KR20120133409A - Separator and lithium secondary battery - Google Patents

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KR20120133409A
KR20120133409A KR1020110052013A KR20110052013A KR20120133409A KR 20120133409 A KR20120133409 A KR 20120133409A KR 1020110052013 A KR1020110052013 A KR 1020110052013A KR 20110052013 A KR20110052013 A KR 20110052013A KR 20120133409 A KR20120133409 A KR 20120133409A
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Abstract

PURPOSE: A separator for a secondary battery is provided to have electric stability by forming a lithium carbonate layer and to have thermal stability by forming an aluminum oxide layer, thereby being capable of improving the performance of a battery. CONSTITUTION: A separator(30) for a secondary battery comprises: a substrate(31); and a first inorganic material layer(32) and a second inorganic layer(33) which have different properties from each other and spread on the both sides of the substrate respectively. The material of the first inorganic material layer is lithium carbonate. The first inorganic layer is comprised between a separator and a positive electrode. The material of the second inorganic layer is an aluminum oxide and/or barium titanium oxide. The content of the first inorganic layer is 0.01-1.0 weight% and the content of the second inorganic based on an electrode active material. A lithium secondary battery comprises a positive electrode, a negative electrode, the separator, and an electrolyte.

Description

이차전지용 분리막 및 이를 포함한 리튬 이차전지{Separator and lithium secondary battery}Separator for secondary battery and lithium secondary battery including same {Separator and lithium secondary battery}

본 발명은 분리막과 전극 사이에 각기 다른 무기물을 도포하여 안전성을 강화시킨 리튬 이차전지에 관한 것이다.
The present invention relates to a lithium secondary battery that has enhanced safety by applying different inorganic materials between the separator and the electrode.

최근 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북 PC, 나아가서는 전기자동차의 에너지까지 적용분야가 확대되면서 전기 화학 소자의 연구와 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기 화학 소자는 이러한 측면에서 가장 주목 받고 있는 분야이고, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다. 최근에는 이러한 전지를 개발함에 있어서 용량 밀도 및 비에너지를 향상시키기 위하여 새로운 전극과 전지의 설계에 대한 연구개발이 진행되고 있다.Recently, interest in energy storage technology is increasing. As the field of application extends to the energy of mobile phones, camcorders and notebook PCs, and even electric vehicles, efforts for research and development of electrochemical devices are becoming more concrete. The electrochemical device is the field attracting the most attention in this respect, and among them, the development of a secondary battery capable of charging and discharging has become a focus of attention. In recent years, research and development on the design of new electrodes and batteries have been proceeding in order to improve capacity density and specific energy in developing such batteries.

현재 적용되고 있는 이차전지 중에서 1990년대 초에 개발된 리튬 이차전지는 수용액 전해액을 사용하는 Ni-MH, Ni-Cd, 황산-납 전지 등의 재래식 전지에 비해서 작동 전압이 높고 에너지 밀도가 월등히 크다는 장점으로 각광을 받고 있다. 그러나, 이러한 리튬 이차전지는 유기 전해액을 사용하는 데 따르는 발화 및 폭발 등의 안전 문제가 존재하고, 제조가 까다로운 단점이 있다.Among the currently applied secondary batteries, the lithium secondary battery developed in the early 1990s has advantages such as higher operating voltage and higher energy density than conventional batteries such as Ni-MH, Ni-Cd and sulfuric acid-lead batteries using an aqueous electrolyte solution . However, such a lithium secondary battery has safety problems such as ignition and explosion when using an organic electrolytic solution, and it is disadvantageous in that it is difficult to manufacture.

상기와 같은 전지의 안전성 평가 및 안전성 확보는 매우 중요하다. 가장 중요한 고려사항은 전지가 오작동시 사용자에게 상해를 입혀서는 안 된다는 것이며, 이러한 목적을 위하여 전지 안전규격에 의해 전지 내의 발화 및 발연 등을 엄격히 규제하고 있다. 따라서, 안전성 문제를 해결하기 위하여 많은 해결방법들이 제시되고 있다.
It is very important that the safety evaluation and safety of the battery as described above. The most important consideration is that the battery should not injure the user in case of malfunction, and the battery safety standard strictly regulates the ignition and smoke in the battery. Therefore, many solutions are proposed to solve the safety problem.

