게 이루어질 수 있 으며, 이후 용매를 용이하게 제거할 수 있기 때문이다. 상기 용매의 비제한적인 예로는 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산 (cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 있다.As the solvent, the solubility index is similar to that of the polymer to be used, and a boiling point is preferably low. This is because the mixing can be made uniform, after which the solvent can be easily removed. Non-limiting examples of the solvent include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone (N -methyl-2-pyrrolidone (NMP), cyclohexane, water or a mixture thereof.

3) 제조된 고분자 용액에 무기물 입자를 첨가 및 분산시켜 무기물 입자와 고분자의 혼합물을 제조한다.3) A mixture of inorganic particles and a polymer is prepared by adding and dispersing inorganic particles to the prepared polymer solution.

상기 무기물 입자는 바인더 고분자 용액에 첨가된 이후, 파쇄를 실시하는 것이 바람직하다. 이때 파쇄 시간은 1 내지 20시간이 적절하며, 파쇄된 무기물 입자의 입도는 상기에 언급된 바와 같이 0.01 내지 10㎛가 바람직하다. 파쇄 방법으로는 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 특히 볼밀(ball mill)법이 바람직하다. The inorganic particles are preferably added to the binder polymer solution and then crushed. In this case, the crushing time is suitably 1 to 20 hours, and the particle size of the crushed inorganic particles is preferably 0.01 to 10 μm as mentioned above. As the shredding method, a conventional method can be used, and a ball mill method is particularly preferable.

무기물 입자 및 고분자로 구성되는 혼합물의 조성은 크게 제약이 없으나, 이에 따라 최종 제조되는 본 발명의 유/무기 복합 다공성 코팅층의 두께, 기공 크기 및 기공도를 조절할 수 있다. The composition of the mixture consisting of inorganic particles and polymers is not particularly limited, and thus the thickness, pore size and porosity of the organic / inorganic composite porous coating layer of the present invention can be adjusted.

4) 제조된 무기물 입자와 고분자의 혼합물을 전극상에 부착된 다공성 고분자 지지체 상에 코팅하고, 이후 건조함으로써 유/무기 복합 다공성 필름이 형성된 전극을 얻게 된다.4) The mixture of the prepared inorganic particles and the polymer is coated on a porous polymer support attached on the electrode, and then dried to obtain an electrode on which an organic / inorganic composite porous film is formed.

이때, 제조된 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 다공성 고분자 지지체상에 코팅하는 방법은 당 업계에 알려진 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면 딥(Dip) 코팅, 다이(Die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이 들의 혼합 방식 등 다양한 방식을 이용할 수 있다.At this time, the coating method of the mixture of the inorganic particles and the binder polymer on the porous polymer support may be used a conventional method known in the art, for example, dip (Dip) coating, die coating, roll ( Various methods may be used, such as roll coating, comma coating, or a mixture thereof.

상기와 같이 제조된 본 발명의 전극은 전극활물질 층과 다공성 고분자 지지체, 유/무기 복합 다공성 코팅층이 서로 유기적으로 결합된 견고한 구조를 이룰 뿐만 아니라 각각의 층, 즉 (a) 집전체 상에 전극활물질 입자들이 기공 구조를 형성하면서 결착된 전극; (b) 상기 전극 표면상에 부착된 다공성 고분자 지지체; (c) 상기 다공성 고분자 지지체의 표면 및 다공성 고분자 지지체 중 기공부 일부로 구성된 하나 이상의 영역에 형성된 무기물 입자 및 바인더 혼합 코팅층으로서, 바인더 고분자에 의해 무기물 입자 사이가 연결 및 고정되고, 무기물 입자들 간의 빈 공간(interstitial volume)으로 인해 기공 구조(pore structure)가 형성된 유/무기 복합 다공성 코팅층 모두에 고유한 기공 구조가 존재 및 유지하게 된다. 따라서, 상기 각 층에 존재하는 다수의 기공 구조를 통해 리튬 이온의 전달이 용이하게 이루어짐으로써, 코팅층 도입에 의한 전지의 성능 저하가 최소화될 수 있다는 것을 예측할 수 있다(도 1 참조).The electrode of the present invention prepared as described above not only forms a rigid structure in which the electrode active material layer, the porous polymer support, and the organic / inorganic composite porous coating layer are organically bonded to each other, but also each layer, that is, (a) the electrode active material on the current collector. An electrode in which particles are formed while forming a pore structure; (b) a porous polymer support attached to the electrode surface; (c) an inorganic particle and a binder mixed coating layer formed on the surface of the porous polymer support and at least one region consisting of a part of pores of the porous polymer support, wherein the inorganic particles are connected and fixed by the binder polymer, and an empty space between the inorganic particles Due to the interstitial volume, a unique pore structure is present and maintained in both the organic / inorganic composite porous coating layer in which the pore structure is formed. Therefore, the lithium ion can be easily transferred through the plurality of pore structures present in each of the layers, and thus it can be predicted that the degradation of the battery due to the introduction of the coating layer can be minimized (see FIG. 1).

