KR20160121177A - 전극접착층을 갖는 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자 - Google Patents

Abstract

본 발명에서는 저융점을 갖는 핫멜트 접착물질이 다수의 도트 형태로 형성되어 있는 전극접착층을 갖는 세퍼레이터를 제공함으로써 세퍼레이터의 전해액 함침성 및 전극과의 접착성을 향상시키고, 또한, 이러한 세퍼레이터를 리튬이차전지에 사용함으로써 개선된 성능을 갖는 리튬이차전지를 제공한다.

Description

전극접착층을 갖는 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자 {Separator with a layer for adhering to electrodes and electrochemical device comprising the same}

본 발명은 전극접착층을 갖는 세퍼레이터 및 이를 포함하는 전기화학소자에 관한 것이다.

최근, 에너지 저장 기술에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 휴대폰, 캠코더 및 노트북, 나아가 전기 자동차의 에너지까지 적용 분야가 확대되면서 전기화학소자의 연구 및 개발에 대한 노력이 점점 구체화되고 있다. 전기화학 소자는 이러한 측면에서 가장 주목받고 있는 분야이며, 그 중에서도 충방전이 가능한 이차전지의 개발은 관심의 초점이 되고 있다.

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. 이 중에서, 리튬 이차전지는 다른 전지들에 비하여 높은 전압 및 에너지 밀도 특성이 우수하여 이차전지 시장을 주도하고 있다.

이차전지는 양극, 음극 및 세퍼레이터를 구비한 전극 조립체를 갖는다. 즉, 이러한 전극 조립체는 세퍼레이터의 양쪽 표면에 전극을 적층 결착시켜 형성되는데, 이러한 결착에도 불구하고 세퍼레이터와 전극 간의 접착성이 부족하여 세퍼레이터와 전극이 분리되는 문제점이 발생한다. 또한, 세퍼레이터와 전극 간의 접착을 위해 사용되는 바인더 고분자로 인해 세퍼레이터의 전해액 함침성이 저하되는 등의 문제점도 있다. 따라서, 전해액에 의한 함침성이 우수하면서 전극과의 접착성이 우수한 세퍼레이터의 필요성이 여전히 존재한다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 전해액에 의한 함침성이 우수하면서 전극과의 접착성도 우수한 전극접착층을 갖는 세퍼레이터를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명에서는 상기 세퍼레이터를 포함하는 리튬이차전지를 제공하고자 한다.

상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전극접착층이 더 형성되어 있고, 상기 전극접착층은 핫멜트 접착물질(hot-melt adhesive)이 다수의 도트(dot) 형태로 형성되어 있는 것인 리튬이차전지용 세퍼레이터를 제공한다.

상기 핫멜트 접착물질은 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

상기 도트는 원형, 삼각형, 사각형, 타원형 또는 막대형 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 도트는 세퍼레이터 전체에 걸쳐 형성되어 있을 수 있다.

또한, 상기 도트는 원형으로 환산시 0.1 내지 10 ㎜ 의 평균 직경을 가질 수 있다.

상기 세퍼레이터는 다공성 고분자 기재로 이루어진 것일 수 있다.

또는, 상기 세퍼레이터는 다공성 고분자 기재 및 상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물을 포함하여 이루어진 다공성 코팅층을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 세퍼레이터를 준비하는 단계; 핫멜트 접착물질을 다수의 도트 형태로 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전사시키는데 사용될 롤 코터(roll coater)를 준비하는 단계; 및 상기 롤 코터를 사용하여 세퍼레이터의 적어도 일 표면에, 다수의 도트 형태의 핫멜트 접착물질을 전사시키는 단계를 포함하는 리튬이차전지용 세퍼레이터의 제조방법이 제공된다.

상기 롤 코터는 오프셋(offset) 코팅법, 하드 롤-그라비아(hard roll-gravure) 코팅법, 롤-플레이트(roll-plate) 코팅법, 리버스(reverse) 오프셋 코팅법, 그라비아(gravure) 오프셋 코팅법, 플레이트-플레이트(plate-plate) 오프셋 코팅법 또는 플렉소(flexo) 코팅법에서 사용되는 롤 코터일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 리튬이차전지에 있어서, 세퍼레이터가 전술한 세퍼레이터일 수 있다.

본 발명의 세퍼레이터는 다음과 같은 효과를 나타낸다.

첫째, 전극과 세퍼레이터간 접착성이 증대되어 전기화학소자의 조립 과정에서 전극과 세퍼레이터간 분리 현상이 개선되고, 전해액 함침(wetting)성이 증대되므로 전기화학소자의 성능이 개선될 수 있다.

둘째, 상기 세퍼레이터가 복합 세퍼레이터인 경우, 전극과 세퍼레이터의 분리 현상이 개선되기 때문에 다공성 코팅층 내의 무기물 입자가 탈리되는 현상이 개선될 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 잘 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 세퍼레이터와 전극이 적층된 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 리버스 오프셋 코팅의 개략적 공정 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 리버스 오프셋 코팅의 다른 개략적 공정 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 그라비아 오프셋 코팅의 개략적 공정 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 플레이트-플레이트 오프셋 코팅의 개략적 공정 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 그라비아-하드 롤 코팅의 개략적 공정 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 롤-플레이트 코팅의 개략적 공정 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 전사 메커니즘의 개략적 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 일 양태에 따르는 리튬이차전지용 세퍼레이터는 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전극접착층이 더 형성되어 있고, 상기 전극접착층은 핫멜트 접착물질(hot-melt adhesive)이 다수의 도트(dot) 형태로 형성되어 있는 것인 리튬이차전지용 세퍼레이터를 제공하며, 상기 핫멜트 접착물질은 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.

