KR20110015997A - Separator for non-aqueous electrolyte secondary battery, method for preparing thereof and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same - Google Patents

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KR20110015997A
KR20110015997A KR1020090073481A KR20090073481A KR20110015997A KR 20110015997 A KR20110015997 A KR 20110015997A KR 1020090073481 A KR1020090073481 A KR 1020090073481A KR 20090073481 A KR20090073481 A KR 20090073481A KR 20110015997 A KR20110015997 A KR 20110015997A
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aqueous secondary
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류재율
히데아키 마에다
타카야 사이토
김민희
김근배
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삼성에스디아이 주식회사
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE: A separator for non-aqueous electrolyte secondary battery is provided to prevent short circuit by suppressing sudden contraction and damage and to ensure safety, output characteristic, cycleability, and life span. CONSTITUTION: A separator for non-aqueous electrolyte secondary battery is surface-coated by a heat-resistant layer. The wettability of the surface of a separator substrate is 40 mN/m or more. A method for manufacturing the separator comprises the steps of: modifying the surface of the separator substrate with hydrophilic groups so that the wettability of the separator substrate is 40 mN/m or more; and applying a coating solution for the heat-resistant layer on the surface of the separator substrate.

Description

비수계 이차 전지용 세퍼레이터, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 비수계 이차 전지{SEPARATOR FOR NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY, METHOD FOR PREPARING THEREOF AND NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY USING THE SAME}A separator for a non-aqueous secondary battery, a method of manufacturing the same, and a non-aqueous secondary battery comprising the same.

본 기재는 비수계 이차 전지용 세퍼레이터, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 비수계 이차 전지에 관한 것이다.The present disclosure relates to a separator for a non-aqueous secondary battery, a manufacturing method thereof, and a non-aqueous secondary battery including the same.

일반적으로 비수계 이차 전지는 양극과 음극 사이에 전기절연성의 다공질막으로 이루어지는 세퍼레이터가 개재되어 있고, 상기 다공질막의 공극 내에는 리튬염을 용해시킨 전해액이 함침되어 있다. In general, a non-aqueous secondary battery has a separator composed of an electrically insulating porous membrane interposed between a positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte solution in which lithium salt is dissolved is impregnated in the pores of the porous membrane.

이러한 비수계 이차 전지는 고용량 및 고에너지 밀도를 갖는다. 하지만, 충방전 사이클에 의해 양극 및 음극이 수축과 팽창을 반복하게 되면, 세퍼레이터 또는 전해액이 양극 및 음극과 반응하여 쉽게 열화 되고, 전지 내외에서는 단락이 일어나게 되며, 전지온도가 급격하게 상승하는 문제점이 발생하게 된다. Such non-aqueous secondary batteries have high capacity and high energy density. However, when the positive electrode and the negative electrode are repeatedly contracted and expanded by the charge / discharge cycle, the separator or electrolyte reacts with the positive electrode and the negative electrode easily, deteriorates easily, a short circuit occurs inside and outside the battery, and the battery temperature rapidly increases. Will occur.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 셧다운(shutdown) 특성, 취급의 용이성 및 비용면에서 우수한 폴리에틸렌 다공질막을 세퍼레이터로 널리 사용하였다. 이 때, 셧다운(shutdown) 특성이란, 과충전 또는 외부나 내부의 단락으로 인하여 전지 온도가 상승하는 경우, 세퍼레이터의 일부가 용융되어 공극이 폐쇄되면서 전류가 차단되는 것을 의미한다. In order to solve this problem, a polyethylene porous membrane having excellent shutdown characteristics, ease of handling and cost has been widely used as a separator. In this case, the shutdown characteristic means that when the battery temperature rises due to overcharging or an external or internal short circuit, a part of the separator is melted to close the pores while closing the current.

뿐만 아니라, 전지 온도가 상승하면 세퍼레이터가 용융되어 급격하게 수축하거나 깨지면서, 쇼트가 일어날 수도 있다. In addition, when the battery temperature rises, the separator may melt and shrink or break rapidly, and a short may occur.

따라서, 전극과 세퍼레이터 또는 전해액과의 반응을 억제하고, 급격한 온도 상승에 따라서 수반되는 세퍼레이터의 파단을 방지하기 위하여, 세퍼레이터에 내열층을 추가하는 연구가 진행되어 왔다. 특히, 일본특허공개 제2000-30686호에서는 질소함유 방향족 중합체 및 세라믹 분말을 포함하는 내열층을 함유하는 세퍼레이터를 구비한 이차 전지를 공개하고 있고, 일본특허공개 제2000-327680호에서는 다공질로 이루어진 내열층을 함유하는 세퍼레이터를 구비한 이차 전지를 공개하고 있다. Therefore, in order to suppress reaction of an electrode, a separator, or electrolyte solution, and to prevent the breakage of a separator accompanying a rapid temperature rise, the research which adds a heat resistant layer to a separator has been advanced. In particular, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-30686 discloses a secondary battery having a separator containing a heat-resistant layer containing a nitrogen-containing aromatic polymer and ceramic powder, and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-327680 discloses a heat-resistant material made of porous material. The secondary battery provided with the separator containing a layer is disclosed.

그러나 상기의 특허문헌에 따른 이차 전지는, 세퍼레이터의 산화, 열화, 전지 내부저항 상승, 전극 열화, 전해액의 분해에 의한 리크(leak) 전류, 단락 등의 문제점은 개선할 수 없는 실정이다. 다시 말해, 상기 일본특허공개 제2000-30686호 및 제2000-327680호에 기재된 이차 전지에서는 기재표면에 균일하게 내열층을 설치하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 내열층과 기재와의 밀착성 및 결착성이 낮고, 이들 사이에 물리적인 계면 저항이 존재하고 있으므로, 전지 특성이나 안전성은 여전히 낮은 실정이다.However, in the secondary battery according to the above-mentioned patent document, problems such as leakage of the separator, degradation of the battery, increase in battery internal resistance, electrode degradation, leakage current due to decomposition of the electrolyte, and short circuit cannot be improved. In other words, in the secondary batteries described in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2000-30686 and 2000-327680, it is not only difficult to uniformly provide a heat resistant layer on the surface of the substrate, but also has low adhesion and binding properties between the heat resistant layer and the substrate. Since physical interface resistance exists between these, battery characteristics and safety are still low.

본 발명의 일 구현예는 세퍼레이터의 기재와 내열층 사이의 향상된 밀착성 및 결착성을 가지고, 내열성에 우수한 비수계 이차 전지용 세퍼레이터를 제공하기 위한 것이다. One embodiment of the present invention is to provide a separator for a non-aqueous secondary battery having improved adhesion between the substrate and the heat resistant layer of the separator, and excellent in heat resistance.

본 발명의 다른 일 구현예는 상기 비수계 이차 전지용 세퍼레이터의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a method for manufacturing the separator for a non-aqueous secondary battery.

