KR20160042674A - 전극-분리막 복합체 및 이를 포함하는 리튬이차전지 - Google Patents

전극-분리막 복합체 및 이를 포함하는 리튬이차전지 Download PDF

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KR20160042674A
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Abstract

전극, 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재 및 상기 전극과 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재 사이에 구비되는 접착층을 포함하는 전극-분리막 복합체가 개시된다.

Description

전극-분리막 복합체 및 이를 포함하는 리튬이차전지{ELECTRODE-SEPARATOR COMPOSITE AND LITHIUM SECONDARY BATTERY CONTAING THE SAME}
본 발명은 전극-분리막 복합체 및 이를 포함하는 리튬이차전지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 내열성 및 높은 강도를 갖고 열적·기계적 안정성이 향상된 전극-분리막 복합체 및 이를 포함하는 리튬이차전지에 관한 것이다.
이차전지는 전기화학 반응을 이용해 충전과 방전을 연속적으로 반복하여 반영구적으로 사용할 수 있는 화학 전지로서 납축 전지, 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지 및 리튬 이차전지로 구분된다. 이중에서, 리튬 이차전지는 다른 전지들에 비하여 높은 전압 및 에너지 밀도 특성이 우수하여 이차전지 시장을 주도하고 있으며, 전해질의 종류에 따라 액체 전해질을 사용하는 리튬 이온 이차전지, 및 고체 전해질을 사용하는 리튬 이온 고분자 이차전지로 구분된다.
리튬 이차전지는 양극, 음극 및 분리막으로 구성되며, 이 중에서 리튬 이차전지 분리막의 요구 특성은 양극과 음극을 분리하여 전기적으로 절연시키면서도 높은 공극률(porosity)을 바탕으로 리튬 이온의 통기성(permeaility)을 높여 이온전도도를 높이는 것이다. 일반적으로 사용되고 있는 분리막의 고분자 기재로는 기공 형성에 유리하고 내화학성, 기계적 물성 및 열적 특성이 우수하면서도 비용이 저렴한 폴리에틸렌(PE)이 주로 사용되고 있다.
하지만, 상기 폴리에틸렌 분리막을 단독으로 사용하는 경우 그의 재료적 특성 및 제조 공정상의 특성으로 인하여 고온 등의 상황에서 극심한 열 수축 거동을 보임으로써 내부 단락 등의 안전성 문제를 갖고 있다.
이를 해결하기 위하여, 유/무기물 입자와 바인더 고분자의 혼합물을 다공성 기재에 코팅하여 다공성 코팅층을 형성한 유기-무기 복합 다공성 분리막이 제안되어 있다.
하지만, 이러한 다공성 코팅층내 유/무기물 입자가 균일하게 분산되어 있지 않아 일부 무기물 입자들이 이탈되거나 또는 너무 밀집되거나 성기게 분산되어 있는 유/무기물 입자들이 소자 내에서 국부적 결점으로서 작용할 수 있으며, 상기 코팅층과 기재 사이의 접착력 약화로 인해 서로 분리될 수 있는 문제가 있을 뿐만 아니라, 최근 소형화, 경량화되고 있는 전자기기에 적용하기에 부적합하다는 문제를 여전히 내포하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔지니어링 플라스틱을 사용하여 내열성 및 강도가 우수한 전극-분리막 복합체를 제공하며, 상기 전극-분리막 복합체를 포함하여 열적·기계적 안정성이 향상된 리튬이차전지를 제공한다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기 설명에 의해서 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 기재된 수단 또는 방법 및 이의 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따라 전극, 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재, 및 상기 전극과 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재 사이에 구비되는 접착층;을 포함하는 전극-분리막 복합체가 제공된다.
상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재의 두께는 5 내지 50㎛일 수 있다.
상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재의 녹는점은 150℃ 이상일 수 있다.
상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재의 강도는 50 내지 200MPa일 수 있다.
상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재는 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 변성 폴리페닐옥사이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르에테르케톤로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성될 수 있다.
상기 접착층은 고분자 바인더를 포함할 수 있다.
상기 고분자 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아릴레이트, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸플루란, 시아노에틸폴리비닐알콜, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 플루란 및 카르복실 메틸셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 접착층은 열안정성 개선 첨가제, 및 과충전 억제 첨가제 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 열안정성 개선 첨가제가 헥사메틸디실록산, 헥사메톡시시클로트리포스파젠, 헥사메틸포스포르아미드, 시클로헥실벤젠, 비페닐, 디메틸피롤, 트리메틸포스페이트 및 이들의 유도체로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 과충전 억제 첨가제가 n-부틸페로센, 할로겐 치환 벤젠 유도체, 시클로헥실벤젠, 및 비페닐로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는2종 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 접착층은 전기방사법 또는 프린팅법에 의해 형성될 수 있다.