상기 핫멜트 접착물질로는 전해액 함침성을 향상시키고 세퍼레이터-전극간의 접착성을 증대시킬 수 있는 저 융점 바인더 고분자일 수 있으며, 이러한 저 융점 바인더 고분자의 비제한적인 예로는 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리우레탄 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다.

본 발명에서 상기 핫멜트 접착물질은 저 융점, 바람직하게는 80 ℃ 미만의 융점을 갖는다. 이러한 저 융점을 갖는 핫멜트 접착물질을 세퍼레이터-전극간 전극접착층에 사용함으로써 유리한 효과를 가질 수 있다.

본 발명에 있어서, 다수의 도트 형태의 핫멜트 접착물질은 세퍼레이터-전극간에 일정한 접착성을 부여할 수 있고 전해액 함침성을 저하시키지 않는 한도 내에서 임의의 기하학적 형상, 크기 및 패턴으로 세퍼레이터 최외층에 형성될 수 있다.

상기 도트는 원형, 삼각형, 사각형, 타원형 또는 막대형 등과 같은 기하학적 형상을 가질 수 있으며, 본 발명의 목적에 부합하는 한, 특정한 기하학적 형상에 한정되지 않는다. 본원 명세서에서 '도트' 용어는 원형 형상에 한정되지 않는 광범위한 의미로 이해한다.

또한, 핫멜트 접착물질은 세퍼레이터 전체에 걸쳐 균일한 도트 패턴으로 형성되거나, 혹은 세퍼레이터 내부에 비해 외주면에 더 치밀한 도트 패턴으로 형성될 수 있다. 전극-세퍼레이터 접착력을 향상시키는 측면에서, 상기 도트가 세퍼레이터 전체에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 도트는, 원형으로 환산시, 0.1 내지 10 ㎜의 평균 직경을 가질 수 있고, 0.1 내지 100 ㎜ 간격으로 이격 배치될 수 있으며, 0.001 내지 10 ㎛의 두께(높이)를 가질 수 있다. 도트의 평균 직경을 상기 하한치보다 작게 하면 핫멜트 접착물질이 세퍼레이터 기공 내로 침투하게 되어 기공을 폐색시키는 현상이 발생할 수 있고 상기 상한치보다 크게 하면 전해액 함침성이 저하될 수 있다. 또한, 핫멜트 접착물질 도트가 상기 수치 범위의 간격으로 이격 배치될 때 전극-세퍼레이터 간에 양호한 접착성이 확보될 수 있다.

상기 세퍼레이터는 고분자막, 필름 또는 부직포 형태의 다공성 고분자 기재로 이루어진 세퍼레이터; 또는 전술한 바와 같은 다공성 고분자 기재 및 상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물을 포함하여 이루어진 다공성 코팅층을 포함하는 복합 세퍼레이터;일 수 있다.

본 발명의 세퍼레이터에서 사용가능한 다공성 고분자 기재로는 전기화학소자의 세퍼레이터에 이용되는 통상적인 다공성 고분자 기재라면 모두 사용이 가능하다. 비제한적인 예를 들어 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate), 폴리부틸렌테레프탈레이트(polybutyleneterephthalate), 폴리에스테르(polyester), 폴리아세탈(polyacetal), 폴리아미드(polyamide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리이미드(polyimide), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 폴리아릴에테르케톤(polyaryletherketone), 폴리에테르이미드(polyetherimide), 폴리아미드이미드(polyamideimide), 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole), 폴리에테르설폰(polyethersulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenyleneoxide), 사이클릭 올레핀 코폴리머(cyclic olefin copolymer), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide) 및 폴리에틸렌나프탈렌(polyethylenenaphthalene)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 형성된 고분자막, 필름 또는 이들의 부직포 등을 사용할 수 있다.

다공성 고분자 기재의 두께는 특별히 제한되지 않으나, 5 내지 50 ㎛가 바람직하고, 다공성 고분자 기재에 존재하는 기공 크기 및 기공도 역시 특별히 제한되지 않으나 각각 0.001 내지 50 ㎛ 및 10 내지 99%인 것이 바람직하다.

본원 명세서에서 '복합 세퍼레이터'라 함은 다공성 고분자 기재; 및 상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물을 포함하여 이루어진 다공성 코팅층을 포함하는 세퍼레이터를 지칭하는 것으로 이해하며, 이 때, 상기 다공성 코팅층에는 무기물 입자간의 인터스티셜 볼륨(interstitial volume)이 형성되어 있는데, '인터스티셜 볼륨'이라 함은 무기물 입자들에 의한 충진 구조(closed packed or densely packed)에서 실질적으로 면접하는 무기물 입자들에 의해 한정되는 공간으로, 기공으로 작용한다.

다공성 코팅층의 형성에 사용되는 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전기화학소자의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li⁺ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는 경우 전기화학소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있다. 또한, 무기물 입자로서 유전율이 높은 무기물 입자를 사용하는 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.

전술한 이유들로 인해, 무기물 입자로는 유전율 상수가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 고유전율 무기물 입자, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자 또는 이들의 혼합체를 사용하는 것이 바람직하다. 유전율 상수가 5 이상인 무기물 입자의 비제한적인 예로는 BaTiO₃, Pb(Zr,Ti)O₃(PZT), Pb_{1 - x}La_xZr_{1 - y}Ti_yO₃(PLZT), PB(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PMN-PT), 하프니아(HfO₂), SrTiO₃, SnO₂, CeO₂, MgO, NiO, CaO, ZnO, ZrO₂, Y₂O₃, Al₂O₃, TiO₂, SiC 또는 이들의 혼합체 등이 있다.