본 발명의 또 다른 일 구현예는 상기 비수계 이차 전지용 세퍼레이터를 포함하는 비수계 이차 전지를 제공하기 위한 것이다.Another embodiment of the present invention is to provide a non-aqueous secondary battery comprising the separator for the non-aqueous secondary battery.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 세퍼레이터의 기재표면이 내열층에 의해 피복되어 이루어진 세퍼레이터로서, 상기 세퍼레이터의 기재표면은 습윤성이 40 mN/m 이상인 비수계 이차 전지용 세퍼레이터를 제공한다. According to one embodiment of the present invention, a separator is formed by coating a substrate surface of the separator with a heat resistant layer, and the substrate surface of the separator provides a separator for a non-aqueous secondary battery having a wettability of 40 mN / m or more.

상기 비수계 이차 전지용 세퍼레이터(이하, 단순히 세퍼레이터라고 한다.)는 세퍼레이터의 기재표면에 충분한 친수성이 부여되어 있으므로, 극성이 높은 내열층용 도포액을 균일하게 도포할 수 있다. 따라서, 세퍼레이터 기재표면에 전체적으로 균일하게 내열층을 형성할 수 있다. Since the above-mentioned separator for non-aqueous secondary batteries (hereinafter, simply referred to as a separator) is provided with sufficient hydrophilicity to the substrate surface of the separator, it is possible to uniformly apply a high polarity heat-resistant coating liquid. Therefore, the heat resistant layer can be formed uniformly on the surface of the separator substrate.

또한, 세퍼레이터의 기재표면에 충분한 친수성이 부여되어 있으므로, 세퍼레이터 기재표면과 내열층과의 밀착성 및 결착성이 향상되고, 충방전을 반복해도 내열층이 박리되지 않으며, 우수한 내열성을 안정적으로 유지할 수 있다. In addition, since sufficient hydrophilicity is imparted to the substrate surface of the separator, adhesion and binding property between the separator substrate surface and the heat resistant layer are improved, and the heat resistant layer is not peeled off even after repeated charging and discharging, and excellent heat resistance can be stably maintained. .

상기 내열층의 융점은 상기 세퍼레이터 기재의 융점보다 높은 것이 바람직하다. It is preferable that melting | fusing point of the said heat resistant layer is higher than melting | fusing point of the said separator base material.

이러한 상기 내열층을 예를 들면, 산화물, 탄산화합물, 수산화물 및 인산화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 무기화합물 또는 방향족 폴리아미드를 함유하고 있는 것을 들 수 있다. Examples of such heat resistant layers include inorganic compounds or aromatic polyamides selected from the group consisting of oxides, carbonate compounds, hydroxides and phosphoric acid compounds.

본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 세퍼레이터의 기재표면이 내열층에 의해 피복되어 이루어진 비수계 이차 전지용 세퍼레이터의 제조방법으로서, 상기 세퍼레이터의 기재표면을 친수성기로 수식하여, 세퍼레이터 기재표면의 습윤성을 40 mN/m 이상으로 하는 공정 및 친수성기에 의해 수식된 상기 세퍼레이터의 기재표면에 내열층용 도포액을 도포하는 공정을 포함하는 비수계 이차 전지용 세퍼레이터의 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, as a method for manufacturing a separator for a non-aqueous secondary battery, wherein the separator surface is covered with a heat resistant layer, the substrate surface of the separator is modified with a hydrophilic group, and the wettability of the separator substrate surface is 40. Provided are a method for producing a separator for a non-aqueous secondary battery, including a step of applying mN / m or more and a step of applying a coating liquid for a heat-resistant layer to the substrate surface of the separator modified by a hydrophilic group.

상기 세퍼레이터의 기재표면을 친수성기로 수식하는 방법을 예를 들면, 코로나 방전, 플라즈마 처리, 이온 주입 또는 이온 빔 믹싱 등을 들 수 있다.Examples of the method of modifying the substrate surface of the separator with a hydrophilic group include corona discharge, plasma treatment, ion implantation, or ion beam mixing.

본 발명의 또 다른 일 구현예에 따르면, 상기 본 발명에 따른 세퍼레이터를 구비하고 있는 비수계 이차 전지를 제공한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a non-aqueous secondary battery having the separator according to the present invention.

세퍼레이터 기재와 전극 사이의 접촉을 내열층이 보호해줌으로써, 충방전을 반복하거나, 고전압을 인가하여도, 세퍼레이터와 전극이 반응하여 열화되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 세퍼레이터가 급격하게 수축 및 파손되는 것을 억제하여, 단락을 막을 수 있고, 수명이 길며, 안전성 및 출력 특성, 사이클 특성 등의 전지특성이 우수한 비수계 이차 전지를 제공할 수 있다.By protecting the contact between the separator substrate and the electrode, the heat resistant layer can prevent the separator and the electrode from reacting and deteriorating even when charge and discharge are repeated or a high voltage is applied. Therefore, it is possible to provide a non-aqueous secondary battery that can prevent the separator from contracting and breaking rapidly, preventing short circuits, having a long life, and having excellent battery characteristics such as safety, output characteristics, and cycle characteristics.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 세퍼레이터의 기재표면이 내열층에 의해 피복되어 이루어진 세퍼레이터로서, 상기 세퍼레이터의 기재표면은 습윤성이 40 mN/m 이상인 비수계 이차 전지용 세퍼레이터를 제공한다. 상기 비수계 이차 전지는, 코인, 버튼, 시트, 실린더, 편평, 각형 등의 형태를 취할 수 있고, 양극, 음극, 전해질, 세퍼레이터 등으로 구성될 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a separator is formed by coating a substrate surface of the separator with a heat resistant layer, and the substrate surface of the separator provides a separator for a non-aqueous secondary battery having a wettability of 40 mN / m or more. The non-aqueous secondary battery may take the form of a coin, a button, a sheet, a cylinder, a flat, a square, or the like, and may be configured with a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, a separator, and the like.

상기 양극을 예를 들면, Li을 함유하는 Ti, Mo, W, Nb, V, Mn, Fe, Cr, Ni, Co 등의 전이금속의 복합 산화물이나 복합 황화물, 바나듐 산화물, 공역계 폴리머 등의 유기 도전성 재료, 셰브렐(Chevrel)상 화합물 등을 활물질로 하는 것을 사용할 수 있다. Examples of the anode include organic compounds such as complex oxides of transition metals such as Ti, Mo, W, Nb, V, Mn, Fe, Cr, Ni, and Co containing lithium, complex sulfides, vanadium oxides, and conjugated polymers. A conductive material, a Chevrel phase compound, or the like can be used as the active material.

상기 음극을 예를 들면, 그래파이트나 코크스 등의 탄소계 활물질, 금속 리튬, 리튬 바나듐 산화물, 리튬 전이금속질화물, 실리콘 등을 활물질로 하는 것을 사용할 수 있다. For example, a carbon active material such as graphite or coke, metal lithium, lithium vanadium oxide, lithium transition metal nitride, silicon, or the like may be used as the negative electrode.

상기 양극 및 음극은, 전기의 활물질로부터 이루어지는 분말에 전기 전도제, 결착제, 필러, 분산제, 이온 전기 전도제, 압력증강제 등의 첨가제가 선택적으로 더 배합되어 있을 수 있다. The positive electrode and the negative electrode may be optionally further formulated with additives such as an electrical conductive agent, a binder, a filler, a dispersant, an ionic electrical conductive agent, a pressure enhancer, and the like made of a powder made of an active material of electricity.

