KR20160109669A - High heat resistance separator for secondary batteries and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a separation membrane for satisfying required properties of a high capacity and large area secondary battery. The separation membrane includes: a porous base material layer; a heat resistant layer formed on one side or both sides of the porous base material layer; and an adhesion layer formed on the heat resistant layer. Inorganic particles are fixed and connected by binder polymer in the heat resistant layer, and the adhesion layer contains polymer particles. The separation membrane has a high strength property and a high heat resistant property. The separation membrane is evenly attached to a whole area of an anode and a cathode. As ions smoothly moves through an air hole evenly arranged on each layer, the separation membrane is very advantageous for improving performance of the high capacity and the large area secondary battery.

Description

내열성이 우수한 이차전지용 분리막 및 이의 제조방법 {High heat resistance separator for secondary batteries and method of manufacturing the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separator for a secondary battery having excellent heat resistance,

본 발명은 내열성이 우수한 리튬이온 이차전지용 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a separator for a lithium ion secondary battery excellent in heat resistance and a method for producing the same.

리튬이온 이차전지는 그 사용처가 확대됨에 따라 대면적화, 고용량화에 대한 요구가 강해지고 있는 추세이다. 이에 리튬이온 이차전지에 사용되고 있는 분리막의 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 재질의 다공성 박막 필름에 기능성을 부여하기 위한 여러 방법들이 시도 되고 있다.As lithium ion secondary batteries are used more and more, demands for large-sized and high-capacity lithium ion secondary batteries are becoming stronger. Accordingly, various methods for imparting functionality to a porous thin film made of polyethylene or polypropylene of a separator used in a lithium ion secondary battery have been attempted.

분리막은 연신을 통해 강도를 높이고 박막화하며, 가소제와 상분리 현상을 통하여 미세하고 균일한 구멍을 가지도록 만든 폴리에틸렌 재질의 미세다공성 박막 필름으로 강도가 높기 때문에 잘 찢어지지 않고 기계적 안전성이 높다는 장점이 있다. 하지만 전지의 온도가 높아지는 경우에는 분리막이 연신되었던 방향으로 수축하고 이로 인하여 전지 내부에서 양극과 음극간 단락이 발생함으로써 전지가 발화, 파열하기 쉽다는 단점을 가진다. 전지의 체적당 용량이 증가함에 따라 전지의 내부 단락 발생시 발열량도 증가하므로, 고용량의 전지를 요구함에 따라 이러한 문제점이 개선되어야 한다.The separator is a microporous thin film made of polyethylene, which is made of microporous and homogeneous pores by increasing the strength and thinning through stretching, and by the phase separation with plasticizer, so that it is not torn well and has high mechanical safety. However, when the temperature of the battery is increased, the separator shrinks in the direction in which the separator is stretched. As a result, a short circuit occurs between the positive and negative electrodes inside the battery, which causes the battery to easily ignite and break. As the capacity per unit volume of the battery increases, the amount of heat generated when the internal short circuit of the battery is generated also increases.

또한, 리튬 이온 이차전지를 저비용으로 생산하기 위해 많이 사용되고 있는 조립방식은 양극 극판, 음극 극판, 분리막을 말아서 제조하는 방식인데, 극판의 면적이 넓어지고 있는 추세에 따라, 양극과 음극 극판이 밀착되지 않고 들뜬 부분이 발생하여 전극간 거리차이로 인한 불균일한 충방전 현상이 나타나는 경우가 있다. 이러한 불균일성은 충방전이 반복됨에 따라 더욱 심해져서 전지의 수명을 단축시키게 되므로, 분리막을 양극 및 음극 극판과 접착시켜 들뜬부분이 없애기 위한 시도들이 이루어지고 있다. 따라서, 대면적 전지에서 분리막에 요구되는 접착성은 더욱 높아지고 있다.In addition, the assembly method, which is widely used for producing a lithium ion secondary battery at low cost, is a method of manufacturing a positive electrode plate, a negative electrode plate and a separator by rolling. As the area of the electrode plate is getting wider, And there is a case where uneven charging / discharging phenomenon due to difference in distance between electrodes occurs. Such nonuniformity becomes more severe as the charge and discharge are repeated, shortening the lifetime of the battery. Therefore, attempts have been made to remove the excited portion by bonding the separator to the anode and the cathode plate. Therefore, the adhesion required for the separator in a large-area battery is further increased.

일본 등록특허 제4127989호(특허문헌1)에서는 폴리올레핀 미세다공막의 기재의 양면에 전해액을 팽윤하고 이를 지지하는 유기 고분자로 이루어진 다공질 접착층이 각각 1 ?m 이상, 총 20 ?m 이하의 두께로 배치되어 있는 분리막을 기재하고 있다. 상기 기술은 이온 전도성과 접착성 면에서는 장점을 가지지만, 내열층이 포함되지 않아 내열성이 부족하다는 점과 접착층의 두께가 두꺼워서 분리막의 박막화 요구와 배치된다는 문제점이 있다.In Japanese Patent No. 4127989 (Patent Document 1), a porous adhesive layer made of an organic polymer which swells an electrolyte solution on both surfaces of a substrate of a polyolefin microporous membrane is arranged to have a thickness of 1 m or more and 20 m or less in total And the like. The above technology has advantages in ionic conductivity and adhesion, but has a problem that the heat resistant layer is not included and the heat resistance is insufficient and the thickness of the adhesive layer is thick, so that the separation membrane is required to be thinned.

대한민국 등록특허 제0646508호(특허문헌2)에서는 접착성 고분자층이 전극의 전체 면적을 덮으면 리튬이온의 이동을 방해하여 전지의 성능을 저하시킨다는 단점을 해결하기 위하여, 전체 면적이 아닌 선이나 점 형태로 접착성 고분자막을 형성하였다. 이는 접착성 고분자가 있는 부분과 없는 부분 간의 리튬이온 전도도가 크게 차이나는 결과를 야기함으로써 전극 간 불균일한 충방전이 심해지는 문제점이 있다.In Korean Patent No. 0646508 (Patent Document 2), in order to solve the disadvantage that the adhesive polymer layer covers the entire area of the electrode, the performance of the battery is deteriorated by interfering with the movement of the lithium ion, To form an adhesive polymer membrane. This results in a significant difference in lithium ion conductivity between the portion having the adhesive polymer and the portion having no adhesive polymer, which causes a problem that non-uniform charging / discharging between the electrodes becomes serious.

대한민국한국 등록특허 제1156961호(특허문헌3)에서는 실란계 화합물을 전극과 분리막의 상하 외주면 부근에만 부분적으로 코팅함으로써, 접착력을 높이면서 접착층에 의한 이온전도도의 저하를 방지할 수 있다고 기재하고 있다. 하지만, 대면적 전지에서는 분리막의 상하 외주면 부근만을 접착하였을 경우, 전극의 가운데 부분이 들뜨는 것을 방지할 수 없기 때문에 한계가 있다.Korean Patent No. 1156961 (Patent Document 3) discloses that a silane-based compound can be partially coated only on the upper and lower peripheral surfaces of an electrode and a separator to prevent the deterioration of ionic conductivity due to the adhesive layer while increasing the adhesive strength. However, in the large-area battery, there is a limit as it is impossible to prevent the middle portion of the electrode from being lifted when only the vicinity of the upper and lower outer circumferential surfaces of the separator is adhered.