특히, 전술한 BaTiO₃, Pb(Zr,Ti)O₃(PZT), Pb_{1 - x}La_xZr_{1 - y}Ti_yO₃(PLZT), PB(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃(PMN-PT) 및 하프니아(HfO₂)와 같은 무기물 입자들은 유전율 상수 100 이상인 고유전율 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 일정 압력을 인가하여 인장 또는 압축되는 경우 전하가 발생하여 양쪽 면 간에 전위차가 발생하는 압전성(piezoelectricity)을 가짐으로써, 외부 충격에 의한 양(兩) 전극의 내부 단락발생을 방지하여 전기화학소자의 안전성 향상을 도모할 수 있다. 또한, 전술한 고유전율 무기물 입자와 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자들을 혼용할 경우 이들의 상승 효과는 배가될 수 있다.

본 발명에서 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 리튬 원소를 함유하되 리튬을 저장하지 아니하고 리튬 이온을 이동시키는 기능을 갖는 무기물 입자를 지칭하는 것으로서, 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자는 입자 구조 내부에 존재하는 일종의 결함(defect)으로 인해 리튬 이온을 전달 및 이동시킬 수 있기 때문에, 전지 내 리튬 이온 전도도가 향상되고, 이로 인해 전지 성능 향상을 도모할 수 있다. 상기 리튬 이온 전달 능력을 갖는 무기물 입자의 비제한적인 예로는 리튬포스페이트(Li₃PO4), 리튬티타늄포스페이트(Li_xTi_y(PO4)₃, 0 < x < 2, 0 < y < 3), 리튬알루미늄티타늄포스페이트(Li_xAl_yTi_z(PO₄)₃, 0 < x < 2, 0 < y < 1, 0 < z < 3), 14Li₂O-9Al₂O₃-38TiO₂-39P₂O₅ 등과 같은 (LiAlTiP)_xO_y 계열 glass (0 < x < 4, 0 < y <13), 리튬란탄티타네이트(Li_xLa_yTiO₃, 0 < x < 2, 0 < y < 3), Li_{3 .25}Ge_{0 .25}P_{0 .75}S₄ 등과 같은 리튬게르마니움티오포스페이트(Li_xGe_yP_zS_w, 0 < x < 4, 0 < y < 1, 0 < z < 1, 0 < w < 5), Li₃N 등과 같은 리튬나이트라이드(Li_xN_y, 0 < x < 4, 0 < y < 2), Li₃PO₄-Li₂S-SiS₂ 등과 같은 SiS₂ 계열 glass(Li_xSi_yS_z, 0 < x < 3, 0 < y < 2, 0 < z< 4), LiI-Li₂S-P₂S₅ 등과 같은 P₂S₅ 계열 glass(Li_xP_yS_z, 0 < x < 3, 0 < y < 3, 0 <z < 7) 또는 이들의 혼합물 등이 있다.

다공성 코팅층의 무기물 입자 크기는 제한이 없으나, 다공성 코팅층의 균일한 두께로의 형성 및 적절한 공극률을 위하여, 가능한 한 0.001 내지 10 ㎛ 범위인 것이 바람직하다.

또한, 다공성 코팅층에 함유되는 바인더 고분자로는 당업계에서 통상적으로 사용되는 고분자를 사용할 수 있다. 특히, 유리 전이 온도(glass transition temperature, T_g)가 -200 내지 200℃인 고분자를 사용하는 것이 바람직한데, 이는 최종적으로 형성되는 다공성 코팅층의 유연성 및 탄성 등과 같은 기계적 물성을 향상시킬 수 있기 때문이다. 이러한 바인더 고분자는 양극 활물질 입자들 사이를 연결 및 안정하게 고정시켜주는 바인더 역할을 충실히 수행함으로써, 제1 다공성 코팅층이 도입된 복합 분리막의 기계적 물성 저하 방지에 기여한다.

또한, 바인더 고분자는 이온 전도 능력을 반드시 가질 필요는 없으나, 이온 전도 능력을 갖는 고분자를 사용할 경우 전기화학소자의 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 바인더 고분자는 가능한 유전율 상수가 높은 것이 바람직하다. 실제로 전해액에서 염의 해리도는 전해액 용매의 유전율 상수에 의존하기 때문에, 바인더 고분자의 유전율 상수가 높을수록 전해질에서의 염 해리도를 향상시킬 수 있다. 이러한 바인더 고분자의 유전율 상수는 1.0 내지 100 (측정 주파수 = 1 kHz) 범위가 사용 가능하며, 특히 10 이상인 것이 바람직하다.

전술한 기능 이외에, 바인더 고분자는 액체 전해액 함침시 겔화됨으로써 높은 전해액 함침율(degree of swelling)을 나타낼 수 있는 특징을 가질 수 있다. 이에 따라, 용해도 지수가 15 내지 45 MPa^{1 /2}인 고분자가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 MPa^1/2 및 30 내지 45 MPa^{1 /2} 범위이다. 따라서, 폴리올레핀류와 같은 소수성 고분자들보다는 극성기를 많이 갖는 친수성 고분자들을 사용하는 것이 바람직하다. 용해도 지수가 15 MPa^{1 /2} 미만 및 45 MPa^{1 /2}를 초과할 경우, 통상적인 전지용 액체 전해액에 의해 함침(swelling)되기 어렵기 때문이다.