상기 전기 전도제를 예를 들면, 흑연, 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 켓젠 블랙(Ketjen Black), 탄소 섬유, 금속 분 등을 사용할 수 있다. 상기 결착제를 예를 들면, 폴리테트라플루오로 에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 폴리에틸렌 등을 사용할 수 있다. For example, graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen Black, carbon fiber, metal powder, or the like can be used as the electrically conductive agent. As the binder, for example, polytetrafluoro ethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene and the like can be used.

상기 양극 또는 음극을 제조하는 방법을 예를 들면, 전기의 활물질과 각종 첨가제와의 혼합물을 물이나 유기 용매 등의 용매에 첨가해서 슬러리 또는 페이스트화하고, 얻어진 슬러리 또는 페이스트를, 닥터 블레이드법 등을 이용해서 전극지지 기판에 도포하고, 건조하고, 압연 롤 등으로 압착/압축화하여 양극 또는 음극을 제조할 수 있다. For example, a method of manufacturing the positive electrode or the negative electrode may be obtained by adding a mixture of an active material and various additives to a solvent such as water or an organic solvent to form a slurry or paste, and the obtained slurry or paste may be prepared using a doctor blade method or the like. It can apply | coat to an electrode support board | substrate, dry, and crimp / compress with a rolling roll etc. to manufacture a positive electrode or a negative electrode.

상기 전극지지 기판을 예를 들면, 구리, 니켈, 스테인리스 강 등으로 이루어진 박, 시트나 네트, 탄소 섬유로 이루어진 시트나 네트 등으로 구성된 것을 사용할 수 있다.  한편, 전극지지 기판을 이용하지 않고, 펠릿 형으로 압착 및 압축화하여 음극을 제조할 수 있다. The electrode support substrate may be formed of, for example, a foil made of copper, nickel, stainless steel, or the like, a sheet or net, or a sheet or net made of carbon fiber. On the other hand, the cathode can be manufactured by pressing and compressing in a pellet form without using an electrode supporting substrate.

상기 전해질을 예를 들면, 유기 용매에 리튬염을 용해시킨 비수 전해액, 폴리머 전해질, 무기 고체 전해질, 폴리머 전해질 및 무기 고체 전해질과의 복합 재료 등을 사용할 수 있다. For example, a nonaqueous electrolyte, a polymer electrolyte, an inorganic solid electrolyte, a composite material with a polymer electrolyte, an inorganic solid electrolyte, and the like in which the lithium salt is dissolved in an organic solvent can be used.

상기 비수 전해액의 용매를 예를 들면, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 디에틸 카보네이트, 메틸에틸 카보네이트 등의 쇄상 에스테르류; γ-부티로락톤 등의 γ-락톤류; 1,2-디메톡시 에탄, 1,2-디에톡시 에탄, 에톡시메톡시 에탄 등의 쇄상 에테르류; 테트라하이드로퓨란류의 환형 에테르류; 아세토니트릴 등의 니트릴류 등을 사용할 수 있다. Examples of the solvent of the nonaqueous electrolyte include chain esters such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methylethyl carbonate; γ-lactones such as γ-butyrolactone; Chain ethers such as 1,2-dimethoxy ethane, 1,2-diethoxy ethane and ethoxymethoxy ethane; Cyclic ethers of tetrahydrofuran; Nitriles, such as acetonitrile, can be used.

상기 비수전해액의 용질인 리튬염을 예를 들면, LiAsF6, LiBF4, LiPF6, LiAlCl4, LiClO4, LiCF3SO3, LiSbF6, LiSCN, LiCl, LiC6H5SO3, LiN(CF3SO2)2, LiC(CF3SO2)3, LiC4P9SO3 등을 사용할 수 있다. Examples of the lithium salt as a solute of the non-aqueous electrolyte include LiAsF 6 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAlCl 4 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, LiC 6 H 5 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC 4 P 9 SO 3 , and the like can be used.

본 발명의 일 구현예에 따른 세퍼레이터는 세퍼레이터 기재와 세퍼레이터 기재표면에 피복된 내열층으로 이루어진다. The separator according to an embodiment of the present invention includes a separator substrate and a heat resistant layer coated on the separator substrate surface.

한편, 상기 내열층은 적어도 세퍼레이터 기재의 적어도 어느 한극의 표면에 형성되어 있을 수 있지만, 음극 측 및 양극 측의 쌍방의 표면에 형성되어 있을 수도 있다. In addition, although the said heat resistant layer may be formed in the surface of at least any one pole of a separator base material, it may be formed in the both surfaces of a cathode side and an anode side.

상기 세퍼레이터 기재로는 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 폴리 올레핀으로 이루어지는 다공질막, 올레핀계 부직포, 아라미드계 부직포, 올레핀계 필름, 아라미드계 필름 등을 이용할 수 있다.As the separator substrate, a porous membrane made of polyolefin such as polypropylene or polyethylene, an olefinic nonwoven fabric, an aramid nonwoven fabric, an olefinic film, an aramid film or the like can be used.

한편, 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀으로 이루어지는 다공질막은 셧다운(shutdown) 특성, 취급의 용이성 및 가격면에 있어서 우수하므로 더욱 바람직하게 이용할 수 있다. On the other hand, the porous membrane made of polyolefin such as polypropylene or polyethylene is more preferable in terms of shutdown characteristics, ease of handling, and cost.

상기 세퍼레이터 기재의 공극률은 40 내지 90 부피%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 50 내지 80 부피%이다. 상기 공극률이 40 부피% 미만이면, 세퍼레이터의 이온 전도성이 낮아지고, 비수계 이차 전지의 고율방전 특성이 저하될 수 있다. 한편, 상기 공극률이 90 부피%를 초과하면, 세퍼레이터의 기계적 강도가 부족해 깨지기 쉬우므로 상기 범위의 공극률을 가지는 세퍼레이터 기재를 사용하는 것이 좋다. It is preferable that the porosity of the said separator base material is 40-90 volume%, More preferably, it is 50-80 volume%. When the porosity is less than 40% by volume, the ion conductivity of the separator may be lowered and the high rate discharge characteristics of the non-aqueous secondary battery may be lowered. On the other hand, if the porosity exceeds 90% by volume, it is preferable to use a separator substrate having a porosity in the above range because the separator lacks mechanical strength.

또한, 상기 세퍼레이터 기재의 두께는 60 μm 이하인 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 10 내지 30 μm이다. 상기 두께가 60 μm를 초과하는 경우에는 극판의 체적이 증대하기 때문에, 비수계 이차 전지의 에너지 밀도가 저하될 수 있으므로 상기 범위의 두께를 가지는 세퍼레이터를 사용하는 것이 좋다.In addition, the separator base material preferably has a thickness of 60 μm or less, more preferably 10 to 30 μm. When the thickness exceeds 60 μm, the volume of the electrode plate increases, so that the energy density of the non-aqueous secondary battery may decrease, so that a separator having a thickness in the above range is preferably used.