일본 공개특허 제2013-020769호(특허문헌4)에서는 분리막에 요구되는 다양한 특성 모두를 만족시키기 위하여, 다공질 기재의 양면에 내열성 수지를 포함한 다공질층을 구비하고, 내열성 다공질층의 적어도 한 쪽 위에 불소계 수지를 포함한 접착성 다공질 층을 구비하도록 한 분리막을 개시하고 있으며, 비교예 4에서, 내열성 수지를 포함한 다공질층이 단면이고, 음극에 배향되도록 전지를 제작한 경우를 부적절하다고 예시하고 있다. 상기 기술은 내열층과 접착층을 모두 포함함으로써 분리막의 열적 안정성과 접착성을 모두 향상시키고자 하였으나, 내열층을 양면으로 한정하고, 접착층의 주성분도 불소계 수지로 한정하였기에 생산성과 접착강도에 한계가 있고, 접착층이 양면이 아닌 경우에는 전극과의 밀착성 확보가 불가능하다는 단점이 있다.Japanese Laid-Open Patent Application No. 2013-020769 (Patent Document 4) discloses a porous substrate having a porous layer containing a heat-resistant resin on both sides of the porous substrate in order to satisfy all the various characteristics required for the separator, A separator having an adhesive porous layer containing a resin is disclosed. In Comparative Example 4, the case where a porous layer containing a heat-resistant resin is cross-sectioned and a cell is oriented so as to be oriented in a negative direction is considered to be inadequate. Although the above-mentioned technology tries to improve both the thermal stability and the adhesion of the separator by including both the heat resistant layer and the adhesive layer, since the heat resistant layer is limited to both sides and the main component of the adhesive layer is limited to the fluororesin, productivity and adhesive strength are limited , And when the adhesive layer is not on both sides, adhesion with the electrode can not be ensured.

또한, 분리막은 두루마리 화장지처럼 롤로 돌돌 말린 상태로 권취하여 운반 및 보관을 하다가, 전지 제조시에 풀어서 사용하는 것이 일반적인데, 분리막의 표면이 매끄럽기 때문에, 운반 및 보관 중에 풀어지지 않도록 하려면 어느 정도 힘을 가하여 단단하게 권취할 필요가 있다. 그런데, 운반 중에 주변온도가 높아지는 경우, 서로 겹쳐진 열융착층끼리 접착되어 분리막으로서 사용이 불가능하게 되는 경우가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 분리막의 접착층과 접착층 사이에 PET필름 등의 간지를 넣어서 분리막의 맞닿은 접착층이 서로 달라 붙지 않도록 하는 방법도 사용되고 있는데, 이 경우, 간지와 이러한 작업에 필요한 설비를 추가로 구매해야 하므로 제조비용이 상승한다는 단점이 있다. In addition, it is common that the separation membrane is wrapped and rolled up in rolls like rolled toilet paper, and is transported and stored. However, since the surface of the separation membrane is smooth so that it is not loosened during transportation and storage, It is necessary to tightly wind it. However, when the ambient temperature is high during transportation, there is a case where the overlapping heat-sealable layers are adhered to each other, making it impossible to use them as a separation membrane. In order to solve such a problem, a method of inserting a PET film or the like between the adhesive layer of the separator and the adhesive layer to prevent the adhesive layers contacting the separator from sticking to each other is also used. In this case, The manufacturing cost is increased.

일본 등록특허 제4127989호Japanese Patent No. 4127989 대한민국 등록특허 제0646508호Korean Patent No. 0646508 대한민국 등록특허 제1156961호Korean Patent No. 1156961 일본 공개특허 제2013-020769호Japanese Laid-Open Patent Application No. 2013-020769

본 발명은 종래의 이차전지용 분리막이 만족시키지 못하고 있는 요구조건인, 박막이면서 전극과의 접착성도 좋으며, 고강도, 다공성, 내화학성, 내전기화학성, 내열성, 물성 균일성과 낮은 제조비용이라는 다양한 요구조건을 제공하는 데에 그 목적이 있다.The present invention has various requirements such as high strength, porosity, chemical resistance, electrochemical resistance, heat resistance, uniformity of physical properties and low manufacturing cost, while being good in adhesion to an electrode while being a thin film, which is a requirement that conventional separator for secondary batteries can not satisfy The purpose is to provide.

전지의 용량을 높이고 전지내부저항을 낮추기 위해서는 박막이어야 하고, 전지의 조립과정 및 완제품 사용시에 발생할 수 있는 충격으로부터 양극과 음극간의 단락을 방지하기 위해서는 고강도여야하며, 충방전에 따른 이온의 흐름이 원활하도록 하면서 전극 표면의 요철이나 불순물에 의한 내부 단락 발생을 억제하기 위해서 수십 내지 수백nm 크기의 미세한 기공을 균일하게 가지고 있어야 한다. 또한, 전지를 장시간 안정적으로 사용하기 위해서는 분리막이 화학적, 전기화학적으로 안정적인 물질이어야 하고, 전지 내부의 비정상적인 온도상승에 의한 발화, 파열 등의 사고를 억제하기 위해서는 고온에서도 분리막이 수축하거나 변형되지 않는 내열성을 가져야 하며, 균일한 품질의 전지를 대량생산하여 보급을 확대하기 위해서는 분리막의 물성도 균일하고 제조비용을 낮출 수 있어야 한다.In order to increase the capacity of the battery and lower the internal resistance of the battery, it is required to be a thin film. In order to prevent a short circuit between the anode and the cathode due to the impact of the battery assembly process and the use of the finished product, high strength, It is necessary to uniformly maintain fine pores having a size of several tens to several hundreds of nanometers in order to suppress the occurrence of internal short circuits due to irregularities and impurities on the electrode surface. In order to use the battery stably for a long period of time, the separator must be chemically and electrochemically stable. In order to suppress accidents such as ignition and rupture due to abnormal temperature rise inside the battery, heat resistance In order to mass-produce and distribute a uniform quality battery, the physical properties of the membrane should be uniform and the manufacturing cost should be reduced.

