KR20120136515A - A separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same - Google Patents
A separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120136515A KR20120136515A KR1020110055498A KR20110055498A KR20120136515A KR 20120136515 A KR20120136515 A KR 20120136515A KR 1020110055498 A KR1020110055498 A KR 1020110055498A KR 20110055498 A KR20110055498 A KR 20110055498A KR 20120136515 A KR20120136515 A KR 20120136515A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- separator
- inorganic particles
- electrochemical device
- lithium
- inorganic
- Prior art date
Links
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims abstract description 22
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 26
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 23
- -1 polyethylene naphthalene Polymers 0.000 claims description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 17
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium Ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 12
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 10
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 7
- 229920002301 Cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 6
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N oxozirconium Chemical compound [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- 239000004373 Pullulan Substances 0.000 claims description 4
- 229920001218 Pullulan Polymers 0.000 claims description 4
- 235000019423 pullulan Nutrition 0.000 claims description 4
- HKQOBOMRSSHSTC-DIBAFDJWSA-N (2R,3S,4S,5R,6S)-2-(hydroxymethyl)-6-[(2R,3S,4R,5R,6R)-4,5,6-trihydroxy-2-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxane-3,4,5-triol;[(2R,3R,4S,5R,6S)-4,5,6-triacetyloxy-3-[(2S,3R,4S,5R,6R)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate;[( Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](CO)O[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O.CC(=O)OC[C@H]1O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](OC(C)=O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](OC(C)=O)[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1.CCC(=O)OC[C@H]1O[C@@H](OC(=O)CC)[C@H](OC(=O)CC)[C@@H](OC(=O)CC)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](OC(=O)CC)[C@@H](OC(=O)CC)[C@H](OC(=O)CC)[C@@H](COC(=O)CC)O1 HKQOBOMRSSHSTC-DIBAFDJWSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 229910020203 CeO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 241000588731 Hafnia Species 0.000 claims description 3
- 229910004140 HfO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N Lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910018119 Li 3 PO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910010116 LiAlTiP Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K Lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 229910003301 NiO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- MKGYHFFYERNDHK-UHFFFAOYSA-K P(=O)([O-])([O-])[O-].[Ti+4].[Li+] Chemical compound P(=O)([O-])([O-])[O-].[Ti+4].[Li+] MKGYHFFYERNDHK-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- PPVYRCKAOVCGRJ-UHFFFAOYSA-K P(=S)([O-])([O-])[O-].[Ge+2].[Li+] Chemical compound P(=S)([O-])([O-])[O-].[Ge+2].[Li+] PPVYRCKAOVCGRJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 229910020231 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-xPbTiO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910020226 Pb(Mg1/3Nb2/3)O3−xPbTiO3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 3
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 3
- 229920001721 Polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910020346 SiS 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910002367 SrTiO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N TiO Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- UGZICOVULPINFH-UHFFFAOYSA-N acetic acid;butanoic acid Chemical compound CC(O)=O.CCCC(O)=O UGZICOVULPINFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CVJYOKLQNGVTIS-UHFFFAOYSA-K aluminum;lithium;titanium(4+);phosphate Chemical compound [Li+].[Al+3].[Ti+4].[O-]P([O-])([O-])=O CVJYOKLQNGVTIS-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 3
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 3
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000664 lithium aluminum titanium phosphates (LATP) Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000659 lithium lanthanum titanates (LLT) Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001386 lithium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N nickel(II) oxide Inorganic materials [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001485 poly(butyl acrylate) polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002496 poly(ether sulfone) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000069 poly(p-phenylene sulfide) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002530 poly[4-(4-benzoylphenoxy)phenol] polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 3
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 125000001731 2-cyanoethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C([H])([H])C#N 0.000 claims description 2
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims 1
- 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 claims 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 abstract 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 47
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- 238000011068 load Methods 0.000 description 14
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N n-methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 7
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 5
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 3
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N Dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AJUFTLIHDBAQOK-UHFFFAOYSA-N Lithium nitride Chemical compound [Li+].[Li][N-][Li] AJUFTLIHDBAQOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N Propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N methylene dichloride Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N γ-lactone 4-hydroxy-butyric acid Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 1,1-Diethoxyethane Chemical compound CCOC(C)OCC DHKHKXVYLBGOIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017008 AsF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020366 ClO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010022114 Injury Diseases 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- AXPLOJNSKRXQPA-UHFFFAOYSA-N Lithium hexafluorophosphate Chemical compound [Li+].F[P-](F)(F)(F)(F)F AXPLOJNSKRXQPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003307 Ni-Cd Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018095 Ni-MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018477 Ni—MH Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- CASZBAVUIZZLOB-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Fe+2].[Li+] Chemical compound [O-2].[Fe+2].[Li+] CASZBAVUIZZLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000006255 coating slurry Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003487 electrochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- SMBGWMJTOOLQHN-UHFFFAOYSA-N lead;sulfuric acid Chemical compound [Pb].OS(O)(=O)=O SMBGWMJTOOLQHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- MCUJFJGJUYOITH-UHFFFAOYSA-N lithium(1-);nickel;oxygen(2-) Chemical compound [Li-].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ni].[Ni].[Ni].[Ni] MCUJFJGJUYOITH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000000116 mitigating Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000131 polyvinylidene Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000002250 progressing Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementation Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/446—Composite material consisting of a mixture of organic and inorganic materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
본 발명은 리튬 이차전지와 같은 전기화학소자의 세퍼레이터 및 이를 구비한 전기화학소자에 관한 것으로서, 상세하게는 무기물 입자와 고분자 바인더의 혼합물로 된 다공성 코팅층이 부직포 기재의 적어도 일면에 형성된 세퍼레이터 및 이를 구비한 전기화학소자에 관한 것이다.The present invention relates to a separator of an electrochemical device, such as a lithium secondary battery, and an electrochemical device having the same. In detail, a porous coating layer made of a mixture of inorganic particles and a polymer binder is provided on at least one surface of a nonwoven fabric substrate and the separator is provided. It relates to an electrochemical device.
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 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 이온 전지는 유기 전해액을 사용하는 데 따르는 발화 및 폭발 등의 안전 문제가 존재하고, 제조가 까다로운 단점이 있다. 최근의 리튬 이온 고분자 전지는 이러한 리튬 이온 전지의 약점을 개선하여 차세대 전지의 하나로 꼽히고 있으나 아직까지 전지의 용량이 리튬 이온 전지와 비교하여 상대적으로 낮고, 특히 저온에서의 방전 용량이 불충분하여 이에 대한 개선이 시급히 요구되고 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 ion 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. Recently, the lithium ion polymer battery has been considered as one of the next generation batteries by improving the weakness of the lithium ion battery, but the capacity of the battery is still relatively lower than that of the lithium ion battery, and the discharge capacity is improved due to insufficient discharge capacity at low temperatures. This is urgently needed.
상기와 같은 전기화학소자는 많은 회사에서 생산되고 있으나 그들의 안전성 특성은 각각 다른 양상을 보인다. 이러한 전기화학소자의 안전성 평가 및 안전성 확보는 매우 중요하다. 가장 중요한 고려사항은 전기화학소자가 오작동시 사용자에게 상해를 입혀서는 안된다는 것이며, 이러한 목적으로 안전규격은 전기화학소자 내의 발화 및 발연 등을 엄격히 규제하고 있다. 전기화학소자의 안전성 특성에 있어서, 전기화학소자가 과열되어 열폭주가 일어나거나 분리막이 관통될 경우에는 폭발을 일으키게 될 우려가 크다. 특히, 전기화학소자의 분리막으로서 통상적으로 사용되는 폴리올레핀계 다공성 기재는 재료적 특성과 연신을 포함하는 제조공정 상의 특성으로 인하여 100도 이상의 온도에서 극심한 열 수축 거동을 보임으로서, 양극과 음극 사이의 단락을 일으키는 문제점이 있다.Such electrochemical devices are produced in many companies, but their safety characteristics are different. It is very important to evaluate the safety and safety of such an electrochemical device. The most important consideration is that an electrochemical device should not cause injury to the user in case of malfunction. For this purpose, safety standards strictly regulate the ignition and smoke in the electrochemical device. In the safety characteristics of the electrochemical device, there is a high possibility that an explosion occurs when the electrochemical device is overheated to cause thermal runaway or the separator penetrates. In particular, polyolefin-based porous substrates commonly used as separators for electrochemical devices exhibit extreme heat shrinkage behavior at temperatures of 100 degrees or more due to material characteristics and manufacturing process characteristics including stretching, and thus, a short circuit between the anode and the cathode. There is a problem that causes.