상기 세퍼레이터 기재는 그 표면이 COOH기나 OH기 등의 친수성기에 의해 수식되어 있어서, 습윤성이 40 mN/m 이상인 것을 사용한다. 습윤성이 40 mN/m 미만이면, 세퍼레이터 기재표면에 극성이 높은 내열층용 도포액을 균일하게 도포하는 것이 곤란하고, 세퍼레이터 기재표면 전체적으로 균일한 내열층을 형성할 수 없다. 또한, 세퍼레이터 기재표면과 내열층과의 밀착성이나 결착성도 불충분하므로, 충방전을 반복하는 사이에 내열층이 박리되는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 세퍼레이터의 내열성이 불충분해지고, 고전류를 유실시켰을 때에 저항 증대 요인이 되어 IR 드롭이 커지고, 출력 특성이 저하될 수 있으므로, 상기 범위의 습윤성을 가지는 세퍼레이터 기재를 사용하는 것이 좋다.As for the said separator base material, the surface is modified by hydrophilic groups, such as a COOH group and an OH group, and the wettability uses 40 mN / m or more. If wettability is less than 40 mN / m, it is difficult to apply | coat a highly polarizing heat-resistant coating liquid to the separator base surface uniformly, and a uniform heat resistant layer cannot be formed on the whole separator base surface. In addition, since the adhesion between the surface of the separator base material and the heat-resistant layer is also insufficient, there may be a problem that the heat-resistant layer peels off during repeated charge and discharge. Therefore, the heat resistance of the separator becomes insufficient, the resistance increase when the high current is lost, the IR drop may increase, and the output characteristics may be lowered. Therefore, it is preferable to use a separator substrate having the wettability in the above range.

상기 내열층은 상기 세퍼레이터 기재보다 융점이 높은 것이 바람직하고, 예를 들면, 무기화합물 및 방향족 폴리아미드를 함유하고 있는 것이 바람직하다. It is preferable that melting | fusing point is higher than the said separator base material, and, for example, it is preferable that the heat resistant layer contains an inorganic compound and an aromatic polyamide.

상기 무기화합물을 예를 들면, LiAlO2, LiAl5O8, Li5AlO4, MgO, MgAl2O4, BaTiO3, CoAl2O4, Li2SiO4, Li2B407, Li2MoO3 등의 산화물, Li3PO4, AlPO4, Li3PO4, YPO4, (ZrO)2P2O7, ZrP2O7 등의 인산화합물, Al(OH)3, Al(OH)n·H2O, Mg(OH)2 등의 수산화물, MgCO3, BaCO3, Li2CO3 등의 탄산화합물을 사용할 수 있다. 이때, 상기 무기화합물은, 단독으로 이용될 수도 있고, 2종 이상이 병용되어 사용될 수도 있다. Examples of the inorganic compound include LiAlO 2 , LiAl 5 O 8 , Li 5 AlO 4 , MgO, MgAl 2 O 4 , BaTiO 3 , CoAl 2 O 4 , Li 2 SiO 4 , Li 2 B 4 0 7 , Li 2 Oxides such as MoO 3 , Li 3 PO 4 , AlPO 4 , Li 3 PO 4 , YPO 4 , phosphoric acid compounds such as (ZrO) 2 P 2 O 7 , ZrP 2 O 7 , Al (OH) 3 , Al (OH) carbonate compounds such as n · H 2 O, Mg hydroxides, such as (OH) 2, MgCO 3, BaCO 3, Li 2 CO 3 may be used. In this case, the inorganic compound may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.

상기 방향족 폴리아미드를 예를 들면, 폴리(페닐렌테레프탈아미드), 폴리(벤즈아미드), 폴리(4,4'-벤즈아닐리드테레프탈아미드), 폴리(페닐렌-4,4'-비페닐렌디카르본산아미드), 폴리(페닐렌-2,6-나프탈렌디카르본산 아미드), 폴리(2-클로로-페닐렌테레프탈아미드), 페닐렌테레프탈아미드/2,6-디클로로페닐렌테레프탈아미드 및 이들의 공중합체를 사용할 수 있다. 이들의 방향족 폴리아미드의 광학특성은 메타가 될 수도 있고, 파라가 될 수도 있다. Examples of the aromatic polyamide include poly (phenylene terephthalamide), poly (benzamide), poly (4,4'-benzanilide terephthalamide), and poly (phenylene-4,4'-biphenylenedica Carboxylic acid amide), poly (phenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide), poly (2-chloro-phenylene terephthalamide), phenylene terephthalamide / 2,6-dichlorophenylene terephthalamide and their Copolymers can be used. The optical properties of these aromatic polyamides may be meta or para.

이러한 방향족 폴리아미드는 융점이 180 ℃ 이상이다. 따라서, 전지 온도가 상승하는 경우, 융점이 120 내지 130 ℃ 범위인 폴리에틸렌 또는 융점이 140 내지 150 ℃ 범위인 폴리프로필렌으로 이루어진 세퍼레이터 기재가 용융될지라도 내열층은 용융되지 않으므로, 세퍼레이터의 골격은 유지할 수 있는 것이다. 따라서, 쇼트를 방지할 수 있다. 특히, 상기 방향족 폴리아미드는 융점이 250 ℃ 이상인 방향족 폴리아미드가 보다 바람직하다. These aromatic polyamides have a melting point of at least 180 ° C. Therefore, when the battery temperature rises, even if the separator substrate made of polyethylene having a melting point in the range of 120 to 130 ° C. or polypropylene having a melting point in the range of 140 to 150 ° C. is melted, the heat resistant layer is not melted, so that the skeleton of the separator can be maintained. It is. Therefore, a short can be prevented. In particular, the aromatic polyamide is more preferably an aromatic polyamide having a melting point of 250 ° C or higher.

이러한 무기화합물 또는 방향족 폴리아미드를 함유하는 내열층은 다수의 공극을 함유하는 다공질이다. 상기 내열층의 공극률은 50 내지 90 부피%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 60 내지 90 부피%이다. 상기 공극률이 50 부피% 미 만이면, 상기 내열층의 쿠션성이 저하되고, 전극 충방전시의 팽창·수축에 따른 체적 변화를 충분히 흡수할 수 없다. 한편, 상기 공극률이 90 부피%를 초과하는 경우에는 기계적 강도가 부족하여 쉽게 깨질 수 있으므로, 상기 범위의 공극률을 가지는 내열층을 사용하는 것이 좋다. The heat resistant layer containing such an inorganic compound or aromatic polyamide is porous containing a large number of pores. The porosity of the heat resistant layer is preferably 50 to 90% by volume, more preferably 60 to 90% by volume. If the porosity is less than 50% by volume, the cushioning property of the heat resistant layer is lowered, and the volume change due to expansion and contraction during electrode charge / discharge cannot be sufficiently absorbed. On the other hand, if the porosity is greater than 90% by volume, the mechanical strength is insufficient and can be easily broken, it is preferable to use a heat resistant layer having a porosity in the above range.