상기 접착층의 입자형 고분자물질은 전극과 분리막의 접착력을 확보할 수 있다면 특별히 제한이 없지만, 간지를 넣지 않고도 분리막의 운반 및 보관에 문제가 없으면서, 전지 제조시에 온도와 압력을 높였을 때에만 접착력이 발현되는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 분리막은 두루마리 화장지처럼 롤로 돌돌 말린 상태로 권취하여 운반 및 보관을 하다가, 전지 제조시에 풀어서 사용하는 것이 일반적인데, 운반 중에 주변온도가 높아지는 경우 서로 겹쳐진 열융착층끼리 접착되어 분리막으로서 사용이 불가능하게 되는 경우가 발생할 수 있다. 분리막 권취시에 사이에 간지를 넣어서 분리막의 열융착층간 접착을 방지하는 방법을 사용하는 것도 가능하지만, 간지를 넣지 않아도 된다면, 제조비용을 줄일 수 있다.The particulate polymer material of the adhesive layer is not particularly limited as long as it can secure the adhesive force between the electrode and the separator. However, there is no problem in carrying and storing the separator without inserting the separator, It is preferable to use the substance to be expressed. The separation membrane is rolled up into rolls, rolled up in rolls, rolled and stored in the form of a rolled toilet paper, and is usually unwound during the manufacture of a battery. However, if the ambient temperature during transportation is high, the overlapped thermofusion layers are bonded together, And the like. It is also possible to use a method of interposing a separator between the heat-welding and interlayer adhesives by inserting a separator between the separators at the time of winding the separator, but if the separator is not required, the manufacturing cost can be reduced.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 In order to achieve the above object,

다공성 기재층;A porous substrate layer;

상기 다공성 기재층의 한면 또는 양면에 형성되는 내열층;A heat resistant layer formed on one or both surfaces of the porous substrate layer;

상기 내열층 상에 형성되는 접착층을 포함하여 형성되고,And an adhesive layer formed on the heat resistant layer,

상기 내열층은 무기입자가 바인더 고분자에 의해 연결 및 고정되고, 상기 접착층은 고분자 입자를 함유하여 형성되는 것인 이차전지용 복합 분리막이다.Wherein the heat resistant layer is a composite separator for a secondary battery, wherein the inorganic particles are connected and fixed by a binder polymer, and the adhesive layer contains polymer particles.

본 발명의 상기 다공성 기재층은 폴리올레핀 재질의 미세 다공성 연신 필름으로서, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 공중합체로부터 선택되는 1종 또는 2종이다.The porous substrate layer of the present invention is a microporous stretched film made of polyolefin, and the polyolefin resin is one or two selected from polyethylene, polypropylene and copolymers thereof.

상기 접착층과 내열층을 이루는 고분자 물질은 폴리아크릴레이트, 폴리벤조에이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리불화비닐리덴과 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 고분자 물질을 포함 할 수 있다.The polymer material constituting the adhesive layer and the heat resistant layer may be selected from the group consisting of polyacrylate, polybenzoate, polyvinyl pyrrolidone, polystyrene, polymethyl methacrylate, polybutyl acrylate, polyvinylidene fluoride and copolymers thereof And may include one or more selected polymeric materials.

상기 내열층의 무기입자는 알루미나, 베마이트 등의 알루미늄 산화물, 바륨 티타늄 옥사이드(Barium Titanium Oxide), 티타늄 산화물, 마그네슘 산화물, 클레이(Clay) 글래스 파우더(Glass powder)중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상으로 구성될 수 있다.The inorganic particles of the heat resistant layer are composed of one or more selected from among aluminum oxide such as alumina and boehmite, barium titanium oxide, titanium oxide, magnesium oxide, and clay glass powder. .

상기 내열층은 전체 조성물 100 중량%에 대하여, 무기입자 60 내지 99 중량% 및 바인더 고분자 40 내지 1 중량%를 포함하며, 무기 입자의 크기가 100 내지 800 nm 이 바람직하다.The heat resistant layer preferably contains 60 to 99% by weight of inorganic particles and 40 to 1% by weight of binder polymer based on 100% by weight of the total composition, and preferably has an inorganic particle size of 100 to 800 nm.

상기 접착층은 전체 조성물 100 중량%에 대하여, 고분자 입자 70 내지 97 중량% 및 무기입자 30 내지 3 중량%를 포함하며, 고분자 입자의 크기가 100 내지 800 nm이며, 한 층의 두께가 1 ?m 이하인 것이 바람직하다.Wherein the adhesive layer comprises 70 to 97% by weight of polymer particles and 30 to 3% by weight of inorganic particles based on 100% by weight of the total composition, wherein the size of the polymer particles is 100 to 800 nm, .

본 발명의 다공성 내열층은 단단한 무기입자에 소량의 내열성 바인더를 섞어서 상기 기재층과 접합되어, 고온에서 발생하는 기재층의 수축을 억제하고, 전지의 열적 안정성을 높여준다. 전지의 이온 이동이 자유롭도록, 전 면적에 걸쳐서 적당한 크기의 기공이 균일하게 존재해야 한다. The porous heat-resistant layer of the present invention is obtained by mixing a small amount of a heat-resistant binder with hard inorganic particles and bonding to the base layer to suppress shrinkage of the base layer generated at a high temperature and to improve the thermal stability of the battery. Pores having a proper size must be uniformly distributed over the entire area so that the ion movement of the cell is free.

본 발명의 다공성 접착층은 양극과 음극 극판의 전체 면적에 있어서 간격을 일정하게 밀착시키고, 들뜸을 방지하기 위해 분리막과 양면에 각각 위치한 양극 및 음극 극판이 모두 균일하게 접착되도록 하는 기능을 한다. 무기물 입자로 이루어진 내열층과 마찬가지로 입자형 바인더로 고분자층을 구성하면 각 고분자 입자들 사이의 공간을 통하여 이온의 이동성이 확보 될 수 있으며, 입자의 크기를 조정함으로써 기공의 크기 또한 조절 가능하고, 코팅 및 건조속도를 높임으로써 생산성을 높일 수 있다는 장점을 가진다. The porous adhesive layer of the present invention functions to uniformly adhere the separator and the anode and cathode plates respectively disposed on both sides in order to closely adhere the gap in the entire area of the anode and the cathode plate and prevent lifting. If the polymer layer is formed of a particle type binder like the heat resistant layer made of inorganic particles, the ion mobility can be secured through the space between the polymer particles, and the size of the pores can be adjusted by adjusting the particle size. And the productivity can be increased by increasing the drying speed.

본 발명의 분리막은 기체투과도가 500초 이하이고, 수분함량이 1000ppm 이하이며, 130℃ 열수축율이 10% 이하인 특징을 가진다.The separator of the present invention has a gas permeability of 500 seconds or less, a water content of 1000 ppm or less, and a heat shrinkage at 130 占 폚 of 10% or less.

또한 상기 분리막을 두겹 적층하였을 때, 60℃ 이하의 온도와 1MPa의 이하의 압력에서는 겹쳐진 다공성 접착층 간의 접착력이 0.3 gf/cm 이하이고, 110℃ 이상의 온도와 3MPa의 이상의 압력에서 전극과 분리막의 접착력이 1.0gf/cm 이상이 되도록 고분자 물질을 선정하고, 접착층을 구성하였다.When the membrane is laminated in two layers, the adhesive force between the overlapped porous adhesive layer is less than 0.3 gf / cm at a temperature of 60 ° C or less and a pressure of 1 MPa or less, and the adhesive force between the electrode and the separator at a temperature of 110 ° C or more and a pressure of 3 MPa or more Cm < 2 > / g or higher, and an adhesive layer was formed.