보다 더 근본적인 문제점으로서, 현재 생산 중인 리튬 이차전지는 양극과 음극의 단락을 방지하기 위해 폴리올레핀 계열의 분리막을 사용하고 있다. 그러나 상기 분리막은 통상 200℃ 이하에서 용융되는 고분자 성분을 사용할 뿐만 아니라 분리막으로 사용하기 위해 기공 크기 및 기공도를 조절하는 연신(stretching) 공정을 거치게 됨으로써, 고온에 노출될 경우 본래 크기대로 열수축(shrinking)되는 단점을 가지고 있다. 따라서 내부/외부 자극에 의하여 전지가 고온으로 상승할 경우 분리막의 수축 또는 용융 등으로 인하여 양극과 음극이 서로 접촉하여 단락될 가능성이 높아지게 되며, 이로 인해 전기 에너지가 급격하게 방출되어 전지의 폭발, 발화가 초래된다. 따라서, 고온에서 열수축이 일어나지 않는 분리막의 개발은 필수적이라 하겠다.
As a more fundamental problem, a lithium secondary battery, which is currently being produced, uses a polyolefin-based separator to prevent a short circuit between the positive electrode and the negative electrode. However, since the separation membrane is usually subjected to a stretching process for controlling the pore size and porosity for use as a separation membrane as well as using a polymer component melted at a temperature of 200 ° C or lower, ). Therefore, when the battery rises to a high temperature by internal / external stimulation, the anode and the cathode are likely to be short-circuited due to shrinkage or melting of the separator, etc., Lt; / RTI > Therefore, it is essential to develop a separator which does not cause thermal shrinkage at high temperature.

상기와 같은 폴리올레핀 계열 분리막의 문제점을 개선하기 위하여 종래의 분리막을 대체할 수 있는 무기물이 적용된 전해질을 개발하고자 많은 시도들이 있다.
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 conventional separators.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 과제는 분리막의 열수축 문제 및 이차전지의 전기적 안전성 등을 도모할 수 있도록 한 이차전지용 분리막 및 리튬 이차전지를 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a secondary battery separator and a lithium secondary battery, which enables the thermal shrinkage problem of the separator and the electrical safety of the secondary battery.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 분리막 기재; 상기 기재의 양면에 각각 도포되는 서로 다른 성질의 제1무기물층 및 제2무기물층을 포함하는 이차전지용 분리막이 제공된다.In order to solve the above problems, the present invention is a membrane substrate; There is provided a separator for a secondary battery including a first inorganic material layer and a second inorganic material layer having different properties applied to both surfaces of the substrate, respectively.

상기 제1무기물층의 재질은 리튬 카보네이트이고, 분리막과 양극 사이에 포함된다.The material of the first inorganic layer is lithium carbonate, and is included between the separator and the positive electrode.

상기 제2무기물층의 재질은 알루미늄 옥사이드, 바륨 타이타늄 옥사이드 중 어느 하나 또는 둘의 혼합물이고, 분리막과 음극 사이에 포함된다.The material of the second inorganic layer is any one or a mixture of aluminum oxide and barium titanium oxide, and is included between the separator and the cathode.

상기 제1무기물층 및 제2무기물층의 두께는 1~5㎛이다.The thickness of the first inorganic layer and the second inorganic layer is 1 ~ 5㎛.

상기 제1무기물층 및 제2무기물층의 함량은 전극활물질 대비 0.01~1.0중량%이다.
The content of the first inorganic layer and the second inorganic layer is 0.01 to 1.0% by weight relative to the electrode active material.

또한, 본 발명은 양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서, 상기 분리막의 양면에 각각 도포되는 서로 다른 성질의 제1무기물층 및 제2무기물층을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다.The present invention also provides a lithium secondary battery including a first inorganic layer and a second inorganic layer having different properties, respectively, applied to both surfaces of the separator in a lithium secondary battery including a cathode, an anode, a separator, and an electrolyte. do.