상기 전극은 애노드 또는 캐소드인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면 전술한 전극-분리막 복합체를 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다.
본 발명은 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재를 분리막으로 사용함으로써, 세라믹으로 코팅하는 방식의 열적·기계적 물성 보완 없이도 우수한 내열 특성 및 강도를 갖는 이점이 있다.
또한, 엔지니어링 플라스틱 기재가 포함된 전극-분리막 복합체를 리튬이차전지에 적용함으로써, 내화학성 및 전기화학적 성질이 향상되어 리튬이차전지 내에서 충방전 과정 동안의 부반응을 현저히 감소시키는 이점이 있다.
또한, 최적화된 물적 특성을 갖는 다공성 엔지니어링 플라스틱을 사용함으로써, 상기의 효과를 극대화할 수 있는 이점이 있다.
본 명세서에 첨부되는 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술 사상을 더욱 잘 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체를 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 안되며, 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. 따라서, 본 명세서상에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전극, 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재, 및 상기 전극과 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재 사이에 구비되는 접착층을 포함하는 전극-분리막 복합체가 제시된다.
도 1은 본 발명에 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체는 전극(100)과 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재(200)가 접착층(300)에 의해 연결된 적층 구조를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체에 있어서, 분리막은 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재로 구성되어 있다.
종래 리튬 이차전지에 사용되는 다공성 기재로 폴리올레핀계 다공성 막(membrane)을 사용하였으나, 이러한 폴리올레핀계 분리막은 녹는점이 100 내지 160℃로 낮아, 고온에서 내부 단락을 초래할 염려가 있으며, 기계적 강도가 50 내지 100MPa로 안정성이 낮은 문제가 있었으며, 본 발명에서는 이를 해결하고자, 특히 고온에서 내열 특성이 우수하면서 기계적 강도가 좋은 엔지니어링 플라스틱을 분리막 기재로 사용한다.
이때, 상기 엔지니어링 플라스틱 기재는 고열에서 안정하고, 기계적 강도가 우수하기만 하면 특별히 제한되지 않으며, 바람직하게는 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 변성 폴리페닐옥사이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르에테르케톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성된 것일 수 있다.
상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재는 녹는점이 150℃ 이상, 바람직하게는 200 내지 400 ℃이며, 녹는점이 150℃ 미만일 경우, 이차전지가 과열되어 열폭주가 일어나는 경우 분리막이 용융되어 단락을 일으킬 염려가 있다.
또한, 상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재의 강도는 50 내지 200 MPa이고, 바람직하게는 100 내지 150 MPa이다. 강도가 50 MPa에 미치지 못하는 경우 기계적 물성이 약하여 배터리의 안정성이 저하되는 문제가 있고, 200 MPa을 초과하는 경우 다공성 기재를 구현하기 힘든 한계가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체는 전술한 바와 같이 고온에서 내열특성 및 강도가 우수한 엔지니어링 플라스틱을 분리막의 기재로 사용함으로써, 종래와 같이 단락을 방지하기 위하여 폴리올레핀계 기재상에 별도의 세라믹 입자 및 고분자 바인더를 포함하는 코팅층을 사용하지 않고도, 기존보다 열적·기계적으로 향상된 분리막을 제공할 수 있다.
아울러, 코팅층을 사용하지 않음으로써, 세라믹 입자로 인한 저항 증가의 염려가 없으며, 분리막의 두께가 얇아져서 소형 전자기기에도 적용할 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재의 두께는 5 내지 50㎛이고, 바람직하게는 5 내지 30 ㎛이고, 더 바람직하게는 10 내지 20 ㎛이다. 상기 기재의 두께가 5㎛ 미만인 경우 안정성이 감소하는 문제가 있으며, 50㎛을 초과하는 경우 저항이 증가하는 문제가 있다.
또한, 상기 엔지니어링 플라스틱 기재는 리튬 이온이 이동할 수 있도록 기공을 포함하는 다공성 기재이며, 다공성 기재에 존재하는 기공의 크기 및 기공도는 특별히 제한되지 않으나, 각각 0.001 내지 50㎛ 및 약 10 내지 95%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체에 있어서, 접착층은 고분자 바인더를 포함한다.
상기 고분자 바인더는 이차전지에 적용가능하며, 전극과 분리막을 접착할 수 있는 물질은 제한없이 사용가능하고, 바람직하게는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-cohexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluoride-cotrichloroethylene), 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 acetatepropionate), 시아노에틸플루란 (cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜(cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스 (cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스(cyanoethylsucrose), 플루란 (pullulan) 또는 카르복실 메틸셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2 종이상의 혼합물이다.