이와 같은 전기화학소자의 안전성 문제를 해결하기 위하여, 열 수축이 심하지 않으며 폴리올레핀보다 높은 융점 또는 분해점을 갖는 섬유로 제조된 내열성 부직포를 세퍼레이터로 이용하려는 시도가 계속되고 있다. 반면에, 다수의 기공을 갖는 다공성 기재의 적어도 일면에, 과량의 무기물 입자와 고분자 바인더의 혼합물을 코팅하여 다공성 유기-무기 코팅층을 형성한 세퍼레이터가 제안되었다. 다공성 유기-무기 코팅층에 함유된 무기물 입자들은 내열성이 뛰어나므로, 전기화학소자가 과열되는 경우에도 양극과 음극 사이의 단락을 방지한다. In order to solve such a safety problem of the electrochemical device, attempts to use a heat-resistant non-woven fabric made of fibers that are not severe heat shrinkage and having a melting point or decomposition point higher than that of polyolefin as a separator. On the other hand, a separator in which a porous organic-inorganic coating layer is formed on at least one surface of a porous substrate having a plurality of pores by coating a mixture of excess inorganic particles and a polymer binder is formed. The inorganic particles contained in the porous organic-inorganic coating layer have excellent heat resistance, and thus prevent a short circuit between the anode and the cathode even when the electrochemical device is overheated.
또한, 이러한 다공성 유기-무기 코팅층을 부직포에 적용하는 경우도 시도되고 있다. 그러나, 이러한 다공성 코팅층이 형성된 세퍼레이터에 있어서, 다공성 기재로서 부직포를 사용시 누설전류(leak current)가 발생하여 세퍼레이터의 절연성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 누설전류 발생을 방지하기 위해 다공성 코팅층의 로딩량을 증가시킬 경우 세퍼레이터의 두께가 두꺼워지므로, 고용량의 전지 구현에 적합치 않다. 따라서, 다공성 코팅층이 마련되는 부직포 기재를 최적으로 설계하여, 다공성 코팅층의 로딩량을 증가시키지 않고도 누설전류(leak current)의 발생을 방지하는 기술이 요구되고 있다.In addition, it is also attempted to apply such a porous organic-inorganic coating layer to a nonwoven fabric. However, in the separator having the porous coating layer, a leakage current may occur when the nonwoven fabric is used as the porous substrate, thereby causing a problem that the insulation of the separator is degraded. When the loading amount of the porous coating layer is increased to prevent leakage current, the thickness of the separator becomes thick, which is not suitable for high capacity battery implementation. Therefore, there is a need for a technology for optimally designing a nonwoven substrate provided with a porous coating layer to prevent the occurrence of leak current without increasing the loading amount of the porous coating layer.
또한, 부직포의 경우에는 다공성 필름에 비하여 상대적으로 기공의 크기가 크므로 사용되는 고분자 바인더의 양이 증가하게 되는데, 이때 바인더 사용량이 증가하게 되면 슬러리의 상 안정성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, in the case of the nonwoven fabric, since the size of the pores is larger than that of the porous film, the amount of the polymeric binder used is increased. At this time, if the amount of the binder is increased, the phase stability of the slurry is deteriorated.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 통기도가 우수하며 누설전류가 발생하지 않는, 다공성 유기-무기 코팅층을 포함하는 부직포로 이루어진 전기화학소자용 세퍼레이터를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a separator for an electrochemical device made of a nonwoven fabric including a porous organic-inorganic coating layer having excellent air permeability and no leakage current.
상기 과제를 해결하기 위하여, 부직포 기재; 및 상기 부직포 기재의 적어도 일면에 형성되는 무기물입자와 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층을 구비하는 전기화학소자용 세퍼레이터에 있어서, 상기 무기물입자는 평균직경이 100 nm 이상이고 1000 nm 이하인 제1 무기물입자와 평균직경이 상기 제1 무기물입자의 1/20 이상이고 1/10 미만인 제2 무기물입자가 60:40 ~ 99:1의 중량비로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터를 제공한다.In order to solve the said subject, Nonwoven base material; And a porous coating layer comprising inorganic particles formed on at least one surface of the nonwoven fabric substrate and a polymer binder, wherein the inorganic particles have a first inorganic particle having an average diameter of 100 nm or more and 1000 nm or less; It provides a separator for an electrochemical device, characterized in that the second inorganic particles having an average diameter of 1/20 or more and less than 1/10 of the first inorganic particles are mixed in a weight ratio of 60:40 to 99: 1.
이러한 부직포 기재는 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드로 및 폴리에틸렌나프탈렌 등으로 이루어질 수 있다.Such nonwoven substrates may be made of polyesters, polyacetals, polyamides, polycarbonates, polyimides, polyetheretherketones, polyethersulfones, polyphenylene oxides, polyphenylene sulfides, polyethylene naphthalenes, and the like.
본 발명의 부직포 기재는, 평균 굵기가 0.5 내지 10 ㎛인 섬유로 형성된 것을 사용할 수 있으며, 상기 부직포 기재의 두께는 9 내지 30 ㎛인 것이 바람직하다.The nonwoven fabric base material of this invention can use what was formed from the fiber whose average thickness is 0.5-10 micrometers, and it is preferable that the thickness of the said nonwoven fabric base material is 9-30 micrometers.
또한, 본 발명의 다공성 코팅층의 두께는 5 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다.In addition, the thickness of the porous coating layer of the present invention is preferably 5 to 20 ㎛.
본 발명의 상기 제1 무기물 입자 및 제2 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합물로 이루어진 무기물 입자인 것을 사용할 수 있다.The first inorganic particles and the second inorganic particles of the present invention may be an inorganic particle consisting of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, inorganic particles having a lithium ion transfer ability, or mixtures thereof.
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 또는 TiO2로 이루어진 무기물 입자를 사용할 수 있다.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), ( Inorganic particles consisting of 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, or TiO 2 may be used.
또한, 이러한 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 또는 P2S5 (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 계열 glass로 이루어진 무기물 입자를 사용할 수 있다.In addition, the inorganic particles having such 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 or P 2 S 5 (Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) Inorganic particles made of glass may be used.
본 발명의 전기화학소자용 세퍼레이터는 상기 제1 무기물 입자 및 제2 무기물 입자의 혼합물과 고분자 바인더의 중량비가 30:70 내지 90:10인 것이 바람직하다.In the separator for an electrochemical device of the present invention, the weight ratio of the mixture of the first inorganic particles and the second inorganic particles and the polymer binder is preferably 30:70 to 90:10.
본 발명의 고분자 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 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) 또는 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 등을 사용할 수 있다.The polymer binder of the present invention is polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polymethylmethacrylate ), Polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer (polyethylene-co-vinyl acetate), polyethylene oxide (polyethylene oxide), polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cya Cyanoethylp olyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan or carboxyl methyl cellulose can be used.
또한, 양극, 음극, 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 전기화학소자는 본 발명의 세퍼레이터를 사용할 수 있으며, 특히 이러한 세퍼레이터는 리튬 이차전지에 적합하다.In addition, the electrochemical device including the positive electrode, the negative electrode, the separator interposed between the positive electrode and the negative electrode can use the separator of the present invention, in particular, such a separator is suitable for a lithium secondary battery.
본 발명의 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법은 전기평균직경이 100 nm 이상이고 1000 nm 이하인 제1 무기물입자와 평균직경이 상기 제1 무기물입자의 1/20 이상이고 1/10 미만인 제2 무기물입자를 60:40 ~ 99:1를 중량비로 혼합한 무기물입자 및 고분자 바인더를 용매에 첨가하여 슬러리를 제조하는 단계; 및 부직포 기재의 적어도 일면에 상기 슬러리를 코팅하는 단계를 포함한다.In the method of manufacturing a separator for an electrochemical device according to the present invention, the first inorganic particles having an electric average diameter of 100 nm or more and 1000 nm or less and the second inorganic particles having an average diameter of 1/20 or more and less than 1/10 of the first inorganic material particles Preparing a slurry by adding the inorganic particles and the polymer binder in a weight ratio of 60:40 to 99: 1 to a solvent; And coating the slurry on at least one side of the nonwoven substrate.