이러한 바인더 고분자의 비제한적인 예로는 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오로프로필렌 (polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), 폴리비닐리덴 풀루오라이드-트리클로로에틸렌 (polyvinylidene fluorideco-trichloroethylene), 폴리메틸메타클릴레이트 (polymethylmethacrylate), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리비닐피롤리돈 (polyvinylpyrrolidone), 폴리비닐아세테이트 (polyvinylacetate), 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 (polyethylene-co-vinyl acetate), 폴리에틸렌옥사이드 (polyethylene oxide), 셀룰로오스 아세테이트 (cellulose acetate), 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 (cellulose acetate butyrate), 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 (cellulose acetate propionate), 시아노에틸풀루란(cyanoethylpullulan), 시아노에틸폴리비닐알콜 (cyanoethylpolyvinylalcohol), 시아노에틸셀룰로오스(cyanoethylcellulose), 시아노에틸수크로오스 (cyanoethylsucrose), 풀루란 (pullulan), 카르복실 메틸 셀룰로오스 (carboxyl methyl cellulose) 등을 들 수 있다.

다공성 코팅층의 무기물 입자와 바인더 고분자의 조성비는 예를 들어 50:50 내지 99:1 범위가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 70:30 내지 95:5이다. 바인더 고분자에 대한 무기물 입자의 함량비가 50:50 미만일 경우 바인더 고분자의 함량이 많아지게 되어 세퍼레이터의 열적 안전성 개선이 저하될 수 있다. 또한, 무기물 입자들 사이에 형성되는 빈 공간의 감소로 인한 기공 크기 및 기공도가 감소되어 최종 전지 성능 저하가 야기될 수 있다. 무기물 입자의 함량이 99 중량부를 초과할 경우 바인더 고분자 함량이 너무 적기 때문에 다공성 코팅층의 내필링성이 약화될 수 있다. 상기 무기물 입자와 바인더 고분자로 구성되는 다공성 코팅층의 두께는 특별한 제한이 없으나, 0.01 내지 20㎛ 범위가 바람직하다. 또한, 기공 크기 및 기공도 역시 특별한 제한이 없으나, 기공 크기는 0.001 내지 10㎛ 범위가 바람직하며, 기공도는 10 내지 99% 범위가 바람직하다. 기공 크기 및 기공도는 주로 무기물 입자의 크기에 의존하는데, 예컨대 입경이 1 ㎛ 이하인 무기물 입자를 사용하는 경우 형성되는 기공 역시 대략 1 ㎛ 이하를 나타내게 된다. 이와 같은 기공 구조는 추후 주액되는 전해액으로 채워지게 되고, 이와 같이 채워진 전해액은 이온 전달 역할을 하게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 리튬이차전지용 세퍼레이터의 제조방법은 세퍼레이터를 준비하는 단계; 핫멜트 접착물질을 다수의 도트 형태로 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전사시키는데 사용될 롤 코터(roll coater)를 준비하는 단계; 및 상기 롤 코터를 사용하여 롤 코터로부터 세퍼레이터의 적어도 일 표면에, 다수의 도트 형태의 핫멜트 접착물질을 전사시키는 단계를 포함할 수 있다.

먼저, 세퍼레이터를 준비한다.

본 발명에서 사용되는 세퍼레이터는 전술한 바와 같이 고분자막, 필름 또는 부직포 형태의 다공성 고분자 기재로 이루어진 세퍼레이터; 또는 이러한 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에, 다수의 무기물 입자와 바인더 고분자를 포함하는 다공성 코팅층이 형성되어 있는 복합 세퍼레이터;일 수 있으며, 본원 명세서에서는 이들을 통칭하여 '세퍼레이터'라고 지칭한다.

복합 세퍼레이터는 다음과 같이 준비할 수 있다.

바인더 고분자를 용매에 용해시켜 바인더 고분자 용액을 제조한 다음, 바인더 고분자 용액에 무기물 입자를 첨가하여 분산시킨다. 용매로는 사용하고자 하는 바인더 고분자와 용해도 지수가 유사하며, 끓는점(boiling point)이 낮은 것이 바람직하다. 이는 균일한 혼합과 이후 용매 제거를 용이하게 하기 위해서이다. 사용가능한 용매의 비제한적인 예로는 아세톤(acetone), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 메틸렌 클로라이드(methylene chloride), 클로로포름(chloroform), 디메틸포름아미드 (dimethylformamide), N-메틸-2-피롤리돈 (Nmethyl-2-pyrrolidone, NMP), 시클로헥산 (cyclohexane), 물 또는 이들의 혼합체 등이 있다. 바인더 고분자 용액에 무기물 입자를 첨가한 후, 무기물 입자의 파쇄를 실시하는 것이 바람직하다. 이 때 파쇄 시간은 1 내지 20 시간이 적절하며, 파쇄된 무기물 입자의 입도는 상기에 언급된 바와 같이 0.001 내지 10㎛가 바람직하다. 파쇄 방법으로는 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 특히 볼밀(ball mill)법이 바람직하다.

그런 다음, 무기물 입자가 분산된 바인더 고분자의 용액을 다공성 고분자 기재에 코팅하고 건조시킨다. 무기물 입자가 분산된 바인더 고분자의 용액을 다공성 고분자 기재상에 코팅하는 방법은 당 업계에 알려진 통상적인 코팅 방법을 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 다공성 기재의 양면 모두 또는 일면에만 선택적으로 형성할 수 있다.

이어서, 핫멜트 접착물질을 다수의 도트 형태로 세퍼레이터의 적어도 일면에 전사시키는데 사용할 롤 코터(roll coater)를 준비한다.

핫멜트 접착물질은 일정한 두께와 간격의 패턴으로 롤 코터로부터 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전사된다. 여기서, "일정한 두께와 간격"이라 함은 세퍼레이터와 전극의 후속 압연 공정에 의한 결착시 인접한 패턴화된 핫멜트 접착물질 덩어리 사이가 상기 압연 공정에 의해 최대로 얇으면서도 우수한 결착력을 유지하도록 압축되는 두께와 간격을 지칭하는 것이다. 이러한 두께와 간격은 우선 핫멜트 접착물질의 점도(예컨대, 결착력), 상기 핫멜트 접착물질이 결착하고자 하는 세퍼레이터와 전극, 구체적으로는 세퍼레이터의 코팅층(무기물과 제1 바인더의 혼합층)과 전극 활물질층의 종류에 따라 조정될 수 있다. 이러한 패턴은 그의 정밀도를 위해 핫멜트 접착물질의 물성을 고려하여 패턴화에 사용되는 롤, 플레이트 등의 종류에 따라 이들을 구성하는 물질(특히, 표면을 구성하는 물질)의 종류 및/또는 형상을 변경시킬 수 있다.