상기 전해액의 재질은 카보네이트 화합물인 것을 특징으로 한다.The material of the electrolyte is characterized in that the carbonate compound.

상기 전해액의 함량은 전지셀 전체 중량을 기준으로 20~25중량%인 것을 특징으로 한다.
The content of the electrolyte is characterized in that 20 to 25% by weight based on the total weight of the battery cell.

이상에서 설명한 바와 같이, 리튬 이차전지의 구성요소인 분리막의 양면에 각각 전기적 안전성을 유도하는 리튬 카보네이트층 및 열적 안전성을 유도하는 알루미늄 옥사이드층 등을 형성함으로써 특정한 하나의 안전성이 아닌 다양한 상태의 안전성을 동시에 도모할 수 있고, 결과적으로 전지의 성능을 보다 향상시킬 수 있다.
As described above, by forming a lithium carbonate layer to induce electrical safety and an aluminum oxide layer to induce thermal safety, respectively, on both sides of the separator which is a component of the lithium secondary battery, safety in various states rather than a specific one is improved. At the same time, the performance of the battery can be further improved.

도 1은 본 발명에 의한 리튬 이차전지의 구조를 보인 개략도.1 is a schematic view showing the structure of a lithium secondary battery according to the present invention.

이하에서는, 본 발명에 의한 이차전지용 분리막 및 이를 포함한 리튬 이차전지에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a preferred embodiment of a separator for a secondary battery according to the present invention and a lithium secondary battery including the same will be described in detail.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 이차전지용 분리막(30)은 분리막 기재(31)와, 상기 기재의 양면에 각각 형성되는 제1무기물층(32) 및 제2무기물층(33)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the secondary battery separator 30 according to the present invention includes a separator substrate 31 and a first inorganic layer 32 and a second inorganic layer 33 formed on both surfaces of the substrate, respectively. Include.

분리막(seperator)으로는 당 업계에 알려진 통상적인 다공성 분리막을 사용할 수 있으며, 예컨대 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계 등의 폴리올레핀계 다공성 분리막 등이 있으며, 단일층으로 이루어지거나 또는 2 이상의 다층 구조로 이루어진 분리막 등이 모두 적용 가능하다.
As the separator, a conventional porous separator known in the art may be used. For example, a polyolefin-based porous separator such as polypropylene and polyethylene may be used, and the separator may be formed of a single layer or a multilayer structure of two or more layers. This is all applicable.

기존의 리튬 이차전지는 정해진 작동 전압 범위를 넘어 과충전이 진행되거나 또는 고온에서 장시간 보존되어 충전된 전극과 전해액의 발열반응이 진행되는 경우, 양극과 전해액의 반응성이 증가하여 양극 표면의 분해(degradation) 및 전해액의 산화반응이 일어나게 된다. 또한 리튬 덴드라이트 성장(dendrite growth) 및 이로 인한 분리막 파괴, 급격한 발열 반응, 폭발 등과 같은 전지 안정성 결여의 문제점이 발생하게 된다.Existing lithium secondary batteries are overcharged over a specified operating voltage range, or when the exothermic reaction between the charged electrode and the electrolyte is stored for a long time at high temperature, the reactivity of the positive electrode and the electrolyte increases, resulting in degradation of the surface of the positive electrode. And oxidation reaction of the electrolyte occurs. In addition, there is a problem of lack of battery stability, such as lithium dendrite growth and the resulting membrane destruction, rapid exothermic reaction, explosion.

이를 감안하여 기존에도 분리막의 구성 성분 또는 코팅 성분으로 무기물 입자를 사용하여 전지의 안전성을 도모한 경우가 있으나, 주로 비다공성 무기물 입자를 사용함으로써 이차전지의 전체 무게 증가를 초래하였다. 더욱이 분리막의 일면 또는 양면에 동일한 성질의 무기물층 또는 무기물 입자가 적용됨으로써 이차전지의 어느 한 가지의 특정 안정성 개선에 효과는 있을 수 있으나, 다양한 성질의 안정성 개선 및 대면하는 전극에 따른 기능 개선의 저하 등의 문제가 있었다.In view of this, in the past, the inorganic particles may be used as a constituent or coating component of the separator to improve the safety of the battery. However, the non-porous inorganic particles are mainly used to increase the overall weight of the secondary battery. Furthermore, by applying the inorganic layer or the inorganic particles of the same property on one side or both sides of the separator may be effective in improving any one specific stability of the secondary battery, but the improvement of the stability of various properties and the improvement of the function according to the facing electrode There was a problem.