상기와 같이 제조된 본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름이 직접 도입된 전극은 전기 화학 소자, 바람직하게는 리튬 이차 전지의 전극(electrode) 및 분리막(separator)으로 사용할 수 있다. 특히, 코팅층 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우, 상기 분리막을 이용하여 전지를 조립한 후 전해액 주입에 의해 전해액과 고분자가 반응하여 겔형 유/무기 복합 전해질을 형성할 수 있다.The electrode directly introduced with the organic / inorganic composite porous film of the present invention prepared as described above may be used as an electrode and separator of an electrochemical device, preferably a lithium secondary battery. In particular, when a gelable polymer is used as the coating layer component when the liquid electrolyte is impregnated, after the battery is assembled using the separator, the electrolyte and the polymer may react by injecting the electrolyte to form a gel-type organic / inorganic composite electrolyte.

본 발명의 겔형 유/무기 복합 전해질은 종래 기술의 겔형 고분자 전해질에 비하여 제조 공정이 용이할 뿐만 아니라, 기공 구조로 인해 주입되는 액체 전해액이 채울 공간이 다수 존재하여 높은 이온 전도도 및 전해액 함침율을 나타내어 전지 성능을 향상시킬 수 있다. The gel organic / inorganic composite electrolyte of the present invention is easier to manufacture than the gel polymer electrolyte of the prior art, and due to the pore structure, there are a large number of spaces filled with the liquid electrolyte to be injected, thereby exhibiting high ion conductivity and electrolyte impregnation rate. Battery performance can be improved.

본 발명은 양극, 음극 및 전해질을 포함하는 전기 화학 소자에 있어서, 상기 양극, 음극 또는 양(兩) 전극은 전술한 유/무기 복합 다공성 필름이 도입된 전극인 것이 특징인 전기 화학 소자를 제공한다.The present invention provides an electrochemical device comprising an anode, a cathode, and an electrolyte, wherein the anode, the cathode, or the positive electrode is an electrode to which the aforementioned organic / inorganic composite porous film is introduced. .

상기 전기 화학 소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다. The electrochemical device includes all devices that undergo an electrochemical reaction, and specific examples thereof include all kinds of primary, secondary cells, fuel cells, solar cells, or capacitors.

상기와 같이 제조된 전극을 사용하여 전기 화학 소자를 제조하는 방법의 일 실시예를 들면, 통상적인 폴리올레핀 계열 미세 기공 분리막을 사용하지 않고, 상기와 같이 제조된 전극만을 이용하여 권취(winding) 또는 스택킹(stacking) 등의 공정을 통해 조립한 후 전해액을 주입함으로써 제조될 수 있다.For example, a method of manufacturing an electrochemical device using the electrode manufactured as described above, without using a conventional polyolefin-based microporous separator, winding or stacking using only the electrode manufactured as described above. It may be manufactured by injecting an electrolyte after assembling through a process such as stacking.

본 발명에 따른 유/무기 복합 다공성 필름이 형성될 전극으로는 특별히 제한되지 않으며, 당 업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 전극 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다. The organic / inorganic composite porous film according to the present invention is not particularly limited, and the electrode active material may be prepared in a form bound to the electrode current collector according to conventional methods known in the art.

상기 전극활물질 중 양극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기 화학 소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들의 조합에 의하여 형성되는 복합산화물 등과 같은 리튬흡착물질(lithium intercalation material) 등 이 바람직하다. Non-limiting examples of the positive electrode active material of the electrode active material may be a conventional positive electrode active material that can be used for the positive electrode of the conventional electrochemical device, in particular lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, lithium iron oxide or Lithium intercalation materials such as composite oxides formed by combination are preferred.

음극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기 화학 소자의 음극에 사용될 수 있는 통상적인 음극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬 금속 또는 리튬 합금, 탄소, 석유코크(petroleum coke), 활성화 탄소(activated carbon), 그래파이트(graphite) 또는 기타 탄소류 등과 같은 리튬 흡착물질 등이 바람직하다. 양극 전류집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 음극 전류집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.Non-limiting examples of the negative electrode active material may be a conventional negative electrode active material that can be used in the negative electrode of the conventional electrochemical device, in particular lithium metal or lithium alloy, carbon, petroleum coke, activated carbon, Lithium adsorbents such as graphite or other carbons are preferred. Non-limiting examples of the positive electrode current collector is a foil made by aluminum, nickel or a combination thereof, and non-limiting examples of the negative electrode current collector by copper, gold, nickel or copper alloy or a combination thereof Foils produced.