상기 핫멜트 접착물질은 도트 형태로 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 패턴화되어 적용될 수 있다. 이러한 핫멜트 접착물질의 패턴은 핫멜트 접착물질의 두께와 간격이 핫멜트 접착물질의 점도, 세퍼레이터에서 상기 핫멜트 접착물질 조성물이 적용되는 층의 종류 및 전극 활물질 층의 종류 등에 의해 원하는 범위 내로 유지되는 한, 특별히 제한되지 않는다. 또한, 상기 패턴은 전사 매개자(롤 또는 플레이트)의 홈(groove) 형상, 전사 물질(예컨대, 핫멜트 접착물질)과의 결착성/이형성, 전사되는 대상물(예컨대, 세퍼레이터)과의 결착성 등에 따라 그 형태가 달라질 수 있다.

본 발명의 일 실시양태에 따른 코팅법에 사용할 롤 코터로는 전술한 바와 같이 일정한 간격 및 두께의 패턴화 방식으로 핫멜트 접착물질이 전사 가능한 코팅 방법에 따라 준비할 수 있다. 예컨대 오프셋(offset) 코팅법, 하드 롤-그라비아(hard roll-gravure) 코팅법 또는 롤-플레이트(roll-plate) 코팅법 등을 사용할 수 있다. 상기 오프셋 코팅법은 리버스(reverse) 오프셋 코팅법, 그라비아(gravure) 오프셋 코팅법, 플레이트-플레이트(plate-plate) 오프셋 코팅법, 양각을 이용하는 플렉소(flexo) 코팅법 등에서 사용하는 롤 코터를 준비할 수 있다. 이러한 롤 코터에 핫멜트 접착물질을 목적하는 도트 크기, 이격 거리, 패턴 등에 따라 형성시킨다.

이어서, 롤 코터를 사용하여 세퍼레이터의 적어도 일 표면으로 다수의 도트 형태를 전사시킨다.

전사 방법은 적용되는 구체적인 코팅법에 따라 상이하게 되는데, 예컨대, 리버스 오프셋 코팅법에 의할 경우, 핫멜트 접착물질 조성물을 블랭킷 롤(blanket roll)의 표면에 도포하는 단계, 상기 핫멜트 접착물질 조성물이 도포된 블랭킷 롤을 회전시키면서 역패턴화된(reverse patterned) 플레이트에 접촉시킴으로써 상기 블랭킷 롤 상에 도포된 핫멜트 접착물질 조성물을 상기 역패턴화된 플레이트에 의해 패턴화시키는 단계, 및 상기 회전하는 핫멜트 접착물질 조성물이 패턴화된 블랭킷 롤을 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 접촉시킴으로써 상기 패턴화된 핫멜트 접착물질 조성물을 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전사시키는 단계를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 리버스 오프셋 코팅의 개략적 공정 도면이다. 리버스 오프셋 코팅법은 크게 제2 바인더의 도포 단계(도 2a), 패턴화 단계(도 2b) 및 전사 단계(도 2c)를 포함할 수 있다.

도 2를 참고하여 더 상세하게 살펴보면, 상기 도포 단계(도 2a)에서, 주입부(500)를 통하여 핫멜트 접착물질(20)을 블랭킷 롤(100)에 도포한다. 여기서, 블랭킷 롤(100)은 핫멜트 접착물질(20)을 결착하고 탈락시키기 적합한 물질, 예컨대 낮은 표면 에너지의 폴리디메틸 실록산(polydimethyl siloxane, PDMS)과 같은 탄성 물질로 구성될 수 있다. 또한, 블랭킷 롤(100)은 그의 표면에 핫멜트 접착물질(20)의 결착 및 탈락을 촉진시키기 위한 탄성 물질의 둘레부(도시되어 있지 않음)가 구성될 수 있다. 이러한 결착/탈락은 핫멜트 접착물질(20)의 표면 에너지가 블랭킷 롤 물질의 표면 에너지보다 높기 때문일 것이다.

상기 패턴화 단계(도 2b)에서, 제2 바인더(20)가 도포된 블랭킷 롤(100) 또는 그의 둘레부는 회전하면서 역패턴화된(reverse patterned) 플레이트(200)와 접촉한다. 상기 역패턴화된 플레이트(200)는 그의 표면, 예컨대 클리쉐(cliche) 등의 구조에 목적하는 패턴과 맞물리는 형상을 갖는 역패턴(210)이 형성되어 있다. 이러한 플레이트(200)의 역패턴(210)은 접촉하는 핫멜트 접착물질(20)을 패턴화시키되, 핫멜트 접착물질(20)의 일부는 상기 역패턴(210)에 결착되고, 나머지 결착되지 않은 부분은 패턴으로 남게 된다. 이는, 고점도의 핫멜트 접착물질(20)과 블랭킷 롤(100) 및 그의 역패턴(210) 사이의 접착력의 차이로 인해 달성될 수 있다.

상기 전사 단계(도 2c)에서, 패턴화된 블랭킷 롤(100)이 세퍼레이터(10)와 접촉하면서 회전하며, 이때 블랭킷 롤(100) 상의 패턴이 탈락되어서 세퍼레이터(10)에 결착됨으로써 핫멜트 접착물질(20)의 패턴을 형성하게 된다.