이에 비해, 본 발명에서는 전기적 안정성을 위한 제1무기물층(32) 및 열적 안정성을 위한 제2무기물층(33)을 분리막의 양면에 각각 도포함으로써 다양한 성질의 안정성 개선을 유도할 수 있는 것이다.On the contrary, in the present invention, the first inorganic layer 32 for electrical stability and the second inorganic layer 33 for thermal stability are respectively applied to both sides of the separator to induce stability improvement of various properties.

즉, 본 발명의 분리막 기재는 그 일면에 제1무기물층으로서 이차전지의 전기적 안정성을 위한 리튬 카보네이트가 도포된다. 이러한 제1무기물층은 이차전지의 전극 중 양극과 분리막 사이의 계면에 개재됨으로써 이차전지의 과충전시 가스발생으로 인한 내압 증가를 촉구하여 전류차단장치(CID)의 단락까지의 시간을 감소시켜 이차전지의 발열 및 폭발을 방지할 수 있다.That is, the separator substrate of the present invention is coated with lithium carbonate for electrical stability of the secondary battery as a first inorganic layer on one surface thereof. The first inorganic layer is interposed at the interface between the positive electrode and the separator of the electrode of the secondary battery to prompt the increase of the internal pressure due to the generation of gas during overcharging of the secondary battery to reduce the time until the short circuit of the current blocking device (CID) to reduce the secondary battery Can prevent overheating and explosion.

또한, 본 발명의 분리막 기재는 그 타면에 제2무기물층으로서 이차전지의 열적 안정성을 위한 알루미늄 옥사이드, 바륨 타이타늄 옥사이드 중 어느 하나 또는 둘의 혼합물이 도포된다. 이러한 제2무기물층은 이차전지의 전극 중 음극과 분리막 사이의 계면에 개재됨으로써 분리막의 열수축을 방지할 수 있다.
In addition, the separator substrate of the present invention is coated with a mixture of any one or two of aluminum oxide, barium titanium oxide for the thermal stability of the secondary battery as the second inorganic layer. The second inorganic layer may be interposed at an interface between the negative electrode and the separator among the electrodes of the secondary battery to prevent thermal contraction of the separator.

한편, 상기 각 무기물층의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 특히 전극활물질 대비 0.01 내지 1.0중량%가 바람직하다. 0.01중량% 미만일 경우 무기물층의 첨가로 인해 발생되는 전지의 안전성 및 성능 향상 효과가 미미하며, 1.0중량%를 초과할 경우 첨가제의 첨가로 인한 전지의 용량 및 성능 저하가 야기된다. 마찬가지로 제1무기물층 및 제2무기물층은 각각 1~5㎛의 두께로 형성된다. 두께가 1㎛ 미만일 경우 각각의 특정 안정성을 위한 기대에 미치지 못하고, 5㎛ 초과일 경우에는 전지셀 내부의 공간 부족을 초래할 수 있다.On the other hand, the content of each inorganic layer is not particularly limited, in particular 0.01 to 1.0% by weight relative to the electrode active material is preferred. When the amount is less than 0.01 wt%, the effect of improving the safety and performance of the battery generated by the addition of the inorganic layer is insignificant, and when the amount exceeds 1.0 wt%, the capacity and performance of the battery are reduced due to the addition of the additive. Similarly, the first inorganic material layer and the second inorganic material layer are each formed to a thickness of 1 ~ 5㎛. If the thickness is less than 1㎛ less than expected for each specific stability, if it exceeds 5㎛ may cause a lack of space inside the battery cell.