본 발명의 세퍼레이터는 다공성 코팅층에 의해 전기화학소자가 과열되는 경우에도 다공성 코팅층에 존재하는 무기물 입자들에 의해 양극과 음극 사이의 단락을 억제할 수 있다. 또한, 입자크기가 상이한 무기물 입자를 사용함으로서, 다공성 코팅층의 로딩량을 증가시키지 않고도 누설전류(leak current)의 발생을 방지할 수 있으며, 코팅용 슬러리의 상 안정성을 증가시킨다.The separator of the present invention can suppress a short circuit between the anode and the cathode by the inorganic particles present in the porous coating layer even when the electrochemical device is overheated by the porous coating layer. In addition, by using inorganic particles having different particle sizes, it is possible to prevent the occurrence of leak current without increasing the loading amount of the porous coating layer, and to increase the phase stability of the coating slurry.
따라서, 이러한 세퍼레이터를 구비한 전기화학소자는 열안전성이 우수할 뿐만 아니라, 고용량으로 구현될 수 있다.Therefore, the electrochemical device having the separator may not only be excellent in thermal safety but also may be implemented with high capacity.
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.
본 발명의 전기화학소자용 세퍼레이터는 부직포 기재; 및 상기 부직포 기재의 적어도 일면에 형성되는 무기물입자와 고분자 바인더를 포함하는 다공성 코팅층을 구비하는 전기화학소자용 세퍼레이터에 있어서, 상기 무기물입자는 평균직경이 100 nm 이상이고 1000 nm 이하인 제1 무기물입자와 평균직경이 상기 제1 무기물입자의 1/20 이상이고 1/10 미만인 제2 무기물입자가 60:40 ~ 99:1의 중량비로 혼합되어 있다.The electrochemical device separator of the present invention comprises a nonwoven substrate; And a porous coating layer comprising inorganic particles formed on at least one surface of the nonwoven fabric substrate and a polymer binder, wherein the inorganic particles have a first inorganic particle having an average diameter of 100 nm or more and 1000 nm or less; The second inorganic particles having an average diameter of 1/20 or more and less than 1/10 of the first inorganic particles are mixed in a weight ratio of 60:40 to 99: 1.
또한, 부직포 기재는 일반적으로 기공의 장경(기공의 최장 직경)이 0.1 내지 70 ㎛인 기공들을 전체 기공 수를 기준으로 50% 이상 포함하는 것을 사용할 수 있다. 장경이 0.1 ㎛ 미만인 기공들을 다수 갖는 부직포는 제조하기 어려울 뿐만 아니라, 이로 인해 부직포의 기공도가 저하되어 리튬 이온의 원활한 이동을 부분적으로 방해할 수 있다. 기공의 장경이 70 ㎛를 초과하면, 누설전류(leak current)에 의한 절연성 저하의 문제점이 발생하기 쉽다. 이때, 단락의 억제를 위한 유기-무기 다공성 코팅층을 도입하는 경우에는 누설전류 발생을 완화시킬 수 있다. 그러나, 이러한 다공성 코팅층의 로딩량을 증가시킬 경우에는 누설전류 발생의 완화의 효과가 증대되지만 반면에 세퍼레이터의 두께가 두꺼워지므로, 고용량의 전지 구현이 어렵게 된다. 이에 본 발명의 세퍼레이터는 크기가 상이한 2종의 무기물 입자를 포함하는 다공성 코팅층을 사용하여, 평균직경이 100 nm 이상이고 1000 nm 이하인 제1 무기물 입자간의 빈공간을 제2 무기물 입자가 보완하여 패킹 밀도(packing density)를 향상시킬 수 있으며, 높은 패킹 밀도를 가지는 이러한 다공성 코팅층으로 인하여 다공성 코팅층의 로딩량을 증가시키지 않으면서도 누설전류 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.In addition, the nonwoven substrate may generally be one containing pores having a long diameter (longest diameter of pores) of 0.1 to 70 μm or more based on the total number of pores by 50% or more. Nonwoven fabrics having a large number of pores with a diameter less than 0.1 μm are not only difficult to prepare, but also may lower the porosity of the nonwoven fabrics, thereby partially preventing smooth movement of lithium ions. When the major diameter of the pores exceeds 70 µm, problems of insulation deterioration due to leakage current are likely to occur. At this time, in the case of introducing an organic-inorganic porous coating layer for suppressing a short circuit, leakage current may be reduced. However, when the loading amount of the porous coating layer is increased, the effect of mitigating leakage current is increased, whereas the thickness of the separator is increased, making it difficult to implement a high capacity battery. Therefore, the separator of the present invention uses a porous coating layer containing two kinds of inorganic particles having different sizes, and the packing density is obtained by the second inorganic particles supplementing the void space between the first inorganic particles having an average diameter of 100 nm or more and 1000 nm or less. The packing density can be improved, and the porous coating layer having a high packing density can effectively prevent leakage current generation without increasing the loading amount of the porous coating layer.
본 발명에 있어서, 무기물입자는 평균직경이 100 ~ 1000 nm인 제1 무기물입자와 평균직경이 상기 제1 무기물입자의 1/20 이상이고 1/10 미만인 제2 무기물입자가 60:40 ~ 99:1의 중량비로 혼합되어 있는 것을 사용하여 높은 패킹 밀도를 달성할 수 있으며, 이때의 바람직한 패킹밀도로는 1 내지 3 g/m3인 것이 적합하다.In the present invention, the inorganic particles are the first inorganic particles having an average diameter of 100 ~ 1000 nm and the second inorganic particles having an average diameter of 1/20 or more and less than 1/10 of the first inorganic particles 60:40 ~ 99: It is possible to achieve a high packing density by using a mixture in a weight ratio of 1, which is preferably 1 to 3 g / m 3 as the preferred packing density.
또한, 본 발명의 전기화학소자용 세퍼레이터는 상기 제1 무기물 입자 및 제2 무기물 입자의 혼합물과 고분자 바인더의 중량비가 30:70 내지 90:10인 것이 바람직하다. 본 발명의 세퍼레이터는 부직포를 사용하게 되어 고분자 바인더가 부직포 내로 침투할 수도 있으므로, 필요에 따라서는 고분자 바인더의 사용량을 좀더 늘려서 누설전류의 발생을 효과적으로 억제할 수도 있다. 즉, 고분자 바인더의 사용량을 무기물 입자의 중량 대비 10 ~ 70 중량%로 증가시켜 사용함으로써 세퍼레이터의 기공크기를 작게 하여 누설전류 발생 방지에 기여할 수 있다.In the separator for an electrochemical device of the present invention, the weight ratio of the mixture of the first inorganic particles and the second inorganic particles and the polymer binder is preferably 30:70 to 90:10. Since the separator of the present invention uses a nonwoven fabric and the polymer binder may penetrate into the nonwoven fabric, the use of the polymer binder may be further increased as necessary to effectively suppress the occurrence of leakage current. That is, by increasing the amount of the polymeric binder to 10 to 70% by weight based on the weight of the inorganic particles, it is possible to contribute to the prevention of leakage current by reducing the pore size of the separator.
상기 부직포 기재를 형성하는 고분자로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르, 아라미드와 같은 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드로, 폴리에틸렌나프탈렌 등으로 형성할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 특히, 부직포 기재의 열 안전성을 향상시키기 위하여, 고분자의 용융온도는 200 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 부직포 기재의 두께는 9 내지 30 ㎛인 것이 바람직하다.Examples of the polymer forming the nonwoven fabric substrate include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polyamides such as aramid, polyacetal, polycarbonate, polyimide, and polyether ether ketone , Polyether sulfone, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, and may be formed of polyethylene naphthalene and the like, but is not limited thereto. In particular, in order to improve the thermal stability of the nonwoven fabric substrate, the melting temperature of the polymer is preferably 200 ° C or higher. It is preferable that the thickness of a nonwoven fabric base material is 9-30 micrometers.