본 발명에 따른 분리막은 고강도, 고내열 특성을 가지는 동시에, 양극과 음극의 전체 면적에서 균일하게 접착되고, 각 층의 균일하게 분포된 기공을 통하여 이온의 이동이 원활하기 때문에, 특히 고용량 대면적 이차전지의 성능향상에 유리하다. Since the separation membrane according to the present invention has high strength and high heat resistance and uniformly adheres to the entire area of the anode and the cathode and smoothly moves the ions through the uniformly distributed pores of each layer, It is advantageous for improving the performance of the battery.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 분리막의 접착층 표면 1만배 확대 사진이다.
도 2은 본 발명의 실시예 1에 의해 제조된 분리막의 단면 5천배 확대 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3에 의해 제조된 분리막의 접착층 표면 1만배 확대 사진이다.
Fig. 1 is an enlarged photograph of the surface of the adhesive layer at a magnification of 10,000 times of the separation membrane produced in Example 1 of the present invention.
2 is an enlarged photograph of a cross section of 5,000 times in cross section of the separation membrane produced in Example 1 of the present invention.
Fig. 3 is an enlarged photograph of the surface of the adhesive layer of 10,000 times the surface of the separation membrane produced in Example 3 of the present invention.

이하 본 발명의 분리막의 제조방법 및 이로 제조 된 분리막에 관하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예 및 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.Hereinafter, the method for producing a separation membrane of the present invention and the separation membrane produced therefrom will be described in detail. The following embodiments and drawings are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Further, it is to be understood that, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.

본 발명은 고강도, 고내열 특성을 가지는 이차전지용 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 다공성 기재층과 다공성 내열층 및 가장 바깥쪽 양면 위에 형성된 다공성 접착층으로 구성된 이차전지용 분리막에 관한 것이다. The present invention relates to a separator for a secondary battery having high strength and high heat resistance characteristics and a method for producing the same, and more particularly, to a separator for a secondary battery comprising a porous substrate layer, a porous heat resistant layer and a porous adhesive layer formed on both outermost surfaces.

이러한 분리막을 개발하기 위하여, 상기 다공성 기재층으로는 폴리올레핀 재질의 미세다공성 연신 필름을 사용한다. 상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 공중합체로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상이 선택될 수 있으나, 이로 제한되는 것은 아니다. In order to develop such a separation membrane, a microporous stretched film made of polyolefin is used as the porous substrate layer. The polyolefin resin may be selected from polyethylene, polypropylene, and copolymers thereof, but is not limited thereto.

다공성 기재층은 5 내지 30 ㎛ 두께의 박막 미세다공성 연신 필름을 사용한다. 상기 다공성 기재층의 인장강도는 모든 방향으로 500kgf/cm2 이상이고, 모든 방향의 강도를 고르게 높이기 위해서 1축 연신이 아닌 2축 연신을 통하여 제조한다. 연신을 통하여 만들어진 다공성 고분자 필름은 연신 된 방향으로 인장강도가 증가하는 장점을 가지지만, 연신된 방향으로 수축하려는 응력이 남아 있어서, 온도 증가시 수축한다는 단점을 가진다.The porous substrate layer uses a thin film microporous stretched film having a thickness of 5 to 30 mu m. The tensile strength of the porous base layer is not less than 500 kgf / cm 2 in all directions and is produced through biaxial stretching rather than uniaxial stretching in order to evenly increase the strength in all directions. The porous polymer film produced through stretching has an advantage of increasing the tensile strength in the stretched direction, but has a disadvantage that the stress to shrink in the stretched direction remains and shrinks when the temperature is increased.

내열성을 향상시키기 위하여 도입한 다공성 내열층은 기재층의 한면 또는 양면 위에 무기입자와 바인더로 구성되며 상기 내열층의 무기 입자의 함량은 무기 입자와 바인더 고분자를 포함하는 혼합물 100 중량% 당 60 내지 99 중량% 이다. 60 중량% 미만일 경우 고분자의 함량이 지나치게 많게 되어 무기물 입자들 사이에 형성되는 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있다. 99 중량%를 초과할 경우 고분자 함량이 너무 적기 때문에 무기물 사이의 접착력 약화로 인해 최종 유/무기 복합 다공성 분리막의 기계적 물성이 저하된다.The porous heat-resistant layer introduced to improve the heat resistance is composed of inorganic particles and a binder on one side or both sides of the base layer, and the content of the inorganic particles in the heat-resistant layer is 60 to 99 per 100% by weight of the mixture containing the inorganic particles and the binder polymer Weight%. If the amount is less than 60% by weight, the content of the polymer may be excessively increased, resulting in a decrease in pore size and porosity due to a decrease in void space formed between the inorganic particles, resulting in deterioration of final battery performance. When the amount of the organic solvent is more than 99% by weight, the mechanical properties of the final organic / inorganic composite porous separator are deteriorated due to the weak adhesion between the inorganic materials because the polymer content is too small.

다공성 내열층은 100 내지 800 nm 크기의 단단한 무기입자에 소량의 내열성 바인더를 섞어서 기재층의 단면, 혹은 양면에 1 내지 10 ㎛ 두께로 코팅한다.The porous heat-resistant layer is prepared by mixing a small amount of a heat-resistant binder with a hard inorganic particle having a size of 100 to 800 nm and coating the surface of the base layer with a thickness of 1 to 10 μm on both sides or both sides.

상기 다공성 접착층은 무기물 입자로 이루어진 내열층과 마찬가지로 입자형 바인더로 상기 다공성 접착층에 포함된 고분자 입자의 직경이 100 내지 800 nm의 구형 고분자층을 구성하며 압력이 가해졌을 때 기공을 안정적으로 유지하기 위하여, 접착성 고분자 물질과 무기물 입자를 혼합하여 구성하는 것도 가능하다. 무기입자의 양은 1 내지 30 부피%인 것이 바람직하다. 무기입자가 30 중량%를 초과할 경우 접착력이 낮아진다는 단점이 있다.The porous adhesive layer is a particulate binder such that the polymer particles included in the porous adhesive layer constitute a spherical polymer layer having a diameter of 100 to 800 nm as in the case of the heat resistant layer made of inorganic particles. In order to stably maintain the pores when the pressure is applied , The adhesive polymer material and the inorganic particles may be mixed together. The amount of the inorganic particles is preferably 1 to 30% by volume. When the amount of the inorganic particles exceeds 30% by weight, the adhesive strength is lowered.

