KR20120086038A - Electrode assembly for secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 리튬 이차전지용 젤리-롤형 전극조립체에 관한 것으로, 더 자세하게는 세퍼레이터에 열수축 방지용 PET 테이프를 부착한 내열성이 향상된 리튬 이차전지용 젤리-롤형 전극조립체에 대한 것이다.The present invention relates to a jelly-roll type electrode assembly for a lithium secondary battery, and more particularly, to a jelly-roll type electrode assembly for a lithium secondary battery having improved heat resistance in which a PET tape for preventing heat shrinkage is attached to a separator.
최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기 자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이고 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 촛점이 되고 있으며, 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발로 진행되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the field of application extends to the energy of mobile phones, camcorders, notebook PCs, and even electric vehicles, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more concrete. The electrochemical device is the most attracting field in this respect, and the development of a secondary battery capable of charging and discharging has been the focus of attention, and in recent years in the development of such a battery in order to improve the capacity density and specific energy The research and development of the design of the battery is progressing.
현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990 년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해질을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다. Among the secondary batteries currently applied, lithium secondary batteries developed in the early 1990s have a higher operating voltage and significantly higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd, and sulfuric acid-lead batteries using aqueous electrolytes. I am in the spotlight.
일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극 및 상기 양극과 음극 사이에 개재되는 분리막으로 구성된 단위 셀이 적층 또는 권취된 구조로 금속 캔 또는 라미네이트 시트의 케이스에 내장되고, 그 내부에 전해질이 주입 또는 함침됨으로써 구성된다.In general, a lithium secondary battery has a structure in which a unit cell composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode is laminated or wound and built in a case of a metal can or laminate sheet, and an electrolyte is injected or impregnated therein. It is comprised by doing.
이차전지를 구성하는 양극/분리막/음극 구조의 전극 조립체는 그것의 구조에 따라 크게 젤리-롤형(권취형)과 스택형(적층형)으로 구분된다. 활물질이 도포된 긴 시트형의 양극과 음극 사이에 분리막을 개재하여 권취한 폴딩형 전극조립체 (젤리-롤)과, 소정 크기의 다수의 양극과 음극을 분리막이 개재된 상태에서 순차적으로 적층한 스택형 전극조립체로 분류된다. 그 중, 젤리-롤형 전극조립체는 제조가 용이하고 중량당 에너지 밀도가 높은 장점을 가지고 있다.The electrode assembly of the positive electrode / separation membrane / cathode structure constituting the secondary battery is largely divided into a jelly-roll type (winding type) and a stack type (lamination type) according to its structure. A folding electrode assembly (jelly roll) wound between a long sheet-like cathode and an anode coated with an active material through a separator, and a stack type in which a plurality of anodes and cathodes of a predetermined size were sequentially stacked with a separator therebetween. It is classified as an electrode assembly. Among them, the jelly-roll type electrode assembly has the advantages of easy manufacturing and high energy density per weight.
이러한 젤리-롤형 리튬 이온전지에 분리막으로 통상적으로 사용되는 폴리올레핀계 다공성 기재는 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정 상의 특성으로 인하여 100도 이상의 온도에서 극심한 열 수축 거동을 보이게 된다. 이에, 분리막에 유기-무기 복합층을 도입하여 내열성을 향상시키는 방안이 제시되었지만, 전지성능이 저하되는 문제점과 권취공정에서 권취불량의 발생 및 전지조립 공정에서 무기물 입자의 탈리 등의 문제점이 발생하였다.The polyolefin-based porous substrate commonly used as a separator in such a jelly-roll type lithium ion battery exhibits extreme heat shrinkage behavior at a temperature of 100 degrees or more due to material properties and manufacturing process characteristics including stretching. Thus, a method of improving the heat resistance by introducing an organic-inorganic composite layer into the separator has been proposed, but problems such as deterioration of battery performance, generation of winding failure in the winding process, and desorption of inorganic particles in the battery assembly process have occurred. .