또한, 리버스 오프셋 코팅법의 다른 예는, 역패턴화된 플레이트가 세퍼레이터와 평행하게 마주보고 이들의 마주보는 측면들을 접촉하면서 진행하도록 이들 사이에 블랭킷 롤을 배치하되, 상기 블랭킷 롤 상에서 상기 역패턴화된 플레이트와 최초로 접촉하는 지점이 후속적인 블랭킷 롤의 회전에 의해 상기 세퍼레이터의 진행 방향의 선두 부분과 접촉하도록 배치하는 단계, 상기 세퍼레이터와 상기 역패턴화된 플레이트를 서로 반대 방향으로 이격된 상태로 진행시키는 단계, 핫멜트 접착물질을 상기 블랭킷 롤의 표면에 도포하는 단계, 상기 핫멜트 접착물질-도포된 블랭킷 롤을 회전시키면서 상기 역패턴화된 플레이트에 접촉시킴으로써 상기 블랭킷 롤 상에 도포된 바인더 고분자를 상기 역패턴화된 플레이트에 의해 패턴화시키는 단계, 및 상기 핫멜트 접착물질-패턴화된 블랭킷 롤을 회전시키면서 상기 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 접촉시킴으로써 상기 패턴화된 핫멜트 접착물질을 상기 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전사시키는 단계를 포함할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 리버스 오프셋 코팅의 다른 개략적 공정 도면이다. 도 3을 참고하면, 역패턴화된 플레이트(200)와 세퍼레이터(10) 사이에 블랭킷 롤(100)이 배치되어 있다. 여기서, 블랭킷 롤(100)은, 역패턴화된 플레이트(200)와 접촉하고 그 블랭킷 롤(100) 상의 최초 접촉 지점이 후속적인 블랭킷 롤(100)의 회전에 의해 다공성 세퍼레이터(10)의 진행 방향의 선두 부분과 접촉하도록 배치된다. 다공성 세퍼레이터(10)은 역패턴화된 플레이트(200)와 서로 반대 방향으로 진행하며, 이들은 또한 서로 이격된 상태로 진행한다. 핫멜트 접착물질(20)은 주입부(500)를 통하여 블랭킷 롤(100)의 표면에 도포된다. 핫멜트 접착물질(20)이 도포된 블랭킷 롤(100)은 회전하면서 역패턴화된 플레이트(200)에 접촉하며, 이로 인해 블랭킷 롤(100) 상의 핫멜트 접착물질(10)이 역패턴화된 플레이트의 역패턴에 의해 패턴화된다. 이어서, 회전하는 블랭킷 롤(100) 상의 패턴화된 핫멜트 접착물질 (20)은 세퍼레이터(10)에 접촉하여 전사하게 된다.

본 발명의 다른 실시양태에 따른 그라비아 오프셋 코팅법은, 역패턴화된 그라비아 롤(gravure roll)을 블랭킷 롤과 맞물려 회전하도록 배치하는 단계, 핫멜트 접착물질을 상기 역패턴화된 그라비아 롤의 표면에 도포하는 단계, 상기 그라비아 롤의 홈(groove) 이외의 상기 핫멜트 접착물질을 독터 블레이드(doctor blade)에 의해 제거하는 단계, 상기 핫멜트 접착물질-도포된 그라비아 롤을 회전시킴으로써 상기 핫멜트 접착물질을 상기 블랭킷 롤 상에 패턴화시키는 단계, 및 상기 핫멜트 접착물질-패턴화된 블랭킷 롤을 회전시키면서 상기 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 접촉시킴으로써 상기 패턴화된 핫멜트 접착물질을 상기 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전사시키는 단계를 포함한다.

도 4는 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 그라비아 오프셋 코팅의 개략적 공정 도면이다. 도 4를 참조하면, 그라비아 롤(300)은 블랭킷 롤(100)과 맞물려 있고, 상기 블랭킷 롤(100)은 다시 세퍼레이터(10)와 접촉하도록 배치된다(도 4a). 우선, 핫멜트 접착물질(20)은 주입부(500)를 통하여 그라비아 롤(300)에 도포한다. 그라비아 롤(300)은 그의 표면에 독터 블레이드(510)가 장착되어 있다. 이 독터 블레이드(510)는 그라비아 롤(300)의 홈(310) 이외의 부분에 존재하는 핫멜트 접착물질(도시되어 있지 않음)을 제거한다. 홈(310) 내에 충전된 핫멜트 접착물질(20)은 그라비아 롤(300)과 블랭킷 롤(100)이 맞닿는 부분에서 탈락되어서 패턴을 형성한다. 그 다음, 상기 블랭킷 롤(100) 상의 패턴은 세퍼레이터(10)와 맞닿아 회전하면서 탈락되며, 이어서 세퍼레이터(10) 상에 패턴을 형성한다(도 4b).

본 발명의 다른 실시양태에 따른 플레이트-플레이트 오프셋 코팅법은, 핫멜트 접착물질을 역패턴화된 플레이트의 표면에 도포하는 단계, 상기 역패턴화된 플레이트의 홈 이외의 상기 핫멜트 접착물질을 독터 블레이드에 의해 제거하는 단계, 상기 핫멜트 접착물질-도포된 역패턴화된 플레이트를 회전하는 블랭킷 롤에 접촉시킴으로써 상기 핫멜트 접착물질을 상기 블랭킷 롤 상에 패턴화시키는 단계, 및 상기 핫멜트 접착물질-패턴화된 블랭킷 롤을 회전시키면서 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 접촉시킴으로써 상기 패턴화된 핫멜트 접착물질을 상기 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전사시키는 단계를 포함한다.