상기 분리막의 원재료로 사용되는 무기물 입자나 고분자 물질은 모두 이차전지 내에서 화학적, 전기화학적으로 안정한 물질이어야 한다. 무기입자로는 알루미나, 베마이트 등의 알루미늄 산화물, 바륨 티타늄 옥사이드(Barium Titanium Oxide), 티타늄 산화물, 마그네슘 산화물, 클레이(Clay) 글래스 파우더(Glass powder)중에서 하나를 선택하고 그 중에서 불순물 함량이 적은 고순도의 알루미늄 산화물을 사용할 수 있다. 고분자 물질로는 폴리올레핀, 폴리아크릴레이트계열, 폴리벤조에이트계열, 폴리비닐피롤리돈, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리불화비닐리덴 등을 사용할 수 있다. 내열층과 접착층을 동시에 다층코팅 방식을 이용하여 제조비용을 최소화하였다.The inorganic particles or polymeric materials used as raw materials for the separator should be chemically and electrochemically stable in the secondary battery. Examples of the inorganic particles include aluminum oxide such as alumina and boehmite, barium titanium oxide, titanium oxide, magnesium oxide, and clay glass powder. Among them, high purity Of aluminum oxide can be used. As the polymer substance, polyolefin, polyacrylate series, polybenzoate series, polyvinyl pyrrolidone, polystyrene, polymethyl methacrylate, polybutyl acrylate, polyvinylidene fluoride and the like can be used. The manufacturing cost is minimized by using the multilayer coating method simultaneously with the heat resistant layer and the adhesive layer.

분리막과 전극의 접착방법은 다양한 방법이 사용 될 수 있으며, 생산성과 전지성능 구현에 유리한 방법을 사용하면 된다. 그 중 첫번째 방법은 전극을 잘라서 분리막 위에 놓고 열과 압력을 가하여 접착시킨 후, 전극이 붙어 있는 분리막을 돌돌 말아서 전지를 만드는 방법이다. 두번째 방법은 전극과 분리막을 권취하여 젤리롤을 만든 후, 열과 압력을 가하여 전극과 분리막을 접착시키고 나서, 일체화된 젤리롤을 금속캔이나 알루미늄 파우치 형태의 전지 외장재에 넣은 후, 전해액을 주입하고 밀봉하여 전지를 만드는 방법이다. 세번째 방법은 젤리롤을 전지 외장재에 넣은 후, 전해액을 주입하고 나서 열과 압력을 가하여 전극과 분리막을 접착시키는 방법이다. 첫번째와 두번째 방법은 전해액이 없는 상태에서의 건식 접착법, 세번째 방법은 전해액이 포함된 상태에서의 습식 접착법으로 구분할 수 있는데, 접착성 고분자 물질의 종류에 따라 전해액이 있는 경우와 없는 경우의 접착력에 차이가 있다. 접착력은 전해액의 유무와 양극과 음극의 구성물질에 따라서 달라지므로, 전지 설계에 따라서 접착층의 구성물질을 달리하는 것이 바람직하다.Various methods can be used for the method of bonding the separator and the electrode, and a method advantageous for realizing productivity and battery performance can be used. The first method is to cut the electrode, place it on the separator, apply heat and pressure to the electrode, and roll the separator with the electrode to make the cell. In the second method, a jelly roll is formed by winding an electrode and a separator, and then the electrode and separator are adhered to each other by applying heat and pressure. Then, the integrated jelly roll is put into a battery case of a metal can or an aluminum pouch type, To make a battery. The third method is to insert the jelly roll into the battery outer casing, inject the electrolyte, and apply heat and pressure to bond the electrode and the separator. The first and second methods can be classified into a dry bonding method in the absence of an electrolyte solution and a wet bonding method in a state in which an electrolyte solution is contained in a third method. According to the kind of the adhesive polymer material, . Since the adhesive strength depends on the presence or absence of the electrolyte and the constituent materials of the positive electrode and the negative electrode, it is preferable that the constituent materials of the adhesive layer are different depending on the battery design.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 하기 실시예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1][Example 1]

1. 양극의 제조One. Manufacture of anode

양극 활물질로 LiCoO2를 94중량%, 접착제로 Polyvinylidene fluoride를 2.5중량%, 도전제로 Super-P를 3.5중량%의 비율이 되도록, 용제인 NMP(N-methyl-2-pyrrolidone)에 첨가하고 교반하여 균일한 양극 슬러리를 제조하였다. 슬러리를 30㎛ 두께의 알루미늄 호일 위에 코팅, 건조 및 압착하여 150 ㎛ 두께의 양극 극판을 제조하였다.The mixture was added to NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) as a solvent so that LiCoO2 was used as a cathode active material, 2.5 wt% of polyvinylidene fluoride as an adhesive and 3.5 wt% of Super- To prepare a positive electrode slurry. The slurry was coated on an aluminum foil having a thickness of 30 탆, dried and pressed to prepare a positive electrode plate having a thickness of 150 탆.

2. 음극의 제조2. Manufacture of cathode

음극 활물질로 인조흑연을 95 중량%, 접착제로 Tg가 -52℃인 Acrylic latex를 3 중량%, 증점제로 CMC(Carboxymethyl cellulose)를 2 중량%의 비율이 되도록, 용매인 물에 첨가하고 교반하여 균일한 음극 슬러리를 제조하였다. 슬러리를 20 ㎛ 두께의 구리 호일 위에 코팅, 건조 및 압착하여 150 ㎛ 두께의 음극 극판을 제조하였다.95% by weight of artificial graphite as an anode active material, 3% by weight of acrylic latex having a Tg of -52 캜 as an adhesive, and 2% by weight of CMC (Carboxymethyl cellulose) as a thickening agent were added to water as a solvent, A negative electrode slurry was prepared. The slurry was coated on a copper foil having a thickness of 20 탆, dried and pressed to prepare a negative electrode plate having a thickness of 150 탆.

3. 분리막의 제조3. Preparation of Membrane

3.1. 내열층 슬러리의 제조3.1. Preparation of heat resistant layer slurry

평균입경 600nm인 베마이트(Boehmite) 입자를 94 중량%, 용융온도가 220℃이고 비누화도가 99%인 폴리비닐알콜을 2 중량%, Tg가 -52℃인 Acrylic latex를 4 중량%의 비율이 되도록, 용매인 물에 첨가하고 교반하여 균일한 내열층 슬러리를 제조하였다.94% by weight of boehmite particles having an average particle diameter of 600 nm, 2% by weight of polyvinyl alcohol having a melting point of 220 占 폚 and a saponification degree of 99%, 4% by weight of Acrylic latex having a Tg of -52 占 폚 The resulting mixture was added to water as a solvent and stirred to prepare a uniform heat resistant layer slurry.

3.2. 접착층 슬러리의 제조3.2. Preparation of adhesive layer slurry

Polymethylmethacrylate와 PolyButylAcrylate를 주성분으로 하며, 물에 분산되어 평균입경 500 nm의 구형 형상을 유지하는 고분자 입자를 물 대비 20 중량%의 비율이 되도록 희석하여 접착층 슬러리로 사용하였다.The polymer particles containing polymethylmethacrylate and polybutylcrylate as main components and dispersed in water and having a spherical shape with an average particle size of 500 nm were diluted to a ratio of 20% by weight with respect to water and used as an adhesive layer slurry.