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전지성능 저하를 방지하며 전지 제조가 용이한 내열성이 향상된 젤리-롤형 전극조립체의 제공을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a jelly-roll type electrode assembly with improved heat resistance, which prevents battery performance and is easy to manufacture.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 양극, 제1 세퍼레이터, 음극 및 제2 세퍼레이터가 순차로 적층되어 권취되고, 상기 제1 세퍼레이터와 상기 제2 세퍼레이터는 모두, 다공성 기재 및 상기 다공성 기재의 일면에만 형성되어 있으며, 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물로 된 다공성 코팅층을 구비하며, 상기 제1 세퍼레이터와 상기 제2 세퍼레이터는 이들의 모든 다공성 코팅층이 음극과 대향하도록 배치되어 있는 젤리-롤형 전극조립체를 제공한다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In order to solve the said subject, in this invention, an anode, a 1st separator, a cathode, and a 2nd separator are laminated | stacked one by one sequentially, and the said 1st separator and the said 2nd separator are both a porous base material and only one surface of the said porous base material. And a porous coating layer formed of a mixture of inorganic particles and a binder polymer, wherein the first separator and the second separator provide a jelly-roll type electrode assembly in which all of the porous coating layers thereof face the cathode. .
상기 다공성 기재는 폴리올레핀계 다공성 기재인 것을 사용할 수 있으며, 이러한 폴리올레핀계 다공성 기재로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 및 폴리펜텐 등을 사용하는 것이 바람직하다.The porous substrate may be a polyolefin-based porous substrate, it is preferable to use polyethylene, polypropylene, polybutylene and polypentene as the polyolefin-based porous substrate.
상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 등을 사용할 수 있다.As the inorganic particles, inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, inorganic particles having lithium ion transfer ability, and the like may be used.
이러한 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는 BaTiO3, Pb(Zrx, Ti1 -x)O3 (PZT, 0<x<1), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2 등을 사용하는 것이 바람직하다.Inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr x , Ti 1 -x ) O 3 (PZT, 0 <x <1), Pb 1 - x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT hafnia, 0 <x <1, 0 <y <1), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -xPbTiO 3 (PMN-PT, 0 <x <1), ( HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC, TiO 2 , and the like are preferably used.
또한, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 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), (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 glass 등을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the inorganic particles having a lithium ion transfer ability are 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), (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 (Li x Ge y P z S w , 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5), lithium nitride (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4) Series glass and P 2 S 5 (Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) It is preferable to use series glass etc.
상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 폴리비닐알콜(polyvinyl alchol), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 및 분자량 10,000 g/mol 이하의 저분자 화합물 등을 사용할 수 있다.The binder polymer may be polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polymethylmethacrylate, Polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyvinyl alchol, ethylene vinyl acetate copolymer (polyethylene-co- vinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylflu Lan (cyanoethylpullulan), cyanoethyl Cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose and low molecular weight compounds with a molecular weight of 10,000 g / mol or less Can be used.
상기 무기물 입자 대 바인더 고분자의 조성비는 각각 독립적으로, 10:90 내지 99:1 중량비인 것이 바람직하다.The composition ratio of the inorganic particles to the binder polymer is preferably 10:90 to 99: 1 by weight, respectively.
또한, 본 발명은 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 전해질과 함께 상기 전극조립체를 밀봉 수납하는 케이스를 구비하는 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a secondary battery having a case for sealingly accommodating the electrode assembly together with the jelly-roll electrode assembly and an electrolyte.
음극을 감싸는 다공성 코팅층을 갖는 세퍼레이터를 구비하는 젤리-롤형 전극조립체인 본 발명은 내열성이 우수한 유기-무기 다공성 코팅층을 갖는 세퍼레이터를 사용하므로 전지의 열정 안정성이 우수하고, 상기 세퍼레이터의 단면에만 다공성 코팅층을 구비하므로 통기성이 우수하며, 세퍼레이터의 유기-무기 다공성 코팅층이 양극과 직접적으로 접촉하는 경우보다 사이클 특성이 더 우수하다. The present invention, which is a jelly-roll type electrode assembly having a separator having a porous coating layer surrounding the cathode, uses a separator having an organic-inorganic porous coating layer having excellent heat resistance, and thus has excellent enthusiasm stability of the battery, and the porous coating layer is formed only on the end face of the separator. Because of the excellent breathability, the organic-inorganic porous coating layer of the separator is better than the cycle characteristics when the contact directly with the anode.