상기 내열층의 두께(한 쪽의 두께)는 2 μm 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 2 내지 20 μm이며, 더욱 바람직하게는 2 내지 10 μm이다. 상기 내열층의 두께가 2 μm 미만이면, 충방전에 수반되는 전극의 팽창·수축에 의한 체적변화를 충분히 흡수할 수 없고, 세퍼레이터 기재에 대한 보강 효과도 충분하지 못하다. 또한, 전지 온도가 상승하여 세퍼레이터 기재가 용융되는 경우, 세퍼레이터의 골격을 유지하지 못하여 쇼트가 발생할 수 있다. 한편, 내열층의 두께가 과대할 경우에는 저항이 커져서 전지의 특성이 저하될 수 있으므로 상기 범위의 두께를 가지는 내열층을 사용하는 것이 좋다. 그러나 이차 전지의 안전성을 최우선으로 고려할 경우는 상기 내열층의 두께는 두꺼운 것이 좋다. It is preferable that the thickness (one thickness) of the said heat resistant layer is 2 micrometers or more, More preferably, it is 2-20 micrometers, More preferably, it is 2-10 micrometers. When the thickness of the heat resistant layer is less than 2 µm, the volume change due to expansion and contraction of the electrode accompanying charge and discharge cannot be sufficiently absorbed, and the reinforcing effect on the separator substrate is also insufficient. In addition, when the battery temperature rises and the separator substrate is melted, shortage may occur because the skeleton of the separator cannot be maintained. On the other hand, when the thickness of the heat resistant layer is excessive, since the resistance may increase and the characteristics of the battery may be deteriorated, it is preferable to use a heat resistant layer having the thickness in the above range. However, when the safety of the secondary battery is considered as a top priority, the thickness of the heat resistant layer is preferably thick.

상기 내열층이 방향족 폴리아미드와 무기화합물을 동시에 함유하는 경우, 이들의 함량비는 방향족 폴리아미드 5 내지 50 중량%일 때, 무기화합물 95 내지 50 중량%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 방향족 폴리아미드 10 내지 30 중량%일 때, 무기화합물 90 내지 70 중량%이며, 더욱 바람직하게는 방향족 폴리아미드 15 내지 25 중량%일 때, 무기화합물 85 내지 75 중량%이다. When the heat-resistant layer simultaneously contains an aromatic polyamide and an inorganic compound, when the content ratio thereof is 5 to 50% by weight of an aromatic polyamide, it is preferable that the inorganic compound is 95 to 50% by weight, more preferably aromatic polyamide. When the amide is 10 to 30% by weight, the inorganic compound is 90 to 70% by weight, and more preferably when the aromatic polyamide is 15 to 25% by weight, the inorganic compound is 85 to 75% by weight.

상기 무기화합물이 방향족 폴리아미드에 대하여, 50 중량% 미만인 경우에는 방향족 폴리아미드에 의해 형성되는 다공질에 대한 내열성 증강 효과 및 전극에 포 함되는 전이금속의 안정화 효과가 불충분할 수 있다. 한편, 상기 무기화합물이 방향족 폴리아미드에 대하여, 95 중량%를 초과하는 경우에는, 방향족 폴리아미드에 의한 다공질의 형성이 무기화합물에 의해 저해됨으로써 강도가 감소하여 물러질 수 있다. 또한, 무기화합물의 함유량이 95 내지 50 중량% 범위 밖의 함량으로 포함되는 경우에는 이차 전지의 전지저항이 상승하여 열화되기 쉬우므로 상기한 바람직한 범위의 함량으로 함유되는 것이 좋다 When the inorganic compound is less than 50% by weight relative to the aromatic polyamide, the effect of enhancing heat resistance to the porous formed by the aromatic polyamide and stabilizing effect of the transition metal included in the electrode may be insufficient. On the other hand, when the inorganic compound exceeds 95% by weight with respect to the aromatic polyamide, the formation of the porous by the aromatic polyamide is inhibited by the inorganic compound, so that the strength may decrease and recede. In addition, when the content of the inorganic compound is included in the content outside the range of 95 to 50% by weight, the battery resistance of the secondary battery is easily increased and deteriorated.

본 발명의 다른 일구현예에 따르면, 다음과 같은 방법을 이용한 본 발명에 따른 비수계 이차 전지용 세퍼레이터의 제조방법을 제공한다.According to another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a separator for a non-aqueous secondary battery according to the present invention using the following method is provided.

먼저, 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등으로 이루어지는 세퍼레이터의 기재표면을 친수성기로 수식하여, 세퍼레이터 기재표면의 습윤성을 40 mN/m 이상으로 한다.First, the base material surface of the separator which consists of polyethylene, a polypropylene, etc. is modified by a hydrophilic group, and the wettability of the surface material of a separator is made 40 mN / m or more.

상기 세퍼레이터 기재의 표면을 친수성기로 수식하는 방법으로는 당 분야에서 일반적으로 사용하는 방법으로, 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 코로나 방전, 플라즈마 처리, 이온 주입, 이온 빔 믹싱 등을 이용한 방법을 사용할 수 있고, 세퍼레이터 기재의 종류에 따라서 선택적으로 사용할 수 있는다. The method of modifying the surface of the separator substrate with a hydrophilic group is a method generally used in the art, and is not particularly limited. For example, a method using corona discharge, plasma treatment, ion implantation, ion beam mixing, or the like may be used. It can be used selectively according to the kind of separator base material.

상기 방법을 이용하여 친수성기로 세퍼레이터 기재의 표면을 수식함으로써, 폴리프로필렌 등과 같이 극성이 낮은 세퍼레이터 기재에 극성이 높은 내열층용 도포액을 도포하는 것이 용이해질 수 있다. 즉, 세퍼레이터 기재 표면 전체적으로 균일하게 내열층을 형성할 수 있다. By modifying the surface of the separator substrate with a hydrophilic group using the above method, it is easy to apply the coating liquid for a high polarity heat-resistant layer to a separator substrate having a low polarity such as polypropylene. That is, a heat resistant layer can be formed uniformly on the whole surface of a separator base material.

이어서, 친수성기에 의해 수식된 상기 세퍼레이터의 기재표면에 내열층용 도 포액을 도포하여 내열층을 형성한다. Subsequently, the coating liquid for a heat resistant layer is apply | coated to the base material surface of the said separator modified by the hydrophilic group, and a heat resistant layer is formed.

더욱 구체적으로, 상기 방향족 폴리아미드를 N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 테트라메틸 우레아 등의 극성 유기 용매에 용해한다. 상기 방향족 폴리아미드 용액 중에 무기화합물을 분산시켜 슬러리 용액을 제조한다. 상기 얻어진 슬러리 용액을 내열층용 도포액으로 사용하여 세퍼레이터 기재표면에 도포한다.More specifically, the aromatic polyamide is dissolved in polar organic solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and tetramethyl urea. A slurry solution is prepared by dispersing an inorganic compound in the aromatic polyamide solution. The obtained slurry solution is applied to the surface of the separator base material using the coating liquid for the heat resistant layer.