도 5는 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 플레이트-플레이트 오프셋 코팅의 개략적 공정 도면이다. 도 5를 참고하면, 핫멜트 접착물질(20)은 주입부(500)를 통하여 역패턴화된 플레이트(200)에 도포한다. 그 다음, 상기 주입부(500)에 인접하게 위치하는 독터 블레이드(201)는 역패턴화된 플레이트(200)의 홈(210) 이외의 부분에 존재하는 핫멜트 접착물질(20)을 제거한다(도 5a). 상기 역패턴화된 플레이트(200) 상에 블랭킷 롤(100)을 접촉하여 회전시킨다. 핫멜트 접착물질(20)은 블랭킷 롤(100)과 접촉하면, 이들의 접착력 차이에 의해 블랭킷 롤(100) 상에 결착되어서 패턴을 형성한다(도 5b). 이어서, 블랭킷 롤(100)은 세퍼레이터(10)와 맞닿아 회전하며, 이때 블랭킷 롤(100) 상의 상기 패턴이 탈락되어서 세퍼레이터(10) 상에 다시 패턴을 형성하게 된다(도 5c).

본 발명의 다른 실시양태에 따른 하드 롤-그라비아 코팅법은, 회전하는 역패턴화된 그라비아 롤과 하드 롤(hard roll) 사이에 상기 세퍼레이터를 진행시키도록 상기 역패턴화된 그라비아 롤, 상기 하드 롤 및 상기 다공성 세퍼레이터를 배치하는 단계, 핫멜트 접착물질을 상기 역패턴화된 그라비아 롤의 표면에 도포하는 단계, 상기 그라비아 롤의 홈 이외의 상기 핫멜트 접착물질을 독터 블레이드에 의해 제거하는 단계, 및 상기 핫멜트 접착물질-도포된 그라비아 롤을 회전시킴으로써 상기 핫멜트 접착물질을 상기 세퍼레이터에 전사시키는 단계를 포함한다.

도 6은 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 하드 롤-그라비아 코팅의 개략적 공정 도면이다. 전술된 바와 같은 오프셋 코팅법 등에서는 블랭킷 롤로서 통상적으로 그 표면의 이형 및 연질 특성에 의해 핫멜트 접착물질의 전사성이 뛰어난 소프트 롤(soft roll)을 사용할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시양태에 따라 하드 롤(hard roll)을 사용할 수 있는데, 그 예를 도 6을 참고하여 살펴보면, 원하는 패턴과 반대로 맞물리는 형상인 역패턴을 음각으로 롤의 표면에 조각함으로써 제조된 그라비아 롤(300)을 제공하고, 상기 롤(300)과 맞물려 회전하도록 블랭킷 롤로서 하드 롤(110)을 배치한다. 그 다음, 이들 롤(300,110) 사이에 세퍼레이터(10)를 진행시키며, 전술된 바와 같은 핫멜트 접착물질(20)을 회전하는 그라비아 롤(300)의 표면에 도포한다. 그리고, 그라비아 롤(300)의 홈(310) 이외의 핫멜트 접착물질(20)을 예컨대 독터 블레이드(510)와 같은 수단에 의해 제거한다. 이러한 공정에 따르면, 상기 핫멜트 접착물질-도포된 그라비아 롤(300)은 그와 맞물려서 회전하는 상기 하드롤(110)과 접촉하게 되며, 이로 인해 상기 그라비아 롤(300)의 홈(310) 내의 패턴화된 핫멜트 접착물질(20)이 상기 세퍼레이터(10)의 적어도 일 표면에 전사하게 된다.

본 발명의 다른 실시양태에 따른 롤-플레이트 코팅법은, 핫멜트 접착물질을 회전하는 역패턴화된 그라비아 롤의 표면에 도포하는 단계, 상기 그라비아 롤의 홈 이외의 상기 핫멜트 접착물질을 독터 블레이드에 의해 제거하는 단계, 및 상기 회전하는 그라비아 롤을 상기 다공성 세퍼레이터의 적어도 일면에 접촉시킴으로써 상기 바인더 고분자를 상기 다공성 세퍼레이터의 적어도 일면에 전사시키는 단계를 포함한다.

도 7은 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 패턴화를 위한 롤-플레이트 코팅의 개략적 공정 도면이다.

도 7을 참고하면, 주입부(500)를 통하여 핫멜트 접착물질(20)을 그라비아 롤(300)에 제공하며, 여기서 상기 롤(300)은 원하는 패턴과 반대로 맞물리는 형상인 역패턴을 음각으로 그의 표면에 조각되어 있다. 상기 그라비아 롤(300)은 일방향으로 회전하며, 그의 표면에 도포된 핫멜트 접착물질(20) 중 롤(300) 내 홈(310) 이외의 부분에 존재하는 핫멜트 접착물질(20)을 롤(300) 상에 설치되어 있는 독터 블레이드(510)에 의해 제거한다. 그 다음, 패턴화된 핫멜트 접착물질(20)은 상기 회전하는 롤(300)과 맞물려 진행하는 세퍼레이터(10)에 순차적으로 전사하게 된다.