3.3 코팅 및 건조를 통한 분리막의 제조3.3 Preparation of membranes by coating and drying

코팅용 기재로는 SK이노베이션에서 제조한 두께 9 ㎛의 고강도 연신 폴리올레핀 미세다공막제품 (ENPASS)을 사용하였고, 다층 슬롯 코팅다이를 사용하여 기재의 한 면에 내열층 슬러리와 접착층 슬러리를 동시에 코팅 한 후, 단층 슬롯 코팅다이를 사용하여 기재의 다른 한 면에 접착층 슬러리만을 코팅하였다. 분리막은 건조기를 통하여 용매인 물을 증발시킨 후, 롤 형태로 권취하였다. 단면 내열층의 두께는 3um이었고, 양면 접착층의 두께는 각각 0.8um이었다.
As a coating base material, a high strength oriented polyolefin microporous film product (ENPASS) having a thickness of 9 탆 and manufactured by SK Innovation was used. A multilayer slot coating die was used to simultaneously coat the heat resistant layer slurry and the adhesive layer slurry on one side of the substrate Thereafter, only the adhesive layer slurry was coated on the other side of the substrate using a single layer slot coating die. The solvent was evaporated through a drier and then rolled into a roll. The thickness of the endothermic layer was 3 μm, and the thickness of the double-sided adhesive layer was 0.8 μm.

[실시예 2] [Example 2]

내열층을 기재층의 단면이 아닌 양면에 각각 1.5 ㎛ 두께로 코팅하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 분리막을 제조하였다.
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the heat resistant layer was coated on both sides of the substrate layer, not on the end face thereof, to a thickness of 1.5 탆.

[실시예 3][Example 3]

접착층 슬러리의 제조시, 평균입경 600 nm의 알루미나 입자를 첨가하여, 고분자 입자와 알루미나 입자의 부피비율이 75 : 25가 되도록 하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 분리막을 제조하였다.
Except that alumina particles having an average particle diameter of 600 nm were added in the production of the adhesive layer slurry so that the volume ratio of the polymer particles to the alumina particles was 75:25. Respectively.

[실시예 4][Example 4]

접착층 슬러리의 제조시에 사용한 고분자 입자의 평균입경이 200 nm인 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 분리막을 제조하였다.
A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the average particle diameter of the polymer particles used in the production of the adhesive layer slurry was 200 nm.

[비교예1][Comparative Example 1]

내열층이 없다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 분리막을 제조하였다.
A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that there was no heat resistant layer.

[비교예2][Comparative Example 2]

접착층 슬러리의 제조시에 사용한 고분자 입자의 평균입경이 50 nm인 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 분리막을 제조하였다.
A separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the average particle size of the polymer particles used in the production of the adhesive layer slurry was 50 nm.

[비교예3][Comparative Example 3]

접착층 슬러리의 제조시, 평균입경 600 nm의 알루미나 입자를 첨가하여, 고분자 입자와 알루미나 입자의 부피비율이 65 : 35가 되도록 하였다는 점을 제외하고는, 상기 실시예 1과 같은 방법으로 분리막을 제조하였다.
Except that alumina particles having an average particle diameter of 600 nm were added during the production of the adhesive layer slurry so that the volume ratio of the polymer particles to the alumina particles was 65:35. Respectively.

[실험예] 1. 인장강도 측정[Experimental Examples] 1. Tensile strength measurement

기재층의 인장강도를 측정하는 방법은 ASTM D882규격을 따르며, 종방향과 횡방향 각각에 대하여 측정한 후, 그 중에서 낮은 값을 취하였다.
The method of measuring the tensile strength of the base layer was conducted according to ASTM D882 standard, and was measured for each of the longitudinal direction and the transverse direction, and then the value was taken to be low.

2. 130℃열수축율 측정2. Measurement of heat shrinkage at 130 ℃

분리막의 130℃ 열수축율을 측정하는 방법은, 분리막을 한 변이 10cm인 직사각형 모양으로 잘라서 시료를 만든 후, 실험 전 시료의 면적을 카메라를 이용하여 측정 및 기록한다. 시료가 정중앙에 위치하도록 시료의 위와 아래에 각각 종이를 5장씩 놓고, 종이의 네 변을 클립으로 고정한다. 종이로 감싸진 시료를 130℃ 열풍건조 오븐에 1시간 방치하였다. 방치가 끝나면, 시료를 꺼내어 분리막의 면적을 카메라로 측정하여 면적 수축율을 계산하였다.
The method of measuring the heat shrinkage of the membrane at 130 ° C is as follows. The membrane is cut into a rectangular shape with a side length of 10 cm to prepare a sample. The area of the sample before the experiment is measured and recorded using a camera. Place five sheets of paper on each of the top and bottom of the sample so that the sample is in the center, and then fasten the four sides of the paper with a clip. The sample wrapped in paper was left in a hot air drying oven at 130 占 폚 for 1 hour. After leaving the sample, the sample was taken out and the area of the separation membrane was measured with a camera to calculate the area contraction ratio.

3. 기체 투과도 측정3. Measurement of gas permeability

분리막의 기체 투과도를 측정하는 방법은 JIS P8117 규격에 따르며, 100cc의 공기가 분리막 1inch2의 면적을 통과하는 데 걸리는 시간을 초 단위로 기록하여 비교하였다.
The gas permeability of the separator was measured according to JIS P8117 standard, and the time required for 100 cc of air to pass through the area of 1 inch 2 was recorded in seconds.

4. 접착강도 측정4. Adhesion strength measurement

분리막간의 접착력과 분리막과 전극간 접착력은 열프레스기와 180°벗김 강도 측정기를 사용하여 측정하였다. 분리막간 접착력 측정을 위한 시료는 분리막을 2장 겹쳐서 열프레스기에 놓은 후, 60℃, 1MPa의 열과 압력을 1분간 가하여 만들었다. 분리막과 전극간 접착력 측정을 위한 시료는 양극과 음극 극판 사이에 분리막을 한 장 넣고 열프레스기에 놓은 후, 110℃, 3MPa의 열과 압력을 1분간 가하여 만들었다. 이렇게 만들어진 시료를 각각 180°벗김 강도를 측정하였다.
The adhesion between the separators and the adhesion between the separator and the electrodes were measured using a hot press and a 180 ° peel strength meter. The sample for the measurement of the adhesion between the separating films was prepared by stacking two separators on a hot press machine and then applying heat and pressure of 1 MPa at 60 ° C for 1 minute. A sample for measuring the adhesion between the separator and the electrode was prepared by placing a separator between the anode and the cathode plate, placing the separator on a hot press, and applying heat and pressure of 110 ° C and 3 MPa for 1 minute. The samples thus prepared were each measured for 180 ° peel strength.