본 발명에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤(γ-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Electrolyte that may be used in the present invention is A + B - A salt of the structure, such as, A + is Li +, Na +, K + comprises an alkaline metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as, and B - is PF 6 -, BF 4 -, Cl - , Br -, I -, ClO 4 -, AsF 6 -, CH 3 CO 2 -, CF 3 SO 3 -, N (CF 3 SO 2) 2 -, C (CF 2 SO 2 ) Salts containing ions consisting of anions such as 3 - or combinations thereof include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC) , Dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethyl methyl carbonate (EMC), gamma butyrolactone (γ-butyrolactone Or dissolved in an organic solvent consisting of a mixture thereof, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따 라, 전기 화학 소자의 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전기 화학 소자의 조립 전 또는 전기 화학 소자의 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.In the present invention, the electrolyte injection may be performed at an appropriate step in the manufacturing process of the electrochemical device, depending on the manufacturing process and the required physical properties of the final product. That is, it may be applied before the assembly of the electrochemical device or at the final stage of assembly of the electrochemical device.

또한, 본 발명에 따른 전극은 분리막과 전극의 일체형이므로, 종래 사용되던 분리막이 필수적으로 요구되지 않으나, 최종 전기 화학 소자의 용도 및 특성에 따라 본 발명의 코팅층이 형성된 전극이 폴리올레핀 계열 미세 기공 분리막과 함께 조립될 수도 있다. In addition, since the electrode according to the present invention is integral with the separator and the electrode, the separator used in the related art is not necessarily required, but the electrode having the coating layer of the present invention may be formed of a polyolefin-based microporous separator according to the use and characteristics of the final electrochemical device. It can also be assembled together.

본 발명의 유/무기 복합 다공성 필름이 직접 도입된 전극을 전지에 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 전극의 적층(lamination) 및 접음(folding) 공정이 가능하다. As a process of applying the electrode directly introduced into the organic / inorganic composite porous film of the present invention to a battery, a lamination and folding process of the electrode is possible in addition to the general winding process.

상기와 같은 방법에 의하여 제조되는 전기 화학 소자는 리튬 이차 전지가 바람직하며, 상기 리튬 이차 전지의 구체적인 예로는 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등이 있다. The electrochemical device manufactured by the above method is preferably a lithium secondary battery, and specific examples of the lithium secondary battery include a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery. .

추가적으로, 본 발명은 전극활물질 입자들이 기공 구조를 유지하면서 결착된 전극의 표면 및 전극 중 기공부 내부로 구성된 하나 이상의 영역에 복수 개의 나노 섬유가 투입되거나 또는 코팅되어 다공성 웹(web)이 형성된 고분자 필름층을 포함하는 전극을 제공한다. 이때, 상기 고분자 필름층은 분리막의 역할을 수행하게 된다.In addition, the present invention is a polymer film in which a plurality of nanofibers are added or coated to one or more regions composed of the surface of an electrode and the inside of the pore of the electrode while the electrode active material particles maintain the pore structure, thereby forming a porous web. Provided is an electrode comprising a layer. In this case, the polymer film layer serves as a separator.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것 은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to help understanding of the present invention, but the following examples are merely to illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예Example 1 One

(양극 제조)(Anode manufacturing)

양극활물질로 LiCoO2 94 중량%, 도전제로 카본 블랙(carbon black) 3 중량%, 결합제로 PVdF 3 중량%를 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 양극 집전체인 두께가 20(m 정도의 양극 집전체인 알루미늄(Al) 박막에 도포 및 건조하여 양극을 제조하였다.A positive electrode mixture slurry was prepared by adding 94 wt% of LiCoO 2 as a cathode active material, 3 wt% of carbon black as a conductive agent, and 3 wt% of PVdF as a binder to N-methyl-2 pyrrolidone (NMP) as a solvent. . The positive electrode mixture slurry was applied to a thin film of aluminum (Al), which is a positive electrode current collector having a thickness of about 20 m, and dried to prepare a positive electrode.