상기 제1무기물층 또는 제2무기물층을 개재하는 방법은 특별히 한정되지 아니하며, 공지의 코팅방법을 사용하여도 무방하다.
A method of interposing the first inorganic layer or the second inorganic layer is not particularly limited, and a known coating method may be used.

본 발명은 또한, 상술한 분리막을 포함하는 리튬 이차전지를 제공한다. 즉, 본 발명의 리튬 이차전지는 도 1에 도시된 바와 같이, 양극(10), 음극(20), 분리막(30) 및 전해액을 포함하며, 양극과 음극 사이에 다공성 분리막을 개재(介在)시켜 조립한 후 전해액을 주입함으로써 제조될 수 있다.The present invention also provides a lithium secondary battery including the separator described above. That is, the lithium secondary battery of the present invention, as shown in FIG. 1, includes a positive electrode 10, a negative electrode 20, a separator 30, and an electrolyte, and interposes a porous separator between the positive electrode and the negative electrode. It may be prepared by injecting an electrolyte after assembly.

이러한 리튬 이차전지는 첫번째 충전에 의해 양극활물질로부터 나온 리튬 이온이 음극활물질, 예컨대 카본 입자 내에 삽입되고 방전시 다시 탈리되는 등의 양 전극을 왕복하면서 에너지를 전달하는 역할을 하기 때문에 충방전이 가능하게 된다.The lithium secondary battery is capable of charging and discharging because lithium ions, which are discharged from the positive electrode active material by the first charge, transfer energy while reciprocating both electrodes such as being inserted into a negative electrode active material, such as carbon particles, and detached again during discharge. do.

여기서, 전해액으로는 카보네이트 화합물이 사용되며, 그 함량은 전지셀의 전체 중량을 기준으로 5~20중량%인 것이 바람직하다. 전해액의 함량이 5중량% 미만일 경우 그 역할을 충분히 수행하지 못할 수 있고, 20중량%를 초과할 경우 전지셀의 무게 증가를 초래할 수 있다.Here, the carbonate compound is used as the electrolyte, the content is preferably 5 to 20% by weight based on the total weight of the battery cell. If the content of the electrolyte is less than 5% by weight it may not be able to fully perform its role, if it exceeds 20% by weight may lead to an increase in the weight of the battery cell.

전해액으로 사용되는 카보네이트 화합물로는, 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 (GBL) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
As the carbonate compound used as the electrolyte, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), dipropyl carbonate (DPC), dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethoxy Dissolved or dissociated in an organic solvent consisting of ethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), ethylmethylcarbonate (EMC), gamma butyrolactone (GBL) or mixtures thereof There is, but is not limited to this.

이와 같이, 본 발명의 리튬 이차전지는 분리막의 양면에 제1무기물층 및 제2무기물층을 각각 도포함으로 인해, 전기적 안전성 및 열적 안정성을 개선할 수 있고 결과적으로 이차전지의 성능 향상을 도모할 수 있다.As described above, in the lithium secondary battery of the present invention, the first inorganic layer and the second inorganic layer are coated on both surfaces of the separator, thereby improving electrical safety and thermal stability, and consequently, improving the performance of the secondary battery. have.

즉, 본 발명의 제2무기물층이 형성된 분리막은 과충전시 또는 장시간 고온 보존시 전해액과의 부반응을 억제시킴으로써 전지의 열적 안전성을 향상시킬 수 있다.
That is, the separator formed with the second inorganic layer of the present invention can improve the thermal safety of the battery by suppressing side reactions with the electrolyte during overcharging or during high temperature storage for a long time.