상기 슬러리 용액을 도포하여 얻어진 세퍼레이터를 20 ℃ 이상의 온도 및 일정 습도 조건에 탑재함으로써, 세퍼레이터 기재표면에 무기화합물이 분산된 방향족 아라미드가 석출되도록 한다. 그 후, 상기 세퍼레이터를 수계 용액 또는 알코올계 용액 등으로 이루어지는 응고액 중에 침지시킨다. 이 후, 세퍼레이터 표면에서 극성유기용매를 증발시켜 제거한다. 극성유기용매가 제거된 세퍼레이터를 세퍼레이터 기재의 융점 이하에서 건조하면, 기재표면에 내열층이 형성된 세퍼레이터가 얻어진다.The separator obtained by applying the slurry solution is mounted at a temperature of 20 ° C. or higher and constant humidity so that the aromatic aramid in which the inorganic compound is dispersed on the surface of the separator substrate is precipitated. Thereafter, the separator is immersed in a coagulating solution composed of an aqueous solution, an alcoholic solution, or the like. Thereafter, the polar organic solvent is removed by evaporation from the separator surface. When the separator from which the polar organic solvent has been removed is dried below the melting point of the separator substrate, a separator having a heat resistant layer formed on the surface of the substrate is obtained.

본 발명의 또 다른 일구현예에 따르면, 상기 비수계 이차 전지용 세퍼레이터를 포함하는 비수계 이처전지를 제공한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a non-aqueous battery comprising the separator for the non-aqueous secondary battery.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only examples of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

[[ 실시예Example 1] One]

결착재료인 폴리불화비닐리덴(쿠레하화학공업 주식회사제, #1100)이 용해된 N-메틸-2-피롤리돈 용액을 제조하고, 상기 얻어진 용액에 LiNi0 .80Co0 .15Al0 .05O2(이하, NCA) 85 중량%와 전기전도카본 10 중량%를 혼합하여 슬러리화하였다.  상기 제조된 양극 슬러리를 두께 15 μm의 Al 박막 위로 균일하게 도포하고, 건조하여 양극을 제조하였다.  상기 양극은 NCA: 전기전도카본: 폴리불화비닐리덴의 중량비가 85: 10: 5이었다. The binder material of polyvinylidene fluoride (kureha Chemical Co., Ltd., # 1100) is dissolved N- methyl-2-pyrrolidone to prepare a solution, and money, LiNi Co 0 .80 0 .15 0 .05 Al in the resulting solution 85% by weight of O 2 (hereinafter, NCA) and 10% by weight of conductive carbon were mixed and slurried. The prepared positive electrode slurry was uniformly applied onto an Al thin film having a thickness of 15 μm, and dried to prepare a positive electrode. The positive electrode had a weight ratio of NCA: electroconductive carbon: polyvinylidene fluoride 85: 10: 5.

압연에 의해 양극 합재의 밀도가 2.4 g/cm3이 되도록 조정하였다. 최종의 두께는 60 μm이었다. 극판 사이즈가 길이 210 mm, 폭 54 mm가 되도록 절단하고, 길이 방향의 10 mm 부분은 양극합재를 박리하고, 거기에 알루미늄 리드를 용접하였다. 또한, 100 ℃에서 10 시간 동안 진공건조함으로써 양극판을 제작하였다.By rolling, the positive electrode mixture was adjusted to have a density of 2.4 g / cm 3 . The final thickness was 60 μm. The electrode plate was cut to have a length of 210 mm and a width of 54 mm, and the 10 mm portion in the longitudinal direction was stripped of the positive electrode mixture material, and an aluminum lead was welded thereto. In addition, a positive electrode plate was prepared by vacuum drying at 100 ° C. for 10 hours.

이후, 탄소재료분말을 음극활물질로 사용하여, 상기 탄소재료분말과 96 중량% 및 결착제가 되는 폴리불화비닐리덴 4 중량%를 혼합하여 N-메틸-2-피롤리돈에 분산시켜 음극 슬러리를 제조하였다. 그리고 상기 음극 슬러리를 두께 10 μm의 구리 박막 위로 균일하게 도포하고, 건조하여 음극을 제조하였다. Thereafter, using the carbon material powder as a negative electrode active material, 96% by weight of the carbon material powder and 4% by weight of polyvinylidene fluoride to be a binder were mixed and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a negative electrode slurry. It was. The negative electrode slurry was uniformly coated on a copper thin film having a thickness of 10 μm, and dried to prepare a negative electrode.

압연에 의해 음극 합재의 밀도가 1.2 g/cm3이 되도록 조정하였다. 최종의 두께는 70 μm이었다. 극판 사이즈가 길이 250 mm, 폭 58 mm가 되도록 절단하고, 길이 방향의 10 mm 부분은 음극 합재를 박리하고, 거기에 니켈 리드를 용접하였다. 또한, 100 ℃에서 10 시간 동안 진공건조함으로써 음극판을 제작하였다.By rolling, it adjusted so that the density of negative electrode mixture might be 1.2 g / cm <3> . The final thickness was 70 μm. It cut so that a pole plate size might be 250 mm in length, and 58 mm in width, The 10 mm part of the longitudinal direction peeled the negative electrode compound material, and welded the nickel lead to it. Further, a negative electrode plate was prepared by vacuum drying at 100 ° C. for 10 hours.

폴리프로필렌(PP)의 다공질막으로 이루어진 세퍼레이터 기재에, ASA-4(신광 전기계장 주식회사제)를 이용하여 하기 표 1에 기재된 전압 및 처리 속도로 코로나 방전을 수행하였고, 세퍼레이터 기재표면을 친수성기로 수식하였다. 코로나 방전 후의 세퍼레이터 기재의 표면의 습윤성은 다음과 같이 평가하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다. A separator substrate made of a porous film of polypropylene (PP) was subjected to corona discharge using ASA-4 (manufactured by Shin-Kwang Electric Instrument Co., Ltd.) at the voltages and treatment rates shown in Table 1 below, and the separator substrate surface was modified with a hydrophilic group. It was. The wettability of the surface of the separator base material after corona discharge was evaluated as follows. The results are shown in Table 1 below.

<습윤성 평가> <Wetability Evaluation>

습윤성의 평가는 일본공업규격(JIS K 6768)에 준하여 수행하였고, 시판되고 있는 표준액(JIS K 6768) 22.6 내지 73 mN/m을 면봉에 담근 후, 코로나 방전 후의 세퍼레이터 기재의 표면에 도포하였다. 이때, 발수하지 않고 표면에 젖는 시험용 혼합액 번호(mN/m)의 최소값을 기록하여 지수로 평가하였다. 실시예 1의 습윤성은 47 mN/m이었다. The wettability was evaluated according to Japanese Industrial Standard (JIS K 6768), and 22.6 to 73 mN / m of commercially available standard solution (JIS K 6768) was immersed in a cotton swab and then applied to the surface of the separator substrate after corona discharge. At this time, the minimum value of the test mixed solution number (mN / m) wet to the surface without water repellency was recorded and evaluated by the index. The wettability of Example 1 was 47 mN / m.

코로나 방전 후의 세퍼레이터 기재에 대하여, 방향족 폴리아미드(폴리(페닐렌테레프탈아미드))와 Al(OH)3을 중량비 15:85로 함유하는 내열층용 도포액을 상기 세퍼레이터 기재의 한 면에 4 μm의 두께로 도포하고, 내열층이 형성된 세퍼레이터를 제작하였다. To the separator substrate after corona discharge, a coating liquid for a heat-resistant layer containing aromatic polyamide (poly (phenylene terephthalamide)) and Al (OH) 3 in a weight ratio of 15:85 was 4 μm on one side of the separator substrate. The separator was applied to produce a separator having a heat resistant layer.