본 발명의 상기 제1 무기물 입자 및 제2 무기물 입자는 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합물로 이루어진 무기물 입자인 것을 사용할 수 있다.The first inorganic particles and the second inorganic particles of the present invention may be an inorganic particle consisting of inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, inorganic particles having a lithium ion transfer ability, or mixtures thereof.
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 또는 TiO2로 이루어진 무기물 입자를 사용할 수 있다.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), ( Inorganic particles consisting of 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, or TiO 2 may be used.
또한, 이러한 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 또는 P2S5 (LixPySz, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 < z < 7) 계열 glass로 이루어진 무기물 입자를 사용할 수 있다.In addition, the inorganic particles having such 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 or P 2 S 5 (Li x P y S z , 0 <x <3, 0 <y <3, 0 <z <7) Inorganic particles made of glass may be used.
본 발명의 고분자 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 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) 또는 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 등을 사용할 수 있다.The polymer binder of the present invention is polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polymethylmethacrylate ), Polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer (polyethylene-co-vinyl acetate), polyethylene oxide (polyethylene oxide), polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cya Cyanoethylp olyvinylalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan or carboxyl methyl cellulose can be used.
전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법은 평균직경이 100 nm 이상이고 1000 nm 이하인 제1 무기물입자와 평균직경이 상기 제1 무기물입자의 1/20 이상이고 1/10 미만인 제2 무기물입자를 60:40 ~ 99:1를 중량비로 혼합한 무기물입자 및 고분자 바인더를 용매에 첨가하여 슬러리를 제조하는 단계; 및 부직포 기재의 적어도 일면에 상기 슬러리를 코팅하는 단계를 포함한다.The method of manufacturing a separator for an electrochemical device comprises 60:40 first inorganic particles having an average diameter of 100 nm or more and 1000 nm or less and second inorganic particles having an average diameter of 1/20 or more and less than 1/10 of the first inorganic particles. Preparing a slurry by adding inorganic particles and a polymer binder in a weight ratio of ˜99: 1 to a solvent; And coating the slurry on at least one side of the nonwoven substrate.
고분자 바인더 및 무기물입자를 용매에 첨가하여 분산시켜 슬러리를 준비한다. 용매로는 사용하고자 하는 고분자 바인더와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점(boiling point)이 낮은 것이 바람직하다. 이는 균일한 혼합과 이후 용매 제거를 용이하게 하기 위해서이다. 사용 가능한 용매의 비제한적인 예로는 아세톤 (acetone), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylene chloride), 클로로포름 (chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈 (N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산 (cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 이러한 슬러리는 2종의 무기물입자를 사용하여 슬러리의 상 안정성을 증가시켜 코팅을 원활히 하도록 도와준다. 또한, 세퍼레이터의 통기성 향상에도 기여하게된다.A polymer binder and inorganic particles are added to the solvent and dispersed to prepare a slurry. As the solvent, the solubility index is similar to that of the polymeric binder to be used, and the boiling point is preferably low. This is to facilitate uniform mixing and subsequent solvent removal. Non-limiting examples of solvents that can be used include acetone, tetrahydrofuran, methylene chloride, chloroform, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone ( N-methyl-2-pyrrolidone, NMP), cyclohexane, water, or a mixture thereof. These slurries help to smooth the coating by increasing the phase stability of the slurry using two inorganic particles. It also contributes to improving the breathability of the separator.
그런 다음, 상기 슬러리를 부직포 기재에 코팅하고 건조시킨다.The slurry is then coated on a nonwoven substrate and dried.
슬러리를 부직포 기재에 코팅하는 방법은 당 업계에 알려진 통상적인 코팅방법을 사용할 수 있으며, 예를 들면 딥(Dip) 코팅, 다이(Die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들의 혼합 방식 등 다양한 방식을 이용할 수 있다. 또한, 다공성 코팅층은 부직포 기재의 양면 모두 또는 일면에만 선택적으로 형성할 수 있다. 이와 같은 코팅방법에 따라 형성된 다공성 코팅층은 부직포 기재의 표면은 물론, 부직포 기재의 특성상 그 내부에도 일부 존재하게 된다.The method of coating the slurry on the nonwoven substrate may use conventional coating methods known in the art, for example dip coating, die coating, roll coating, comma coating or the like. Various methods, such as a mixing method, can be used. In addition, the porous coating layer may be selectively formed on both sides or only one side of the nonwoven substrate. The porous coating layer formed by the coating method as described above is partially present in the surface of the nonwoven fabric substrate, as well as in the nature thereof.
이때의 상기 부직포 기재의 두께는 9 내지 30 ㎛인 것이 바람직하며, 또한 평균 굵기가 0.5 내지 10 ㎛인 섬유로 형성된 부직포를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that the thickness of the said nonwoven fabric base material at this time is 9-30 micrometers, and it is preferable to use the nonwoven fabric formed from the fiber whose average thickness is 0.5-10 micrometers.
이러한 제1 무기물 입자 및 제2 무기물 입자의 혼합물과 고분자 바인더의 중량비는 30:70 내지 90:10인 것을 사용한다. The weight ratio of the mixture of the first inorganic particles and the second inorganic particles and the polymer binder is 30:70 to 90:10.
이러한 본 발명의 세퍼레이터는 양극과 음극 사이에 개재되어 전기화학소자로 제조된다. The separator of the present invention is interposed between the positive electrode and the negative electrode to manufacture an electrochemical device.
본 발명의 전기화학소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 이차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 수퍼 캐패시터 소자와 같은 캐퍼시터(capacitor) 등이 있다. 특히, 상기 2차 전지 중 리튬 금속 이차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 리튬 폴리머 이차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 이차 전지 등을 포함하는 리튬 이차전지가 바람직하다.The electrochemical device of the present invention includes all devices that undergo an electrochemical reaction, and specific examples include capacitors such as all kinds of primary, secondary cells, fuel cells, solar cells, or supercapacitor elements. . Particularly, a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery, or a lithium ion polymer secondary battery is preferable.
본 발명의 세퍼레이터와 함께 적용될 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 electrode to be used together with the separator of the present invention is not particularly limited, and the electrode active material may be bound to an electrode current collector according to a conventional method known in the art. 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 전기화학소자에서 사용될 수 있는 전해액은 A+B-와 같은 구조의 염으로서, A+는 Li+, Na+, K+와 같은 알칼리 금속 양이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하고 B-는 PF6 -, BF4 -, Cl-, Br-, I-, ClO4 -, AsF6 -, CH3CO2 -, CF3SO3 -, N(CF3SO2)2 -, C(CF2SO2)3 -와 같은 음이온 또는 이들의 조합으로 이루어진 이온을 포함하는 염이 프로필렌 카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 (g-부티로락톤) 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.Electrolyte that may be used in the electrochemical device of the present invention is A + B - A salt of the structure, such as, A + comprises a Li +, Na +, an alkali metal cation or an ion composed of a combination thereof, such as K + B - it 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), dimethylsulfoxide, 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.
상기 전해액 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.The electrolyte injection may be performed at an appropriate stage of 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 세퍼레이터를 전지로 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 세퍼레이터와 전극의 적층(lamination, stack) 및 접음(folding) 공정이 가능하다.As a process of applying the separator of the present invention to a battery, a lamination (stacking) and folding (folding) process of the separator and the electrode is possible in addition to the general winding process.
본 발명의 세퍼레이터는 이차전지의 양극과 음극 사이에 개재될 수 있고, 복수의 셀 또는 전극을 집합시켜 전극조립체를 구성할 때 인접하는 셀 또는 전극 사이에 개재될 수 있다. 상기 전극조립체는 단순 스택형, 젤리-롤형, 스택-폴딩형 등의 다양한 구조를 가질 수 있다. The separator of the present invention may be interposed between the positive electrode and the negative electrode of the secondary battery, and may be interposed between adjacent cells or electrodes when a plurality of cells or electrodes are assembled to form an electrode assembly. The electrode assembly may have various structures such as a simple stack type, a jelly roll, a stack type, and the like.