(음극 제조)(Cathode production)

음극 활물질로 탄소 분말, 결합제로 PVdF, 도전제로 카본 블랙(carbon black)을 각각 96 중량%, 3 중량% 및 1 중량%로 하여 용제인 NMP에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 혼합물 슬러리를 음극 집전체인 두께가 10(m의 음극 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포 및 건조하여 음극을 제조하였다. A negative electrode mixture slurry was prepared by adding carbon powder as a negative electrode active material, PVdF as a binder, and carbon black as a conductive agent at 96 wt%, 3 wt%, and 1 wt%, respectively, to NMP as a solvent. The negative electrode mixture slurry was applied to a thin film of copper (Cu), which is a negative electrode current collector having a thickness of 10 m, and dried, thereby preparing a negative electrode.

(전극위에 직접 도포된 부직포 및 유/무기 복합 다공성 코팅층이 도입된 전극 제조)(Manufacture of electrodes into which nonwoven fabric and organic / inorganic composite porous coating layer applied directly on electrode are introduced)

저융점의 PP 필름을 융점 이상으로 가열하여 녹인 후 방사공정을 통하여 전극 표면상에 약 10㎛ 두께를 가지도록 코팅하였다. 이후 폴리비닐리덴플로라이드-헥사플루오로프로필렌 공중합체 (PVdF-HFP) 고분자 용액에 BaTiO3 분말을 전체 고형분 37 중량% 농도로 첨가하고 분산시켜 혼합용액(BaTiO3/ PVdF-HFP = 90 / 10 (중량%비))을 제조하였다. 이와 같이 제조된 혼합 용액을 딥(dip) 코팅법을 이용하여 전극 상에 부착된 PP층에 코팅하였으며, 이때 유/무기 복합 다공성 코팅층의 두께는 약 20㎛ 정도였다. 이의 구조도는 도 1과 같다.The PP film of low melting point was heated to melt above the melting point, and then coated to have a thickness of about 10 μm on the surface of the electrode through a spinning process. Subsequently, BaTiO 3 powder was added to the polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP) polymer solution at a concentration of 37% by weight of the total solids and dispersed, and the mixed solution (BaTiO 3 / PVdF-HFP = 90/10 (weight) % Ratio)). The mixed solution thus prepared was coated on the PP layer attached on the electrode by using a dip coating method, wherein the thickness of the organic / inorganic composite porous coating layer was about 20 μm. Its structural diagram is shown in FIG.

(전지 제조)(Battery manufacturing)

상기 유/무기 복합 다공성 필름이 도입된 양극 및 음극을 스태킹(stacking) 방식을 이용하여 조립하였으며, 조립된 전지에 1M의 리튬헥사플로로포스페이트(LiPF6)이 용해된 에틸렌카보네이트 / 프로필렌카보네이트 / 디에틸카보네이트 (EC/PC/DEC=30:20:50 중량%)계 전해액을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.The positive and negative electrodes into which the organic / inorganic composite porous film was introduced were assembled by stacking, and 1M lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in the assembled battery. An ethyl carbonate (EC / PC / DEC = 30: 20: 50 wt%) based electrolyte was injected to prepare a lithium secondary battery.

[비교예 1 ~ 3][Comparative Examples 1 to 3]

비교예Comparative example 1 One

유/무기 복합 다공성 필름이 직접 도입된 전극 대신 양극, 폴리올레핀 분리막 및 음극을 사용하여 전지를 조립한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 리튬 이차 전지를 제조하였다..A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the battery was assembled using the positive electrode, the polyolefin separator, and the negative electrode instead of the electrode to which the organic / inorganic composite porous film was directly introduced.

비교예Comparative example 2 2

전극 상에 방사공정을 통해 PP층을 직접 도포하지 않고 전극 표면상에 유/무기 복합 다공성 코팅층만을 형성한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that only the organic / inorganic composite porous coating layer was formed on the electrode surface without directly applying a PP layer on the electrode.

비교예Comparative example 3 3

유/무기 복합 코팅층 형성 없이 전극 상에 방사공정을 통해 PP층이 직접 도포된 전극을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 리 튬 이차 전지를 제조하였다. 이 경우 전지의 내부 단락에 의해서 충방전이 불가능하였다. A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the electrode in which the PP layer was directly applied through the spinning process without forming an organic / inorganic composite coating layer was used. In this case, charging and discharging were impossible due to an internal short circuit of the battery.

실험예Experimental Example 1. 전극의 표면 분석  1. Surface Analysis of Electrodes

본 발명에 따라 전극 상에 유/무기 복합 다공성 필름이 직접 형성된 전극의 표면을 분석하고자, 하기와 같은 실험을 실시하였다.In order to analyze the surface of the electrode directly formed organic / inorganic composite porous film on the electrode according to the present invention, the following experiment was performed.