또한, 상기 내열층이 형성된 세퍼레이터에 대하여, 내열층의 밀착성 및 결착성을 평가하기 위하여, 다음과 같은 시험을 수행하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.In addition, in order to evaluate the adhesion and binding property of the heat resistant layer, the following test was performed on the separator on which the heat resistant layer was formed. The results are shown in Table 1 below.

<박리 시험 후 <After peeling test 내열층의Heat-resistant 잔존상태 평가>  Survival Assessment>

내열층의 평가는 1 cm 간격의 격자(grid)를 붙인 세퍼레이터에 비닐 테이 프(JIS C 2336)를 붙이고, 벗긴 후의 격자(grid)의 상태를 확인하고, 내열층의 잔존율을 측정함으로써 평가하였다. 실시예 1의 잔존율은 80%였다. Evaluation of the heat resistant layer was evaluated by attaching a vinyl tape (JIS C 2336) to a separator with a grid of 1 cm intervals, checking the state of the grid after peeling off, and measuring the residual ratio of the heat resistant layer. . The residual ratio of Example 1 was 80%.

상기한 바와 같이 제작된 양극판, 음극판 및 세퍼레이터를, 음극판, 세퍼레이터, 양극판의 순서로 놓되, 양극의 알루미늄 리드가 내주측, 음극의 니켈 리드가 최외주측이 되도록 놓은 후, 적층하였다. 상기 적층된 음극판, 세퍼레이터 및 양극판은 감아서 전극군을 형성하였다. 이때, 최외주가 되는 음극판은 음극합재의 도포부가 완전히 감기고, 음극 리드가 세퍼레이터에 감길 때까지 장력을 가한 후, 세퍼레이터와 함께 잘라내었다. 그 후, 가장 외주부분에 느슨해지는 현상이 없도록 감은 후, 최외주의 음극 리드를 테이프로 고정함으로써, 전극소자를 제작하였다. The positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator prepared as described above were placed in the order of the negative electrode plate, the separator, and the positive electrode plate, and the aluminum lead of the positive electrode was placed on the inner circumferential side, and the nickel lead of the negative electrode was placed on the outermost circumferential side, and then laminated. The laminated negative electrode plate, separator, and positive electrode plate were wound to form an electrode group. At this time, the negative electrode plate, which is the outermost circumference, was tensioned until the coated portion of the negative electrode mixture was completely wound and the negative electrode lead was wound around the separator, and then cut out together with the separator. Then, after winding so that the outer peripheral part may not loosen, the outermost negative electrode lead was fixed with tape, and the electrode element was produced.

상기 전극소자를 전지 캔에 삽입하고, 비수전해질용액으로서 에틸렌카보네이트, 디메틸카보네이트 및 에틸메틸카보네이트가 30:40:30의 부피비로 혼합된 혼합액에 LiPF6이 1 mol/L가 되도록 용해시킨 것을 함침하였다. 양극단자를 겸하는 전지 덮개를 씌우고 개스킷을 개재하여 18650 사이즈의 원통형 전지를 얻었다. The electrode element was inserted into a battery can and impregnated with a mixture of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 30:40:30 as a nonaqueous electrolyte so that LiPF 6 was dissolved to 1 mol / L. . A 18650 size cylindrical battery was obtained with a battery cover serving as a positive electrode terminal and a gasket.

얻어진 이차 전지의 전지특성을 평가하기 위하여, 다음과 같은 시험을 수행하였다. 그 결과는 하기 표 1에 기재하였다. In order to evaluate the battery characteristics of the obtained secondary battery, the following test was performed. The results are shown in Table 1 below.

<용량유지 특성 평가> <Capacity maintenance characteristic evaluation>

상기 이차 전지를 정전류(0.5C) 및 정전압(4.3V)으로 충전한 후, 방전 시종전압 2.75 V까지 0.5 C 방전을 300 사이클 실시하고, 300 사이클 종료 후의 용량 유지율을 측정하였다. 실시예 1의 용량유지율은 92%였다. After charging the secondary battery at a constant current (0.5C) and a constant voltage (4.3V), 300 cycles of 0.5 C discharge were carried out to a discharge starting voltage of 2.75 V, and the capacity retention rate after the end of 300 cycles was measured. The capacity retention rate of Example 1 was 92%.

<출력 특성 평가> <Output characteristic evaluation>

상기 이차 전지를 SOC(충전 상태) 60 %에 조정하고, 3 C에서 10 초 방전하고, 10 초간 방전 중지하였다. 이어서, 3 C으로 10 초 충전하고, 10 초간 충전 중지하였다. The secondary battery was adjusted to 60% SOC (charged state), discharged at 3 C for 10 seconds, and discharge was stopped for 10 seconds. Subsequently, charging was carried out at 3 C for 10 seconds and charging was stopped for 10 seconds.

동일한 방법으로 5 C 및 10 C의 조건으로 연속해서 측정하였고, 시험전의 OCV(개방 전위)과 3 C, 5 C, 및 10 C의 10 초 방전 후의 전압을 Y축에, 전류 값을 X축에 플롯하였다. 상기 플롯된 직선을 연장하여, 2 V일 때의 전류 값을 구하고, 출력(W)=전류 값(A)×2 (V) 식에 대입함으로써, 출력 특성을 얻었다. 실시예 1의 출력 특성은 11 W이었다.In the same manner, measurements were made continuously under the conditions of 5 C and 10 C. The OCV (opening potential) and the voltage after 10 seconds of discharge of 3 C, 5 C, and 10 C before the test were plotted on the Y axis and the current value was plotted on the X axis. Plot. The plotted straight line was extended, the current value at 2 V was obtained, and the output characteristic was obtained by substituting the equation for output (W) = current value (A) x 2 (V). The output characteristic of Example 1 was 11W.

[[ 실시예Example 2, 3 및 4] 2, 3 and 4]

코로나 방전처리의 속도를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하고 평가하였다. A battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the speed of the corona discharge treatment was changed as shown in Table 1 below.

[[ 실시예Example 5] 5]

세퍼레이터 기재로 폴리에틸렌(PE)을 사용하고, 코로나 방전 처리의 조건을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하고 평가하였다.A battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that polyethylene (PE) was used as the separator substrate and the conditions of the corona discharge treatment were changed as shown in Table 1 below.

[[ 비교예Comparative example 1] One]

코로나 방전을 수행하지 않고, 내열층을 도포한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하고 평가하였다.A battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the heat resistant layer was not applied without performing a corona discharge.

[[ 비교예Comparative example 2 및 3] 2 and 3]

코로나 방전 처리의 조건을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하고 평가하였다.A battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the conditions of the corona discharge treatment were changed as shown in Table 1 below.

[[ 비교예Comparative example 4] 4]

세퍼레이터 기재로 폴리에틸렌(PE)을 사용하고, 코로나 방전 처리의 조건을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하고 평가하였다.A battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that polyethylene (PE) was used as the separator substrate and the conditions of the corona discharge treatment were changed as shown in Table 1 below.