또한, 종래 폴리올레핀 계열 분리막은 융점이 120~140℃이므로 고온에서 열수축이 일어나지만, 상기 제1무기물층이 형성된 다공성 분리막은 제1무기물층의 내열성으로 인해 고온 열수축이 발생하지 않는다. 따라서, 상기 다공성 분리막을 이용하는 리튬 이차전지에서는 고온, 과충전, 외부 충격 등의 내부 또는 외부 요인으로 인한 과도한 조건에 의해 전지 내부에서 분리막이 파열되더라도, 제1무기물층에 의해 양 전극이 완전히 단락되기 어려우며, 설령 단락이 발생하더라도 단락된 영역이 크게 확대되는 것이 억제되어 전지의 안전성 향상을 도모할 수 있다.In addition, since the conventional polyolefin-based separator has a melting point of 120 ~ 140 ℃ heat shrink occurs at a high temperature, the porous separator formed with the first inorganic layer does not occur high temperature heat shrink due to the heat resistance of the first inorganic layer. Therefore, in the lithium secondary battery using the porous separator, even if the separator ruptures inside the battery due to excessive conditions due to internal or external factors such as high temperature, overcharge, external impact, etc., it is difficult for both electrodes to be completely shorted by the first inorganic layer. Even if a short circuit occurs, the enlargement of the short-circuited area is suppressed significantly, and the safety of the battery can be improved.

한편, 독립 필름(free standing film) 형태로 제조된 후 전극과 함께 조립되는 종래의 분리막 또는 고분자 전해질과는 달리, 본 발명의 다공성 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 상에 직접 코팅하여 형성된 것이므로, 폴리올레핀 계열 분리막 기재 표면의 기공과 활성층이 상호 엉켜있는 형태(anchoring)로 존재하여 활성층과 다공성 기재가 물리적으로 견고하게 결합된다. 따라서, 부서짐(brittle) 등과 같은 기계적 물성의 문제점이 개선될 수 있을 뿐만 아니라 폴리올레핀 계열 분리막 기재와 활성층 사이의 계면 접착력이 우수하게 되어 계면저항이 감소하게 되는 특징이 있다.
On the other hand, unlike the conventional separator or polymer electrolyte prepared in the form of a free standing film (assembled together with the electrode), since the porous separator of the present invention is formed by coating directly on the polyolefin-based separator, the polyolefin-based separator substrate The pores on the surface and the active layer are present in an angular form (anchoring), so that the active layer and the porous substrate are physically firmly bonded. Accordingly, the mechanical properties such as brittleness can be improved, and the interface resistance between the polyolefin-based separator substrate and the active layer is excellent, thereby reducing the interface resistance.

[실시예][Example]

1-1. 양극 제조1-1. Anode manufacturing

양극활물질로 LiCoO2 89 중량%, 도전제로 카본 블랙 (carbon black) 4 중량%, 결합제로 PVdF 4 중량%를 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 양극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 양극 혼합물 슬러리를 두께가 20㎛인 알루미늄(Al) 박막에 도포 및 건조를 통하여 양극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
A positive electrode mixture slurry was prepared by adding 89 wt% of LiCoO 2 as a cathode active material, 4 wt% of carbon black as a conductive agent, and 4 wt% of PVdF as a binder to N-methyl-2 pyrrolidone (NMP) as a solvent. The positive electrode mixture slurry was applied to an aluminum (Al) thin film having a thickness of 20 μm, and the positive electrode was manufactured by drying, and then roll press was performed.

1-2. 음극 제조1-2. Cathode manufacturing

음극활물질로 탄소 분말, 결합제로 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF), 도전제로 카본 블랙(carbon black)을 96중량%로 하여 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 혼합물 슬러리를 두께가 10㎛인 구리(Cu) 박막에 도포, 건조를 통하여 음극을 제조한 후, 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
The negative electrode mixture slurry was prepared by adding carbon powder as a negative electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, and carbon black as a conductive agent at 96% by weight to N-methyl-2 pyrrolidone (NMP) as a solvent. Was prepared. The negative electrode mixture slurry was applied to a copper (Cu) thin film having a thickness of 10 μm, and a negative electrode was prepared by drying, followed by roll pressing.

1-3. 전지 제조1-3. Battery manufacturing

상기 실시예 1-1 및 1-2에서 제조된 양(兩) 전극 사이에 전극활물질 대비 각각 리튬 카보네이트 및 알루미늄 옥사이드 0.1중량%가 양면에 형성된 분리막을 개재시킨 후, 1몰의 리튬헥사플로로포스페이트 (LiPF6)가 용해된 에틸렌카보네이트/프로필렌카보네이트/디에틸카보네이트(EC:PC:DEC=30:20:50 중량%)의 혼합 용액인 전해액을 주입하여 전지를 완성하였다.
1 mole of lithium hexafluorophosphate after interposing a separator in which 0.1 wt% of lithium carbonate and aluminum oxide are formed on both sides of the electrode active material, respectively, between the positive electrodes prepared in Examples 1-1 and 1-2. An electrolyte solution, a mixed solution of ethylene carbonate / propylene carbonate / diethyl carbonate (EC: PC: DEC = 30: 20: 50 wt%) in which (LiPF6) was dissolved, was injected to complete a battery.