시료로는 실시예 1에서 유/무기 복합 다공성 필름(PP/PVdF-HFP/BaTiO3)이 형성된 전극을 사용하였다.In Example 1, an electrode in which an organic / inorganic composite porous film (PP / PVdF-HFP / BaTiO 3 ) was formed was used.

주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: SEM)으로 표면을 확인한 결과, 본 발명의 전극은 다공성 지지체의 기공부 및/또는 지지체의 표면상에 무기물 입자와 바인더 고분자로 구성된 유/무기 복합 다공성 코팅층이 존재할 뿐만 아니라, 무기물 입자들에 의해 균일한 기공 구조가 형성된 것을 볼 수 있었다(도 2 참조).As a result of checking the surface by Scanning Electron Microscope (SEM), the electrode of the present invention has an organic / inorganic composite porous coating layer composed of inorganic particles and a binder polymer on the pores of the porous support and / or the surface of the support. Rather, it could be seen that a uniform pore structure was formed by the inorganic particles (see FIG. 2).

실험예Experimental Example 2. 리튬 이차 전지의 성능 평가 2. Performance Evaluation of Lithium Secondary Battery

본 발명에 따라 전극 상에 유/무기 복합 다공성 필름이 직접 형성된 전극을 구비하는 리튬 이차 전지의 성능을 평가하기 위하여, 하기와 같이 수행하였다.In order to evaluate the performance of a lithium secondary battery having an electrode in which an organic / inorganic composite porous film was directly formed on an electrode according to the present invention, it was performed as follows.

1-1. 불량율 개선 실험1-1. Defect rate improvement experiment

유/무기 복합 다공성 필름이 표면상에 직접 형성된 전극을 구비하는 실시예 1의 리튬 이차 전지, 통상적인 방법에 따라 제조되는 비교예 1의 전지 및 다공성 지지체 없이 유/무기 복합 다공성 코팅층이 형성된 전극을 구비하는 비교예 2의 전 지를 사용하여 리튬 이차 전지의 제조 공정상 불량률을 평가하였다.The lithium secondary battery of Example 1 having an organic / inorganic composite porous film directly formed on a surface thereof, a battery of Comparative Example 1 prepared according to a conventional method, and an electrode having an organic / inorganic composite porous coating layer formed without a porous support The defective rate in the manufacturing process of a lithium secondary battery was evaluated using the battery of the comparative example 2 provided.

실험 결과, 상용화된 PP 분리막을 사용한 비교예 1의 전지 및 실시예 1의 전지의 경우 불량율이 거의 0에 가까운 반면, 비교예 2의 경우는 내부 단락의 확률이 20% 이상임을 알 수 있었다(표 1 참조). As a result, the defect rate of the battery of Comparative Example 1 and the battery of Example 1 using the commercially available PP separator was almost zero, while in Comparative Example 2, the probability of internal short circuit was 20% or more. 1).

즉, 실시예 1 및 비교예 2의 전극 표면상에 형성된 유/무기 나노 복합 다공성 필름(또는 코팅층)은 모두 종래 폴리올레핀 계열 분리막과 동일한 역할을 하게 된다. 비교예 2와 같이 무기물 입자와 바인더 고분자로 구성된 혼합물을 전극 표면상에 직접 코팅하여 미세한 불완전한 코팅층을 가질 경우 직접적으로 전지의 내부 단락이 초래되는 반면, 전극상에 미리 고분자 지지체가 도포한 후 유/무기 복합 다공성 코팅층이 형성되는 경우 코팅층의 모폴로지를 일정하게 유지시켜줌으로써 전지의 내부 단락에 의한 불량율을 크게 개선할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.That is, the organic / inorganic nanocomposite porous film (or coating layer) formed on the electrode surfaces of Example 1 and Comparative Example 2 all play the same role as the conventional polyolefin-based separator. As in Comparative Example 2, when a mixture composed of inorganic particles and a binder polymer is directly coated on the electrode surface to have a fine incomplete coating layer, the internal short circuit of the battery is directly induced, while the polymer support is applied on the electrode in advance. When the inorganic composite porous coating layer was formed, it was confirmed that the defect rate due to internal short circuit of the battery could be greatly improved by keeping the morphology of the coating layer constant.

조건Condition 실시예 1Example 1 비교예1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 불량률Defective rate 0.2%0.2% 0.2%0.2% 20%20%

1-2. 전지 성능 실험1-2. Battery performance experiment

전지 용량이 30mAh인 각 전지들을 0.5C, 1C, 2C의 방전 속도로 사이클링을 하였으며, 이들의 방전 용량을 C-rate 특성별로 도식하여 하기 표 2에 기재하였다.Each battery having a battery capacity of 30mAh was cycled at a discharge rate of 0.5C, 1C, and 2C, and their discharge capacities are shown in Table 2 by plotting the C-rate characteristics.