접착층은 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재의 적어도 일면에 도포하여 형성되며, 상기 도포형식은 당 기술분야에서 사용되는 코팅방식은 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 전기방사법 또는 프린팅법으로 상기 바인더 고분자를 상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재에 코팅하여 접착층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전극-분리막 복합체에 있어서, 전극은 애노드 또는 캐소드일 수 있다.
상기 애도느 및 캐소드는 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따란 전극활물질을 전극 전류 집전체에 결착된 형태로 제조할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 캐소드 전류 집전체의 비제한적인 예로는 알루미늄, 니켈 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있으며, 애노드 전류 집전체의 비제한적인 예로는 구리, 금, 니켈 또는 구리 합금 또는 이들의 조합에 의하여 제조되는 호일 등이 있다.
또한, 본 발명에 사용할 수 있는 캐소드 활물질은 당업계에 알려진 통상적인 물질은 제한없이 사용할 수 있으며, 비제한적인 예로는 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4, LiCoPO4, LiFePO4, LiNiMnCoO2 및 LiNi 1-x-yzCoxM1yM2zO2(M1 및 M2는 서로 독립적으로 Al, Ni, Co, Fe, Mn, V, Cr, Ti, W, Ta, Mg 및 Mo로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나이고, x, y 및 z는 서로 독립적으로 산화물 조성 원소들의 원자 분율로서 0 ≤ x < 0.5, 0 ≤ y < 0.5, 0 ≤ z <0.5, 0 < x+y+z ≤ 1임) 등으로 이루어진 활물질 입자를 사용하여 제조할 수 있다.
본 발명에 사용할 수 있는 애노드 활물질 역시 당업계에 알려진 통상적인 물질은 제한 없이 사용할 수 있으며, 비제한적인 예로는 천연흑연, 인조흑연과 같은 탄소질 재료;리튬 함유 티타늄 복합 산화물(LTO), Si, Sn, Li, Zn, Mg, Cd, Ce, Ni 또는 Fe인 금속류(Me); 상기 금속류(Me)로 구성된 합금류; 상기 금속류(Me)의 산화물(MeOx); 및 상기 금속류(Me)와 탄소와의 복합체 등으로 이루어진 활물질 입자를 사용하여 제조할 수 있다.
이때, 캐소드 및 애노드는 전극활물질, 결착제, 용매, 및 선택적으로 도전재를 포함하는 전극 조성물을 이용하여 집전체 상에 전극 활물질층을 형성하며, 전극 활물질층을 형성하는 방법은 전극 활물질 조성물을 집전체 상에 직접 코팅하는 방법이나 전극 활물질 조성물을 별도의 지지체 상부에 코팅하고 건조한 다음, 이 지지체로부터 박리하여 얻어진 필름을 집전체 상에 라미네이션하는 방법이 있다. 여기에서 지지체는 활물질층을 지지할 수 있는 것이라면 모두 다 사용가능하며, 구체적인 예로는 마일라 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 등이 있다.
상기 결합재, 도전재 및 용매는 리튬 이차전지 제조에 통상적으로 사용되던 것들을 모두 사용될 수 있다.
구체적으로, 상기 결합재로는 비닐리덴플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 코폴리머(PVDF-co-HFP), 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidenefluoride), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate) 및 그 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 도전재로는 카본블랙 또는 아세틸렌 블랙이, 상기 용매로는 아세톤, N-메틸피롤리돈이 대표적이다.
본 발명의 다른 일 측면에 따라 전술한 분리막-전극 복합체를 포함하는 리튬 이차전지가 제공된다.
상기 리튬 이차전지는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리막-전극 복합체에 전해액을 더 포함하여 형성될 수 있다.
본 발명에서 사용할 수 있는 전해액은 당업계에서 알려진 통상적인 물질은 제한없이 사용할 수 있으며, 비제한적인 예로는 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 카보네이트카보네이트(PC), 에틸렌 카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 디프로필카보네이트(DPC), 디메틸설폭사이드, 아세토니트릴, 디메톡시에탄, 디에톡시에탄, 테트라하이드로퓨란, N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 에틸메틸카보네이트(EMC), 감마 부티로락톤 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여 실시예를 들어 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평군적인 지식을 가지는 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
[실시예 1]
애노드의 제조
애노드 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 애노드 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 애노드 혼합물 슬러리를 두께가 10 ㎛인 애노드 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포, 건조를 통하여 애노드를 제조한 후 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
캐소드의 제조
캐소드 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 캐소드 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 캐소드 혼합물 슬러리를 두께가 20 ㎛인 캐소드 집전체의 알루미늄(Al) 박막에 도포, 건조를 통하여 캐소드를 제조한 후 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