또한, 도 8은 본 발명의 일 실시양태에 따른 핫멜트 접착물질의 전사 메커니즘을 개략적으로 설명하는 도면이다. 그라비아 롤의 홈 표면 또는 블랭킷 롤 표면으로부터 전사 목적물(예컨대, 세퍼레이터)에 원하는 패턴의 전사물(예컨대, 핫멜트 접착물질)을 전사시키는 메커니즘은 도 8을 참고하여 설명하면 다음과 같다. 그라비아 롤 홈(310) 또는 블랭킷 롤(100)의 표면(400)에 핫멜트 접착물질(20)이 부착된다(도 8a). 예컨대 탄성 물질로 구성될 수 있는 상기 표면(400)은 핫멜트 접착물질(20) 중에 존재할 수 있는 용매(solvent)(도시되어 있지 않음)를 흡수한다. 따라서, 그라비아 롤의 홈(310) 또는 블랭킷 롤(100)의 표면(400) 상에 부착되는 핫멜트 접착물질(20)에는 용매가 없는 고체 상태의 부분(21)이 생성될 수 있다(도 8b). 이러한 용매가 없는 부분으로 인하여 나머지 핫멜트 접착물질 부분과 상기 표면(400)은 서로에 대한 접착력이 약화되며, 이러한 약화된 접착력에 의하여, 나머지 핫멜트 접착물질 부분은 세퍼레이터(10)와 접촉되면 상기 세퍼레이터와의 접착력이 더 강하게 되므로 상기 표면(400)으로부터 탈착되고 이어서 세퍼레이터(10)에 부착된다(도 8c).

상기 전극접착층의 형성은 세퍼레이터 표면 양쪽에서 동시에 실시될 수 있다. 세퍼레이터의 표면 양쪽에서 동시에 실시하는 것은 공정 시간을 단축시킴으로써 제조 비용을 절감시킬 수 있다.

도 1을 참조하면, 세퍼레이터(10) 최외층에 핫멜트 접착물질(20)로 이루어진 전극접착층을 형성시키고, 이어서 이러한 세퍼레이터 상에, 전류집전체(C)를 포함한 전극(E)을 적층시킨다(laminate). 이 적층 단계는, 상기 전극 접착층이 접촉하는 대상(즉, 전극 및 세퍼레이터)과 핫멜트 접착물질의 접착력이 최대로 발현될 수 있는 적절한 온도 및 압력 하에서 될 수 있으며, 이러한 적절한 범위의 온도와 압력은 당업자에 의해 적절하게 선택될 수 있을 것이다. 이와 같이 전극 접착층 상에 전극이 적층되면, 생성된 전극 조립체의 접착력은 그의 높은 고유 접착력이 그대로 발현되며, 이러한 높은 접착력은 세퍼레이터의 우수한 통기도 유지 및 전극 접착층의 얇은 두께와 더불어 전지의 성능 및 내구성의 향상에 크게 기여할 수 있다.

상기 세퍼레이터와 양극, 음극을 포함하는 전기화학소자는 전기 화학 반응을 하는 모든 소자를 포함하며, 구체적인 예를 들면, 모든 종류의 1차, 이차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 수퍼 캐퍼시터 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.

전기화학소자는 당 기술 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 이의 일 실시예를 들면 양극과 음극 사이에 전술한 세퍼레이터를 개재(介在)시켜 조립한 후 전해액을 주입함으로써 제조될 수 있다.

본 발명의 세퍼레이터와 함께 적용될 전극으로는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에 알려진 통상적인 방법에 따라 전극활물질이 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.

본 발명에서 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 또는 이들의 혼합물로 이루어진 유기 용매에 용해 또는 해리된 것이 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.

상기 전해액 주입은 최종 제품의 제조 공정 및 요구 물성에 따라, 전지 제조공정 중 적절한 단계에서 행해질 수 있다. 즉, 전지 조립 전 또는 전지 조립 최종 단계 등에서 적용될 수 있다.

본 발명의 세퍼레이터를 전지로 적용하는 공정으로는 일반적인 공정인 권취(winding) 이외에도 세퍼레이터와 전극의 적층(lamination, stack) 및 접 음(folding) 공정이 가능하다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.

Claims (10)

1. 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전극접착층이 더 형성되어 있고,
   상기 전극접착층은 핫멜트 접착물질(hot-melt adhesive)이 다수의 도트(dot) 형태로 형성되어 있는 것인 리튬이차전지용 세퍼레이터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 핫멜트 접착물질이 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 세퍼레이터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 도트는 원형, 삼각형, 사각형, 타원형 또는 막대형 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 세퍼레이터.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 도트가 세퍼레이터 전체에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 세퍼레이터.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 도트는, 원형으로 환산시, 0.1 내지 10 ㎜의 평균 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 세퍼레이터.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 세퍼레이터는 다공성 고분자 기재로 이루어진 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 세퍼레이터.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 세퍼레이터는 다공성 고분자 기재 및 상기 다공성 고분자 기재의 적어도 일면에 다수의 무기물 입자 및 바인더 고분자의 혼합물을 포함하여 이루어진 다공성 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 세퍼레이터.
   
8. 세퍼레이터를 준비하는 단계;
   핫멜트 접착물질을 다수의 도트 형태로 세퍼레이터의 적어도 일 표면에 전사시키는데 사용될 롤 코터(roll coater)를 준비하는 단계; 및
   상기 롤 코터를 사용하여 세퍼레이터의 적어도 일 표면에, 다수의 도트 형태의 핫멜트 접착물질을 전사시키는 단계;
   를 포함하는 리튬이차전지용 세퍼레이터의 제조방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 롤 코터가 오프셋(offset) 코팅법, 하드 롤-그라비아(hard roll-gravure) 코팅법, -플레이트(roll-plate) 코팅법, 리버스(reverse) 오프셋 코팅법, 그라비아(gravure) 오프셋 코팅법, 플레이트-플레이트(plate-plate) 오프셋 코팅법 또는 플렉소(flexo) 코팅법에서 사용되는 롤 코터인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지용 세퍼레이터의 제조방법.
   
10. 양극, 음극, 및 상기 양극과 음극 사이에 개재된 세퍼레이터를 포함하는 리튬이차전지에 있어서,
    상기 세퍼레이터가 제1항 내지 제9항중 어느 한 항의 세퍼레이터인 것을 특징으로 하는 리튬이차전지.

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