실험 결과, 분리막 대신 유/무기 복합 다공성 코팅층이 형성된 실시예 1 및 비교예 2의 전지는 종래 폴리올레핀 계열 분리막을 구비하는 비교예 1의 전지와 대등한 고율 방전(C-rate) 특성을 보여주었다(표 2 참조).As a result, the batteries of Example 1 and Comparative Example 2, in which the organic / inorganic composite porous coating layer was formed instead of the separator, showed high-rate discharge (C-rate) characteristics comparable to those of Comparative Example 1 having a conventional polyolefin-based separator ( See Table 2).

방전 속도Discharge rate 실시예 1 (mAh)Example 1 (mAh) 비교예 1 (mAh)Comparative Example 1 (mAh) 비교예 2 (mAh)Comparative Example 2 (mAh) 0.5C0.5C 31.7731.77 31.6231.62 31.5531.55 1C1C 30.7930.79 31.3531.35 30.0230.02 2C2C 23.5423.54 20.9520.95 23.2323.23

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 전극 상에 유/무기 복합 다공성 필름이 직접 형성된 전극은 종래 폴리올레핀 계열 분리막이 갖는 취약한 고온 안전성을 개선할 뿐만 아니라, 제조 공정상 전지 불량률을 유의적으로 감소시킬 수 있다.As described above, the electrode in which the organic / inorganic composite porous film is directly formed on the electrode according to the present invention not only improves the weak high temperature safety of the conventional polyolefin-based separator, but also significantly reduces the battery failure rate in the manufacturing process. Can be.

Claims (22)