일 실시예에 따르면, 상기 전극조립체는 활물질이 도포된 양극과 음극 사이에 본 발명의 세퍼레이터를 개재시키고 양극/분리막/음극을 연속적으로 권취하여 제조할 수 있다. 대안적으로는 양극/분리막/음극을 일정한 간격을 가지도록 절곡하여 지그재그형의 중첩된 구조를 갖도록 전극조립체를 제조할 수 있다. 한편, 상기 권취 또는 절곡되는 전극조립체는 용량의 증대를 위해 교호로 적층된 복수의 전극과 분리막을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the electrode assembly may be prepared by interposing the separator of the present invention between the positive electrode and the negative electrode to which the active material is applied, and winding the positive electrode / separation membrane / cathode continuously. Alternatively, the electrode assembly may be manufactured to have a zig-zag overlapping structure by bending the anode / separator / cathode at regular intervals. Meanwhile, the electrode assembly to be wound or bent may include a plurality of electrodes and a separator that are alternately stacked to increase capacity.
또 다른 일 실시예에 따르면, 상기 전극조립체는 양극/분리막/음극 또는 음극/분리막/양극을 반복 단위로 적층시켜 제조할 수 있다. 여기서 상기 분리막은 본 발명의 세퍼레이터를 사용한다.According to another embodiment, the electrode assembly may be prepared by stacking the anode / separator / cathode or the cathode / separator / anode in a repeating unit. Here, the separator uses the separator of the present invention.
일 실시예에 따르면, 풀셀 또는 바이셀의 구조를 갖는 복수의 단위셀을 폴딩필름으로 집합시켜 제조할 수 있다. 여기서 상기 폴딩 필름은 일반적인 절연필름 또는 본 발명의 세퍼레이터를 사용할 수 있다. 상기 풀셀 구조는 극성이 다른 전극 사이에 분리막이 개재된 셀 구조를 적어도 하나 이상 포함하되 최외측에 위치한 전극의 극성이 다른 셀 구조를 의미한다. 풀셀 구조의 일례로는 양극/분리막/음극 또는 양극/분리막/음극/분리막/양극/분리막/음극 등을 들 수 있다. 상기 바이셀 구조는 극성이 다른 전극 사이에 분리막이 개재된 셀 구조를 적어도 하나 이상 포함하되 최외측에 위치한 전극의 극성이 같은 셀 구조를 의미한다. 바이셀 구조의 일례로는 양극/분리막/음극/분리막/양극 또는 음극/분리막/양극/분리막/음극 등을 들 수 있다. According to one embodiment, a plurality of unit cells having a structure of a full cell or a bicell may be prepared by gathering a folding film. Here, the folding film may use a general insulating film or the separator of the present invention. The full cell structure includes at least one cell structure having a separator interposed between electrodes having different polarities, but a cell structure having different polarities of electrodes located at the outermost sides. Examples of the full cell structure include an anode / separator / cathode or an anode / separator / cathode / separator / anode / separator / cathode. The bicell structure refers to a cell structure including at least one cell structure having a separator interposed between electrodes having different polarities, but having the same polarity as the electrode located at the outermost side. Examples of the bicell structure include an anode / separator / cathode / separator / anode or a cathode / separator / anode / separator / cathode.
폴딩필름을 사용하여 단위셀들을 집합시키는 방식은 여러 가지가 가능하다. 일례로, 길이 방향으로 연장된 폴딩필름의 한쪽 면에 복수의 단위셀들을 소정의 간격으로 배열한 후 배열된 단위셀들과 함께 폴딩필름을 한쪽 방향으로 권취하여 전극조립체를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 전극조립체는 권취된 폴딩필름의 사이에 단위셀들이 삽입된 구조를 갖는다. 다른 예로, 길이 방향으로 연장된 폴딩필름의 양면에 복수의 단위셀들을 소정의 간격으로 배열한 후 배열된 단위셀들과 함께 폴딩필름을 한쪽 방향으로 권취하여 전극조립체를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 전극조립체는 권취된 폴딩필름의 사이에 단위셀들이 삽입된 구조를 갖는다. 상기 단위셀들의 배치 간격과 각 단위셀의 최외각에 위치하는 전극의 극성은 폴딩필름에 접한 상부 셀의 전극과 하부셀의 전극의 극성이 반대가 되도록 선택된다. 일례로, 양극/분리막/음극/폴딩필름/양극/분리막/음극/폴딩필름/양극...과 같은 전극조립체의 구조가 형성되도록 단위셀의 배치간격과 각 단위셀의 최외각에 위치하는 전극의 극성이 선택될 수 있다.There are many ways to assemble unit cells using a folding film. For example, an electrode assembly may be manufactured by arranging a plurality of unit cells on one surface of the folding film extending in a longitudinal direction at predetermined intervals and winding the folding film in one direction together with the arranged unit cells. The electrode assembly thus manufactured has a structure in which unit cells are inserted between the wound folding films. As another example, an electrode assembly may be manufactured by arranging a plurality of unit cells on both sides of the folding film extending in a longitudinal direction at predetermined intervals and winding the folding film in one direction together with the arranged unit cells. The electrode assembly thus manufactured has a structure in which unit cells are inserted between the wound folding films. The arrangement interval of the unit cells and the polarity of the electrode positioned at the outermost portion of each unit cell are selected such that the polarities of the electrodes of the upper cell and the electrodes of the lower cell in contact with the folding film are reversed. For example, an electrode disposed at an outermost interval of each unit cell and an arrangement interval of the unit cells so as to form an electrode assembly structure such as an anode / separator / cathode / folding film / anode / separator / cathode / folding film / anode. The polarity of can be selected.
또 다른 예는, 길이 방향으로 연장된 폴딩필름의 한쪽 면에 복수의 단위셀들을 소정의 간격으로 배열하고, 배열된 단위셀들과 함께 폴딩필름을 지그재그형으로 절곡하여, 절곡된 폴딩필름 사이에 단위셀이 배치된 구조로 전극조립체를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 전극조립체는 절곡하여 적층된 폴딩필름의 사이에 단위셀들이 삽입된 구조를 갖는다. 다른 예로, 길이 방향으로 연장된 폴딩필름의 양면에 복수의 단위셀들을 소정의 간격으로 배열한 후 배열된 단위셀들과 함께 폴딩필름을 지그재그형으로 절곡하여, 절곡된 폴딩필름 사이에 단위셀이 배치된 구조로 전극조립체를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 전극조립체는 절곡하여 적층된 폴딩필름의 사이에 단위셀들이 삽입된 구조를 갖는다. 상기 단위셀들의 배치 간격과 각 단위셀의 최외각에 위치하는 전극의 극성은 폴딩필름에 접한 상부 셀의 전극과 하부셀의 전극의 극성이 반대가 되도록 선택된다. 일례로, 양극/분리막/음극/폴딩필름/양극/분리막/음극/폴딩필름/양극...과 같은 전극조립체의 구조가 형성되도록 단위셀의 배치간격과 각 단위셀의 최외각에 위치하는 전극의 극성이 선택될 수 있다.In another example, a plurality of unit cells are arranged on one surface of the folding film extending in a longitudinal direction at predetermined intervals, and the folding film is bent in a zigzag shape with the arranged unit cells, and the folded film is interposed therebetween. The electrode assembly may be manufactured in a structure in which the unit cells are arranged. The electrode assembly manufactured as described above has a structure in which unit cells are inserted between folded and stacked folding films. As another example, after arranging a plurality of unit cells on both sides of the folding film extending in a longitudinal direction at predetermined intervals, the folding film is bent in a zigzag shape with the arranged unit cells, and unit cells are formed between the folded folding films. The electrode assembly may be manufactured with the disposed structure. The electrode assembly manufactured as described above has a structure in which unit cells are inserted between folded and stacked folding films. The arrangement interval of the unit cells and the polarity of the electrode positioned at the outermost portion of each unit cell are selected such that the polarities of the electrodes of the upper cell and the electrodes of the lower cell in contact with the folding film are reversed. For example, an electrode disposed at an outermost interval of each unit cell and an arrangement interval of the unit cells so as to form an electrode assembly structure such as an anode / separator / cathode / folding film / anode / separator / cathode / folding film / anode. The polarity of can be selected.