그리고, 본 발명은 권취과정에서 다공성 코팅층과 권심 간의 접촉을 방지하므로 상이한 표면 마찰 특성에 의한 권취불량을 방지할 수 있으며, 또한 전극 조립체의 최외각은 다공성 코팅층이 노출되지 않은 세퍼레이터가 배치되므로, 다공성 코팅층의 탈리를 방지할 수 있으며, 마찰력이 증가되지 않으므로 전지케이스와 결합을 통한 전지조립이 용이하다.In addition, the present invention prevents contact between the porous coating layer and the core during the winding process, thereby preventing winding failure due to different surface friction characteristics, and the outermost portion of the electrode assembly is disposed because the separator is not exposed to the porous coating layer. Desorption of the coating layer can be prevented, and since the frictional force is not increased, it is easy to assemble the battery by combining with the battery case.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일 실시예에 따른 다공성 코팅층을 구비하지 않는 세퍼레이터를 사용한 젤리-롤형 전극조립체의 단면도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 다공성 코팅층을 구비한 세퍼레이터를 사용한 젤리-롤형 전극조립체의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1의 사이클 특성 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 세퍼레이터 표면의 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 비교예 1의 세퍼레이터 표면의 SEM 사진이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate exemplary embodiments of the invention and, together with the description of the invention, It should not be construed as limited.
1 is a cross-sectional view of a jelly-roll type electrode assembly using a separator without a porous coating layer according to an embodiment.
2 is a cross-sectional view of a jelly-roll type electrode assembly using a separator having a porous coating layer according to an embodiment.
3 is a cycle characteristic graph of Example 1 and Comparative Example 1 of the present invention.
4 is a SEM photograph of the surface of the separator of Example 1 of the present invention.
5 is a SEM photograph of the surface of the separator of Comparative Example 1 of the present invention.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
도 1에는 일 실시예에 따른 다공성 코팅층이 형성되지 아니한 세퍼레이터를 사용한 젤리-롤형 전극조립체의 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 따른 음극에 접하는 다공성 코팅층을 일면에만 구비하는 세퍼레이터를 사용한 젤리-롤형 전극조립체의 단면도가 도시되어 있다. 하지만, 이하 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.1 is a cross-sectional view of a jelly-roll type electrode assembly using a separator in which a porous coating layer is not formed according to an embodiment, and FIG. 2 illustrates a jelly using a separator having only one surface of a porous coating layer contacting a cathode according to the present invention. A cross-sectional view of a rolled electrode assembly is shown. However, the configuration described in the embodiments and drawings described below are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical idea of the present invention, which can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.
일반적으로 원통형 전지 등에 사용되는 젤리-롤형 전극조립체는 양극과 음극 및 세퍼레이터를 적층하고 권취하여 젤리-롤형 전극조립체를 제조하게 된다. 이러한 전극조립체는 도 1에 나타내었다. In general, a jelly-roll type electrode assembly used in a cylindrical battery or the like is manufactured by stacking and winding a positive electrode, a negative electrode, and a separator. Such an electrode assembly is shown in FIG. 1.
도 1을 참고하면, 양극(30)과 음극(40) 및 이들 전극판 사이에 개재된 세퍼레이터(10, 20)들이 함께 권취된 젤리-롤형 전극조립체(100)는 양극(30)과 세퍼레이터(10)가 돌돌말린 중심부(core)를 구비하고 있다. 이러한 젤리-롤형 전극조립체(100)는 충전 또는 사용과정 중에서 열이 발생하게는 되는 경우에는, 일반적으로 연신하여 제조하게 되는 상기 세퍼레이터(10)는 열수축이 일어나게 되며, 양극(30)은 음극(40)과 접촉될 수 있어 단락에 따른 화재 등의 위험이 있다.Referring to FIG. 1, the jelly-roll
도 2를 참조하면, 본 발명의 젤리-롤형 전극조립체(200)는 양극(30), 제1 세퍼레이터(10), 음극(40) 및 제2 세퍼레이터가 순차로 적층되어 권취되고, 상기 제1 세퍼레이터(10)와 상기 제2 세퍼레이터(20)는 모두, 다공성 기재와 상기 다공성 기재의 일면에만 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 된 다공성 코팅층(11, 21)을 구비하며, 상기 제1 세퍼레이터(10)와 상기 제2 세퍼레이터(20)는 이들의 모든 다공성 코팅층(11, 21)이 음극(40)과 대향하도록 배치되어 있다.Referring to FIG. 2, in the jelly-roll