[비교예][Comparative Example]

리튬 이차전지의 제조Manufacture of lithium secondary battery

리튬 카보네이트 및 알루미늄 옥사이드가 도포되지 않은 분리막을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 리튬 이차전지를 제조하였다.
A lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 1, except that a separator in which lithium carbonate and aluminum oxide was not applied was used.

[실험예][Experimental Example]

리튬 이차전지의 과충전 실험Overcharge Test of Lithium Secondary Battery

본 발명에 따라 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 포함하는 전극 슬러리로부터 제조된 전극을 구비한 리튬 이차전지의 안전성을 평가하기 위하여, 하기와 같은 실험을 실시하였다.
In order to evaluate the safety of the lithium secondary battery having an electrode prepared from an electrode slurry containing inorganic particles having lithium ion transfer capability according to the present invention, the following experiment was carried out.

실시예 및 비교예에서 각각 제조된 양극을 포함하는 리튬 이차전지를 사용하였으며, 각 전지들을 10V/1A의 조건으로 과충전하고 이후 전지의 상태를 하기 표 1에 기재하였다.A lithium secondary battery including a positive electrode prepared in Examples and Comparative Examples was used, and each battery was overcharged under conditions of 10 V / 1 A, and then the state of the battery was described in Table 1 below.

실험 결과, 비교예의 전지는 과충전으로 인해 전지의 온도가 급격하게 상승했으며, 결국 전지의 발화 및 폭발이 발생하였다. 이에 비하여, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자를 포함하는 전극 슬러리로부터 제조된 전극을 구비한 본 발명의 전지는 안정한 상태를 보여주었다(표 1 참조). 이로서, 분리막에 도포된 리튬 카보네이트 및 알루미늄 옥사이드로 인해 전기적 안전성 및 열적 안전성을 충족된 것을 알 수 있다.
As a result of the experiment, the battery of the comparative example rapidly increased the temperature of the battery due to overcharging, and eventually ignition and explosion of the battery occurred. In contrast, the battery of the present invention having an electrode prepared from an electrode slurry containing inorganic particles having lithium ion transfer capability showed a stable state (see Table 1). As a result, it can be seen that electrical safety and thermal safety are satisfied due to lithium carbonate and aluminum oxide applied to the separator.

전지battery 발화Fire 폭발explosion 연기Acting 실시예Example 1One ×× ×× ×× 비교예Comparative example 1One OO OO OO

10 ; 양극
20 ; 음극
30 ; 분리막
31 ; 기재
32 ; 제1무기물층
33 ; 제2무기물층
10; anode
20; cathode
30; Membrane
31; materials
32; 1st inorganic layer
33; 2nd inorganic layer

Claims (20)