5. 수분함량 측정5. Moisture Content Measurement

분리막 내부에 포함되어 있는 수분의 함량을 측정하기 위하여, 칼피셔 수분 정량법을 이용하였다. 측정설비는 Metrohm사의 831 KFC Coulometer와 885 Compact Oven을 이용하였고, 측정조건은 분리막 시료무게 0.3g, 오븐온도 150℃, 측정시간 600초로 하였다.In order to measure the content of water contained in the membrane, Karl Fischer moisture determination method was used. The measurement equipment used was a 831 KFC Coulometer from Metrohm and 885 Compact Oven. The measurement conditions were a sample weight of 0.3 g, an oven temperature of 150 ° C, and a measurement time of 600 seconds.

상기 실시예와 비교예의 결과를 표 1 및 표 2에 도시하였다.
The results of the above Examples and Comparative Examples are shown in Tables 1 and 2.

샘플명Sample name 내열층Heat resistant layer 접착층Adhesive layer 총두께(㎛)Total thickness (탆) 층구성Floor composition 무기입자 직경(nm)Inorganic Particle Diameter (nm) 층별 두께 (㎛)Thickness (㎛) 고분자입자 직경(nm)Polymer particle diameter (nm) 무기입자
부피비 (%)
Inorganic particle
Volume ratio (%)
실시예1Example 1 33 단면section 600600 0.80.8 500500 00 실시예2Example 2 33 양면both sides 600600 0.80.8 500500 00 실시예3Example 3 33 단면section 600600 0.80.8 500500 2525 실시예4Example 4 33 단면section 600600 0.80.8 200200 00 비교예1Comparative Example 1 00 -- -- 0.80.8 500500 00 비교예2Comparative Example 2 33 양면both sides 600600 0.80.8 5050 00 비교예3Comparative Example 3 33 단면section 600600 0.80.8 500500 3535

샘플명Sample name 130℃
열수축율[%]
130 ℃
Heat shrinkage [%]
기체투과도 (초)Gas permeability (sec) 접착강도(gf/cm)Adhesive strength (gf / cm) 수분함량 (ppm)Moisture Content (ppm)
분리막 층간Separator interlayer 분리막과 전극간Between membrane and electrode 실시예1Example 1 3.03.0 400400 0.10.1 2.02.0 700700 실시예2Example 2 3.03.0 410410 0.10.1 2.02.0 720720 실시예3Example 3 2.52.5 350350 00 1.31.3 760760 실시예4Example 4 3.03.0 480480 0.20.2 2.52.5 780780 비교예1Comparative Example 1 35.035.0 350350 0.20.2 2.02.0 300300 비교예2Comparative Example 2 3.03.0 20002000 0.40.4 3.03.0 12001200 비교예3Comparative Example 3 2.32.3 330330 00 0.80.8 850850

Claims (15)

다공성 기재층;
상기 다공성 기재층의 한면 또는 양면에 형성되는 내열층;
상기 내열층 상에 형성되는 접착층을 포함하여 형성되고,
상기 내열층은 무기입자가 바인더 고분자에 의해 연결 및 고정되고, 상기 접착층은 고분자 입자를 함유하여 형성되는 것인 이차전지용 복합 분리막.
A porous substrate layer;
A heat resistant layer formed on one or both surfaces of the porous substrate layer;
And an adhesive layer formed on the heat resistant layer,
Wherein the heat resistant layer is formed by bonding and fixing inorganic particles with a binder polymer, and the adhesive layer is formed by containing polymer particles.
제1항에 있어서,
상기 다공성 기재층은 폴리올레핀 재질의 미세 다공성 연신 필름으로서, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 공중합체로부터 선택되는 1종 또는 2종인 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the porous substrate layer is a microporous stretched film made of polyolefin, and the polyolefin resin is one or two selected from polyethylene, polypropylene, and copolymers thereof.
제1항에 있어서,
상기 접착층과 내열층을 이루는 고분자 물질은 폴리아크릴레이트, 폴리벤조에이트, 폴리비닐피롤리돈, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리불화비닐리덴과 이들의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 고분자 물질을 포함하는 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
The polymer material constituting the adhesive layer and the heat resistant layer may be selected from the group consisting of polyacrylate, polybenzoate, polyvinyl pyrrolidone, polystyrene, polymethyl methacrylate, polybutyl acrylate, polyvinylidene fluoride and copolymers thereof A composite separator for a secondary cell comprising one or more selected polymeric materials.
제 1항에 있어서,
상기 내열층의 무기입자는 알루미나, 베마이트 등의 알루미늄 산화물, 바륨 티타늄 옥사이드(Barium Titanium Oxide), 티타늄 산화물, 마그네슘 산화물, 클레이(Clay) 글래스 파우더(Glass powder)중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상으로 구성되는 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
The inorganic particles of the heat resistant layer are composed of one or more selected from among aluminum oxide such as alumina and boehmite, barium titanium oxide, titanium oxide, magnesium oxide, and clay glass powder. Composite separator for secondary battery.
제1항에 있어서,
상기 내열층은 전체 조성물 100 중량%에 대하여, 무기입자 60 내지 99 중량% 및 바인더 고분자 40 내지 1 중량%를 포함하는 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the heat resistant layer comprises 60 to 99% by weight of inorganic particles and 40 to 1% by weight of a binder polymer based on 100% by weight of the total composition.
제 1항에 있어서,
상기 내열층은 무기 입자의 크기가 100 내지 800 nm인 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the heat resistant layer has an inorganic particle size of 100 to 800 nm.
제1항에 있어서,
상기 접착층은 전체 조성물 100 중량%에 대하여, 고분자 입자 70 내지 97 중량% 및 무기입자 30 내지 3 중량%를 포함하는 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the adhesive layer comprises 70 to 97% by weight of polymer particles and 30 to 3% by weight of inorganic particles based on 100% by weight of the total composition.
제 1항에 있어서,
상기 접착층은 고분자 입자의 크기가 100 내지 800 nm인 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the adhesive layer has a polymer particle size of 100 to 800 nm.
제 1항에 있어서,
상기 접착층의 한 층의 두께가 1㎛이하인 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the thickness of one layer of the adhesive layer is 1 占 퐉 or less.
제 1항에 있어서,
기체투과도가 500초 이하인 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
A composite membrane for a secondary battery having a gas permeability of 500 seconds or less.
제 1항에 있어서,
수분함량이 1000ppm 이하인 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
A composite separator for a secondary battery having a water content of 1000 ppm or less.
제 1항에 있어서,
130℃ 열수축율이 10% 이하인 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
And a heat shrinkage ratio at 130 占 폚 of 10% or less.
제 1항에 있어서,
상기 분리막을 두 겹 적층하였을 때, 60℃ 이하의 온도와 1MPa의 이하의 압력에서는 겹쳐진 다공성 접착층 간의 접착력이 0.3 gf/cm 이하인 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the adhesive strength between the overlapped porous adhesive layers is 0.3 gf / cm or less at a temperature of 60 DEG C or less and a pressure of 1 MPa or less when the separator is laminated in two layers.
제 1항에 있어서,
상기 분리막과 전극간 접착력이 110℃ 이상의 온도와 3MPa의 이상의 압력에서 1.0gf/cm 이상인 이차전지용 복합 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the adhesive strength between the separator and the electrode is 1.0 gf / cm or more at a temperature of 110 캜 or more and a pressure of 3 MPa or more.
제 1항 내지 제 14 항 중 선택되는 어느 하나의 항에 의해 제조되는 이차전지.