그리고, 폴딩필름을 사용하여 전극들을 집합시키는 방식은 여러 가지가 가능하다. 일례로, 폴딩필름의 한쪽 면에 음극, 양극, 음극, 양극...을 교대로 배치하고, 한쪽 방향으로 폴딩필름과 함께 배치된 전극을 권취하여 전극조립체를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 전극조립체는 권취된 폴딩필름의 사이에 전극들이 삽입된 구조를 갖는다. 다른 예로, 길이 방향으로 연장된 폴딩필름의 양면에 복수의 전극들을 소정의 간격으로 배열한 후 배열된 전극들과 함께 폴딩필름을 한쪽 방향으로 권취하여 전극조립체를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 전극조립체는 권취된 폴딩필름의 사이에 전극들이 삽입된 구조를 갖는다. 상기 전극들의 배치 간격과 상기 전극의 극성은 폴딩필름에 접한 상부 전극과 하부 전극의 극성이 반대가 되도록 선택된다. 일례로, 양극/폴딩필름/음극/폴딩필름/양극...과 같은 전극조립체의 구조가 형성되도록 전극의 배치간격과 각 전극의 극성이 선택될 수 있다.In addition, a method of collecting electrodes using a folding film may be various. For example, an electrode assembly may be manufactured by alternately arranging a cathode, an anode, a cathode, an anode, etc. on one surface of the folding film, and winding an electrode disposed together with the folding film in one direction. The electrode assembly thus manufactured has a structure in which electrodes are inserted between the wound folding films. As another example, the electrode assembly may be manufactured by arranging a plurality of electrodes on both sides of the folding film extending in the longitudinal direction at predetermined intervals and winding the folding film in one direction together with the arranged electrodes. The electrode assembly thus manufactured has a structure in which electrodes are inserted between the wound folding films. The spacing of the electrodes and the polarity of the electrodes are selected such that the polarities of the upper and lower electrodes in contact with the folding film are reversed. For example, the arrangement interval of the electrodes and the polarity of each electrode may be selected to form the structure of the electrode assembly such as the anode / folding film / cathode / folding film / anode.
또 다른 예는, 폴딩필름의 한쪽 면에 음극, 양극, 음극, 양극...을 교대로 배치하고, 한쪽 방향으로 폴딩필름과 함께 배치된 전극을 절곡하여, 절곡된 폴딩필름 사이에 전극이 배치된 구조로 전극조립체를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 전극조립체는 절곡하여 적층된 폴딩필름의 사이에 전극들이 삽입된 구조를 갖는다. 다른 예로, 길이 방향으로 연장된 폴딩필름의 양면에 복수의 전극들을 소정의 간격으로 배열한 후 배열된 전극들과 함께 폴딩필름을 절곡하여, 절곡된 폴딩필름 사이에 단위셀이 배치된 구조로 전극조립체를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 전극조립체는 절곡하여 적층된 폴딩필름의 사이에 전극들이 삽입된 구조를 갖는다. 상기 전극들의 배치 간격과 상기 전극의 극성은 폴딩필름에 접한 상부 전극과 하부 전극의 극성이 반대가 되도록 선택된다. 일례로, 양극/폴딩필름/음극/폴딩필름/양극...과 같은 전극조립체의 구조가 형성되도록 전극의 배치간격과 각 전극의 극성이 선택될 수 있다.In another example, an electrode, an anode, a cathode, an anode, etc. are alternately arranged on one side of the folding film, the electrodes arranged together with the folding film in one direction are bent, and the electrodes are disposed between the folded folding films. The electrode assembly can be manufactured with the structure. The electrode assembly thus manufactured has a structure in which the electrodes are inserted between the folded and stacked folding films. As another example, after arranging a plurality of electrodes on both sides of the folding film extending in the longitudinal direction at predetermined intervals, the folding film is bent together with the arranged electrodes, so that the unit cells are arranged between the bent folding films. The assembly can be manufactured. The electrode assembly thus manufactured has a structure in which the electrodes are inserted between the folded and stacked folding films. The spacing of the electrodes and the polarity of the electrodes are selected such that the polarities of the upper and lower electrodes in contact with the folding film are reversed. For example, the arrangement interval of the electrodes and the polarity of each electrode may be selected to form the structure of the electrode assembly such as the anode / folding film / cathode / folding film / anode.
한편, 전극조립체의 제조에 사용되는 폴딩필름의 길이는 마지막 단위셀 또는 전극을 상기에서 설명한 방식으로 집합시킨 후, 전극조립체를 적어도 한번 이상 감쌀 수 있도록 선택될 수 있다. 다만, 상기의 전극조립체들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 또한 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
On the other hand, the length of the folding film used to manufacture the electrode assembly may be selected to wrap the last unit cell or electrode in the manner described above, and then wrap the electrode assembly at least once. However, the electrode assemblies may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not limited thereto.
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
실시예Example 1. 2종 무기물입자 다공성 코팅층 1. 2 kinds inorganic particle porous coating layer 세퍼레이터Separator (로딩량 10 g/m(Loading amount 10 g / m 22 ))
PVdF-CTFE (폴리비닐리덴플로라이드-클로로트리플로로에틸렌 공중합체) 및 Cyanoethylpullulan (시아노에틸풀루란)을 10:2의 중량비로 각각 아세톤에 첨가하여 50 ℃에서 약 12시간 이상 용해시켜 고분자 용액을 제조하였다. PVdF-CTFE (polyvinylidene fluoride-chlorotrifluoroethylene copolymer) and Cyanoethylpullulan (cyanoethyl pullulan) were added to acetone in a weight ratio of 10: 2, respectively, and dissolved at 50 ° C. for at least about 12 hours. Was prepared.
평균직경 약 500 nm의 Al2O3인 제1 무기물 입자와 평균직경 약 50 nm의 Al2O3인 제2 무기물 입자를 각각 준비하였다.The first inorganic particles having Al 2 O 3 having an average diameter of about 500 nm and the second inorganic particles having Al 2 O 3 having an average diameter of about 50 nm were prepared, respectively.
제조한 고분자 바인더 용액에 Al2O3 분말을 고분자 바인더/ Al2O3 500 nm)/ Al2O3(50 nm)= 60/ 25/ 15 중량비가 되도록 첨가하고 볼 밀(Ball mill)법을 이용하여 12시간 이상 및 분산시켜 슬러리를 제조하였다. 이와 같이 제조된 슬러리를 딥(dip) 코팅법으로 두께 14 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포에 10 g/m2 로딩량으로 코팅하였다.
To the prepared polymer binder solution, Al 2 O 3 powder was added in a polymer binder / Al 2 O 3 500 nm) / Al 2 O 3 (50 nm) = 60/25/15 weight ratio and the ball mill method was used. The slurry was prepared by dispersing and dispersing for at least 12 hours. The slurry thus prepared was coated with a loading amount of 10 g / m 2 on a polyethylene terephthalate nonwoven fabric having a thickness of 14 μm by dip coating.
실시예Example 2. 2종 무기물입자 다공성 코팅층 2. 2 kinds inorganic particle porous coating layer 세퍼레이터Separator (로딩량 18 g/m(Loading amount 18 g / m 22 ))
실시예 1에서 제조된 슬러리를 딥(dip) 코팅법으로 두께 14 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포에 18 g/m2 로딩량으로 코팅하였다.
The slurry prepared in Example 1 was coated on a polyethylene terephthalate nonwoven fabric having a thickness of 14 μm by dip coating at an amount of 18 g / m 2 .
비교예Comparative example 1. 1종 무기물입자( 1. Type 1 inorganic particles ( 평균직경Average diameter 500 500 nmnm ) 다공성 코팅층 A) porous coating layer 세퍼레이터Separator (로딩량 10 g/m (Loading amount 10 g / m 22 ))
실시예 1과 동일한 방법으로 고분자/ Al2O3 (500 nm) = 50/ 50 중량비가 되도록 슬러리를 제조하여 딥(dip) 코팅법으로 두께 14 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포에 10 g/m2 로딩량으로 코팅하였다.
In the same manner as in Example 1, a slurry was prepared in a polymer / Al 2 O 3 (500 nm) = 50/50 weight ratio, and 10 g / m 2 loaded on a polyethylene terephthalate nonwoven fabric having a thickness of 14 μm by dip coating. Amount was coated.