본 발명의 세퍼레이터(10, 20)들은 다공성 기재 및 상기 다공성 기재의 일면에 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 된 다공성 코팅층(11, 21)을 구비한다. 이러한 다공성 코팅층은 내열성이 우수하므로, 세퍼레이터의 열수축을 방지하는 기능을 한다. 기존의 다공성 코팅층을 구비하는 세퍼레이터는 양면에 모두 다공성 코팅층이 형성되어 있는 것을 사용하는 경우가 많은데, 다공성 코팅층이 양면에 모두 형성되어 있는 세퍼레이터는 통기성이 저하되는 문제가 있으며, 딥코팅에 의해 제조되는 경우가 대부분이므로 균일한 다공성 코팅층을 제조하기가 어려운 문제가 있었다. 그러나, 본 발명의 세퍼레이터(10, 20)들은 일면에만 다공성 코팅층(11, 21)이 형성되어 있으므로 통기성이 상대성으로 우수하며, 슬롯다이 코팅법을 사용하여 제조하므로 두께와 통기도가 균일한 다공성 코팅층을 제공하기가 용이하다.The
본 발명의 다공성 코팅층은 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물로 이루어진 다공성 코팅층으로, 바인더 고분자가 무기물 입자들이 서로 결착된 상태를 유지할 수 있도록, 이들을 서로 부착(즉, 바인더 고분자가 무기물 입자 사이를 연결 및 고정)시키고 있으며, 또한 다공성 코팅층은 바인더 고분자에 의해 다공성 기재와 결착된 상태를 유지한다. 다공성 코팅층의 무기물 입자들은 실질적으로 서로 접촉한 상태로 최밀 충전된 구조로 존재하며, 무기물 입자들이 접촉된 상태에서 생기는 틈새 공간(interstitial volume)이 다공성 코팅층의 기공이 된다. 특히 본 발명의 다공성 코팅층은 양극과 직접 접촉하지 않는 데, 양극에 접촉하는 경우보다 사이클 특성이 우수해지고, 또한 기공성이 우수함을 알 수 있었다. The porous coating layer of the present invention is a porous coating layer composed of a mixture of inorganic particles and a binder polymer, the binder polymer is attached to each other (that is, the binder polymer is connected and fixed between the inorganic particles, so that the inorganic particles can remain bound to each other) In addition, the porous coating layer is bound to the porous substrate by the binder polymer. The inorganic particles of the porous coating layer are present in the closest-filled structure substantially in contact with each other, and the interstitial volume generated when the inorganic particles are in contact with each other becomes pores of the porous coating layer. In particular, the porous coating layer of the present invention is not in direct contact with the positive electrode, it was found that the cycle characteristics are better than the contact with the positive electrode, and also excellent porosity.
본 발명은 양극(30), 제1 세퍼레이터(10), 음극(40) 및 제2 세퍼레이터(20)의 순서로 적층하고 한쪽의 끝부분을 권심(mandrel)에 감아서 권취하여 젤리-롤형 전극조립체를 제조한다. 이때에, 다공성 코팅층과 권심이 접촉하게 되는 경우에는 권심과 다공성 코팅층 간에 점착이 발생할 수 있어, 권취불량의 젤리-롤형 전극조립체가 제조될 가능성이 높지만, 본 발명은 단면 다공성 코팅층을 구비하는 세퍼레이터를 사용하고, 다공성 코팅층이 권심과 직접적으로 접촉하기 않도록 음극을 향하게 적층하였으므로 상기와 같은 권취불량의 염려가 적다.The present invention is laminated in the order of the
권취된 젤리-롤형 전극조립체는 최종적으로 전지케이스에 삽입하여 전지를 제조하게 되는데, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 등의 전지케이스를 사용하게 되며, 이때 전지케이스에 삽입시에 전극조립체 표면의 마찰력이 크게 되면 조립이 용이하지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명의 젤리-롤형 전극조립체의 최외면은 다공성 코팅층이 형성되지 아니한 면의 세퍼레이터가 배치되므로 마찰력이 크지 않다. 또한, 젤리-롤형 전극조립체의 최외면에 다공성 코팅층이 노출되는 경우에는 전지케이스에 삽입시에 마찰 등에 의해서 다공성 코팅층의 탈리가 발생할 수 있지만, 본 발명의 젤리-롤형 전극조립체는 최외면에 다공성 코팅층이 노출되지 않으므로 탈리를 방지할 수 있다.The wound jelly-roll type electrode assembly is finally inserted into a battery case to manufacture a battery. A battery case, such as a cylindrical, square, or pouch type, using a can is used. If the frictional force of the assembly surface is large, assembly may not be easy. However, the outermost surface of the jelly-roll type electrode assembly of the present invention does not have a large friction force because the separator of the surface on which the porous coating layer is not formed is disposed. In addition, when the porous coating layer is exposed on the outermost surface of the jelly-roll type electrode assembly, detachment of the porous coating layer may occur due to friction when inserted into the battery case, but the jelly-roll type electrode assembly of the present invention has a porous coating layer on the outermost surface thereof. Since it is not exposed, desorption can be prevented.