분리막의 제조
25 ㎛ 두께이고, 녹는점이 350 ℃이며, 강도가 150MPa인 엔지니어링 플라스틱 재질의 다공성 기재를 제조하였다. 이때, 상기 다공성 기재의 기공도는 40 %이고, 평균 기공 직경은 30 ㎛이었다.
리튬 이차전지의 제조
이상 제조된 캐소드 및 애노드 표면에 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 바인더 고분자를 전기방사하여 접착층을 형성하고, 캐소드, 애노드 및 상기 제조된 분리막을 스태킹(stacking) 방식을 이용하여 조립하였으며, 조립된 전지에 1M의 리튬헥사플로로포스페이트(LiPF6)이 용해된 에틸렌카보네이트/에틸메틸카보네이트(EC/EMC=1:2, 부피비)계 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
[비교예 1]
애노드의 제조
애노드 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 애노드 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 애노드 혼합물 슬러리를 두께가 10 ㎛인 애노드 집전체인 구리(Cu) 박막에 도포, 건조를 통하여 애노드를 제조한 후 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
캐소드의 제조
캐소드 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 캐소드 혼합물 슬러리를 제조하였다. 상기 캐소드 혼합물 슬러리를 두께가 20 ㎛인 캐소드 집전체의 알루미늄(Al) 박막에 도포, 건조를 통하여 캐소드를 제조한 후 롤 프레스(roll press)를 실시하였다.
분리막의 제조
다공성 폴리에틸렌 기재로 15㎛ 두께의 분리막을 준비하였다.
리튬 이차전지의 제조
이상 제조된 캐소드 및 애노드 표면에 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 바인더 고분자를 전기방사하여 접착층을 형성하고, 캐소드, 애노드 및 상기 준비된 분리막을 스태킹(stacking) 방식을 이용하여 조립하였으며, 조립된 전지에 1M의 리튬헥사플로로포스페이트(LiPF6)이 용해된 에틸렌카보네이트/에틸메틸카보네이트(EC/EMC=1:2, 부피비)계 전해액을 주입하여 리튬 이차전지를 제조하였다.
[비교예 2]
PVdF-CTFE (폴리비닐리덴플로라이드-클로로트리플로로에틸렌 공중합체) 5 중량부를 아세톤 95 중량부에 첨가하여 50℃에서 약 12시간 이상 용해시켜 바인더 고분자 용액 5 중량부를 준비하였다. 제조된 바인더 고분자 용액에 Al2O3 분말과 BaTiO3 분말을 9:1의 중량비로 고분자/무기물 분말 = 20/80의 중량비가 되도록 첨가하고, 12시간 이상 볼 밀법을 이용하여 무기물 분말을 300nm의 크기로 파쇄 및 분산하여 슬러리를 제조하였다.
이와 같이 제조된 슬러리를 딥(dip) 코팅법으로, 두께 20㎛인 폴리에틸렌 다공성 막(기공도 40%)에 두께는 약 10㎛ 정도로 코팅하여서, 분리막을 준비하였다.
이후, 상기 준비된 분리막을 사용하는 것 외에는 비교예 1과 동일한 방법으로 리튬 이차전지를 제조하였다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100: 전극
200: 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재
300: 접착층

Claims (10)

  1. 전극;
    다공성 엔지니어링 플라스틱 기재;및
    상기 전극과 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재 사이에 구비되는 접착층;을 포함하는 전극-분리막 복합체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재의 두께는 5 내지 50㎛인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재의 녹는점은 150℃ 이상인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재의 강도는 50 내지 200MPa인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 엔지니어링 플라스틱 기재는 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 변성 폴리페닐옥사이드, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에테르에테르케톤로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 접착층은 고분자 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 고분자 바인더는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리클로로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐아세테이트, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리아릴레이트, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트, 시아노에틸플루란, 시아노에틸폴리비닐알콜, 시아노에틸셀룰로오스, 시아노에틸수크로오스, 플루란 및 카르복실 메틸셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 이들 중 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 접착층은 전기방사법 또는 프린팅법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 전극은 애노드 또는 캐소드인 것을 특징으로 하는 전극-분리막 복합체.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 전극-분리막 복합체를 포함하는 리튬 이차전지.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4220846A1 (en) * 2022-01-28 2023-08-02 Samsung SDI Co., Ltd. Electrode and rechargeable lithium battery including the same

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