[[ 비교예Comparative example 5] 5]

세퍼레이터 기재로 폴리에틸렌(PE)을 사용하고, 코로나 방전을 수행하지 않고, 내열층을 도포한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 전지를 제조하고 평가하였다.A battery was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that polyethylene (PE) was used as the separator substrate and the heat resistant layer was applied without performing corona discharge.

[표 1]TABLE 1

세퍼레이터 기재 재료Separator base material 코로나방전처리Corona Discharge Treatment 습윤성
(mN/m)
Wettability
(mN / m)
박리 시험 후 내열층의 잔존상태 (%)Residual state of heat-resistant layer after peel test (%) 용량유지특성
(%)
Capacity Maintenance Characteristics
(%)
출력
특성
(w)
Print
characteristic
(w)
전압
(V)
Voltage
(V)
속도
(m/min )
speed
(m / min)
실시예Example 1One PPPP 1414 33 4747 8080 9292 1111 22 PPPP 1414 1212 4444 8080 9191 1111 33 PPPP 1414 1818 4242 7070 8888 1010 44 PPPP 1010 33 4141 7070 8888 1010 55 PEPE 1414 1212 4242 9090 9393 1111 비교예Comparative example 1One PPPP -- -- 3030 도포액 도포불가Coating liquid not applicable 3030 77 22 PPPP 1010 2020 3434 2020 3434 77 33 PPPP 55 33 3434 2020 3737 77 44 PEPE 55 2020 3333 5050 7373 88 55 PEPE -- -- 3131 4040 7070 77

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 코로나 방전 처리에 의해 표면의 습윤성이 40 mN/m 이상으로 개량된 세퍼레이터 기재를 이용한 실시예 1 내지 5의 경우, 내열 층의 밀착성 및 결착성의 평가 결과, 기재표면에 형성된 내열층은 대부분 박리되지 않고 잔존하는 것을 확인할 수 있었고, 이러한 세퍼레이터를 사용한 전지는 사이클 특성 및 출력 특성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 1, in Examples 1 to 5 using the separator substrate whose surface wettability was improved to 40 mN / m or more by corona discharge treatment, the evaluation results of the adhesion and binding properties of the heat-resistant layer were found on the substrate surface. It was confirmed that most of the formed heat-resistant layer remained without peeling, and the battery using such a separator was confirmed to have excellent cycle characteristics and output characteristics.

한편, 세퍼레이터 기재표면의 습윤성이 40 mN/m 미만이었던 비교예 1 내지 5의 경우, 세퍼레이터 기재표면에 균일하게 내열층용 도포액을 도포하는 것이 곤란하고, 내열층의 밀착성 및 결착성의 평가 결과, 형성된 내열층도 대부분이 박리해버리는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 이러한 세퍼레이터를 사용한 전지는 사이클 특성 및 출력 특성이 좋지 않은 것을 확인할 수 있었다. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 5 in which the wettability of the separator base surface was less than 40 mN / m, it was difficult to apply the coating liquid for the heat-resistant layer uniformly to the separator base surface, and as a result of evaluation of the adhesion and binding properties of the heat-resistant layer, It was confirmed that most of the heat-resistant layer peeled off. In addition, it was confirmed that the battery using such a separator had poor cycle characteristics and output characteristics.

상기 결과로부터 본 발명의 일 구현예에 따르면, 세퍼레이터 기재와 내열층과의 밀착성 및 결착성이 개선되므로, 충방전을 반복해도, 세퍼레이터 기재표면에 내열층이 유지되어, 세퍼레이터와 전지와의 반응 및 상기 반응에 의한 열화가 억제되어, 전지특성이 우수한 비수계 이차 전지가 얻어지는 것을 명확히 확인할 수 있었다.According to one embodiment of the present invention from the above results, the adhesion between the separator base material and the heat-resistant layer is improved, so even after repeated charge and discharge, the heat-resistant layer is maintained on the surface of the separator base material, the reaction between the separator and the battery and Deterioration by the above reaction was suppressed, and it was clearly confirmed that a non-aqueous secondary battery having excellent battery characteristics was obtained.

본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. The present invention is not limited to the above embodiments, but may be manufactured in various forms, and a person skilled in the art to which the present invention pertains has another specific form without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be appreciated that the present invention may be practiced as. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (7)

세퍼레이터의 기재표면이 내열층에 의해 피복되어 이루어진 세퍼레이터로서, 상기 세퍼레이터의 기재표면은 습윤성이 40 mN/m 이상인 비수계 이차 전지용 세퍼레이터.A separator in which the substrate surface of the separator is covered with a heat resistant layer, wherein the substrate surface of the separator has a wettability of 40 mN / m or more. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 내열층의 융점은 세퍼레이터 기재의 융점보다 높은 것인 비수계 이차 전지용 세퍼레이터.The melting point of the heat-resistant layer is higher than the melting point of the separator substrate separator for non-aqueous secondary battery. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 내열층은 산화물, 탄산화합물, 수산화물 및 인산화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 무기화합물을 함유하는 것인 비수계 이차 전지용 세퍼레이터.The heat-resistant layer is a separator for a non-aqueous secondary battery containing an inorganic compound selected from the group consisting of oxides, carbonate compounds, hydroxides and phosphate compounds. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 내열층은 방향족 폴리아미드를 함유하는 것인 비수계 이차 전지용 세퍼레이터.The heat resistant layer is a separator for a non-aqueous secondary battery containing an aromatic polyamide. 세퍼레이터의 기재표면이 내열층에 의해 피복되어 이루어진 비수계 이차 전지용 세퍼레이터의 제조방법으로서,As a manufacturing method of the separator for non-aqueous secondary batteries, in which the base material surface of a separator is coat | covered with the heat resistant layer, 상기 세퍼레이터의 기재표면을 친수성기로 수식하여, 세퍼레이터 기재표면의 습윤성을 40mN/m이상으로 하는 공정 및 Modifying the substrate surface of the separator with a hydrophilic group to make the wettability of the separator substrate surface 40 mN / m or more; and 친수성기에 의해 수식된 상기 세퍼레이터의 기재표면에 내열층용 도포액을 도포하는 공정을 포함하는 비수계 이차 전지용 세퍼레이터의 제조방법.A method for producing a separator for a non-aqueous secondary battery, comprising the step of applying a coating liquid for a heat-resistant layer to the substrate surface of the separator modified by a hydrophilic group. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 세퍼레이터의 기재표면을 친수성기로 수식하는 방법은 코로나 방전, 플라즈마 처리, 이온 주입, 및 이온 빔 믹싱으로 이루어진 군에서 선택되는 방법을 이용하는 것인 비수계 이차 전지용 세퍼레이터의 제조방법.The method of modifying the substrate surface of the separator with a hydrophilic group is a method of manufacturing a separator for a non-aqueous secondary battery using a method selected from the group consisting of corona discharge, plasma treatment, ion implantation, and ion beam mixing. 제1항 내지 제4항 중에서 어느 한 항에 따른 비수계 이차 전지용 세퍼레이터를 포함하는 비수계 이차 전지.A non-aqueous secondary battery comprising the separator for non-aqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 4.
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KR20140070207A (en) * 2012-11-30 2014-06-10 주식회사 엘지화학 A separator, the manufacturing method thereof, and elecrochemical device containing the same

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