본 발명에 사용되는 다공성 기재는 폴리올레핀계 다공성 기재를 포함하여 이루어진 것을 사용할 수 있으며, 이러한 폴리올레핀계 다공성 기재로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 및 폴리펜텐 등을 사용하는 것이 바람직하다.The porous substrate used in the present invention can be used including a polyolefin-based porous substrate, it is preferable to use polyethylene, polypropylene, polybutylene and polypentene as such a polyolefin-based porous substrate.
상기 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 등을 사용할 수 있다.As the inorganic particles, inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, inorganic particles having lithium ion transfer ability, and the like may be used.
이러한 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는 BaTiO3, Pb(Zrx, Ti1 -x)O3 (PZT, 0<x<1), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2 등을 사용하는 것이 바람직하다.Inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr x , Ti 1 -x ) O 3 (PZT, 0 <x <1), Pb 1 - x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT hafnia, 0 <x <1, 0 <y <1), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -xPbTiO 3 (PMN-PT, 0 <x <1), ( HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC, TiO 2 , and the like are preferably used.
또한, 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 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), (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 glass 등을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the inorganic particles having a lithium ion transfer ability are 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), (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 (Li x Ge y P z S w , 0 <x <4, 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5), lithium nitride (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4) Series glass and P 2 S 5 (Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) It is preferable to use series glass etc.
상기 바인더 고분자는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 폴리비닐알콜(polyvinyl alchol), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 및 분자량 10,000 g/mol 이하의 저분자 화합물 등을 사용할 수 있다.The binder polymer may be polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polymethylmethacrylate, Polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyvinyl alchol, ethylene vinyl acetate copolymer (polyethylene-co- vinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylflu Lan (cyanoethylpullulan), cyanoethyl Cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carboxyl methyl cellulose and low molecular weight compounds with a molecular weight of 10,000 g / mol or less Can be used.
상기 무기물 입자 대 바인더 고분자의 조성비는 각각 독립적으로, 10:90 내지 99:1 중량비인 것이 바람직하다.The composition ratio of the inorganic particles to the binder polymer is preferably 10:90 to 99: 1 by weight, respectively.
또한, 본 발명은 상기 젤리-롤형 전극조립체 및 전해질과 함께 상기 전극조립체를 밀봉 수납하는 케이스를 구비하는 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a secondary battery having a case for sealingly accommodating the electrode assembly together with the jelly-roll electrode assembly and an electrolyte.
본 발명의 양극과 음극의 양 전극으로는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질을 전극 전류집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다. 상기 전극활물질 중 양극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 양극에 사용될 수 있는 통상적인 양극활물질이 사용 가능하며, 특히 리튬망간산화물, 리튬코발트산화물, 리튬니켈산화물, 리튬철산화물 또는 이들을 조합한 리튬복합산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 음극활물질의 비제한적인 예로는 종래 전기화학소자의 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.The positive electrode and the negative electrode of the present invention are not particularly limited, and according to a conventional method known in the art, the electrode active material may be prepared in a form bound to the electrode current collector. 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 combinations thereof It is preferable to use one lithium composite oxide. Non-limiting examples of the negative electrode active material may be a conventional negative electrode active material that can be used for the negative electrode of the conventional electrochemical device, in particular lithium metal or lithium alloys, 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 발명의 전극조립체에서 사용될 수 있는 전해질은 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 (g-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 전해질 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.Electrolyte that may be used in the electrode assembly of the present invention is A + B - A salt of the structure, such as, A + comprises Li +, Na +, an alkali metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as K + 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 ( Salts containing ions consisting of anions such as CF 2 SO 2 ) 3 - or a combination thereof are 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), ethylmethylcarbonate (EMC), gamma butyrolactone (g- Butyrolactone) or a mixture thereof, or dissolved in an organic solvent, but is not limited thereto. The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage in the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and the required physical properties of the final product. That is, it may be applied before the battery assembly or at the end of battery assembly.