비교예Comparative example 2. 1종 무기물입자( 2. Type 1 inorganic particles ( 평균직경Average diameter 500 500 nmnm ) 다공성 코팅층 A) porous coating layer 세퍼레이터Separator (로딩량 18 g/m (Loading amount 18 g / m 22 ))
실시예 1과 동일한 방법으로 고분자/ Al2O3 (500 nm) = 50/ 50 중량비가 되도록 슬러리를 제조하여 딥(dip) 코팅법으로 두께 14 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포에 18 g/m2 로딩량으로 코팅하였다.
In Example 1 in the same manner as the polymer / Al 2 O 3 (500 nm ) = 50/50 to prepare a slurry such that the weight ratio dip (dip) coating with 18 g / m 2 loading on the polyethylene terephthalate non-woven fabric having a thickness of 14 ㎛ Amount was coated.
비교예Comparative example 3. 1종 무기물입자( 3. Type 1 inorganic particles ( 평균직경Average diameter 50 50 nmnm ) 다공성 코팅층 A) porous coating layer 세퍼레이터Separator (로딩량 10 g/m (Loading amount 10 g / m 22 ))
실시예 1과 동일한 방법으로 고분자/ Al2O3 (50 nm) = 50/ 50 중량비가 되도록 슬러리를 제조하여 딥(dip) 코팅법으로 두께 14 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포에 10 g/m2 로딩량으로 코팅하였다.
In the same manner as in Example 1, a slurry was prepared in a polymer / Al 2 O 3 (50 nm) = 50/50 weight ratio, and 10 g / m 2 loaded on a polyethylene terephthalate nonwoven fabric having a thickness of 14 μm by dip coating. Amount was coated.
비교예Comparative example 4. 1종 무기물입자( 4. Type 1 inorganic particles ( 평균직경Average diameter 50 50 nmnm ) 다공성 코팅층 A) porous coating layer 세퍼레이터Separator (로딩량 18 g/m (Loading amount 18 g / m 22 ))
실시예 1과 동일한 방법으로 고분자/ Al2O3 (50 nm) = 60/ 40 중량비가 되도록 슬러리를 제조하여 딥(dip) 코팅법으로 두께 14 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포에 18 g/m2 로딩량으로 코팅하였다.
In Example 1 in the same manner as the polymer / Al 2 O 3 (50 nm ) = 60/40 to prepare a slurry such that the weight ratio dip (dip) coating with 18 g / m 2 loading on the polyethylene terephthalate non-woven fabric having a thickness of 14 ㎛ Amount was coated.
제조예Manufacturing example . 전지의 제조. Manufacture of batteries
음극의 제조Preparation of Cathode
음극 활물질로 탄소 분말, 결합재로 폴리비닐리덴플로라이드(PVdF), 도전재로 카본 블랙 (carbon black)을 각각 96 중량%, 3 중량%, 1 중량%로 하여, 용제인 N-메틸-2 피롤리돈(NMP)에 첨가하여 음극 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 음극 혼합물 슬러리를 두께가 10 ㎛인 음극 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포, 건조를 통하여 음극을 제조한 후 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
N-methyl-2, a solvent, was prepared by using carbon powder as a negative electrode active material, polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, and carbon black as a conductive material, respectively, at 96% by weight, 3% by weight, and 1% by weight. A negative electrode mixture slurry was prepared by adding to Rollidone (NMP). The negative electrode mixture slurry was coated on a copper (Cu) thin film, which is a negative electrode current collector having a thickness of 10 μm, to prepare a negative electrode through drying, and then roll press was performed.
양극의 제조Manufacture of anode
양극 활물질로 리튬 코발트 복합산화물 92 중량%, 도전재로 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 양극 집전체의 알루미늄(Al) 박막에 도포, 건조를 통하여 양극을 제조한 후 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
92% by weight of a lithium cobalt composite oxide as a positive electrode active material, 4% by weight of carbon black as a conductive material, and 4% by weight of PVDF as a binder were added to N-methyl-2 pyrrolidone (NMP) as a solvent to slurry a positive electrode mixture. Was prepared. The positive electrode mixture slurry was applied to an aluminum (Al) thin film of a positive electrode current collector having a thickness of 20 μm, and a positive electrode was manufactured by drying, followed by roll press.
전지의 제조Manufacture of batteries
이상 제조된 전극 및 상기 실시예 1-2 및 비교예 1-4의 세퍼레이터를 이용하여 전지를 제조하였다. 전지 제조는 음극, 양극 및 다공성 유/무기 복합 분리막을 stacking(스태킹)방식을 이용하여 조립하였으며, 조립된 전지에 전해액 (에틸렌카보네이트(EC)/에틸메틸카보네이트(EMC) = 1 / 2 (부피비), 리튬헥사플로로포스페이트 (LiPF6) 1몰)을 주입하였다.
The battery was manufactured using the electrode prepared above and the separator of Example 1-2 and Comparative Example 1-4. In the battery manufacturing, the negative electrode, the positive electrode, and the porous organic / inorganic composite separator were assembled by stacking (stacking) method, and the electrolyte (ethylene carbonate (EC) / ethyl methyl carbonate (EMC) = 1/2) (volume ratio) was put into the assembled battery. , 1 mol of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 )) was injected.
시험예Test Example 1. 패킹 밀도의 측정 1. Measurement of packing density
실시예 1-2 및 비교예 1-4의 세퍼레이터의 패킹 밀도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.Packing density of the separators of Example 1-2 and Comparative Example 1-4 was measured and shown in Table 1 below.
시험예Test Example 2. 누설전류 확인을 위한 2. for checking leakage current 충방전Charging and discharging 테스트 Test
상기 실시예 1-2 및 비교예 1-4의 세퍼레이터를 사용하여 제조한 전지들에 대한 누설전류 확인을 위한 충방전 테스트를 실시하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Charge and discharge tests were performed to check leakage current of the batteries manufactured using the separators of Examples 1-2 and Comparative Examples 1-4, and the results are shown in Table 2 below.
비교예 1-4의 경우에는 누설전류가 발생하여 전지의 불량을 야기하였고, 반면에 실시예 1-2는 누설전류가 발생하지 않는 것을 확인하였다. In the case of Comparative Examples 1-4, leakage current was generated to cause a failure of the battery, whereas Example 1-2 confirmed that no leakage current occurred.
Claims (15)
상기 무기물입자는 평균직경이 100 nm 이상이고 1000 nm 이하인 제1 무기물입자와 평균직경이 상기 제1 무기물입자의 1/20 이상이고 1/10 미만인 제2 무기물입자가 60:40 ~ 99:1의 중량비로 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.Nonwoven substrates; And a porous coating layer including inorganic particles and a polymer binder formed on at least one surface of the nonwoven fabric substrate, the separator for an electrochemical device comprising:
The inorganic particles have a first inorganic particle having an average diameter of 100 nm or more and 1000 nm or less and a second inorganic particle having an average diameter of 1/20 or more and less than 1/10 of the first inorganic material having a diameter of 60:40 to 99: 1. A separator for an electrochemical device, characterized in that mixed in a weight ratio.
상기 부직포 기재는 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리페닐렌설파이드로 및 폴리에틸렌나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.The method of claim 1,
The nonwoven substrate is any one polymer selected from the group consisting of polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, and polyethylene naphthalene Or a separator for an electrochemical device, which is formed of a mixture of two or more of them.
상기 부직포 기재의 두께는 9 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.The method of claim 1,
The nonwoven fabric substrate has a thickness of 9 to 30 ㎛ separator for electrochemical devices.
상기 부직포 기재는, 평균 굵기가 0.5 내지 10 ㎛인 섬유로 형성된 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.The method of claim 1,
The nonwoven fabric substrate is an electrochemical device separator, characterized in that formed from fibers having an average thickness of 0.5 to 10 ㎛.
상기 제1 무기물 입자 및 제2 무기물 입자는 서로 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 전기화학소자용 세퍼레이터.The method of claim 1,
The first inorganic particles and the second inorganic particles are independently of each other, the inorganic particles having a dielectric constant of 5 or more, an inorganic particle selected from the group consisting of inorganic particles having a lithium ion transfer capacity, and mixtures thereof. Separator.