집전체의 한 면 또는 양면 상에 전극활물질 입자들이 전기적으로 연결된 전극활물질층이 포함된 전극에 있어서, In the electrode comprising an electrode active material layer electrically connected to the electrode active material particles on one side or both sides of the current collector, (a) 전극활물질층 표면상에 부착되어 일체화된(integrated) 다공성 고분자 지지체; 및 (a) an integrated porous polymeric support adhered to the surface of the electrode active material layer; And (b) 상기 고분자 지지체의 표면 및 지지체 중 기공부 일부로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 영역에 형성된 무기물 입자 및 바인더 고분자 함유 복합 코팅층(b) a composite coating layer containing an inorganic particle and a binder polymer formed on at least one region selected from the group consisting of a surface of the polymer support and a portion of pores in the support 을 포함하는 유/무기 복합 다공성 필름이 전극 표면의 일면 또는 양면 상에 형성된 것이 특징인 전극.The electrode characterized in that the organic / inorganic composite porous film comprising a formed on one or both surfaces of the electrode surface. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 고분자 지지체는 나노 섬유의 교차에 의해 다공성 웹이 형성된 부직포(nonwoven) 형태이거나 또는 복수 개의 기공부를 포함하는 다공성 막(membrane) 형태인 것이 특징인 전극.The electrode of claim 1, wherein the porous polymer support is in the form of a nonwoven fabric in which a porous web is formed by the intersection of nanofibers, or a porous membrane including a plurality of pores. 제 2항에 있어서, 상기 다공성 고분자 지지체는 The method of claim 2, wherein the porous polymer support (i) 고분자가 용매에 용해된 고분자 용액을 전기 방사 장치에서 고전압이 인가된 방사 노즐을 통해 기제조된 전극 표면상에 토출 및 코팅하여 형성되거나 또는 (i) a polymer solution formed by discharging and coating a polymer solution dissolved in a solvent on a surface of an electrode prepared through a spinning nozzle to which high voltage is applied in an electrospinning apparatus; or (ii) 기제조된 전극 표면에 복수 개의 기공부를 포함하는 다공성 막(membrane)을 열융착시켜 접합하여 부착된 것인 전극.(ii) an electrode which is attached by thermally fusion bonding a porous membrane including a plurality of pores on a surface of a prepared electrode. 제 1항에 있어서, 상기 전극은 전극활물질 입자들이 기공 구조를 유지하면서 결착된 전극의 표면 또는 전극 중 기공부 내부에 복수 개의 나노 섬유가 투입 및 코팅되거나; 또는 다공성 막과의 접합에 의해 계면 접착력이 향상된 것이 특징인 전극.According to claim 1, The electrode is a plurality of nano-fiber is injected and coated on the surface of the electrode or the pores of the electrode electrode electrode material particles are bound while maintaining the pore structure; Or an electrode having improved interfacial adhesion by bonding to a porous membrane. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 고분자 지지체의 성분은 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 폴리페닐렌설파이드로 (polyphenylenesulfidro) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 전극.The method of claim 1, wherein the components of the porous polymer support are high density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, ultra high molecular weight polyethylene, polypropylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester (polyester), polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenyleneoxide And at least one electrode selected from the group consisting of polyphenylenesulfidro and polyethylenenaphthalene. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 고분자 지지체의 기공 크기는 0.01 내지 50㎛ 범위이며, 기공도는 5 내지 95% 범위인 전극.The electrode of claim 1, wherein the pore size of the porous polymer support is in the range of 0.01 to 50 μm, and the porosity is in the range of 5 to 95%. 제 1항에 있어서, 상기 무기물 입자 및 바인더 고분자 함유 복합 코팅층은 바인더 고분자에 의해 무기물 입자 사이가 연결 및 고정되고, 무기물 입자들 간의 빈 공간(interstitial volume)으로 인해 기공 구조(pore structure)가 형성된 것이 특징인 전극.The composite coating layer of claim 1, wherein the inorganic particles and the binder polymer-containing composite coating layer are connected and fixed between the inorganic particles by a binder polymer, and a pore structure is formed due to an interstitial volume between the inorganic particles. Characteristic electrode. 제 1항에 있어서, 상기 무기물 입자 및 바인더 고분자 함유 복합 코팅층은 분리막 역할을 수행할 수 있는 것이 특징인 전극.The electrode of claim 1, wherein the inorganic particles and the binder polymer-containing composite coating layer may serve as a separator. 제 1항에 있어서, 상기 무기물 입자는 (a) 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, (b) 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자, 또는 이들의 혼합체(a, b)로 구성된 것인 전극.The electrode of claim 1, wherein the inorganic particles are composed of (a) inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, (b) inorganic particles having a lithium ion transfer ability, or a mixture thereof (a, b). 제 9항에 있어서, 상기 유전율 상수가 10 이상인 무기물 입자는 BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZr1-yTiyO3 (PLZT), PB(Mg3Nb2/3)O3-PbTiO3 (PMN-PT), hafnia (HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, Y2O3, Al2O3, TiO2 및 SiC로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상이며;.The inorganic particle having a dielectric constant of 10 or more is BaTiO 3 , Pb (Zr, Ti) O 3 (PZT), Pb 1-x La x Zr 1-y Ti y O 3 (PLZT), PB ( Mg 3 Nb 2/3 ) O 3 -PbTiO 3 (PMN-PT), hafnia (HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , Y 2 O 3 , Al At least one member selected from the group consisting of 2 O 3, TiO 2 and SiC; 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬포스페이트 (Li3PO4), 리튬티타늄포스페이트 (LixTiy(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포 스페이트 (LixAlyTiz(PO4)3, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), (LiAlTiP)xOy 계열 glass(0 < x < 4, 0 < y < 13), 리튬란탄티타네이트 (LixLayTiO3, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬게르마니움티오포스페이트 (LixGeyPzSw, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), 리튬나이트라이드 (LixNy, 0 < x < 4, 0 < y < 2), SiS2 (LixSiySz, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z < 4) 계열 glass 및 P2S5 (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 계열 glass로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상인 전극.The inorganic particles having a lithium ion transfer capacity include lithium phosphate (Li 3 PO 4 ), lithium titanium phosphate (Li x Ti y (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <3), and lithium aluminum titanium Spade (Li x Al y Ti z (PO 4 ) 3 , 0 <x <2, 0 <y <1, 0 <z <3), (LiAlTiP) x O y series glass (0 <x <4, 0 <y <13), lithium lanthanum titanate (Li x La y TiO 3, 0 <x <2, 0 <y <3), lithium germanium thiophosphate (LixGeyPzSw, 0 <x <4, 0 <y < 1, 0 <z <1, 0 <w <5), Lithium Nitride (LixNy, 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 (LixSiySz, 0 <x <3, 0 <y <2 At least one electrode selected from the group consisting of 0 <z <4) series glass and P 2 S 5 (LixPySz, 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) series glass. 제 1항에 있어서, 상기 무기물 입자의 크기는 0.01 내지 10㎛ 범위인 전극. The electrode of claim 1, wherein the size of the inorganic particles ranges from 0.01 μm to 10 μm. 제 1항에 있어서, 상기 무기물 입자의 함량은 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물 100 중량% 당 5 내지 99 중량% 범위인 전극.The electrode of claim 1, wherein the content of the inorganic particles ranges from 5 to 99 wt% per 100 wt% of the mixture of the inorganic particles and the binder polymer. 제 1항에 있어서, 상기 바인더 고분자는 용해도 지수(solubility parameter)가 15 내지 45MPa1/2 범위인 전극. The electrode of claim 1, wherein the binder polymer has a solubility parameter ranging from 15 to 45 MPa 1/2 . 제 1항에 있어서, 상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 풀루오라이드 -헥사풀루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose), 아크리로니트릴스티렌부타디엔공중합체 (acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer) 및 폴리이미드(polyimide)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 전극.The method of claim 1, wherein the binder polymer is polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), Polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide (polyethylene oxide), cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol ), Cyanoethylcellulose , Cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose, acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer and polyimide At least one electrode selected. 제 1항에 있어서, 상기 유/무기 복합 다공성 필름의 기공 크기는 0.01 내지 50㎛ 범위이며, 기공도는 5 내지 95% 범위인 전극.The electrode of claim 1, wherein the pore size of the organic / inorganic composite porous film is in the range of 0.01 to 50 μm, and the porosity is in the range of 5 to 95%. 제 1항에 있어서, 상기 유/무기 복합 다공성 필름의 두께는 1 내지 100㎛ 범위인 전극.The electrode of claim 1, wherein the organic / inorganic composite porous film has a thickness in a range of 1 to 100 μm. 양극, 음극 및 전해질을 포함하는 전기 화학 소자에 있어서, 상기 양극, 음 극 또는 양(兩) 전극은 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 기재된 전극인 것이 특징인 전기 화학 소자.An electrochemical device comprising an anode, a cathode, and an electrolyte, wherein the anode, the cathode, or the positive electrode is an electrode according to any one of claims 1 to 16. 제 17항에 있어서, 상기 전기 화학 소자는 미세 기공 분리막을 추가로 포함하는 것이 특징인 전기 화학 소자.18. The electrochemical device of claim 17, wherein the electrochemical device further comprises a microporous separator. 제 17항에 있어서, 상기 전기 화학 소자는 리튬 이차 전지인 전기 화학 소자.The electrochemical device of claim 17, wherein the electrochemical device is a lithium secondary battery. (a) 다공성 고분자 지지체를 기제조된 전극 표면상에 부착하는 단계;(a) attaching the porous polymeric support on the surface of the prepared electrode; (b) 바인더 고분자를 용매에 용해시켜 고분자 용액을 제조한 후 무기물 입자를 고분자 용액에 첨가 및 혼합하는 단계; 및(b) dissolving the binder polymer in a solvent to prepare a polymer solution, and then adding and mixing the inorganic particles to the polymer solution; And (c) 상기 다공성 고분자 지지체 표면 및 지지체 중 기공부 일부로 구성된 하나 이상의 영역을 상기 단계 (b)의 혼합물로 코팅 및 건조하는 단계(c) coating and drying one or more regions consisting of a surface of the porous polymer support and a portion of the pores of the support with the mixture of step (b) 를 포함하는 제 1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 전극의 제조방법.The manufacturing method of the electrode in any one of Claims 1-16 containing a. 제 20항에 있어서, 상기 단계 (a)는 The method of claim 20, wherein step (a) (i) 고분자가 용매에 용해된 고분자 용액을 전기 방사 장치의 배럴에 투입한 후 고전압이 인가된 방사 노즐을 통해 토출하여 기제조된 전극 표면에 코팅 및 건조하거나, 또는 (i) injecting a polymer solution dissolved in a solvent into a barrel of an electrospinning apparatus, and then discharging it through a spinning nozzle to which a high voltage is applied to coat and dry the prepared electrode surface; or (ii) 기제조된 전극 표면에 복수 개의 기공부를 포함하는 다공성 막(membrane)을 열융착을 통해 접합하는 것인 제조방법.(ii) bonding a porous membrane including a plurality of pores on the surface of the prepared electrode through thermal fusion; 전극활물질 입자들이 기공 구조를 유지하면서 결착된 전극의 표면 및 전극 중 기공부 내부로 구성된 하나 이상의 영역에 복수 개의 나노 섬유가 투입되거나 또는 코팅되어 다공성 웹(web)이 형성된 고분자 필름층을 포함하는 전극.Electrode comprising a polymer film layer in which a plurality of nanofibers are injected or coated on the surface of the electrode to which the electrode active material particles are bound while maintaining the pore structure, and at least one of the electrodes is formed or coated to form a porous web. .
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