본 발명의 전극조립체에서 사용될 수 있는 전해질은 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 (g-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 상기 전해질 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조 공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.Electrolyte that may be used in the electrode assembly of the present invention is A + B - A salt of the structure, such as, A + comprises Li +, Na +, an alkali metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as K + 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 ( Salts containing ions consisting of anions such as CF 2 SO 2 ) 3 - or a combination thereof are 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), ethylmethylcarbonate (EMC), gamma butyrolactone (g- Butyrolactone) or a mixture thereof, or dissolved in an organic solvent, but is not limited thereto. The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage in the battery manufacturing process, depending on the manufacturing process and the required physical properties of the final product. That is, it may be applied before the battery assembly or at the end of battery assembly.
본 발명에서 사용되는 전지 케이스는 당분야에서 통상적으로 사용되는 것이 채택될 수 있고, 전지의 용도에 따른 외형에 제한이 없으며, 예를 들면, 캔을 사용한 원통형, 각형, 파우치(pouch)형 또는 코인(coin)형 등이 될 수 있다.
The battery case used in the present invention may be adopted that is commonly used in the art, there is no limitation on the appearance according to the use of the battery, for example, cylindrical, square, pouch type or coin using a can (coin) type and the like.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
실시예Example
제조예Manufacturing example . 단면 다공성 코팅층 . Single sided porous coating layer 세퍼레이터의Separator 제조 Produce
Al2O3와 BaTiO3를 9:1로 혼합한 무기물 18 중량%에 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (PVdF-HFP)과 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol)을 9:1로 혼합한 유기물 2 중량%를 아세톤에 용해시켜 슬러리를 준비하였다. 상기 슬러리를 폴리올레핀 계열의 SK사 제품인 312HT 필름의 일면에 코팅한 후 건조하여 3㎛ 두께의 다공성 코팅층을 형성하였다.
18: 1 wt% of Al 2 O 3 and BaTiO 3 mixed with polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene (PVdF-HFP) and cyanoethylpolyvinylalcohol in a 9: 1 mixture 2 wt% of one organic was dissolved in acetone to prepare a slurry. The slurry was coated on one surface of a 312HT film manufactured by SK Corporation, a polyolefin-based film, and dried to form a porous coating layer having a thickness of 3 μm.
실시예Example 1. 다공성 코팅층이 음극과 접하는 전극 조립체 1. Electrode assembly in which the porous coating layer is in contact with the cathode
양극 제조Anode manufacturing
양극활물질로 LiCoO2 94 중량%, 도전제로 카본블랙 3 중량%, 결합제로 PVdF 3 중량%를 용제인 N-메틸-2피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 양극 집전체인 두께가 20㎛ 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 a solvent, N-methyl-2pyrrolidone (NMP). The positive electrode mixture slurry was coated and dried on a thin film of aluminum (Al), which is a positive electrode current collector having a thickness of about 20 μm, which is a positive electrode current collector.
음극 제조Cathode manufacturing
음극활물질로 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㎛의 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 coated and dried on a thin film of copper (Cu), which is a negative electrode current collector having a thickness of 10 μm, to prepare a negative electrode.
전지 제조Battery manufacturing
상기 양극, 음극 및 상기 제조예에서 제조된 세퍼레이터를 양극, 세퍼레이터, 음극 및 세퍼레이터의 순서로 적층하고, 상기 모든 세퍼레이터의 다공성 코팅층은 음극을 향하도록 배치하고, 권취하여 도 2의 형태의 젤리-롤 전극 조립체를 제조하여 전지를 제조하였다.The positive electrode, the negative electrode, and the separator prepared in the above production example are laminated in the order of the positive electrode, the separator, the negative electrode, and the separator, and the porous coating layers of all the separators are disposed to face the negative electrode, wound, and jelly-roll in the form of FIG. 2. An electrode assembly was prepared to prepare a cell.