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 전기화학소자용 세퍼레이터.The method of claim 5,
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 A separator for an electrochemical device, 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 전기화학소자용 세퍼레이터.The method of claim 5,
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 nitrides (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) any one inorganic particle selected from the group consisting of series glass or a mixture of two or more thereof.
상기 제1 무기물 입자 및 제2 무기물 입자의 혼합물과 고분자 바인더의 중량비가 30:70 내지 90:10인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.The method of claim 1,
Separator for the electrochemical device, characterized in that the weight ratio of the mixture of the first inorganic particles and the second inorganic particles and the polymer binder is 30:70 to 90:10.
상기 고분자 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene), 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리부틸아크릴레이트 (polybutylacrylate), 폴리아크릴로니트릴 (polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 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) 및 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 고분자 바인더 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터.The method of claim 1,
The polymer binder may be polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene, polyvinylidene fluoride-co-trichloroethylene, polymethylmethacrylate, Polybutylacrylate, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, polyvinylacetate, ethylene vinyl acetate copolymer, polyethylene oxide oxide, polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethylpullulan, cyanoethyl Polyvinyl alcohol (cyanoethylpolyviny) lalcohol, cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan and carboxyl methyl cellulose, or any one of two or more polymer binders selected from the group consisting of Separators for electrochemical devices, characterized in that the mixture.
상기 세퍼레이터가 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 세퍼레이터인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.In the electrochemical device comprising a positive electrode, a negative electrode, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode,
The separator is an electrochemical device, characterized in that the separator of any one of claims 1 to 9.
상기 전기화학소자는 리튬 이차전지인 것을 특징으로 하는 전기화학소자.The method of claim 10,
The electrochemical device is an electrochemical device, characterized in that the lithium secondary battery.
부직포 기재의 적어도 일면에 상기 슬러리를 코팅하는 단계를 포함하는 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.60:40 to 99: 1 by weight ratio of the first inorganic particles having an average diameter of 100 nm or more and 1000 nm or less and the second inorganic particles having an average diameter of 1/20 or more and less than 1/10 of the first inorganic particles Preparing an slurry by adding inorganic particles and a polymeric binder to a solvent; And
A method of manufacturing a separator for an electrochemical device, comprising coating the slurry on at least one surface of a nonwoven fabric substrate.
상기 부직포 기재의 두께는 9 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.The method of claim 12,
The thickness of the nonwoven fabric substrate is a method for producing a separator for an electrochemical device, characterized in that 9 to 30 ㎛.
상기 부직포 기재는, 평균 굵기가 0.5 내지 10 ㎛인 섬유로 형성된 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.The method of claim 12,
The nonwoven fabric substrate is a method of manufacturing a separator for an electrochemical device, characterized in that formed from fibers having an average thickness of 0.5 to 10 ㎛.
상기 제1 무기물 입자 및 제2 무기물 입자의 혼합물과 고분자 바인더의 중량비가 30:70 내지 90:10인 것을 특징으로 하는 전기화학소자용 세퍼레이터의 제조방법.The method of claim 12,
The weight ratio of the mixture of the first inorganic particles and the second inorganic particles and the polymer binder is 30:70 to 90:10, the method of manufacturing a separator for an electrochemical device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110055498A KR101499676B1 (en) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | A separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110055498A KR101499676B1 (en) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | A separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120136515A true KR20120136515A (en) | 2012-12-20 |
| KR101499676B1 KR101499676B1 (en) | 2015-03-06 |
Family
ID=47903876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110055498A KR101499676B1 (en) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | A separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101499676B1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150047875A (en) * | 2013-10-25 | 2015-05-06 | 주식회사 엘지화학 | Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same |
| KR20180089524A (en) * | 2016-02-25 | 2018-08-08 | 아사히 가세이 가부시키가이샤 | Inorganic Particles for Non-aqueous Electrolyte Batteries and Non-aqueous Electrolyte Batteries |
| US10361417B2 (en) | 2016-04-14 | 2019-07-23 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Composition for forming porous heat-resistant layer, separator including the porous heat-resistant layer, and electrochemical battery including the separator |
| WO2022075823A1 (en) * | 2020-10-08 | 2022-04-14 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Separator for secondary battery comprising adhesive layer, and method for manufacturing separator |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4649862B2 (en) * | 2004-04-02 | 2011-03-16 | パナソニック株式会社 | Lithium ion secondary battery and manufacturing method thereof |
| TWI368347B (en) * | 2006-02-16 | 2012-07-11 | Lg Chemical Ltd | Electrode including organic/inorganic composite coating layer and electrochemical device prepared thereby |
| JP5213007B2 (en) * | 2007-02-23 | 2013-06-19 | 日立マクセル株式会社 | Battery separator and non-aqueous electrolyte battery |
| KR101358761B1 (en) * | 2011-05-03 | 2014-02-07 | 주식회사 엘지화학 | A separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same |
-
2011
- 2011-06-09 KR KR1020110055498A patent/KR101499676B1/en active IP Right Grant
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150047875A (en) * | 2013-10-25 | 2015-05-06 | 주식회사 엘지화학 | Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising the same |
| KR20180089524A (en) * | 2016-02-25 | 2018-08-08 | 아사히 가세이 가부시키가이샤 | Inorganic Particles for Non-aqueous Electrolyte Batteries and Non-aqueous Electrolyte Batteries |
| US10361417B2 (en) | 2016-04-14 | 2019-07-23 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Composition for forming porous heat-resistant layer, separator including the porous heat-resistant layer, and electrochemical battery including the separator |
| WO2022075823A1 (en) * | 2020-10-08 | 2022-04-14 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | Separator for secondary battery comprising adhesive layer, and method for manufacturing separator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101499676B1 (en) | 2015-03-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101358764B1 (en) | Separator and electrochemical device having the same | |
| KR101358761B1 (en) | A separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same | |
| KR101281037B1 (en) | Separator and electrochemical device comprising the same | |
| KR101367754B1 (en) | Electrode assembly for electrochemical device and electrochemical device comprising the same | |
| KR101173202B1 (en) | Preparation method of separator, separator formed therefrom, and preparation method of electrochemical device containing the same | |
| KR100966024B1 (en) | A electrochemical device having a different kind of separators | |
| EP2485296B1 (en) | Method for manufacturing separator, separator manufactured therefrom and method for manufacturing electrochemical device having the same | |
| KR101488829B1 (en) | Preparation method of separator, separator formed therefrom, and electrochemical device containing the same | |
| KR101708884B1 (en) | Method for manufacturing separator, separator manufactured by the method and method for manufacturing electrochemical device including the separator | |
| KR101173201B1 (en) | Preparation method of separator, separator formed therefrom, and preparation method of electrochemical device containing the same | |
| KR20100024358A (en) | A separator having porous coating layer, a manufacturing method thereof, and electrochemical device containing the same | |
| KR20120035858A (en) | A electrochemical device for progressing cycle characteristic | |
| US9276247B2 (en) | Separator and electrochemical device comprising the same | |
| KR101465173B1 (en) | A separator having porous coating layer and electrochemical device including the same | |
| KR101446163B1 (en) | Separator for electrochemical devices with improved adhesion, and electrochemical devices containing the same | |
| KR20150051556A (en) | A separator having porous coating layer, a manufacturing method thereof, and electrochemical device containing the same | |
| KR20120108686A (en) | Separator and preparation method of separator thereof | |
| KR101623101B1 (en) | Preparation method of separator, separator formed therefrom, and electrochemical device having the same | |
| KR101499676B1 (en) | A separator having porous coating layer and electrochemical device containing the same | |
| KR101446162B1 (en) | A separator and electrochemical device containing the same | |
| KR101708882B1 (en) | Preparation method of separator | |
| KR101028923B1 (en) | A preparation method of separator having porous coating layer | |
| KR20170009534A (en) | Separator for electrochemical device with improved safety and Electrochemical device comprising the same | |
| KR20120124081A (en) | Electrode assembly having a multiple separator and Secondary Batteries comprising the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180116 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190116 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20200116 Year of fee payment: 6 |