분리막 기재;
상기 기재의 양면에 각각 도포되는 서로 다른 성질의 제1무기물층 및 제2무기물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
Separator substrate;
Separation membrane for a secondary battery, characterized in that it comprises a first inorganic material layer and a second inorganic material layer of different properties, respectively applied to both sides of the substrate.
제1항에 있어서,
상기 제1무기물층의 재질은 리튬 카보네이트인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
The method of claim 1,
The material of the first inorganic layer is a secondary battery separator, characterized in that the lithium carbonate.
제2항에 있어서,
상기 제1무기물층은 분리막과 양극 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
The method of claim 2,
The first inorganic layer is a separator for a secondary battery, characterized in that included between the separator and the positive electrode.
제1항에 있어서,
상기 제2무기물층의 재질은 알루미늄 옥사이드, 바륨 타이타늄 옥사이드 중 어느 하나 또는 둘의 혼합물인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
The method of claim 1,
The material of the second inorganic layer is a secondary battery separator, characterized in that any one or a mixture of aluminum oxide, barium titanium oxide.
제4항에 있어서,
상기 제2무기물층은 분리막과 음극 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
5. The method of claim 4,
The second inorganic layer is a secondary battery separator, characterized in that included between the separator and the negative electrode.
제1항에 있어서,
상기 제1무기물층의 두께는 1~5㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
The method of claim 1,
Separator for a secondary battery, characterized in that the thickness of the first inorganic layer is 1 ~ 5㎛.
제1항에 있어서,
상기 제2무기물층의 두께는 1~5㎛인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
The method of claim 1,
Separation membrane for a secondary battery, characterized in that the thickness of the second inorganic layer is 1 ~ 5㎛.
제1항에 있어서,
상기 제1무기물층의 함량은 전극활물질 대비 0.01~1.0중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
The method of claim 1,
The amount of the first inorganic layer is a secondary battery separator, characterized in that 0.01 to 1.0% by weight relative to the electrode active material.
제1항에 있어서,
상기 제2무기물층의 함량은 전극활물질 대비 0.01~1.0중량%인 것을 특징으로 하는 이차전지용 분리막.
The method of claim 1,
The amount of the second inorganic layer is a secondary battery separator, characterized in that 0.01 to 1.0% by weight relative to the electrode active material.
양극, 음극, 분리막 및 전해액을 포함하는 리튬 이차전지에 있어서,
상기 분리막의 양면에 각각 도포되는 서로 다른 성질의 제1무기물층 및 제2무기물층을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
In a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator and an electrolyte solution,
Lithium secondary battery characterized in that it comprises a first inorganic material layer and a second inorganic material layer of different properties respectively applied to both surfaces of the separator.
제10항에 있어서,
상기 제1무기물층의 재질은 리튬 카보네이트인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 10,
The material of the first inorganic layer is a lithium secondary battery, characterized in that the lithium carbonate.
제11항에 있어서,
상기 제1무기물층은 분리막과 양극 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 11,
The first inorganic layer is a lithium secondary battery, characterized in that included between the separator and the positive electrode.
제10항에 있어서,
상기 제2무기물층의 재질은 알루미늄 옥사이드, 바륨 타이타늄 옥사이드 중 어느 하나 또는 둘의 혼합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 10,
The material of the second inorganic layer is a lithium secondary battery, characterized in that any one or a mixture of aluminum oxide, barium titanium oxide.
제13항에 있어서,
상기 제2무기물층은 분리막과 음극 사이에 포함되는 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 13,
The second inorganic layer is a lithium secondary battery, characterized in that included between the separator and the negative electrode.
제10항에 있어서,
상기 제2무기물층의 두께는 1~5㎛인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 10,
The thickness of the second inorganic layer is a lithium secondary battery, characterized in that 1 ~ 5㎛.
제10항에 있어서,
상기 제2무기물층의 두께는 1~5㎛인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 10,
The thickness of the second inorganic layer is a lithium secondary battery, characterized in that 1 ~ 5㎛.
제10항에 있어서,
상기 제1무기물층의 함량은 전극활물질 대비 0.01~1.0중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 10,
The content of the first inorganic layer is a lithium secondary battery, characterized in that 0.01 to 1.0% by weight relative to the electrode active material.
제10항에 있어서,
상기 제2무기물층의 함량은 전극활물질 대비 0.01~1.0중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 10,
The content of the second inorganic layer is a lithium secondary battery, characterized in that 0.01 to 1.0% by weight relative to the electrode active material.
제10항에 있어서,
상기 전해액의 재질은 카보네이트 화합물인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 10,
The material of the electrolyte is a lithium secondary battery, characterized in that the carbonate compound.
제10항에 있어서,
상기 전해액의 함량은 전지셀 전체 중량을 기준으로 5~20중량%인 것을 특징으로 하는 리튬 이차전지.
The method of claim 10,
The amount of the electrolyte is a lithium secondary battery, characterized in that 5 to 20% by weight based on the total weight of the battery cell.
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