조립된 전지에 1M의 리튬헥사플로로포스페이트(LiPF6)이 용해된 에틸렌카보네이트 / 프로필렌카보네이트 / 디에틸카보네이트 (EC/PC/DEC=30:20:50 중량%)계 전해액을 주입하여 리튬 이차 전지를 제조하였다.
A lithium secondary battery was prepared by injecting an ethylene carbonate / propylene carbonate / diethyl carbonate (EC / PC / DEC = 30: 20: 50 wt%)-based electrolyte solution in which 1 M lithium hexafluorophosphate (LiPF6) was dissolved. Prepared.
비교예Comparative example 1. 다공성 코팅층이 양극과 접하는 전극 조립체 1. Electrode assembly with porous coating layer in contact with anode
모든 세퍼레이터의 다공성 코팅층이 양극과 접하도록 배치된 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차 전지를 제조하였다.
A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the porous coating layers of all the separators were disposed to contact the positive electrode.
시험예Test Example 1. 사이클 특성 1. Cycle Characteristics
상기 실시예 1 및 비교예 1의 전지의 충/방전을 반복하여 사이클 특성에 대한 결과를 도 3에 나타내었다.Repeated charge / discharge of the batteries of Example 1 and Comparative Example 1 is shown in Figure 3 the results for the cycle characteristics.
도 3에는 다공성 코팅층이 음극과 접하고 있는 실시예 1의 전지가 비교예 1에 비하여 사이클 특성이 우수함을 알 수 있었다.
3 shows that the battery of Example 1 in which the porous coating layer is in contact with the negative electrode has better cycle characteristics than Comparative Example 1. FIG.
시험예Test Example 2. 2. 세퍼레이터의Separator 표면 검사 Surface inspection
상기 실시예 1 및 비교예 1의 전지의 충/방전을 반복한 후에, 전지를 분해하여 세퍼레이터를 분리하고, 이들 세퍼레이터 표면에 대한 SEM 사진을 찍어서 각각 도 4와 도 5에 나타내었다.After repeating charging / discharging the batteries of Example 1 and Comparative Example 1, the batteries were disassembled to separate the separators, and SEM photographs of the surfaces of these separators were taken and shown in FIGS. 4 and 5, respectively.
도 4와 도 5를 보면, 코팅층이 음극과 접하고 있었던 실시예 1의 세퍼레이터의 표면은 기공이 유지되고 있음을 알 수 있는 반면에, 비교예 1의 세퍼레이터 표면의 기공의 다수는 막혀 있는 것을 알 수 있었다.4 and 5, it can be seen that the surface of the separator of Example 1, in which the coating layer was in contact with the cathode, maintained pores, whereas a large number of pores on the surface of the separator of Comparative Example 1 were blocked. there was.
10 : 제1 세퍼레이터 11 : 다공성 코팅층
20 : 제2 세퍼레이터 30 : 양극
40 : 음극 100 : 젤리-롤형 전극조립체
200 : 젤리-롤형 전극조립체10: first separator 11: porous coating layer
20: second separator 30: positive electrode
40: cathode 100: jelly-roll type electrode assembly
200: jelly-roll type electrode assembly
Claims (9)
상기 제1 세퍼레이터와 상기 제2 세퍼레이터는 모두, 다공성 기재 및 상기 다공성 기재의 일면에만 형성되어 있으며, 무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물로 된 다공성 코팅층을 구비하며,
상기 제1 세퍼레이터와 상기 제2 세퍼레이터는 이들의 모든 다공성 코팅층이 음극과 대향하도록 배치되어 있는 젤리-롤형 전극조립체.The positive electrode, the first separator, the negative electrode and the second separator are sequentially stacked and wound up,
Both the first separator and the second separator are formed only on one surface of the porous substrate and the porous substrate, and include a porous coating layer made of a mixture of inorganic particles and a binder polymer,
And the first separator and the second separator are arranged such that all of their porous coating layers face the cathode.