A secondary battery produced by any one of claims 1 to 14.


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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019216548A1 (en) * 2018-05-08 2019-11-14 삼성에스디아이 주식회사 Separator for lithium secondary battery, manufacturing method therefor, and lithium secondary battery including same
KR20200026539A (en) * 2018-09-03 2020-03-11 주식회사 엘지화학 Separator for Secondary Battery without Separator Base Member
WO2020130723A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-25 주식회사 엘지화학 Separator for electrochemical device and electrochemical device containing same
WO2020138628A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 삼성에스디아이 주식회사 Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
KR102196914B1 (en) 2019-08-22 2020-12-31 지머터리얼즈 주식회사 Composite separator for lithium secondary battery and method of manufacturing the same
US11322800B2 (en) * 2018-10-23 2022-05-03 Sk Innovation Co., Ltd. Composite separator including porous substrate, heat-resistant coating layer, and electrode adhesive layer and electrochemical device using the same
KR20220076143A (en) 2020-11-30 2022-06-08 지머터리얼즈 주식회사 Composite separator for lithium secondary battery and method of manufacturing the same
WO2022197156A1 (en) 2021-03-19 2022-09-22 주식회사 엘지에너지솔루션 Separator having improved heat resistance for lithium secondary battery
KR20220131183A (en) 2021-03-19 2022-09-27 주식회사 엘지에너지솔루션 Separator for lithium secondary battery with improved heat resistance
US11658365B2 (en) 2018-01-30 2023-05-23 Lg Energy Solution, Ltd. Separator for electrochemical device and method for manufacturing the same
US11769929B2 (en) 2018-11-05 2023-09-26 Lg Energy Solution, Ltd. Separator for electrochemical device and electrochemical device containing same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04127989A (en) 1990-09-17 1992-04-28 Fuji Electric Co Ltd Method and device for positioning work in laser beam machining
KR100646508B1 (en) 2005-01-28 2006-11-14 삼성에스디아이 주식회사 Separator and Secondary Battery with the same
KR101156961B1 (en) 2006-08-21 2012-06-20 주식회사 엘지화학 Electrode Assembly Having Improved Adhesive Strength and conductivity and Electrochemical Cell Containing the Same
JP2013020769A (en) 2011-07-08 2013-01-31 Teijin Ltd Separator for nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte battery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04127989A (en) 1990-09-17 1992-04-28 Fuji Electric Co Ltd Method and device for positioning work in laser beam machining
KR100646508B1 (en) 2005-01-28 2006-11-14 삼성에스디아이 주식회사 Separator and Secondary Battery with the same
KR101156961B1 (en) 2006-08-21 2012-06-20 주식회사 엘지화학 Electrode Assembly Having Improved Adhesive Strength and conductivity and Electrochemical Cell Containing the Same
JP2013020769A (en) 2011-07-08 2013-01-31 Teijin Ltd Separator for nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte battery

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11658365B2 (en) 2018-01-30 2023-05-23 Lg Energy Solution, Ltd. Separator for electrochemical device and method for manufacturing the same
CN112088447B (en) * 2018-05-08 2024-06-25 三星Sdi株式会社 Separator for lithium secondary battery, method for manufacturing same, and lithium secondary battery comprising same
WO2019216548A1 (en) * 2018-05-08 2019-11-14 삼성에스디아이 주식회사 Separator for lithium secondary battery, manufacturing method therefor, and lithium secondary battery including same
US11955660B2 (en) 2018-05-08 2024-04-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Separator for lithium secondary battery, manufacturing method therefor, and lithium secondary battery including same
CN112088447A (en) * 2018-05-08 2020-12-15 三星Sdi株式会社 Separator for lithium secondary battery, method of manufacturing the same, and lithium secondary battery including the same
KR20200026539A (en) * 2018-09-03 2020-03-11 주식회사 엘지화학 Separator for Secondary Battery without Separator Base Member
WO2020050559A1 (en) * 2018-09-03 2020-03-12 주식회사 엘지화학 Secondary battery separator having no separator substrate
CN111316471A (en) * 2018-09-03 2020-06-19 株式会社Lg化学 Separator for secondary battery having no separator base material
US11757155B2 (en) 2018-09-03 2023-09-12 Lg Energy Solution, Ltd. Separator for secondary batteries having no separator substrate
US11322800B2 (en) * 2018-10-23 2022-05-03 Sk Innovation Co., Ltd. Composite separator including porous substrate, heat-resistant coating layer, and electrode adhesive layer and electrochemical device using the same
US11769929B2 (en) 2018-11-05 2023-09-26 Lg Energy Solution, Ltd. Separator for electrochemical device and electrochemical device containing same
KR20200078408A (en) * 2018-12-21 2020-07-01 주식회사 엘지화학 Separator and electrochemical device comprising the same
CN112020784A (en) * 2018-12-21 2020-12-01 株式会社Lg化学 Separator for electrochemical device and electrochemical device comprising the same
CN112020784B (en) * 2018-12-21 2023-12-19 株式会社Lg新能源 Separator for electrochemical device and electrochemical device comprising same
US11967731B2 (en) 2018-12-21 2024-04-23 Lg Energy Solution, Ltd. Separator for electrochemical device and electrochemical device containing same
WO2020130723A1 (en) * 2018-12-21 2020-06-25 주식회사 엘지화학 Separator for electrochemical device and electrochemical device containing same
WO2020138628A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 삼성에스디아이 주식회사 Separator for lithium secondary battery and lithium secondary battery comprising same
WO2021034159A1 (en) 2019-08-22 2021-02-25 지머터리얼즈 주식회사 Composite separator for lithium secondary battery, and manufacturing method therefor
KR102196914B1 (en) 2019-08-22 2020-12-31 지머터리얼즈 주식회사 Composite separator for lithium secondary battery and method of manufacturing the same
KR20220076143A (en) 2020-11-30 2022-06-08 지머터리얼즈 주식회사 Composite separator for lithium secondary battery and method of manufacturing the same
WO2022197156A1 (en) 2021-03-19 2022-09-22 주식회사 엘지에너지솔루션 Separator having improved heat resistance for lithium secondary battery
KR20220131183A (en) 2021-03-19 2022-09-27 주식회사 엘지에너지솔루션 Separator for lithium secondary battery with improved heat resistance

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