상기 제1 세퍼레이터와 상기 제2 세퍼레이터의 다공성 기재는 각각 독립적으로, 폴리올레핀계 다공성 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극조립체.The method of claim 1,
The porous substrate of the first separator and the second separator, each independently, a jelly-roll type electrode assembly comprising a polyolefin-based porous substrate.
상기 폴리올레핀계 다공성 기재는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 및 폴리펜텐으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자로 형성된 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극조립체.The method of claim 2,
The polyolefin-based porous substrate is a jelly-roll electrode assembly, characterized in that formed of any one polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, polybutylene and polypentene.
상기 제1 세퍼레이터와 상기 제2 세퍼레이터의 다공성 코팅층의 상기 무기물 입자는 각각 독립적으로, 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 무기물 입자인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극조립체.The method of claim 1,
The inorganic particles of the porous coating layer of the first separator and the second separator are each independently an inorganic particle selected from the group consisting of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, inorganic particles having a lithium ion transfer ability, and mixtures thereof. Jelly-roll electrode assembly characterized in that.
상기 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자는 BaTiO3, Pb(Zrx, Ti1 -x)O3 (PZT, 0<x<1), Pb1 - xLaxZr1 -yTiyO3(PLZT, 0<x<1, 0<y<1), (1-x)Pb(Mg1 /3Nb2 /3)O3-xPbTiO3(PMN-PT, 0<x<1), 하프니아(HfO2), SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO2, SiO2, Y2O3, Al2O3, SiC 및 TiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 무기물 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극조립체.The method of claim 4, wherein
The inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more include BaTiO 3 , Pb (Zr x , Ti 1- x ) O 3 (PZT, 0 <x <1), Pb 1 - x La x Zr 1 -y Ti y O 3 (PLZT hafnia, 0 <x <1, 0 <y <1), (1-x) Pb (Mg 1/3 Nb 2/3) O 3 -xPbTiO 3 (PMN-PT, 0 <x <1), ( HfO 2 ), SrTiO 3 , SnO 2 , CeO 2 , MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO 2 , SiO 2 , Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , SiC and TiO 2 Jelly-roll type electrode assembly, characterized in that the particles or a mixture of two or more thereof.
상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 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), (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 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 무기물 입자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극조립체.The method of claim 4, wherein
The inorganic particles having a lithium ion transfer ability 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 phosphate (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 (Li x Ge y P z S w , 0 <x <4 , 0 <y <1, 0 <z <1, 0 <w <5), lithium nitride (Li x N y , 0 <x <4, 0 <y <2), SiS 2 (Li x Si y S z , 0 <x <3, 0 <y <2, 0 <z <4) Series glass and P 2 S 5 (Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) Jelly-roll type electrode assembly, characterized in that any one of the inorganic particles selected from the group consisting of glass or a mixture of two or more thereof.
상기 제1 세퍼레이터와 상기 제2 세퍼레이터의 다공성 코팅층의 상기 바인더 고분자는 각각 독립적으로, 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트(polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 폴리비닐알콜(polyvinyl alchol), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 폴리아릴레이트(polyarylate), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 및 분자량 10,000 g/mol 이하의 저분자 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 바인더 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극조립체.The method of claim 1,
The binder polymer of the porous coating layer of the first separator and the second separator are each independently polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-trichloroethylene ( polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polymethylmethacrylate, polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, polyvinylacetate Vinyl alcohol, ethylene vinyl co-vinyl acetate, polyethylene oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate ), Cellulose Acetate Pro Cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethylpolyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, carl Jelly-roll type electrode assembly, characterized in that any one of a binder polymer selected from the group consisting of carboxyl methyl cellulose and a low molecular weight compound having a molecular weight of 10,000 g / mol or less or a mixture of two or more thereof.
상기 제1 세퍼레이터와 상기 제2 세퍼레이터의 다공성 코팅층의 상기 무기물 입자 대 바인더 고분자의 조성비는 각각 독립적으로, 10:90 내지 99:1 중량비인 것을 특징으로 하는 젤리-롤형 전극조립체.The method of claim 1,
The composition ratio of the inorganic particles to the binder polymer of the porous coating layer of the first separator and the second separator are independently 10:90 to 99: 1 by weight, characterized in that the jelly-roll electrode assembly.
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